極端火災現象(下)
上一篇文章我們談完這三種極端火災現象后,下面我們來說說目前我們還不了解,還較為陌生的極端火災現象:風力驅動下的火災。
風驅火的定義
通常在高層建筑火災中,外部風勢吹入火場,火場內部情況和煙火的蔓延路徑被風力突然改變,形成“噴燈效應”。
風驅火(wind-driven fire)
通常發生的高層建筑,但普通單層建筑、多層建筑也有可能發生風驅火現象。
局統計,從1980年至2008年,記錄在案的風驅火現象一共有14起,共傷亡151人,平均每起風驅火火災傷亡10.78人,平均每期風驅火火災消防員傷亡6.21人,消防員犧牲率高達35.7%。差不多每10起火災就有3名消防員犧牲。
2014年,上海某起火災也存在風驅火現象,導致2名消防員墜樓身亡。
無獨有偶,在美國芝加哥也有發生消防員墜樓事件,由于風驅火。
同樣,在美國,單層建筑也有發生風驅火造成消防員犧牲的案例。
美國德克薩斯州的一座豪宅發生火災
向的地方為玻璃采光罩,火災中,玻璃破裂以后,整個建筑受風驅火影響,導致2名消防員犧牲。
右邊黃色箭頭所指的位置為消防員進入建筑的地方,同時也是下風方向。圖中,顯示了兩名消防員犧牲的位置。
風驅火后整個室內的溫度變化
在2分53秒的時候,上風方向的玻璃采光罩破裂,大風進入室內,迫使整個煙火蔓延的路徑發生改變,所有的熱量積聚到下風方向,導致消防員犧牲。
風驅火的危害性
風速大于10-15m/s,便可能形成“風驅火”現象。在風力作用下,大量空氣進入火場,火場燃燒更加劇烈,溫度迅速升高。火場內部的煙火蔓延路徑被風力改變,門窗等排煙口噴射出高溫濃煙和火焰。在“風驅火”現象下,貿然破拆防盜門,大量煙火會瞬間噴射進入樓梯間內。
即便當你預判到了“風驅火”現象,在滅火戰術上,你能做的也不多。我為什么說即便預判到風驅火現象,在滅火戰術上能做的也不多?
風驅火真火模擬測試
下面我們來看一個美國的真火模擬實驗。
NIST,在7層樓建筑類開展了一系列風驅火實驗
通過外部架設大尺寸排煙機模擬風力。
對煙氣的控制進行了三組測試:
(1)在樓梯間內布置移動式排煙機;
(2)封堵排煙口;
(3)從樓層下部往上部射水。
1. 在樓梯間內布置移動式排煙機
目的是增強樓梯間內的正壓,使煙氣盡可能不到樓梯間去,避免高溫煙氣對消防員的傷害。
第二組測試是在排煙口上進行封堵,減少風力對火場的影響。
往上部射水
第三組測試是利用改良的水槍,從樓層下部往上部射水。
測試結論:
使用鼓風機可以一定程度上改善樓梯間充煙情況(效果不明顯);
使用“防風毯”封堵進風窗口,效果較好,2分鐘內大部分區域溫度下降超過50%,被風力擾亂的蔓延路徑恢復正常;
外部射水效果明顯,射水用量470~750L,大部分區域溫度下降超過50%。
幾點建議:
在進行偵查時要考慮風的因素,當判斷著火區域存在“風驅火”現象時,及時告訴參戰官兵,明確撤退路線和安全區域;
優先考慮從上風方向,外部射水進攻;
不要盲目破拆門窗,破拆時不要正對排煙口,同時進行射水保護。
到目前為止,極端火災現象便講完了。
美國前沿作戰理念
下面結合案例,我們談談美國的一些前沿作戰理念。
1.煙火蔓延的路徑控制戰術
其根本的做法便是通過控制門窗、控制排煙、減緩室內氧氣含量。
內攻,內攻人員進入室內以后,將房門盡可能的關閉,減少空氣進入室內的量,減緩火勢蔓延發展的速度。
在這個視頻中,消防員在起火建筑室外,但門是打開的,很短時間內火勢便突破房門,且房間內達到轟燃狀態。
樣,由于房門打開,2分鐘內,室內發生轟燃,火勢擴大,救援失敗。
這個視頻中,大家可以觀察,房門控制(減少開啟量)和打開房門后,火勢蔓延發展的效果。
上圖是對于單層住宅和雙層住宅的實驗數據,大家可以對比一下。
關閉房門后,火場內外的明顯不同。
這是前年的一個視頻,一個正在裝修的住宅發生火災,消防員到達起火樓層后發現室內消火栓沒水,便獨自一人進入起火建筑。從視頻中我個人推斷,消防員所在的房間可能是臥室或者書房。在這起案例中,我們不討論消防員在獨自一人進入火場,在沒水槍掩護的情況下進入火場是否妥當。
我們結合火災特性談談一個單層的室內火災,煙火的蔓延路徑是起火點的煙氣往排煙口排出,火勢會從起火點燒到排煙口。
煙如何流動,火便怎么燒
因此,視頻中消防員正處于煙火蔓延的路徑之上,這是極端危險的。相當于消防員頂著火前進,而且還沒水槍掩護,火一定會燒到你,你還前進,這不是勇敢。
美國消防有一個戰術叫VEIS,V(vent通風排煙)--E(enter 進入)--I(isolate隔離)--S(search搜救)。
這個戰術的第三條就是在進入房間后,將房門關閉,隔離起火點與消防員所在的安全區域。
如果當初,消防員進入視頻中的房間后,第一件事情是關閉房門,火勢便很難蔓延過來,他便有足夠的時間等待其他消防員的支援,而且不會燒傷,不會采取如此極端的方式自救。
在上面圖片中,左側,白天的時候,二樓發生燃燒,大家注意二樓的窗戶破損,有空氣進入因此發生了燃燒。但白天,三樓沒火,因為三樓的窗戶沒有破損,沒有空氣流動,沒有煙氣流動,因此三樓沒有火。
右邊晚上的時候,三樓發生了燃燒,因為窗戶破裂了,空氣進入室內,火勢燃燒、蔓延。
重點是這張圖,火災發生的初期,頂樓的幾個大型采光棚被燒毀,大量的煙氣從采光棚這里排出。
這是一個多層建筑,樓下有多個通向室內的通道。而且當天風勢較大,大量的空氣,從建筑底部進入室內,單向煙火蔓延路徑形成了,下部的通風口主要負責吸入空氣,上部的排煙口(采光棚)主要負責排出煙氣,煙如何流動,火怎么燒。因此很快火勢便擴大了。
如果,我們換一種思路,大家來討論一下:
(1)能不能對建筑下部的通風口進行封堵,減少空氣進入室內的量。
(2)能不能用加油站配備的那種防火毯對采光棚進行覆蓋,改變煙火的流動路徑。
同時,在防火毯周圍設置水槍冷卻保護防火毯不被燒壞。
(3)能不能在采光棚周圍設置10個、8個高倍數泡沫發生器,往室內進行覆蓋、封閉滅火。
(4)能不能設計一種可以在任意墻面進行固定的移動水炮,使水炮能夠架設在采光棚周圍從上往下射水(美國TFT水炮有一款可以實現)。
2.過渡性進攻理念
再談談美國的過渡性進攻理念。
所謂過渡性進攻,就是發生火災后,先不內攻滅火,先外攻射水,壓制火勢,降低室內溫度,為消防員創造一個安全的內攻環境,再進行內攻滅火。
這個視頻就是一個典型的過渡性進攻戰術。
同時上一張圖中,消防員通過實驗發現,外部射水會使整個火場的溫度下降。注意是整個火場。上圖中溫度唯一沒有下降的房間因為它的房門關閉了,它外面的情況與它無關。
樣,地下室發生火災,外部射水,整個火場溫度下降。那么一說到外部射水,很多人都會說,外部射水會把火往室內趕,加劇火勢蔓延。美國消防員以前也這樣認為,通過UL實驗室的大量真火模擬實驗,美國消防員基本上不再認為外部射水會趕火了。
這是一個日本的視頻,消防員外部射水,大家注意觀察,射水后,火勢依然往室外蔓延,往陽臺方向蔓延。
大家思考一下前兩篇我們說的,煙火的蔓延路徑,射水真能改變火勢蔓延的方向嗎?
客觀的來說:能。但又不能。我們來看一個視頻。
視頻中,消防員用直流水槍射水,煙火蔓延軌跡均無明顯變化。但用開花射水以后,可以明顯感覺到煙氣蔓延路徑被改變,存在“趕火”的現象。
結論是,水本身并不會“趕火”,噴霧水產生的“趕火”效應是因為噴霧的射流形式會帶入大量空氣,擾亂煙火的“蔓延路徑”。
這張圖中,直流射水帶入的空氣量是25m³/min;直流射水加O形狀繞動帶入的空氣量是104m³/min;開花水槍是158m³/min;開花水加O形繞動,是245m³/min,相當于排煙機正壓送風的空氣量。
根據今年UL最新發表的論文,固定不動的直流水槍對準室內的天花板射水,帶入的空氣量最少可以忽略不計,同時水流撞擊天花板形成的小水珠可以覆蓋整個房間。
這是外部射水最有效的一種方式。上面兩個前沿作戰理念,橙色救援將在后期的文章中做詳細介紹!請持續關注橙色救援微信公眾平臺!
同時,我們也得出一個結論:外部射水控火,應盡量使用直流水,也可根據火場情況進行調整(例如堵截火勢時,用噴霧水,擾亂蔓延路徑,防止火勢擴大)。視頻15(點擊此處觀看視頻)