Как определить температуру при пожаре в здании

Пожар в доме

Частные дома горят часто. Температурный режим их горения зависит от того, из каких материалов эти строения были возведены. Но относиться к температуре при пожаре дома надо с позиции вида возгорания. То есть пожар имеет открытую форму горения или закрытую.

В первом случае это самый опасный вариант. Свежий воздух поддерживает горение, поэтому интенсивность сгорания стройматериалов на самом высоком уровне. При таких пожарах плавится металл, как будто это воск. При закрытых пожарах доступ кислорода в зону возгорания ограничен, а значит, и интенсивность горения понижена. Это дает возможность более тщательно изучить пожарную обстановку.

Но в закрытых пожарах присутствует один негативный момент. Тепло, образуемое внутри помещений, становится причиной внезапных конвективных потоков раскаленных газов. Это случается в тех случаях, когда пожарные заходят внутрь горящего объекта, или какая-то из противопожарных перегородок потеряла герметичность. Происходит изменение газообмена. Это самое страшное, что может произойти.

При этом учитывается влажность внутри помещений. К примеру, в зоне с сухим наполнением (здесь имеется в виду газы, дым и прочее) человек может продержаться минут 10-15. Это при температуре +50-60С. Если влажность увеличена, то одной минуты будет достаточно, что привести к непоправимым последствиям.

Горит частный дом

Значение температурного параметра

Сразу после появления огня в пространстве начинаются теплообменные процессы.

В пламени и вокруг возникает зона высокой температуры, газы в которой нагреваются и начинают конвекционное движение. В результате теплообмена происходит постепенный рост площади пожара, температурных показателей, что влечет за собой дальнейшее распространение огня.

После того как пламя захватило значительный объем пространства, начинается стадия интенсивного пожара с резким ростом всех показателей: площади, задымления, скорости теплообмена, температуры (t).

При возгорании на открытых территориях интенсивность зависит от пожарной нагрузки охваченного пламенем пространства. В закрытых помещениях газообмен и тепловые значения во многом зависят от притока свежего воздуха.

При достижении величины температуры 290–310 градусов Цельсия могут лопнуть оконные стекла, что приведет к кратковременному и незначительному охлаждению помещения.

После чего в силу увеличения содержания кислорода в атмосфере огонь начинает бурно развиваться, повышая температуру более чем 500 °C и увеличивая тепло и газообмен.

Пожар достигает максимального значения (t может превысить 900 °C), его параметры стабилизируются.

По мере выгорания пожарной нагрузки пламя начинает стихать, площадь огня уменьшается, температура постепенно понижается, хотя тепловыделение от нагретых конструкций помещения и дыма, находящегося в нем, еще не прекратилось.

Пламя: строение и структура

Для определения внешнего вида описываемого явления достаточно зажечь газовую горелку. Появившееся несветящееся пламя нельзя назвать однородным. Визуально можно выделить три его основные области. Кстати, изучение строения пламени показывает, что различные вещества горят с образованием различного типа факела.

При горении смеси из газа и воздуха вначале происходит формирование короткого факела, цвет которого имеет голубые и фиолетовые оттенки. В нем просматривается ядро — зелено-голубое, напоминающее конус. Рассмотрим это пламя. Строение его разделяется на три зоны:

1. Выделяют подготовительную область, в которой происходит нагревание смеси из газа и воздуха при выходе из отверстия горелки.
2. За ней следует зона, в которой происходит горение. Она занимает верхушку конуса.
3. Когда имеется недостаток воздушного потока, газ сгорает не полностью. Выделяется углерода двухвалентный оксид и водородные остатки. Их догорание протекает в третьей области, где есть кислородный доступ.

Теперь отдельно рассмотрим разные процессы горения.

Классификация исходных данных

В соответствии с Методикой процесс получения расчетной величины пожарного риска для конкретного сценария, при котором безопасная (в соответствии с ч. 3 ст. 53 Федерального закона № 123-ФЗ) эвакуация не обеспечивается, можно разбить на две составляющие: определение вероятности эвакуации и определение расчетной величины пожарного риска.Определение вероятности эвакуации включает основные расчетные действия, связанные с применением численного моделирования, это – определение времени блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара (далее – ОФП) (рассчитывается на основе численного моделирования развития пожара) и определение времени эвакуации людей из отдельных частей здания и здания в целом (рассчитывается на основе численного моделирования эвакуации).

Определение величины пожарного риска для конкретного сценария производится расчетом с использованием ранее определенных коэффициентов, включая вероятность эвакуации. При этом необходимо отметить, что расчет величины пожарного риска производится только для сценариев, при которых безопасная эвакуация не обеспечивается.

Весь набор исходных данных можно разделить на три категории:

• информация об объекте: класс функциональной пожарной опасности;объемно-планировочное решение; данные по контингенту (количество, состав,начальное расположение); системы противопожарной защиты (АУПС, СОУЭ,АУПТ и др.); дислокация пожарных подразделений (для объектов классов Ф1.1,Ф1.3, Ф1.4); наличие средств индивидуальной защиты (далее – СИЗ) (для объектов класса Ф1.1); устройство аварийных выходов (для объектов класса Ф1.3);
• данные, характеризующие сценарий эвакуации при пожаре (формулируетэксперт по результатам обследования объекта):2.1) расположение очага; характеристики горючей нагрузки (далее – ГН), включая массу ГН и область горения; область распространения ОФП в здании, которая используется для построения расчетной области; схема движения людей; время начала эвакуации, индивидуальные характеристики (скорость свободного движения, площадь проекции);2.2) начальные и граничные условия для моделирования развития пожара,характеризующие условия начала пожара и определяющие процессы тепломассообмена как внутри здания, так и с окружающей средой;2.3) в случае разработки компенсирующих мероприятий на основе ранее выполненных расчетов могут подвергаться корректировке: объемно-планировочныерешения; данные по контингенту (схема движения людей; время начала эвакуации и индивидуальные характеристики людей); системам противопожарной защиты; наличие СИЗ (Ф1.1) – что может приводить к изменению данных из списков п. 2.1 и 2.2;
• геометрические данные, описывающие расчетную область для моделирования развития пожара и ее деформацию (искажение геометрических размеров) вследствие дискретизации (построение расчетной сетки).Данные, необходимые для каждого из этапов проведения расчета по оценке пожарного риска для конкретного сценария, представлены в табл. 1.

Исходные данные, используемые на разных этапах процесса получения расчетной величины пожарного риска (Таблица 1)

Таким образом, часть исходных данных – это данные, которые непосредственным образом характеризуют объект (предоставляются заказчиком). Часть данных формируется экспертом при формулировании сценариев по результатам обследования объекта с учетом требований Методики. Третья часть данных – есть следствие используемых методов дискретизации расчетной области при моделировании развития пожара полевой или зонной моделями.

Цвет огня в зависимости от температуры

В зависимости от цвета пламени – можно определить примерную температуру огня. Хорошим примером будет огонь обычного костра. У самого основания дров, в месте где самая активная реакция – цвет огня белый, либо ярко-желтый. Чуть выше уже начинается оранжевый цвет – знак того, что температура там ниже. В самой вершине пламени – цвет огня ярко-красный. Дальше реакция уже не происходит – виден только дым. Если проще, то у огня есть свой диапазон температур, в котором каждая цветовая гамма говорит о том, сколько градусов в той или иной части костра:

• слегка видный красный — 500°C;
• вишнёвый тёмный — 800°C;
• вишнёвый яркий —1000°C;
• красно-оранжевый — 1100°C;
• ярко-оранжевый — 1200°C;
• белесовато-жёлтый — 1300°C;
• белый — 1400°C;
• ярко-белый — 1500°C.

Температура костра из дров

Класс пожарной опасности без обработки

Класс пожарной опасности деревянных конструкций (без их предварительной обработки защитными составами) определяется степенью их активности при развитии пожарной ситуации.

Классификация по этому признаку осуществляется на основании действующего ГОСТа 30403-96 и предполагает деление сооружений по огнестойкости (или пожарной опасности, что одно и то же) на четыре категории: К0, К1, К2, К3.

Считается, что данная конструкция удовлетворяет нормативным требованиям, если фактический предел пожарной опасности соответствует или превышает (находится выше по рангу в таблице) нормируемого показателя.

Характеристики каждого их этих классов для сооружений с различной допустимой уязвимостью приводятся в таблице.

Разбитые на группы данные, помимо указанной классификации, также различаются по характерным признакам воспламеняемости и горючести.

Сварочное пламя

Данный вид огня образуется в результате сгорания смеси из газа или пара жидкости с кислородом чистого воздуха.

Примером служит формирование пламени кислородно-ацетиленового. В нем выделяют:

• зону ядра;
• среднюю область восстановления;
• факельную крайнюю зону.

Так горят многие газокислородные смеси. Различия в соотношении ацетилена и окислителя приводят к разному типу пламени. Оно может быть нормального, науглероживающего (ацетиленистого) и окислительного строения.

Теоретически процесс неполного сгорания ацетилена в чистом кислороде можно охарактеризовать следующим уравнением: HCCH + O2 → H2 + CO +CO (для реакции необходима одна моль O2).

Полученный же молекулярный водород и угарный газ реагируют с воздушным кислородом. Конечными продуктами является вода и оксид четырехвалентного углерода. Уравнение выглядит так: CO + CO + H2 + 1½O2 → CO2 + CO2 +H2O. Для этой реакции необходимо 1,5 моля кислорода. При суммировании O2 получается, что 2,5 моль затрачивается на 1 моль HCCH. А так как на практике трудно найти идеально чистый кислород (часто он имеет небольшое загрязнение примесями), то соотношение O2 к HCCH будет 1,10 к 1,20.

Когда значение пропорции кислорода к ацетилену меньше 1,10, возникает науглероживающее пламя. Строение его имеет увеличенное ядро, очертания его становятся расплывчатыми. Из такого огня выделяется копоть, вследствие недостатка кислородных молекул.

Если же соотношение газов больше 1,20, то получается окислительное пламя с кислородным избытком. Лишние его молекулы разрушают атомы железа и другие компоненты стальной горелки. В таком пламени ядерная часть становится короткой и имеет заострения.

Расчет температуры внутри горящего здания

В процессе пожара можно выделить 3 основных периода по изменению тепловых показателей.

Первый – начальный, средние значения t в этот момент не превышают 80% от верхней границы параметра.

Второй – основной, самый опасный. Время наиболее интенсивного горения. Среднеобъемная температура на этом этапе достигает максимальных показателей и держится в коридоре 80–100% от наибольшей величины.

Последний – заключительный. Период угасания пламени вследствие выгорания пожарной нагрузки и постепенного падения показателей среднеобъемной t.

В связи с тем, что такой процесс происходит при любом возгорании в закрытом помещении, то выведена формула, описывающая зависимость температуры от времени пожара:

t=345log8τ+1,

τ – период в часах, который прошел с момента возникновения возгорания.

Но при расчете среднеобъемной температуры помещения необходимо учитывать и свойства пожарной нагрузки.

Характеристики

Здесь пять характеристик: фазы, параметры, зоны, опасные факторы и проявления опасных факторов.

Говоря о фазах развития пожаров, надо понимать, что это параметры, которые зафиксированы в определенный временной промежуток. Это напоминает стадии горения, но здесь другие критерии.

Сколько фаз пожара существует:

1. Начало с нарастанием интенсивности.
2. Быстрое нарастание.
3. Стабильное протекание.
4. Снижение активности до полного затухания.

Затухающий пожар

Вторая характеристика – параметры. Здесь достаточно большой список. Но есть основные параметры, которые берутся за основу отчетов и расчетов.

• площадь территории, охваченной огнем;
• временной отрезок времени, в течение которого продолжается горение материалов;
• температура внутри очага;
• с какой скоростью происходит распространение огня;
• с какой скоростью сгорают горючие материалы (в основе лежит огнестойкость);
• задымленность пространства: плотность и интенсивность;
• газообмен;
• горючая нагрузка;
• коэффициент поверхностного горения;
• и прочее.

Третья характеристика – зоны. Условно разделение ведется на три зоны. Чтобы было понятно, о чем идет речь, посмотрите на фото ниже, где под номером один располагается зона горения, под вторым номером зона теплового воздействия, и под третьи зона задымленности. Четвертое – это горючее вещество.

Зоны пожара

Четвертая характеристика – опасные факторы. Необходимо понимать, что пожар – это зона с высокой температурой горения. И это основной опасный фактор, под действием которого разрушаются даже самые твердые материалы. Кроме него есть и другие факторы:

• сам огонь, который раскидывает на достаточно внушительные расстояния искры, становящиеся дополнительными очагами возгорания;
• тепловая нагрузка, поддерживающая огонь и температуру, плюс создающая огромный слой непроходимый для человека;
• токсичные продукты сгорания, надышавшись которыми человек просто умирает, задохнувшись, то же самое касается птиц и животных;
• концентрация кислорода минимальная;
• нулевая видимость.

Поражающие факторы пожара

И пятая характеристика – сопутствующие проявления опасных факторов. Следствия ужасают:

• разрушение всего, что создал человек, не выдерживают ни огромные бетонные строения, ни больших размеров техника и оборудование;
• токсичные и радиоактивные вещества, как последствия сгорания материалов и предметов, разлетающиеся на огромные расстояния;
• опасные последствия взрыва, если таковой случился;
• высокое напряжение на металлических конструкциях, если во время не удалось отключить напряжение;
• негативное воздействие огнетушащих веществ.

Что влияет на температуру пожара

При возгораниях в одинаковых зданиях, квартирах, деревянных домах распростране-ние огня происходит по-разному. Отчего же зависит сценарий развития возгорания? Разберем применительно к параметру, вынесенному в заголовок.

Во-первых, большое влияние на все характеристики пожара оказывает размещение, состав и масса пожарной нагрузки.

Во-вторых, материал конструкций строения.

В-третьих, планировка помещения, высота потолков, наличие перегородок и вентиляционных отверстий.

В-четвертых, показатели развития огня и температура ограждающих поверхностей зависят от характеристик окружающей среды.

В-пятых, время горения тоже оказывает прямое влияние на значение t.

При таком количестве параметров, имеющих воздействие на окончательные величины, тепловые показатели рассчитываются с помощью разработанных математических моделей.

Газообмен

Влияние этой характеристики на температурные параметры велико, но во многом зависит от источника пламени, особенностей горящего помещения.

При отсутствии ограничений для газообмена возрастает интенсивность огня и температура в зоне горения. При этом в остальных частях помещения происходит охлаждение среднеобъемной газовой среды.

При отсутствии или незначительном доступе кислорода в пространство параметры температуры в разных точках будут более близкими друг к другу, чем в предыдущем варианте, но средние значения в обоих случаях могут быть одинаковыми.

Высота помещения

От расположения перекрытия зависит газо- и теплообмен в ограниченном объеме.

Нагретые продукты горения поднимаются. Чем больший отрезок им необходимо преодолеть, тем медленнее будет расти температура при пожаре в нижней части помещения, на территории, где пламя отсутствует.

Если потолок расположен невысоко, то разогретый газ, достигая перекрытия, растекается по нему в разные

Чем меньше высота помещения, тем выше скорость его нагрева.

Рекомендации в работе

Газовая горелка является самостоятельным источником большого количества тепловой энергии. При помощи рассматриваемого устройства можно проводить широкий спектр работ (достаточно просто отрегулировать мощность и температуру пламени):

• Прибор с тонким пламенем используется для плавления и сварки швов на изделиях из кварца, фарфора, пластмассы или стекла;
• Прокаливание труб, прогрев или выжигание листов и изделий из сплавов и легкоплавких металлов. Такие работы лучше выполнять с помощью газовой горелки, имеющей пламя направленного действия и температуру горения не менее 1500 градусов;
• Розжиг дров в костре или мангале, нанесение узоров на поверхности древесины, а также обжиг деревянных конструкций. Выбирать лучше горелку с минимальной температурой пламени;
• Приготовление еды. С помощью горелки можно быстро и качественно обработать тушку птицы, задать определенную текстуру и оттенок мясному блюду и даже декорировать десерт. Для этих целей также рекомендовано выбирать прибор компактных размеров и имеющий минимальную температуру пламени.

В процессе использования газовой горелки важно помнить о том, что отсутствие кислорода становится причиной неполного горения пламени и образованию продуктов горения, то есть сажи. Эти обстоятельства негативно отразятся на конечном результате проводимой работы

Важно помнить и об основных правилах техники безопасности при работе с газовыми горелками, так как она неразрывно связано с открытым огнем и определенными рисками. Можно выделить следующие правила:

1. Перед началом любых работ, связанных с использованием газового прибора, следует внимательно изучить рекомендации производителя и конструкцию самого устройства. В случае обнаружения несоответствий устройства с инструкцией начинать работу категорически запрещено. Во время работы не нужно отклоняться от рекомендаций, приведенных в инструкции.
2. Не допускается нагревание баллона, провоцируемое за счет близкого нахождения открытого теплового источника, к примеру, печки или костра. Перегрев баллончика может привести к его детонации и нанесению травм разлетевшимися кусочками металла. Также рекомендовано оберегать баллончик от прямого воздействия солнечных лучей.
3. По окончании выполнения работы баллончик и непосредственного газовую грелку следует упаковывать в каталитическую грелку. Такой способ хранения позволит сохранить работоспособность устройства и мощность сгорания в течение длительного срока. Особенно это правило касается горелок, которые используются очень часто.

Стадии

Начальная стадия. Время возникновения горения до полного охвата пламенем (горением) поверхности горючей нагрузки.

Время свободного развития. Временной промежуток от момента возникновения горения до начала подачи первых приборов тушения на его ликвидацию.

Развивающаяся стадия. Период от полного охвата пламенем поверхности пожарной нагрузки до достижения постоянной скорости выгорания материалов пожарной нагрузки.

Развитая стадия. Пожар достигает наибольшей возможной интенсивности, все параметры, характеризующие развитие пожара имеют максимальные и практически постоянные значения.

Затухающая стадия. Начинается с момента уменьшения скорости выгорания пожарной нагрузки и заканчивается моментом достижения исходного значения среднеобъемной температуры.

Температура горения материалов

Строительные материалы делятся на несколько групп горючести. Нас интересует именно горючий класс, который и создает внутри здания температурный пожарный режим. Даем показатели, не при которых горят эти материалы, а при горении которых образуется температурная обстановка.

1. Древесина в среднем 1000С.
2. Бумага – 400С.
3. Оргстекло – 1150С.
4. Полимеры – 1100С.
5. Каменный уголь – 1500С.
6. Каучук – 1200С.
7. Краски разного вида – 500С.
8. Пропан – 2700С.
9. Ацетилен – 3000С.

Как видите, к температуре пожара при горении различных веществ надо подходить с позиции именно горючести. К примеру, если горит склад с нефтепродуктами, то действия по тушению пламени огня совершенно отличаются от действия, когда гасят склад с деревянными изделиями, бумагой или картоном. А тем более, если горит предприятие, где производят пропан или ацетилен. Кстати, экстремальные ситуации на последних объектах чаще приводят к взрыву. Так что о температуре здесь можно говорить условно.

Горит склад с нефтепродуктами

Твердые материалы

Но необходимо обозначить, что температура огня при пожаре, когда горят твердые материалы, имеет одинаковую зависимость от продолжения процесса, а точнее от продолжительности горения этих материалов. То есть характер горения у них практически одинаковый. И проходит он по одному сценарию:

• в начале температура резко поднимается;
• при выгорании материалов она падает и сходит на нет.

Понятно, что при разной пожарной нагрузке продолжительность горения разная. К примеру, древесина горит дольше, чем бумага. Соответственно и температура пожара в помещении от этого будет разной, да и спад горения будет происходить медленнее. Но характер протекания пожарного процесса остается в двух случаях одинаковым. Правда, надо добавить, что в замкнутых внутренних помещениях, когда кислород внутрь поступает в ограниченном количестве, увеличение температурного режима происходит значительно медленнее.

График развития реального пожара

Жидкие материалы

Если говорим о температурном режиме при горении жидкостей, то необходимо учитывать тот факт, что они располагаются в каких-то емкостях. Поэтому пожар горючих жидкостей носит локальный характер. И здесь учитывается пропорция соотношения общей горящей площади к площади возгорания жидкостей. К примеру, если такое соотношение равно «1», то температура в очагах пожара равна 1100С. Если данный показатель меньше единицы, то и температура будет ниже.

Не забываем, что часто во время пожара одновременно горят и твердые, и жидкие горючие материалы. Какая температура при пожаре в этом случае учитывается. Все зависит от того, какого типа материал больше всего горит. Если горит в общем объеме больше твердых веществ, то температуру горения принимают из расчета твердых материалов. То же самое с жидкостями.

Горят жидкие материалы

Пожар в доме

Частные дома горят часто. Температурный режим их горения зависит от того, из каких материалов эти строения были возведены. Но относиться к температуре при пожаре дома надо с позиции вида возгорания. То есть пожар имеет открытую форму горения или закрытую.

В первом случае это самый опасный вариант. Свежий воздух поддерживает горение, поэтому интенсивность сгорания стройматериалов на самом высоком уровне. При таких пожарах плавится металл, как будто это воск. При закрытых пожарах доступ кислорода в зону возгорания ограничен, а значит, и интенсивность горения понижена. Это дает возможность более тщательно изучить пожарную обстановку.

Но в закрытых пожарах присутствует один негативный момент. Тепло, образуемое внутри помещений, становится причиной внезапных конвективных потоков раскаленных газов. Это случается в тех случаях, когда пожарные заходят внутрь горящего объекта, или какая-то из противопожарных перегородок потеряла герметичность. Происходит изменение газообмена. Это самое страшное, что может произойти.

При этом учитывается влажность внутри помещений. К примеру, в зоне с сухим наполнением (здесь имеется в виду газы, дым и прочее) человек может продержаться минут 10-15. Это при температуре +50-60С. Если влажность увеличена, то одной минуты будет достаточно, что привести к непоправимым последствиям.

Горит частный дом

Первая помощь при отравлении

Симптомы интоксикации разными веществами могут отличаться, но принципы оказания первой помощи всегда одинаковые.

Большинство ядов поступает через дыхательные пути. Первое, что необходимо сделать при отравлении – прекратить поступление продуктов горения в организм. Для этого необходимо:

• соблюдая безопасность и если имеется такая возможность прекратить поступление токсичного вещества – газа, дыма;
• проветрить помещение или иной объем где находится пострадавший;
• снять загрязнённую одежду;
• при отсутствии противопоказаний перенести пострадавшего в безопасное место.

Острая интоксикация требуют оказания экстренной помощи. Действия при отравлении продуктами горения, следующие:

• вызвать «скорую помощь»;
• при задымлении предусмотреть способы защиты органов дыхания от продуктов горения;
• если есть симптомы раздражения – промыть глаза, полость рта, носа;
• при отсутствии сознания придать пострадавшему горизонтальное положение и обеспечить проходимость дыхательных путей;
• до приезда медицинских специалистов наблюдать за сознанием, дыханием, частотой сердечных сокращений, артериальным давлением;
• если есть признаки терминального состояния, то приступить к сердечно-лёгочной реанимации.

Некоторые ингаляционные отравления продуктами горения имеют период мнимого благополучия. Даже при отсутствии патологических симптомов, стоит внимательно следить за состоянием тех, кто может быть отравлен. При первых же признаках неблагополучия необходимо вызывать соответствующих специалистов.

Отравление продуктами горения у детей развивается быстрее, чем у взрослых. Это объясняется более высоким уровнем кислородного обмена. У малышей появляются жалобы на головную боль, сонливость, слезотечение, тошноту. При осмотре заметны изменения цвета кожи, учащение и затруднение дыхания, нарушения координации. Принципы оказания первой помощи для детей те же, что и для взрослых. При отсутствии специализированной медицинской помощи, пострадавшему ребенку угрожают необратимые изменения центральной нервной системы.

Выводы

Довольно часто борьба с пожаром происходит в неблагоприятных условиях. Это могут быть погодные катаклизмы, такие как сильный ветер, высокие или низкие температуры, отсутствие воды. А могут быть поражающие техногенные факторы – утечка ядовитых веществ, повышение радиоактивности, взрывы.

Ликвидация возгораний в таких случаях сильно усложняется. Необходимо проводить ряд дополнительных мероприятий, увеличение сил и средств пожарных частей.

Попадая в чрезвычайную ситуацию, важно сохранить спокойствие и трезвый рассудок. Такой подход обязательно поможет найти наилучший вариант для спасения собственной жизни