Основные параметры и опасные факторы пожара

Основные понятия и определения

Пожаром называется неконтролируемое горение вне специаль­ного очага, наносящее материальный ущерб. Продолжительность по­жара, время воздействия теплоты на окружающую среду, а также материальный ущерб зависят от характера и величины пожарной нагрузки m_ПН — массы горючих и трудногорючих материалов, в том числе конструктивных элементов, отнесенной к площади пола поме­щения или площади, занимаемой этими материалами в открытом пространстве (кг/м²).

Пространство, в котором развивается пожар, условно подраз­деляется на три зоны: горения, теплового воздействия и задым­ления.

Зоной горения называется часть пространства, в котором проте­кают процессы термического разложения или испарения горючих ве­ществ и материалов (твердых, жидких, газов, паров) в объеме диф­фузионного факела пламени. Данная зона может ограничиваться ограждениями здания (сооружения), стенками технологических уста­новок, аппаратов, резервуаров.

Зона теплового воздействия примыкает к границам зоны горе­ния. В этой части пространства протекают процессы теплообмена меж­ду поверхностью пламени, окружающими строительными конструк­циями и горючими материалами. Передача теплоты в окружающую среду осуществляется тремя способами: конвекцией, излучением, теплопроводностью. Границы зоны проходят там, где тепловое воз­действие приводит к заметному изменению состояния материалов, конструкций и создает невозможные условия для пребывания людей без противотепловой защиты.

Зоной задымления называется часть пространства, примыкаю­щая к зоне горения и заполненная дымовыми газами в концентра­циях, создающих угрозу для жизни и здоровья людей или затрудня­ющих действия пожарных подразделений. При пожарах в зданиях и на открытых пространствах зоны задымления имеют характер­ные особенности и зависят от различных факторов. Зона задымле­ния может включать в себя всю зону теплового воздействия и зна­чительно превышать ее. Внешними границами зоны задымления счи­таются места, где плотность дыма составляет 0,0001...0,0006 кг/м³, видимость предметов 6... 12 м, концентрация кислорода в дыме не менее 16% и токсичность газов не представляет опасности для лю­дей, находящихся без средств противодымной защиты.

В процессе развития пожара различают три характерные фазы. В первой фазе горением охватывается до 80 % пожарной нагрузки.

Во второй фазе происходит активное пламенное горение с потерей массы пожарной нагрузки, скорость выгорания непрерывно увеличи­вается и достигает максимальных величин. В третьей фазе скорость выгорания резко падает, процесс характеризуется догоранием тлею­щих материалов и конструкций.

В каждом конкретном случае процесс развития пожара протека­ет при определенных условиях сосредоточения или рассредоточения пожарной нагрузки и газообмена, т.е. притока воздуха в зону го­рения и удаления из нее нагретых продуктов сгорания, а также ды­мовых газов.

Газовый обмен является постоянным явлением любого пожара. При пожарах на открытом пространстве газообмен характеризуется наличием восходящего столба или движущейся колонны газообраз­ных продуктов сгорания. При пожарах в ограждениях (зданиях) га­зообмен зависит от наличия, состояния и площади проемов, высоты их расположения, удельной пожарной нагрузки и других факторов. Наиболее интенсивно газообмен протекает при наружных пожа­рах, пожарах в производственных зданиях со световыми фонарями, бесфонарных зданиях с дымоудаляющими люками в покрытиях, в Сценической части и зрительном зале театрально-зрелищных учреж­дений, зданиях повышенной этажности, особенно административного и гостиничного назначения.

Мощные потоки газов, особенно при наружных пожарах, пере­носят искры, горящие угли и головни на значительные расстояния, создавая условия для возникновения новых очагов горения, что сле­дует учитывать при организации боевых действий подразделений пожарной охраны

При газообмене в зданиях, когда доступ свежего воздуха к зоне горения сокращается, происходит обильное выделение продуктов неполного сгорания и теплового разложения. Указанные обстоятельст­ва осложняют обстановку, создают наибольшую опасность для жизни людей и затрудняют оперативные действия подразделений по ту­шению пожара.

При пожарах в зданиях в условиях газообмена образуются три зоны с различными давлениями: нижняя, верхняя и нейтральная (рис. 1.1). В нижней зоне (части здания или помещения) давление продуктов сгорания меньше, а в верхней больше давления наруж­ного воздуха. На определенной высоте давление внутри помещения равно атмосферному, т. е. перепад давлений равен 0. Условная плос­кость, на уровне которой давление равно атмосферному (плоскость 0-0 на рис. 1.1 и 1.2) называется плоскостью равных давлений или нейтральной зоной (см. п. 1.3).

Основные параметры и опасные факторы пожара

Зоны горения, теплового воздействия, задымления характеризу­ются соответствующими параметрами и опасными факторами, кото­рые в совокупности определяют обстановку на пожаре, учитывают­ся при ее оценке и организации боевых действий подразделения по­жарной охраны.

Опасными факторами пожара (ОФП) считаются те, воздействия которых приводят к травме, отравлению или гибели людей, а также к материальному ущербу.

Перечень основных параметров пожара, ОФП, формулы для оп­ределения, а также справочные данные, полученные расчетами, экс­периментально и путем анализа потушенных пожаров приведены 8 табл. 1 1—1.16.

ТАБЛИЦА 1.1. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПОЖАРА И ОФП

ТАБЛИЦА 1.2. ФОРМУЛЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ И ОПАСНЫХ ФАКТОРОВ ПОЖАРА (ОФП)

№ п/п	Определяемая величина	Формула	Значение величины в формуле
обозначение	наименование	ед. изм
	Время предполагаемого вы­броса нефтепродукта при горении в резервуаре		tвыб	См. п. 1.4	ч
НЖ	Уровень жидкости в резервуа­ре	м
h ВП	Толщина слоя водяной подуш­ки в резервуаре	»
Vo	Линейная скорость выгорания нефтепродукта (см. табл. 16)	м/ч
Vt	Скорость прогрева нефтепро­дукта (см табл. 1 6)	»
	Геометрические размеры факела пламени:
2.1. Длина		LФ	Средняя величина длины фа­кела	м
С	Коэффициент » 16,4	-
VM	Массовая скорость выгорания материалов (табл. 1 5)	кг/(м2с)
dФ	Характерный линейный размер пожара (основания факела)	м
2.2. Высота		НФ	Наблюдаемая высота факела	»
LФ	Средняя величина длины (вы­соты) факела	»
a	Угол наклона оси факела к го­ризонту	град.
2.3. Площадь излучающей поверхности при пожарах в зданиях		Sиз.ф		м2
КПР	Коэффициент	-
LЗД	Длина здания	м
NЭТ	Число горящих этажей в здании	шт.
НЭТ	Высота одного этажа	м
SSOK	Суммарная площадь оконных проемов	м2
SCT	Площадь стен фасада здания	м2
2.4. Площадь излучаю- щей поверхности факе­ла, обращенного в сторону облучаемого объ­екта		Sиз.ф	-	м2
dOСН	Основание факела	м
НФ	Высота факела	м
	Давление:
3.1. Ветровое полное динамическое		РВ	_	Па (кгс/м2)
rВ	Плотность наружного воздуха (см. табл. 1.4)	кг/м3
VB	Скорость ветра (см. табл. 1.15)	м/с
g	Ускорение свободного падения	9,81 м/с2
3.2. Ветровое избыточное (или разряжение)		DPB		Па (кгс/м8)
К	Аэродинамический коэффициент (см. табл. 1.16)	—
3.3. Перепад при пожарах в зданиях		DP1, DP2	Перепад давления на уровне приточного и вытяжного прое­мов (см. рис. 1.1)	Па (кгс/м2)
h1, h2	Расстояние от плоскости равных давлений (Hнз) до центра приточных и вытяжных проемов (см. рис. 1.1)	м
rB	Плотность воздуха (см. табл. 1.4)	кг/м3
rГ	Усредненная плотность массы нагретых продуктов сгорания с воздухом (см. табл. 1.4)	кг/м3
	3 4. Перепад при пожарах на открытых пространствах		D РН	-	Па (кгс/м2)
НГ	Высота восходящего потока газообразных продуктов сгорания	м
	Интенсивность газового об­мена		I Г.О	-	кг/(м2с)
GB	Расход приточного воздуха, поступающего в зону горения через открытые проемы или путем инфильтрации	кг/с
SП	Площадь пожара	м2
m	Коэффициент расхода воздуха через проемы (щели)	0.62
SSПР	Суммарная площадь проемов (щелей, отверстий)	м2
	Интенсивность излучения факела пламени		IФ		Вт/м2
eФ	Степень черноты факела	—
s	Постоянная Стефана-Больцмана	Вт/(м2К) 5,76х10-8
ТФ	Средняя температура поверх- ности факела	К
	Платности теплового потока		qТ.П	-	Вт/м2, кДж/ (м2ч)
b	Коэффициент химического не­дожога (см. табл. 1 3)	0,8—1,0
VM	Массовая скорость выгорания (см. табл. 1.5)	кг/(м2ч)
SП	Площадь пожара в помещении	м2
QН	Низшая массовая теплота сго­рания (см. табл. 1.5—1.6)	кДж/кг
SST.O	Суммарная поверхность тепло­обмена (стен, перекрытия, по­ла, колонн и т. д.)	м2
	Пожарная нагрузка:
7.1. Масса (количество)	m М.Н.	Масса горючих и трудногорючих материалов (пожарной на­грузки)	кг/м2
m0	Масса пожарной нагрузки, распределенная по всей площа­ди помещения или отдельных участков	кг
Sпол	Площадь пола помещения	м2
Sуч	Площадь участка	м2
7.2. Потеря массы (выгорание)		MП.Н	Потеря (убыль) массы пожар­ной нагрузки при пожаре	кг м3
GB	Расход приточного воздуха в помещении, где происходит по­жар	кг/с, м«/с
t Г	Продолжительность горения (пожара)	с
SП	Площадь пожара в зоне горе­ния	м2
VM	Массовая скорость выгорания (табл. 1.5—1.6)	кг/(м2с), кг/с
V0	Объемная скорость выгорания (табл. 1.6)	м3/(м2с), м«/с
	7.3. Доля потери массы (выгорания) в любой момент времени		Mi	-	кг, м3
М ПН	Масса сгоревшей пожарной нагрузки	кг, м3
m0	Начальная масса пожарной нагрузки	кг, м3
7 4. Плотность распреде­ления по высоте слоя и площади помещения (земельного участка)		Kr0	-	-
m0	Масса пожарной нагрузки, распределения по площади помещения или отдельного участка	кг
r0	Средняя плотность материалов, входящих в состав пожарной нагрузки	кг/м3
НСЛ	Средняя высота слоя пожарной нагрузки	м
SП0Л	Площадь пола помещения или отдельного участка	м2
7 8. Плотность распре­деления по высоте слоя и суммарной площади отдельных участков помещения или территории (сосредоточенная нагрузка)		SSУЧ	Суммарная площадь участков, на которых распределена по­жарная нагрузка	м2
7.6. Средняя скорость выгорания:
7.6.1. Массовая (или объемная)		VM	Скорость выгорания (см. табл. 1.5)	кг/(м2с), м3/(м2с)
Mi	Доля сгоревшего материала к определяемому моменту времени	—
m0	Начальная масса пожарной на- грузки	кг, м3
ti	Продолжительность пожара к определяемому моменту времени	с
SП	Площадь участка пожара, на котором происходит выгорание материала	м2
rC	Плотность пожарной нагрузки в объеме слоя	кг/м;
KrC	Плотность распределения пожарной нагрузки в объеме слоя	—
HСЛ	Высота слоя пожарной нагруз­ки	м
tГ	Продолжительность пожара (горения) к моменту убыли начальной массы пожарной на- грузки, равной Мi	с
	7.6.2. Линейная при горении жидкости в резервуаре		Vж	Линейная скорость выгорания жидкости (см. табл. 1.6)	мм/с
Нж	Понижение уровня жидкости за время горения	мм
	Положение нейтральной зоны (плоскости) равных давлений при пожарах в зданиях:
8.1. При газообмене через открытые нижние (приточные) и верхние (вытяжные) проемы		НН.З	Высота расположения нейтральной зоны от пола	м
Н	Расстояние между центрами приточных и вытяжных проемов (см. рис. 1.1)	м
8.2. При газообмене через нижние приточно-вытяжные проемы (отверстия)		SН, SB	Общие площади соответственно нижних (приточных) и верхних (вытяжных) проемов, а также отверстий, через которые осуществляется газовый обмен (см. рис. 1.1)	м2
rВrГ	Плотность соответственно наружного воздуха и продуктов сгорания	кг/м3
НПР	Высота наибольшего приточного проема (см. рис. 1,1 и 1.2)	м
8.3. Площадь вскрытия вытяжных проемов для поднятия нейтральной зоны на требуемую высоту		SВСКР	—	м3
h	Заданное расстояние от центра приточного проема до нейтральной зоны	м
	Продолжительность пожа­ра:
9.1. От начала возникновения до ограничения распространения горения (локализации)		t	Время (промежуток) распространения пожара до момента его локализации (см. рис, 1.3)	мин
tсв	Время (промежуток) свободного развития пожара (см. рис. 1.3)	мин
tлок	Время (промежуток) локализации пожара (см. рис. 1.3)	мин
9.2. От начала возник­новения горения до подачи первых средств тушения (промежуток свободного развития пожара)		tД.С	Промежуток времени от нача­ла возникновения пожара до сообщения о нем в пожарную часть (зависит от ряда факто­ров)	Принимается равным 8...12 мин
tсб	Время сбора яичного состава боевых расчетов по тревоге	1 мин
tсл	Время следования подразделе­ний на пожар	мин
tбр.1	Время боевого развертывания подразделения пожарной части по введению первых средств тушения (ствола, стволов и др.); принимается по пожарно-прикладным нормативам и опы­ту тушения пожаров	мин
L	Длина пути следования подразделений от пожарной части до места пожара	км
VCЛ	Средняя скорость движения пожарных автомобилей (прини­мается 45 км/ч на широких улицах с твердым покрытием и 25 км/ч на сложных участках)	км/ч
	9.3 От подачи первых средств тушения (ство­ла, стволов и др.) до ограничения распростра­нения горения (промежуток локализации пожара):
9.3.1. Когда для ликвидации пожара достаточ­но сил и средств первых подразделений пожарной части		tС1	Время, затраченное подразделе­нием пожарной части на введе­ние (сосредоточение) требуемых средств тушения (ствола, ство­лов и др.) для локализации по­жара	мин
9.3.2. Когда по гарнизон­ному расписанию на объект предусмотрен ав­томатический повышен­ный номер вызова		tСЛ.2	Время следования подразделе­ний по автоматическому повы­шенному номеру вызова на по­жар	мин
Т БР.2	Время боевого развертывания подразделений, прибывших на пожар по повышенному номе­ру вызова с подачей требуемых средств тушения для локализа­ции пожара	мин
	9.3.3. Когда повышенный номер вызова или вызов дополнительной помощи объявляется с места по­жара		tВЫЗ	Время, затраченное на переда­чу сообщения о необходимости повышенного номера вызова или дополнительной помощи	мин
	9.4. От момента локали­зации до полной ликви­дации пожара		tЛИК	Время (промежуток, период) ликвидации пожара (см. рис. 1.3)	мин
tР	Расчетное время тушения (см. вывод на с.62)	мин
Dt	Время, затраченное на дотушивание очагов горения (разбор­ка конструкций, проливка, дру­гие действия)	мин
	9.5 От начала подачи первых средств туше­ния до полной ликвида­ции пожара		t ТУШ	Фактическое время, затрачен­ное на тушение пожара	мин
	(Скорость газового обмена при пожарах в зданиях		VГО	-	м/с
g	Ускорение свободного падения	м/с2
Dр	Перепад давлений в помещении, где происходит пожар	Па (кгс/м2)
rГ	Усредненная плотность массы продуктов сгорания с воздухом	кг/м3
	Теплота пожара		QП	Количество тепла, выделяемо го в единицу времени с едини­цы площади пожара (см табл. 1.5…1.6)	Вт/м2, кДж/(м2ч)
QН	Низшая теплота сгорания горючих веществ и материалов	кДж/кг
VM	Массовая скорость выгорания пожарной нагрузки (см. рис 1 5)	кг/м2 ч
b	Коэффициент химич. недожога (см табл. 1.3)	-
	Удельный объем газообмена		V Г.О	_	м3/с
SП	Площадь пожара	м2
VМ	Массовая скорость выгорания	(кг/м2 с)
WГ	Объемное количество газообразных масс (воздуха и продуктов сгорания), участвующих в образовании газообмена при сжигании единицы пожарной (см. таб. 1.3)	м3/кг

ТАБЛИЦА 1.3. РАСХОД ВОЗДУХА И УДЕЛЬНЫЙ ОБЪЕМ ПРОДУКТОВ