作者警察大学 王万通、李思成    编辑丨红警小狮    校对|木月


学前提示:自9月24日起,橙色救援将于每周一的课堂时间推出火场排烟实例分析”系列课。课程的部份内容较为专业和晦涩,同前段时间学习内容一样,会涉及一些模拟实验、数据分析等,消防业内的同行、战友们可以深入学习一下。喜欢钻研和学习消防灭火救援专业理论知识的其他橙迷朋友们,可以量力而行对此部分内容有选择性的学习和理解。

“火场排烟实例分析”系列课主要内容提要:

第一部份:几种典型火灾场景的火场排烟措施:

①房间内的小火

②处于起始阶段的火灾

③全面发展火灾

④通风控制型火灾

⑤高温火灾烟气蔓延下的楼梯间

⑥低温火灾烟气蔓延下的楼梯间

第二部份:正压送风排烟关键技术参数

①实验介绍

②风机设置距离与组合方式对排烟效果的影响

③送风口与排烟口面积比例对排烟的影响

④热烟情况下正压送风排烟效果

⑤楼梯间正压送风

第三部份:大风量风机的效能测试

第四部份:移动排烟机风量测量

为便于掌握此部分内容,小编将分成五课时陆续推出推文:

第一课时:几种典型火灾场景的火场排烟措施:(9月24日,今日发布)

第二课时:正压送风排烟关键技术参数【1】:风机设置距离与组合方式对排烟效果的影响(10月1日发布)

第三课时:正压送风排烟关键技术参数【2】:送风口与排烟口面积比例对排烟的影响、楼梯间正压送风(10月8日发布)

第四课时:正压送风排烟关键技术参数【3】:热烟情况下正压送风排烟效果(10月15日发布)

第五课时:大风量风机的效能测试(10月22日发布)

“火场排烟实例分析”系列课「一」:典型火灾场景的火场排烟措施

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-THE FIRST-

典型火灾场景的火场排烟措施

房间内的小火

如果火灾一直处于燃料控制的状态下,房间内的小火将很难发展为全面燃烧火灾。然而,火灾会产生大量的烟气,需要将烟气及时排出。

 

例如大型工业厂房中的火灾,厂房高度越高,卷吸进入燃烧产物中的空气量越大,产生的火灾烟气量越大。在产热量一定的情况下,烟气量越大,烟气温度会相对降低,并且稀释程度较高。

 

由于房间的尺寸较大,火灾会在燃料控制的状态下长时间燃烧,甚至不会转变为通风控制型火灾。这种火灾情形下,火场排烟的风险非常小。

类似的情形在公寓火灾中也会发生。室内天花板和墙壁一般是不燃材料(如石膏板),并且可燃家具的摆放位置决定了它们在火灾中不会相互影响而增大火灾规模。在整个火场中,火灾属于燃料控制类型。当燃料耗尽时,火灾会自行熄灭。在这种情况下进行火场排烟发生危险的概率很小。

假如屋顶、地面以及地下部位同时着火,小火在受限的大房间内也会迅速猛烈地发展,这要求指挥员有丰富的作战技术。即使着火房间具备良好的通风条件,一些封闭的区域仍然会通风不良。

在建筑尺寸较大的时候,负压排烟很难实现。由于火灾烟气温度较低,并且其浮力有限,屋顶位置的排烟口很难较好的发挥作用。

假如房间的尺寸非常大,维持足够的正压需要大量的气流,正压送风排烟也较难实现。送入的空气与高温气体相互掺混,烟气的分层会被破坏,烟气会在整个房间内蔓延,从而影响排烟效果。另外,较长的烟气通路使得火源位置的判别更加困难,这给消防员带来了很多的麻烦。

起始阶段的火灾

假如火情发现早,报警迅速,消防员会很快到达火场。当消防员赶到火场时,火灾可能处在起始阶段。室外空气从较低部位的进风口流入,热烟气从上部的开口流出。火灾的燃烧较稳定,轰燃还没有发生,但是也会面临着迅速向全面发展火灾的转变。房间尺寸、燃料位置和房间的壁面材料都是影响火灾发展的因素。 

由于火灾烟气温度较高,自然排烟会有较好的效果。排烟口要设置在房间的上部,并且要保证进风口的面积是排烟口面积的两倍以上。

正压送风能够提高排烟口的排烟效率,对于正压送风来说,排烟口的面积为送风口面积的2倍时,能取得较好的排烟效率。

在火灾初始阶段,要合理利用正压送风排烟,使灭火或救人行动能够更加快速有效。任何灭火行动开始之前,要预先观察火灾形势的变化。通风增加了火场中新鲜空气的供给,由于房间内的可燃材料和壁面已经被加热,火灾强度可能会迅速增大,在特定的时刻可能会发生轰燃,这意味着火灾起始阶段有一定的危险,应迅速采取灭火措施以避免火灾强度的增大。应谨慎选择排烟口,因为可燃高温气体在排烟口处可能会被引燃。

全面发展火灾

大多数情况下,当消防员到达火场后,火灾已处于全面发展阶段。火焰通过开口燃烧,火灾即将蔓延到相邻的房间或者建筑。房间内已经发生轰燃,在这种情形下,不应当考虑对着火房间进行救人和排烟。火场排烟能够改善火场环境,有利于消防员和被困人员。在着火房间的相邻房间内,必须要优先排烟措施。

对于全面发展火灾,火场温度高,热浮力强,可以利用自然方式进行排烟。在房间上部较高位置的开口进行排烟,较低位置进风,进风口面积至少为排烟口面积的两倍。此时也可以用正压送风来排烟。

火灾处于全面发展阶段,为通风控制型火灾,火灾强度会因为开口的增大而进一步增大。相反,如果关闭开口,火灾强度会降低。

 

如由于某些原因,没有及时采取灭火措施,应快速关闭开口,进而抑制火灾发展。当没有灭火力量对火场进行直接进攻时,可对相邻房间进行排烟和生命救援。这种做法的先决条件是能够关闭着火房间的开口。当着火房间的窗户被烧坏时,开口就无法关闭。

当着火房间面积不太大时,可考虑其他的措施,如用中倍数泡沫填充着火房间,或用高倍数泡沫填充着火房间的相邻房间。

火灾处于全面发展时,火场的风险很大。火灾产生的可燃气体与空气掺混燃烧,整个空间全部被大火吞没。除了救人之外,消防员的任务还包括阻止火势发展和火灾烟气的蔓延。消防员在选择排烟口要慎重考虑,应注意着火房间喷出的火焰。另一方面,空气的供给将会使火灾强度变大,要有组织有计划的进行灭火和排烟。

通风控制型火灾

若通风控制型火灾已经发展为轰燃,之后其火势会减弱。然而火灾并没有完全熄灭,有时烟气温度较高,可达200~400℃,会产生大量未燃烧的可燃气体。一旦空气进入,不同浓度的气体足以燃烧起火。若此时进行火场排烟,短时间内极有可能发生轰燃,也有发生回燃的风险。

在缺乏通风的房间内进行火场排烟,目的是为了强制改变火场情景。在可控的条件下,可允许轰燃的发生。也可以通过降低着火房间和相邻房间热烟气的压力,减弱烟气的传播。

当火灾处于较高程度的通风控制下,可应用火场排烟的替代或补充方式,例如细水雾的应用。若火灾烟气可以通过细水雾得以冷却,实施内攻和排烟的风险将会大大降低。

利用泡沫填充,是另外一种替代方式。所需的开口能够被打开,这样的开口通常比排烟所需要的开口要小,更适合着火房间的相邻房间。对于通风控制型火灾,被困人员受到辐射热的影响不太大,有机会对着火房间内的人员进行救生。

由于有大量未燃烧的可燃气体,通风控制型火灾有较大的潜在危险。若大量空气与其掺混,可能会发生回燃。进行火场排烟时,发生快速轰燃的风险巨大。当门和窗都关闭,空气通过缝隙进行交换,大量的可燃气体仍可蔓延至临近房间。空气的供给会增加火灾强度和火灾烟气蔓延的风险。因此,对排烟和灭火行动要做好计划和相互之间的协调。

高温火灾烟气蔓延下的楼梯间

住宅火灾中,温度较高的火灾烟气会由着火房间流出,蔓延至楼梯间。由于烟气温度较高,烟气在楼梯间内有明显分层。上部区域为火灾烟气,下部区域为冷空气(见图1)。这时,如从住宅的上部进行疏散,则困难重重。假如仍有人员停留在住宅的上层,需要小心计划灭火与救援行动,并且要考虑到火灾烟气很有可能流入这些房间。

“火场排烟实例分析”系列课「一」:典型火灾场景的火场排烟措施

图1:楼梯间的上部充满高温烟气

如果没有通风措施,并且门封闭,在楼梯间的下部会形成负压,上部形成正压,火灾烟气会因自身温度形成的浮力扩散到住宅的上层部位。

通常情况下,在住宅的上部有可开启的通风口或者窗户,可以利用自然排烟排除烟气,并且效果较好。若送风风机置于楼梯间外的地面,加压整个楼梯间,会迫使烟气流到建筑上部,加大烟气蔓延至上部楼层的风险。在住宅建筑火灾中,正压送风排烟与灭火协同配合,才是最佳的行动方案。

低温火灾烟气蔓延下的楼梯间

住宅火灾中,若火灾强度较小,火灾被限制在房间之内,温度较低的烟气会流入楼梯间。并且由于火灾烟气和空气大量掺混,楼梯间内不会出现明显的烟气分层(图2)。

“火场排烟实例分析”系列课「一」:典型火灾场景的火场排烟措施

图2 :楼梯间充满低温烟气

在这种情况下,自然排烟的效果不明显。应在楼梯间上部开口,利用正压送风进行排烟。

当处于夏季时,问题会更加突出。因为即使楼梯间充满了烟气,外部的空气比楼梯间的温度还要高,会发生逆烟囱效应。火灾烟气在楼梯间底部积聚,在高层建筑中,这种情况尤其明显。


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