Опасные факторы пожара: понятия, характеристики

В современных условиях разработка экономически оптимальных и эффективных противопожарных мероприятий немыслима без научно обоснованного прогноза динамики опасных факторов пожара (ОФП).

Прогнозирование ОФП необходимо:

при разработке рекомендаций по обеспечению безопасной эвакуации людей при пожаре;

при создании и совершенствовании систем сигнализации и автоматических систем пожаротушения;

при разработке оперативных планов тушения (планировании действий боевых подразделений на пожаре);

при оценке фактических пределов огнестойкости;

для многих других целей.

Современные методы прогнозирования ОФП не только позволяют «заглядывать в будущее», но и дают возможность снова «увидеть» то, что уже когда-то и где-то произошло. Другими словами, теория прогнозирования позволяет произвести (восстановить)картину развития реально происшедшего пожара, т.е. «увидеть» прошлое. Это необходимо, например, при криминалистической или пожарно-технической экспертизе пожара.

Опасными факторами, воздействующими на людей и материальные ценности согласно ГОСТ 12.1.004 – 91, являются:

- пламя и искры;

- повышенная температура окружающей среды;

- токсичность продуктов горения и термического разложения;

- дым;

- пониженная концентрация кислорода.

С научных позиций опасные факторы пожара являются физическими понятиями и, следовательно, каждый из них представлен в количественном отношении одной или несколькими физическими величинами. С этих позиций рассмотрим вышеперечисленные ОФП.

С научных позиций опасные факторы пожара являются физическими понятиями и, следовательно, каждый из них представлен в количественном отношении одной или несколькими физическими величинами. С этих позиций и рассмотрим вышеперечисленные ОФП.

Первый опасный фактор – пламя и искры. Пламя – это видимая часть пространства (пламенная зона), внутри которой протекает процесс окисления (горения) и происходит тепловыделение, а также генерируются токсичные газообразные продукты, и поглощается забираемый из окружающего пространства кислород. Кроме того, в границах этой части пространства (зоны) образуется специфическая дисперсная среда, особые оптические свойства которой обусловлены процессами рассеяния энергии световых волн вследствие их многократного отражения от мельчайших твердых (и жидких) частиц. Этот процесс образования дисперсной среды, ухудшающей видимость, принято называть процессом дымообразования.

По отношению к объему помещения, заполненному газом, пламенную зону можно рассматривать, с одной стороны, как «источник» тепловой энергии и токсичных продуктов горения, а также мельчайших твердых (жидких) частиц, из-за которых ухудшается видимость. С другой стороны, как «сток», в который уходит кислород из помещения.

В связи с вышесказанным содержание понятия «пламя» представлено в количественном отношении следующими величинами:

1) характерными размерами пламенной зоны (очага горения), например, площадью горения (площадью пожара) F_r,м²;

2) количеством сгорающего (окисляемого) за единицу времени горючего материала (ГМ) (скоростью выгорания) ψ, кг·с^-1;

3) мощностью тепловыделения Q_пож, Вт;

 

Q_пож = ψQ^Р_{Н ,} (1)

 

где Q^Р_Н – теплота сгорания, Дж·кг^-1;

4) количеством генерируемых за единицу времени в пламенной зоне токсичных газов N_i, кг∙с^-1

 

, (2)

 

где L_i – количество i -го токсичного газа, образующегося при сгорании единицы массы горючего материала;

5) количеством кислорода, потребляемого в зоне горения N_i, кг∙с^-1рассчитывается по формуле (2),где L ₁ – количество кислорода, необходимое для сгорания (окисления) единицы массы ГМ;

6) оптическим количеством дыма, образующегося в очаге горения К_д, Непер·м²·с^-1,

 

, (3)

 

где D – дымообразующая способность горючего материала, Непер·м²·кг^-1.

Второй опасный фактор – повышенная температура окружающей среды.Температура среды, заполняющей помещение, является параметром состояния, он обозначается Т,если используется размерность Кельвин или t,если используется размерность градусы Цельсия.

Третий опасный фактор – повышенная концентрация токсичных продуктов горения и термического разложения.Этот фактор количественно характеризуется парциальной плотностью (или концентрацией) каждого токсичного газа. Парциальная плотность компонентов газовой среды в помещении является параметром состояния. Обозначается ρ, размерность – кг·м^-3. Сумма парциальных плотностей всех компонентов газовой среды равна плотности газа. Концентрацией токсичного i -го газа обычно называют отношение парциальной плотности этого газа r_i к плотности газа r, т. е.

 

(4)

 

Четвертый опасный фактор пожара – снижение видимости в дыму. Этот фактор количественно представляют параметром, называемым оптической концентрацией дыма. Этот параметр обозначают буквой µ, его размерность – Непер·м^-1. (Иногда параметр µ называют натуральным показателем ослабления.) Расстояние видимости в дыму l_вид и оптическая концентрация дыма связаны между собой простым соотношением

 

(5)

 

Пятый опасный фактор – пониженная концентрация кислорода в помещении. Этот фактор количественно характеризуется значением парциальной плотности кислорода r₁ или отношением ее к плотности газовой среды в помещении, т. е.

 

(6)

 

Вышеприведенные величины: температура среды, парциальные плотности (концентрации) токсичных газов и кислорода, оптическая плотность дыма – являются параметрами состояния среды, заполняющей помещение при пожаре. Они характеризуют свойства газовой среды в помещении. Начиная с возникновения пожара, в процессе его развития эти параметры состояния непрерывно изменяются во времени.

Совокупность этих зависимостей составляет суть динамики ОФП.

При рассмотрении воздействия ОФП на людей используются так называемые предельно допустимые значения (ПДЗ) параметров состояния среды в зоне пребывания людей (рабочей зоне) [3].

Следует подчеркнуть, что в условиях пожара имеет место одновременное воздействие на человека всех ОФП. Вследствие этого опасность многократно увеличивается. Предельно допустимые значения ОФП указаны в ГОСТ 12.1.004 – 91.