以下内容发表于FIERO 2019 PPE个人防护装备研讨会

「Kill the Flashover」项目的创始人、消防队长Joe Starnes说道,“我们个人防护装备的受热极限指的是,在一个经过测试的限制条件中,消防员能够得到有效的保护。但是,现实中当我们将消防员置于这些对生命健康构成即时危险( Immediately Dangerous to Life or Health concentration简称: IDLH)的环境时,我们的灭火救援策略往往不会考虑这些受热极限。

在灭火救援策略中,我们需要改变一些火场的标准操作程序。虽然我们有许多装备,但我们常常不愿去修改标准操作程序(SOP)来应用这些装备。我们必须要反省有哪些方面可以作出改变。”

一、现状及要做的改变

是什么因素在影响我们每天的日常工作?

答案是:温度、天气以及暴露在这些因素中的时间。

同理,有哪些因素会影响火场中的消防员,而在灭火救援策略中却鲜有考虑到的呢?

答案是:温度、热释放速率、热通量以及在不同热环境中的暴露时间。

今天,在座许多朋友都曾在个人防护装备(PPE)的改进上做出过贡献,提高了消防装备的热防护性和安全性,并为消防员将要暴露的热环境提供了量化方法(Donnelly的热力分类或UTECH的标准)。

然而,尽管大家都进行了大量的相关研究,但是消防队仍然忽略了火场热量的严重性,甚至几乎不了解。

我稍作解释如下:

在当今全美范围内的任何一场大火中,我们可能会听到一份包括了以下内容的火情侦察汇报:

是否有人员生命的威胁、建筑类型、浓烟分析:体积,速度,密度,颜色和天气情況。

但您几乎不会听到以下重要信息:

•根据火场热信号来判定火灾的严重性。

•根据热量读数/信号来判定火灾的位置。

•表面温度/相关热力报告

•冷区:协助辨別可生存空间并预测火势蔓延方向。

火场热量、技战术与个人防护装备的事儿

在林林总总的消防工作中,有一个小部分至关重要的危险部分急需改进,即灭火救援技战术中,根据热信号来定位和扑灭火灾,测量火场整体的热量程度。为被困人员和消防员维持一个可生存的热量环境,并确保消防员的个人防护装备可在其耐热极限下正常运作。

二、研究数据及情况

以下令人信服的火灾研究数据来自UL的研究,请参考:

近年来发生的几名消防员在火场中的伤亡事故,都是由于火势突然迅速发展造成的,造成这些事故的原因之一是:我们对火灾特性的了解有所不足。

一些关于消防员安全的最新研究已经发现,随着现代家居设计的转变,家具开始倾向采用更多的合成材料,这导致火灾所产生的热释放率(HRR)比传统可燃物要高,传统可燃物指的是天然的家具材料。

这种转变导致了更加恶劣的火场环境,在这种情况下,如果相应灭火救援的时间安排不当(如通风策略协调不当)将会导致火场状况迅速恶化。

不幸的是,消防队的策略并不是总能跟上这种不断变化的火灾环境。除其他考虑因素外,消防员必须了解他们在火场上可能遇到的火灾动力学,这对消防员安全至关重要。

“ 2018年修订的NFPA 1403标准中列出了消防学员在参加真火训练之前必须具备的一系列前置条件,这些先导知识包括如何正确使用个人防护装备(PPE),通风和火灾特性的培训。

具体来说,学员应正确了解火灾动力学,包括热传递,基本化学和建筑火灾特性,个人防护装备PPE的组成、功能和极限;以及水枪射水技术和门控战术等…但更重要的是要让消防员了解“通风控制型”火灾的概念。

由于大多数住宅结构火灾的火势都是由门、窗户、缺口的气流所主导,因此,最新修订的NFPA 1403还包含了一种介入性控制手段,就是“进行受控下的,限制通风燃烧”以限制火势的方法。

可惜该教育方案却旨在教授相关的火焰特性,而不是教导具体的消防技能:例如水带行进或搜救方法。

该标准规定,学员和讲师应留在一个“安全观察区”内,该区位于真火演示室的外部,与真火演示室处于同一水平或下方,并应远离烟气排放路径 ”(消防培训研究:有关混凝土建筑火灾的真火模拟室中的环境安全与仿真性的研究,2.1相关标准的文献回顾第4-5页)

因公牺牲和受伤的案例:

•宾夕法尼亚州的一位47岁的消防教官,研究人员将他的面罩故障归因于地下室火势发展过程中存在的高温环境。

•2007年马里兰州,在一处空置的联排住宅内,一名试用期的消防员在一次培训过程中身亡。该模拟训练方案中,使用了大约12个木制托架和11捆干草作为可燃物,该名牺牲的消防员当日正拿着一把水枪,并被指派要穿越燃烧中的一楼和二楼,去扑灭三楼的火势。

当小组到达二楼和三楼之间的楼梯时,他们被现场高温条件所压制。两名参与训练的队员从建筑物的一个窗户撤退。事件中牺牲的消防员成功到达窗户,可惜她下半身未能穿过窗户,最终死于烧伤及窒息。

可悲的是,许多因公牺牲的案例中,导致他们牺牲以及其他伴随因素的主因是他们无法理解和识别现场的热力分布。

三、问题的核心

火场热量、技战术与个人防护装备的事儿

这让我们回到了讨论的重点:消防员并没有测量过,通过热对流以及热辐射而传导到个人防护装备PPE的热量。

根据FEMSA手册的要求,每套全新的消防员个人防护装备(PPE)都要随附以下声明:

“如果您的防护服暴露于热辐射,热对流或热传导的情况下,您也会有在隔着防护服下被烧伤甚至死亡的可能,而且过程中没有任何预兆,防护服也可能不会出现任何损坏迹象。所以,消防员应时刻警惕自身暴露于热辐射,热对流或热传导等其他风险的可能性”

但是,在当今“通风控制型火灾( ventilation controlled fire )”的火场环境中,因现场的低能见度与防护服的高耐热性,消防员又如何做到“不断时刻提醒自己,自身暴露于热辐射,热对流或热传导等其他风险的可能性”呢?

NIST和UTECH开发出一套火场热量判别方法,用以描绘消防员周围的热量环境。该方法利用消防员身高各点的温度来推算周边对流热通量的近似值,再以它推算从火场内各个室内表面、上层气体以及火焰本身向消防员身上装备传递的热辐射量的近似值。

但NIST,UTECH或任何这些研究项目的问题都不在于它们的数据,它们的数据故然是扎实而且能反映事实,但我们仍然未能令消防员们有能力去测量他们周边的热量。

光靠对烟层的判读能力其实并无助于测量热量,未能有效控制现场空气并任由热对流气体在消防员附近流动,会增加消防员受伤和牺牲的风险。

我们未能控制及确认火场每个隔间的温度,唯有让消防员在瞬息万变甚至失控的火场环境中进行猜测。

四、不足之处

我们的研究中到底有哪些不足之处?

脱离了实际经验。

在所有报告,研究和许多其他论文中,缺少至少一个以下概念:

(1)测量火场热量程度的方法

(2)将研究结论应用于实际灭火操作的方法,如:

如何有效控制火场通风,并尽早持续施加足够的气流量以减少火场热量,不再进行那些过时和危险的灭火训练,那么悲剧就会停止不再发生。

问题的重点不在于提供给消防员的火场信息,而是火场中的消防员自己可以如何测量热量。他们过往被教导要通过自身感觉、纸上谈兵或对烟层的判读来估算热量。

然而,所有这些方法都不及直接观察现场红外线光谱来得有意义。因为,火场中将近2/3的总热量都是以红外线形式放射出来的。消防员常常无法及时打开水枪或无法充分冷却火场环境,因为,他们错过了这些宝贵且常被忽略的热信号。

为什么说「常被忽略」?

因为在所有因公牺牲的案例研究中,有38%的案例他们的热像仪都被放在消防队的充电器上。而且在很多时候,消防队使用的都是老旧、过时及低分辨率消防热像仪,这不能与当今高分辨率的战略型热像仪相提并论。

在这里给大家讲个题外话,虽然当今消防员都穿上了目前最好、最耐热的防护服,但他们最脆弱之处终究就只有那片2-3毫米的聚碳酸酯片将其与那至命的极端火场相隔(这里所指是消防员头部的面罩)。

也正如我一个海外朋友曾振振有词的说过:“你的脑袋就只有薄薄一层的防护,尽管你的屁股被六层的全面防护服包得好好。站在那热量迫人的环境中,你能想像会安然无恙吗?”

五、总结

在座各位,我之所以跟你们分享这些,并不是因为我有答案,而是想提醒大家我们正遇到问题。看看在所有这些研究中,他们都低估或是放弃了热像仪的价值。但当前,热像仪是消防员能够衡量或判断热量程度的唯一方法。

技术的确在不断进步,然而有关消防热像仪的最新研究已是10多年前了,那时工业上以热像仪来分析热危害的方法仍未普及,也没有使用任何辐射式工业热像仪来测量环境精确温度的习惯,更不用说在消防上的应用了。

我们大家一起来想一想,如果消防员在真火训练中要让火势发展,以研究火焰特征、了解在限制通风环境下的火灾,在这有限的能见度和装备的耐热极限下,就不能单靠他们匮乏的感官了。

在这千钧一发之际,他们需要一种可量化的方法或者是判断的工具先帮助他们去减少现场的高热危害。

我们不仅仅要为消防员研究如何去确定火场环境的危险性,更重要的是要想办法开发一个方,让消防员懂得如何去降低火场温度,减少热对流和暴露时间,从而减少并预防消防员牺牲。

翻译:邦邦、水龙

排版:木月

校对:水鸭

原文始发于微信公众号(橙色救援):

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