Основні параметри пожежі: визначення, класифікація, розвиток, способи і засоби припинення пожежі

Для пожежників важливо знати основні параметри пожежі – попередня оцінка ситуації ґрунтується саме на них. Зорієнтувавшись в особливостях події, можна підібрати оптимальну стратегію порятунку людських життів та майна. Втім, не тільки працівники пожежних частин повинні орієнтуватися в цій темі: її викладають в рамках загальноосвітнього шкільного та університетського курсів, для підвищення грамотності широких верств населення.

Загальні положення

Перш ніж розглядати основні параметри розвитку пожежі, слід визначитися з поняттям. Що за явище прийнято позначати цим терміном? Якщо процес горіння не піддається контролю і протікає за межами певного вогнища – можна ідентифікувати дане явище як пожежа. Процес одночасно і хімічне, і фізичний.

Аналіз основних параметрів пожежі та їх визначення безпосередньо пов’язані із самою суттю процесу. Горіння пояснюється швидко протікають хімічними взаємодіями деяких матеріалів і кисню, який міститься в атмосфері, під його впливом відбуваються процеси окислення. При цьому виділяється вуглекислий газ, вуглець і водень. Горіння може бути гетеро – і гомогенним.

А якщо детальніше?

Отже, при виборі стратегії гасіння пожежі до основними параметрами явища відносять приналежність випадку до гомо – або гетерогенної типу горіння:

  • Гомогенне – це полум’яне горіння. Пальним окислючий компонентом є газ. Це характерно для займання газові середовища, при побутової витоку речовини або аварії на виробництві. Також таке можливо, якщо випаровуються горючі рідини, а також в процесі розкладання деяких хімічних і органічних речовин. Нерідко при розкладанні, випаровуванні і плавленні чого-небудь, можуть формуватися газоподібні речовини. Середа, сформована таким шляхом, при контакті з повітрям може загорітися, що і стає причиною гомогенного горіння.
  • Другий тип – гетерогенний. Пальне – тверда речовина, що окислює компонент – газ. При горінні речовина червоніє, зміна відтінку пояснюється окислювальної реакції з виділенням тепла.

Аналізуючи основні параметри розвитку пожежі, необхідно враховувати, що в більшості випадків окислючий компонентом виступає саме кисень, що міститься в атмосфері планети. Він створює область хімічної взаємодії. Отже, інтенсивність процесу залежить не стільки від хімічних реакцій, скільки від активності припливу кисню у вогнище загоряння з навколишнього простору.

Про зонах

Основні параметри пожежі – це комплекс факторів, що описують протікає фізико-хімічний процес. Виділяють три зони, для кожної з яких визначають індивідуальні особливості і характеристики. В даний час прийнято говорити про області горіння, задимлення і впливу теплового ефекту:

  • Зона горіння – ділянка, де горючі компоненти піддаються безпосередньо горінню. Вони нагріваються, розпадаються окремі фракції, випаровуються, деякі розкладаються.
  • Ділянка теплового ефекту – це простір, який оточує зону горіння. У підручниках, розглядають основні параметри зони і стадії пожежі, особлива увага приділяється неможливості знаходження людини в цій області без застосування захисних засобів.
  • Задимлена зона – вміст в повітрі шкідливих продуктів горіння настільки велике, що порушаться видимість і утруднюється дихання. Також для людини велика небезпека отруєння і втрати свідомості.

Про характеристики

Основними параметрами, що характеризують пожежа, є: навантаження, активність поширення процесу нагрівання зони, інтенсивність теплового вивчення, масова швидкість реакції. Кожен з них заслуговує окремої уваги, докладніше зупинимося лише на основних.

Розглядаючи зазначені основні параметри пожежі та їх визначення, слід у першу чергу зупинитись на пожежній навантаженні. Цим терміном прийнято позначати енергетичний потенціал пального речовини на одиницю площі земельної ділянки, статі об’єкта, поверхні локалізації вогнища. Для вимірювання прийнято використовувати енергетичні одиниці, або одиниці маси речовин, що беруть участь у процесі. Зазначені одиниці співвідносяться з величиною площі. Отже, для опису процесу пожежі необхідно обчислити конкретні показники в Дж/м2 або кг/м2.

Продовжуючи тему характеристик пожежі

Розглядаючи основні параметри та небезпечні фактори пожежі, необхідно приділити увагу високій швидкості протікаючого процесу. Це кількісний опис того, на яку величину маса згорає речовини стає менше за певний часовий проміжок. Характеристика залежить від взаємовідносини поверхневих площинних, об’ємних і плотностных параметрів, а також можливостей газообміну та інших характерних особливостей пожежі. В середньому, для меблів швидкість вигоряння оцінюється в 50 кг/м2*год, для великих виробів з дерева, включаючи колоди, – вдвічі менше, а для складених у штабелі гарячих пиломатеріалів цей параметр сягає 400 одиниць.

Третій параметр – основний небезпечний фактор пожежі. Мова йде про швидкість його поширення. Для оцінки цієї величини необхідно визначити, наскільки швидко полум’я поширюється по поверхні речовини, піддається горінню. Характеристика залежить від виду згорає предмета, можливості займання і вихідного рівня нагріву. Грає роль напрямок повітряних потоків і те, які розміри окремих частинок, що формують гарячий матеріал.

Не можна сказати, що існує якийсь характерний випадок: основний параметр пожежі (швидкість поширення) істотно варіюється в різних ситуаціях. Грає роль і кут нахилу поверхні. Приміром, якщо він прямий, то вниз вогонь поширюється вдвічі повільніше, ніж по горизонтальних площинах. А ось по напряму вгору швидкість горіння буде вище практично в десять разів. Чим вище початковий рівень нагріву матеріалів, тим більше швидкість поширення. Якщо нагрівання досягає планки самозаймання, поверхня миттєво спалахує.

Де горить?

Для обчислення основних параметрів пожежі визначення площі – одна з головних задач. Всі випадки можна розділити на розповсюдження пожежі, і ті, які такими не є. Виходячи з обміну масою і теплом із середовищем навколо, можна зарахувати кожну ситуацію до класу внутрішніх або відкритих пожеж. Внутрішні протікають на огородженій території, другий клас – коли спалах відбувається на відкритій місцевості.

З практики відомо, що внутрішні пожежі, при яких горять тверді речовини, як правило, починають поширюватися з локальної точки займання. Проаналізувавши основні параметри і стадії пожежі, розумієш, чому так відбувається процес: невдовзі після появи локального полум’я, накопичується характерний потік газів, за рахунок якого реалізується приплив кисню. Температура поступово підвищується, процеси стають більш інтенсивними, полум’я істотніше, і процес горіння охоплює навколишні предмети.

Прогресування процесу горіння

Коли температура в області горіння досягає 100 градусів (за шкалою Цельсія), якщо процеси протікали всередині будівлі, то тріскаються шибки, захищають віконні прорізи. Це призводить до зміни основних геометричних параметрів пожежі, так як різко зростає приплив повітря, обмін газами активізується. Горіння стає сильнішою, полум’я поширюється за межі початкового приміщення. Підвищується небезпека загоряння об’єктів, розташованих поруч.

У ряді випадків охоплення розташованих поблизу об’єктів, пояснюється тепловим випромінюванням і викидом з вогнища горіння окремих елементів палаючих конструкцій. Вони можуть подолати в польоті значну відстань, спровокувавши тим самим поширення пожежі по поверхні.

Поза приміщення, де розпочався процес, основні геометричні параметри пожежі можуть виявитися досить незначними – найчастіше це стосується температури, рівень якої досить низький, щоб являти собою небезпеку для людини. В той же час не можна говорити про безпеку процесу в цілому: якщо повітря багатий продуктами горіння, це пов’язане зі смертельною загрозою для людини. Відомий стандарт, який потрібно враховувати при гасінні пожеж, – основний параметр, пов’язаний з часом. Для високих будинків – це 5-6 хвилин. Щоб уникнути людських жертв, необхідно спершу організувати евакуаційні заходи, лише після цього приступати до усунення вогнища загоряння.

Наскільки небезпечний пожежа?

Спеціальні прилади, установка яких обов’язкове в будівлях, здатні зчитувати основні інформаційні параметри пожежі (температуру, задимленість) і генерувати звукові сигнали, що попереджають про небезпеку. Як тільки система активізується, необхідно терміново організувати евакуацію людей. Деякі системи можуть автоматично активувати першочергові прилади гасіння (розбризкувачі).

Для визначення параметрів небезпеки конкретного пожежі, необхідно з’ясувати, через деякий час ситуація стане критичною і небезпечною для людського життя. Це враховують, організуючи евакуаційні роботи. Є ризик ситуації, при якій евакуація займає більше часу, ніж проміжок, за який загоряння стає смертельно небезпечним.

Говорячи про основні параметри пожежі, пов’язаних з небезпекою, виділяють температуру навколишнього простору, оскільки для людини небезпечний прогрів приміщення до 60 градусів. Також варто звернути увагу на задимлення та наповнення повітря небезпечними речовинами, здатними призвести до отруєння. В середньому швидкість поширення таких речовин всередині приміщення оцінюється в 30 м/хв.

Один з основних параметрів пожежі – ризик вибуху, деформації і руйнування несучих елементів і опорних конструкцій. Можливо кипіння рідин, викидання їх в навколишній простір. Серед інших, таким чином можуть вивільнитися отруйні сполуки і швидко займисті речовини. Це змушує проводити евакуаційні роботи максимально оперативно.

Відкриті пожежі

За таким сценарієм протікають загорання в лісах і степах, на торфовищах, складах, відкритих установках, фонтанах нафти і газу. Процес горіння не обмежений якими-небудь конструкціями та перешкодами, що робить його інтенсивним. Основні параметри пожежі, що дозволяють оцінити динаміку поширення відкритого пожежі, в чому визначаються поточної атмосферної ситуацією, а саме: вітром, його силою і напрямком.

При відкритій формі пожежі величина зони горіння залежить від того, як розподілені в просторі елементи, які здатні спалахнути. Грають роль потоки газів, за рахунок яких формується зона горіння. Тепловий ефект залежить від променистого потоку тепла. Конвекція забезпечує відведення тепла у верхні шари атмосфери. Задимленість можлива тільки при пожежі на торфовищах і в лісах. В інших випадках вона не перешкоджає гасіння і не створює особливих труднощів.

Розглядаючи основні параметри пожежі, необхідно також уточнити, що найбільша температура при відкритому пожежі для газу – 1200-1350 градусів. Для речовини в рідкій фазі – 1100-1300 градусів. Для сполук у твердій фазі – близько 1100-1250 градусів.

Площа і тривалість пожежі

Говорячи про основні параметри та оцінки пожежі, варто обов’язково враховувати одну з базових характеристик – тривалість пожежі. Цим терміном прийнято позначати тривалість часового проміжку між первинним спалахом і припиненням процесу.

До основних параметрів гасіння пожеж відноситься саме площа території, охопленої вогнем, – це один з основних показників. На неї орієнтуються при виборі оптимального підходу до ліквідації пожежі.

Площа – це параметр, що описує величину зони горіння. Необхідно побудувати проекцію (горизонтально або вертикально). При загоряння усередині будівлі, що складається з декількох поверхів, загальну площу визначають через підсумовування параметрів по кожному з поверхів. Як правило, обчислюють горизонтальну проекцію, але в деяких випадках більше підходить вертикальне опис. Це характерно для ситуації, коли загорілася одиночна конструкція, якій властива невелика товщина і вертикальне положення.

До основних параметрів належать всі зазначені вище явища, і їх потрібно оцінити, обчислюючи кошти і сили, які потрібно кинути на локалізацію вогнища і його гасіння.

Температура і швидкість

Розглядаючи внутрішній пожежа, його середньою температурою вважають ту, яка розвивається безпосередньо в осередку займання. При відкритій формі досить складно визначити загальний температурний фон, а тому за основний показник беруться усереднені значення на різних ділянках пожежі.

Розглядаючи основні параметри розвитку та гасіння пожежі, варто обов’язково враховувати лінійну швидкість поширення вогню. Це параметр, що описує, як швидко вогонь охопить нові площі. Лінійна швидкість і площа загоряння дуже тісно пов’язані між собою і визначаються особливостями матеріалів, що здатні займатися і горіти. Грає роль просторове розташування об’єктів щодо один одного. Лінійна швидкість постійно змінюється. При оцінці конкретного пожежі необхідно виявити усереднене значення. Це буде наближена величина, але при коректному визначенні вона дасть уявлення про швидкість поширення вогню.

Детальний розгляд швидкості розповсюдження вогню

Найвища швидкість поширення характерна палаючим газовим просторам. Адже присутність в суміші повітря вже є первинним етапом підготовки до горіння, і для початку пожежі необхідний лише нагрів середовища. При горінні рідин швидкість залежить від того, наскільки прогріте речовина.

Найнижча швидкість поширення характерна твердим речовинам. Щоб вони були готові до горіння, необхідно затратити більше тепла, ніж для описаних вище форм речовин. Швидкість поширення визначається просторовим положенням об’єкта, який може піддатися займання.

Крім лінійної швидкості розглядають ще й швидкість вигоряння. Цей параметр дозволяє оцінити інтенсивність виділення тепла, з якої випливає температура, активність розвитку процесу та інші його особливості. Значення залежать від агрегатного стану матеріалу, який піддається горінню.

Детальніше про швидкості вигоряння

Гази, які здатні до горіння, без праці змішуються з повітрям, завдяки чому відбувається повне вигорання речовини. Швидкість залежить від активності процесу випаровування, надходження нової речовини в осередок горіння, а також умов, в яких відбувається реакція з киснем. При рівноважному стані рідинно-парової системи випаровування визначається хімічними і фізичними властивостями речовини, паровий пружністю і рівнем прогріву. Якщо система не в рівновазі, тоді інтенсивність визначається прогріванням верхнього рідинного шару, що залежить від потоків тепла від області горіння, умов випаровування та обміну тепла з більш холодними рідинними шарами, контактуючими з поверхневим.

Якщо горить рідина, сформована численними компонентами, склад пари залежить від швидкості випаровування і параметрів рівноваги. Вигоряння визначаться тим, як активно рідинні пари змішуються з киснем. Це, в свою чергу, залежить від температури, швидкості вітру і геометричних параметрів осередку займання.

Гази і займання

Інтенсивність обміну газами – параметр, що описує, як багато повітря за певний часовий проміжок надходить на одиницю площі. Прийнято говорити про необхідному і фактичне параметрах:

  • Перший відображає, як багато повітря потрібно, щоб матеріал повністю згорів.
  • Другий дає уявлення про реальний приплив повітря.

Інтенсивність газообміну актуальна для пожеж внутрішнього типу, коли є конструкції, за рахунок яких потік повітря обмежений, при цьому можна розрахувати величину газообміну.

Не менш важлива характеристика – щільність диму. Параметр описує, наскільки погіршується видимість і як стає небезпечний і отруйний повітря, забруднене продуктами горіння. Видимість тим гірше, чим щільніше дим і чим більше товщина його шару.

Пожежна навантаження

Величина цієї характеристики – головний фактор, від якого залежать параметри пожежі. Навантаження – це маса всіх матеріалів, які можуть (навіть з працею) загорітися на квадратному метрі простору. Оцінюючи пожежну навантаження щодо деякого об’єкта, що аналізують присутню тут меблі, сировину і продукти, різноманітні машини і устаткування, а також будь-які деталі, які виготовлені з матеріалів і сполук, здатних до потенційного займання. Навантаження буває постійна і тимчасова. Друга передбачає сировину і вироблені продукти, які знаходяться в приміщенні лише певний проміжок часу. Постійна – це все стаціонарне обладнання і матеріали, з яких створений об’єкт.

Необхідно окремо розраховувати навантаження для всіх поверхів, включаючи підвальні та горищні приміщення. Для житлового об’єкта, адміністративного або промислового, вона повинна бути в межах 50 кг на квадратний метр, за умови негорючості основних елементів конструкції. Для однокімнатної квартири в житловому кварталі в середньому параметр варіюється близько 27 кг на квадратний метр, для житла з двох кімнат – він вище на три одиниці, з трьох – на десять.

Говорячи про пожежну навантаженні стосовно до об’єктів, побудованих з твердих матеріалів, необхідно пам’ятати, що значуще вплив справляє структура, розміщення деталей у просторі і дисперсність. Так, різна динаміка горіння буде притаманна складеним у підвалі коробок і ящиків, розташованим на складських стелажах стандартної висоти. Другий варіант дасть набагато більш високу швидкість пожежі, в середньому в десять разів вище.

Особливості процесу горіння

Відкритість процесу горіння залежить від особливостей конкретного випадку. Наприклад, якщо мова йде про сірниках, то трьохміліметрової зазору вистачає, щоб сірник спалахнула з усіх боків. А ось для квадратної плити з дерева з двометровим ребром навіть у п’ять разів більший зазор ще занадто малий, щоб горіння стало вільним.

Пожежники, розраховуючи особливості кожного конкретного випадку, враховують вільну поверхню як окремий коефіцієнт, що обчислюється відношенням площі поверхні, на якій локалізовано горіння, до площі явища в цілому. Для знаходиться в резервуарі рідини цей параметр дорівнює одиниці, а от у випадку твердої речовини – коефіцієнт значно перевищує одиницю. З практики відомо, що багато залежить і від матеріалів. У середньому, приміром, для меблевої фабрики коефіцієнт варіюється в межах 0,92-4,44.

Про класифікацію пожеж

Прийнято ділити пожежі на групи, виходячи з відкритості вогнища, виду речовини, задіяного в процесі, і засобів, що застосовуються в конкретному випадку для гасіння пожежі. Для кожного класу індивідуальні місце горіння, причини, логіка розвитку. В даний час немає єдиної системи класифікації, що породжує певне непорозуміння. Найпростіший варіант поділу на групи – оцінка простору, в якому протікає процес: відкрите чи закрите.

Засоби та способи гасіння пожежі

На завершення варто обов’язково згадати про засоби і способи гасіння пожеж. До них відносяться:

  • Застосування вогнегасних речовин (піна, пісок, вода, реактиви).
  • Використання спеціальних установок (гідранти, колонки).
  • Протипожежна техніка.
  • Первинні засоби локалізації і усунення вогню.
  • Мобільні засоби (спеціальні машини, вертольоти і літаки).
  • Підручні засоби, що застосовуються при боротьбі з вогнем у побутових умовах.

Все це допомагає швидко і ефективно впоратися з вогнем. Але краще не діяти самостійно, при загорянні варто негайно звернутися у відповідні служби.