Rozgorzenie i techniki operowania prądami wodnymi.pdf

Paul GRIMWOOD www.firetactics.com

___________________________________________________________________________________

ROZGORZENIE I TECHNIKI OPEROWANIA PRĄDAMI

WODNYMI

Paul GRIMWOOD

Tłumaczenie: Witold Nocoń

noconwit@zeus.polsl.gliwice.pl

1. Rozgorzenie, backdraft i zapalenie gazów

pożarowych

Rozgorzenie i backdraft są zdarzeniami całkowicie różnymi i powstają w różny sposób.

Wiele badań naukowych poświęcono rozgorzeniu, jednak wysiłki naukowe ukierunkowane na

backdraft były do niedawna bardzo rzadkie. Pomimo tego, podczas analiz naukowych,

powstało wiele definicji tego zjawiska, choć pod względem treści, definicje te zgadzają się

ze sobą.

Rozgorzenie -

‘Podczas pożaru pomieszczenia może dojść do sytuacji, w której całkowite promieniowanie

termiczne pochodzące od płomieni, gorących gazów i gorących powierzchni pomieszczenia,

spowoduje radiacyjne zapalenie wszystkich palnych powierzchni w tym pomieszczeniu. To

nagłe przejście rosnącego pożaru w pożar w pełni rozwinięty nazywane jest rozgorzeniem’.

(Fire Research Station - UK 1993).

‘Nagłe przejście w stan całkowitego zajęcia się ogniem powierzchni podczas pożaru palnych

materiałów w pomieszczeniu. (International Standards Organisation - ISO 1990).

Backdraft -

‘Ograniczona wentylacja może doprowadzić do tego, że pożar wewnątrz pomieszczenia

będzie wytwarzał gazy pożarowe zawierające znaczne ilości gazów częściowo spalonych i

niespalonych produktów pirolizy. Jeśli gazy te będą się akumulować, wtedy dopływ

powietrza spowodowany otwarciem pomieszczenia może doprowadzić do nagłej deflagracji

(zapalenia). Ta deflagracja przemieszczająca się z tego pomieszczenia na jego zewnątrz

nazywana jest backdraftem’. (Fire Research Station - UK 1993).

‘Eksplodujące lub nagłe spalenie nagrzanych gazów, występujące gdy tlen dostarczony jest

do budynku, który podczas pożaru nie był odpowiednio wentylowany i w którym wyczerpał

zapas tlenu’. (National Fire Protection Association - USA).

Fleischmann, Pagni i Williams zasugerowali, że w definicji NFPA niespalone produkty

pirolizy powinny być zastąpione przez ‘nagrzane gazy’.

Zapalenia gazów pożarowych

Oczywistym jest fakt, że rozgorzenie i backdraft są różnymi zdarzeniami. Istnieje więcej

sytuacji w których może nastąpić zapalenie się gazów pożarowych w pomieszczeniu. Te

dodatkowe ‘zdarzenia’ niekoniecznie muszą podlegać pod którąś z wyżej wymienionych

definicji, ale spowodują podobny wynik w postaci szybkiego rozprzestrzenienia pożaru. Dla

strażaka ważne jest by zrozumieć na czym polegają wszystkie te zdarzenia mogące

_____________________________________________________________________

- 1 -

Paul GRIMWOOD www.firetactics.com

___________________________________________________________________________________

prowadzić do takiego zapalenia, w zmieniających się warunkach wewnątrz budynku

objętego pożarem.

a) Wewnątrz budynku mogą tworzyć się różnego rozmiaru 'balony' gazów pożarowych.

Mogą one występować wewnątrz pomieszczenia objętego pożarem lub w pomieszczeniach

przyległych, holach wejściowych i korytarzach. Mogą one także przemieszczać się na

pewne odległości od źródła pożaru do pustych przestrzeni konstrukcyjnych i przestrzeni

dachowych. Dopływ tlenu nie jest wymagany aby gazy te zapaliły się, ponieważ już

wytworzyła się idealna mieszanka czekająca jedynie na źródło zapłonu. Powstająca

deflagracja będzie podobna do występującej podczas backdraftu ale ‘eksplozja dymu’ lub

‘zapalenie gazów pożarowych’ jest chyba lepszym określeniem w takim przypadku.

Podczas pewnego pożaru w Sztokholmie, warstwa gazów pożarowych nagromadziła się pod

wysokim sufitem w magazynie i zapaliła się z siłą eksplozji podczas dogaszania, jakiś czas

po tym, jak główny pożar został stłumiony. Nastąpiło to, gdy na skutek prądów

konwekcyjnych, palące się szczątki wzniosły się do warstwy gazów. Inny incydent, w

niedużym schowku pod schodami, spowodował odrzucenie strażaka w korytarz gdy ten

podniósł szczątki i odsłonił ogień w żarzącej się stercie szmat i plastiku. Nagromadzone

gazy pożarowe wewnątrz schowka zostały wystawione na działanie źródła zapłonu, który do

tej pory pozostawał zasłonięty! Żadna z tych sytuacji nie wymagała napływu powietrza do

zainicjowania deflagracji (zapalenia). Zademonstrowały za to sytuację odsłonięcia źródła

zapłonu i wystawienia gazów na działanie tego źródła.

b) Inne zapalenie przegrzanych gazów pożarowych może nastąpić, gdy podczas

wydostawania się z pomieszczenia zmieszają się one z powietrzem. Może to nastąpić w

oknie lub drzwiach, zaś wynikły z tego ogień może przenieść się z powrotem do

pomieszczenia poprzez warstwę gazów, podobnie jak odrzut płomienia (ang. flashback) w

palniku Bunsena. Autor doświadczył takiej sytuacji podczas wchodzenia do pożaru

pomieszczeń piwnicznych gdzie, w momencie otwarcia wejścia, gazy pożarowe zapaliły się

na zewnątrz. Sytuacja ta doprowadziła do odcięcia strażaków na kilka sekund u podstawy

schodów prowadzących w dół do pomieszczenia przez płomienie przetaczające się nad ich

głowami, odcinając jedyną drogę ucieczki w górę schodów do poziomu ulicy.

c) Sytuacja która powoduje szybkie rozprzestrzenienie pożaru i często nazywana jest

rozgorzeniem przez strażaków będących na miejscu pożaru, może wystąpić, gdy pożar

nagle zostanie 'zamieszany' przez silne ruchy powietrza, głównie w kierunku strażaków.

Może się to zdarzyć gdy strażacy przemieszczają się na przeciw linii gaśniczej natarcia

operującej w ich kierunku, gdy PPV (ang. Positive Pressure Ventilation - wentylacja

nadciśnieniowa przeprowadzana za pomocą specjalnych wentylatorów - przyp. tłum. )

stosowana jest z niekorzystnym skutkiem lub gdy wybijane jest okno po drugiej stronie

pożaru i poryw wiatru popycha pożar w stronę strażaków. Obserwujemy wtedy wzrost

płomieni i narastające ciepło kierowane jest dokładnie na nacierających strażaków. Efekt

ten występuje też często w wysokich budynkach, w których za strażakami operującymi

prądownicą może wytworzyć się podciśnienie, co jest wynikiem 'efektu stosu' (ang. stack

action) na klatce schodowej. Ten naturalny efekt powoduje czasami wczesne wybicie szyb,

gdy powietrze przepływa od okien w kierunku klatki schodowej. Londyńscy strażacy

doświadczyli takiej sytuacji w pożarze wysokiego budynku w momencie gdy otworzyli

palące się pomieszczenie. W momencie gdy drzwi wejściowe do mieszkania zostały

otwarte, na dwunastym piętrze budynku, ogień wybuchnął w kierunku wejścia, co

spowodowane było tym, iż okna wypadły do wewnątrz budynku. Ciepło zmusiło strażaków

do wycofania się o dwa piętra niżej. Dopiero potem ponowili oni natarcie w najbardziej

trudnych warunkach! Efekt stosu spowodował powstanie sytuacji podobnej do rozgorzenia

ale sytuacja ta nie był ani rozgorzeniem ani backdraft’em. Podobne sytuacje wystąpiły

podczas innych pożarów wysokich budynków takich jak pożar Westvaco (Nowy Jork, 1980),

pożar Empire state Building (Nowy Jork, 1990) i pożar Hotelu Winecoff (Atlanta, 1946).

d) Możliwa jest też sytuacja w której rozgorzenie wywołane zostanie poprzez zwiększoną

wentylację – co jeszcze bardziej gmatwa całą sprawę. Chitty zademonstrował jak na

początku pożaru, w fazie rozwoju, małe otwory w pomieszczeniu powodują, że pożar

osiąga kontrolowany wentylacją punkt stabilności. Jeśli doprowadzona zostanie dodatkowa

_____________________________________________________________________

- 2 -

Paul GRIMWOOD www.firetactics.com

___________________________________________________________________________________

wentylacja (otwarcie drzwi lub okna) wtedy utrata ciepła z pomieszczenia zostanie

zwiększona z powodu prądów konwekcyjnych skierowanych na zewnątrz pomieszczenia.

Zanim nastąpi zmiana w wentylacji, pożar będzie wytwarzał więcej produktów pirolizy niż

jest w stanie spalić. W tym momencie ilość dostarczonej wentylacji ma zasadnicze

znaczenie – jeśli będzie dostatecznie duża to utrata ciepła też będzie wystarczająco duża

by zapobiec rozgorzeniu. Jeśli jednak ilość wentylacji będzie niewystarczająca i

temperatura pozostanie na stałym poziomie, wtedy energia uwolniona podczas pirolizy

stworzy warunki odpowiednie do powstania rozgorzenia – rozgorzenia wywołanego przez

wentylację! W pewnych warunkach może się to objawić jako backdraft.

Nagłe zmiany sytuacji

Podczas pożaru istnieje kilka podstawowych mechanizmów które mogą dotyczyć nagłych

zmian w rozwoju pożaru i zmiany te mogą być podzielone na zdarzenia krokowe (gdy

spalanie jest podtrzymane) i zdarzenia przejściowe (krótkie, czasem gwałtowne uwolnienia

energii z pożaru które nie są podtrzymane). Chitty opisał siedem sytuacji w których takie

nagłe zmiany mogą nastąpić. Rozgorzenie jest zdefiniowane jako zdarzenie krokowe, zaś

backdraft jako zdarzenie przejściowe. Możliwe jest, że zdarzenie krokowe i przejściowe

nastąpią po sobie lub w tym samym czasie. Przykładowo, otwierając drzwi do

pomieszczenia, w którym pożar jest kontrolowany przez wentylację i który przez jakiś czas

wytwarzał niestabilne gazy, może spowodować backdraft, wypalenie nadmiaru produktów

pirolizy, po którym nastąpi prawdopodobnie bardzo gwałtowny rozrost pożaru do fazy

porozgorzeniowej, aż pożar ten nie zostanie ograniczony przez nowy otwór wentylacyjny.

W rzeczywistych warunkach, może być trudno ustalić które zdarzenie spowodowało nagłą

eskalację intensywności pożaru, lecz dla strażaków ważniejsze jest, aby zrozumieć że ich

działania mogą doprowadzić do takiego zapalenia się gazów pożarowych.

Działania strażaków i sygnały ostrzegawcze

a) Nagłe otwarcie wejścia do pomieszczenia może spowodować rozgorzenie, backdraft lub

spowodować ujemny przepływ powietrza w stronę klatki schodowej i spowodować wybicie

okien do środka, co spowoduje nagły rozwój pożaru. Aby zmniejszyć to ryzyko, należy

stosować odpowiednie techniki otwierania drzwi i przestrzennej mgły wodnej. Jeśli to

możliwe, na piętrze pożaru należy zamknąć wszystkie dojścia do szybu klatki schodowej

zanim pomieszczenie objęte pożarem zostanie otwarte.

b) Pożary w miejscach ukrytych, przestrzeniach dachowych lub mocno uszczelnionych z

małą wentylacja są często narażone na niebezpieczeństwo backdraftu, gdyż akumulacja

gazów pożarowych następuje w takich pomieszczeniach powoli. Ponadto, dym

wydobywający się spod okapów budynku jest znakiem wzrostu ciśnienia wewnątrz.

Wentylacja taktyczna i przestrzenna mgła wodna są najefektywniejszymi sposobami

radzenia sobie z takimi sytuacjami.

c) Oleisty osad na oknach, gorące drzwi i uchwyty oraz pulsujący dym z tych miejsc są

pewnym znakiem że istnieje niebezpieczeństwo backdraftu w momencie otwarcia. Również

w tej sytuacji wentylacja taktyczna połączona z przestrzenną mgłą wodną są wymagane.

d) W momencie wejścia lub podczas przemieszczania się z linią gaśniczą w głąb gęstego

dymu – należy obserwować dym w drzwiach. Jeśli pulsowanie dymu jest wyraźnie widoczne,

w którym dym jest zasysany i pulsuje tam i z powrotem, lub gdy dym jest czarny i zawija

się z powrotem w siebie, należy niezwłocznie wycofać się z tego miejsca za pulsującym

strumieniem przestrzennej mgły wodnej skierowanej w górę. Oznaki te świadczą wyraźnie o

możliwości powstania backdraftu.

e) Odgłosy gwizdu lub ryku są klasycznymi oznakami backdraftu – należy szybko wyjść!!

Również tu, należy użyć pulsującego strumienia skierowanego w górę w celu zobojętnienia

gazów pożarowych.

f) Kolejną oznaką backdraftu może być obecność niebieskich płomieni wewnątrz

pomieszczenia. Może to być ostrzeżeniem świadczącym o spalaniu mieszanki, w której

_____________________________________________________________________

- 3 -

Paul GRIMWOOD www.firetactics.com

___________________________________________________________________________________

powietrze bardzo szybko przemieszcza się do źródła ognia......należy 'pulsować' i wycofać

się!

g) Każdy nagły wzrost temperatury wewnątrz pomieszczenia objętego pożarem, szczególnie

jeśli zmusza strażaków do bardzo niskiego przykucania, jest sygnałem ostrzegawczym przed

nieuchronnym rozgorzeniem. Należy wtedy “pulsować” wodę w górę, tzn. zastosować

metodę przestrzennej mgły wodnej w celu ochłodzenia fazy gazowej.

h) Oznaki płomieni w warstwie gazów nad twoją głową są oznaką rozgorzenia – “pulsuj”,

“pulsuj”, “pulsuj”!!!

i) Jeśli granica dymu gwałtownie obniża się w kierunku podłogi zaś pożar pojawia się na

suficie, należy wycofać się z pomieszczenia za pulsującym strumieniem skierowanym ku

górze, zanim nastąpi rozgorzenie.

j) Podczas robienia otworów w ścianach, pustych przestrzeniach itp. należy zachować

szczególną ostrożność. Należy mieć po ręką napełnioną linię gaśniczą, aby za pomocą

pulsującego strumienia ochłodzić strumienie gazów wydostających się lub powracających

do pomieszczenia.

k) W momencie opanowania pożaru i podczas dogaszania, nigdy nie należy zakładać, że nie

istnieje niebezpieczeństwo. Należy uważać na nagromadzone gazy pożarowe w górze, w

kredensach, przestrzeniach dachowych, pustych przestrzeniach i pomieszczeniach

przylegających. Należy upewnić się, że wszystkie miejsca są właściwie wywietrzone pod

osłoną pulsującej mgły. Należy uważać przy zastosowaniu PPV (ang. Positive Pressure

Ventilation - wentylacja nadciśnieniowa) w sytuacji gdy palące się fragmenty mogą się

unieść ku górze.

2. Chłodzenie fazy gazowej

Woda jest i była uważana za środek gaśniczy od czasów gdy człowiek poznał ogień. Za

wyjątkiem helu i wodoru, woda posiada największe ciepło właściwe ze wszystkich

występujących naturalnie substancji i posiada największe utajone ciepło parowania z

pośród wszystkich cieczy. Teoretycznie ocenia się, że jeden gram ciekłej wody może ugasić

50 litrową objętość płomienia poprzez obniżenie jego temperatury poniżej wartości

krytycznej – co odpowiada “szybkości podawania” równej 0,02 l/m 3 . Sugerowano ponadto,

iż ilość wody potrzebnej aby uzyskać kontrolę na pożarem wewnętrznym wynosi 38 – 68

litrów na 28 metrów sześciennych ognia. W Wielkiej Brytanii ocenia się, że większość

typowych pożarów pomieszczeń gasi się przy użyciu 60-361 litrów, czyli mniej niż posiada

jeden wóz gaśniczy. Jest też wiele opublikowanych wzorów pozwalających strażakom na

oszacowanie wymaganej ilości wody podczas pożaru wewnętrznego. Jednym z nich jest

pogląd Royera-Nelsona, iż przepływ 38 litrów na minutę (10 galonów na minutę) jest

wymagany na 28,3 metrów sześciennych (1000 stóp sześciennych) pożaru. Bardziej

akceptowanym oszacowaniem jest oszacowanie National Fire Academy (USA) iż przepływ

ok. 115 l/min jest wymagany dla podanej objętości pożaru.

Możliwości chłodzące wody

Jako środek gaśniczy, woda ma teoretyczną pojemność chłodzenia równą 2,6 MW na litr na

sekundę, chociaż w zastosowaniu praktycznym bezpośredniego natarcia, pojemność ta

wyniesie raczej ok. 0.84 MW na litr na sekundę. Spoglądając na te liczby z perspektywy,

strażak jest w stanie docenić prawdziwy potencjał linii gaśniczej w każdej szczególnej

sytuacji. Przykładowo, szacunkowa szybkość wydzielania się ciepła (SWC) z krzesła

wypełnionego pianką zawiera się najczęściej w przedziale 400-500 kW, zaś dla małej

garderoby 1.8 MW. Większe pożary, jak nowoczesne pracownie biurowe zawierające meble,

artykuły piśmiennicze i komputer, mogą powodować SWC o wartości 1.7 MW w 5 minut

(dwa przepierzenia) i 6,7 MW w 9 minut (trzy przepierzenia) i ciepło te pochodzi tylko od

_____________________________________________________________________

- 4 -

Paul GRIMWOOD www.firetactics.com

___________________________________________________________________________________

podanych przedmiotów. Trzymiejscowa kanapa będzie miała SWC = 3,5 MW, a dla

sosnowego łóżka piętrowego wartość ta sięgnie 4,5 MW. Szwedzkie symulatory rozgorzenia

zazwyczaj osiągają poziom 3 MW, podczas gdy ocenia się, iż podczas dwóch lub trzech

minut początkowej fazy pożaru w budynku wysokim Interstate Bank w Los Angeles w roku

1988 SWC równało się 10 MW! Aby poradzić sobie z tak wielką ilością ciepła potrzebna jest

znaczna ilość wody. Dla strażaka oznacza to, że używana prądownica posiada pewną

‘maksymalną praktyczną’ pojemność chłodzenia. Można podać pewne wiarygodne

oszacowania tej wartości (Tabela 1). Można zauważyć, że przy 0,84 MW na litr na sekundę

praktyczna pojemność chłodzenia wody wynosi ok. jednej trzeciej pojemności

teoretycznej! Oznacza to, że około dwie trzecie ilości wody dostarczonej do pożaru ma

mały lub nie ma żadnego efektu – dochodzi do utraty znacznej ilości wody!

50 l/min - 0.69 MW

100 l/min - 1.39 MW

150 l/min - 2.10 MW

200 l/min - 2.79 MW

300 l/min - 4.20 MW

550 l/min - 7.69 MW

800 l/min - 11.19 MW

1000 l/min - 13.99 MW

Tabela 1 – Praktyczna pojemność chłodzenia wody przy bezpośrednim natarciu

Woda jest potencjalnie bardzo silnym środkiem gaśniczym, jednak aby uzyskać ten duży

potencjał, ciepło musi być efektywnie przeniesione z pożaru i jego otoczenia do wody

dostarczonej podczas gaszenia. Wielu naukowców dokładnie badało dynamikę tłumienia i

gaszenia, w ogólności zakładając, iż głównym mechanizmem gaszenia pożarów

wewnętrznych jest chłodzenie paliwa, chociaż uznaje się, że pośrednie chłodzenie i

neutralizacja atmosfery pożaru także odgrywają rolę. Jednak niewielu zdało sobie sprawę z

korzyści i potencjału chłodzenia fazy gazowej szczególnie jeśli chodzi o bezpieczeństwo i

przeżycie strażaków. Celem tej książki (Grimwood, 1992) jest właśnie przedstawienie

techniki zastosowania przestrzennej mgły wodnej która stała się bardzo popularna wśród

strażaków stolic Europy w ciągu ostatnich 20 lat.

W tym miejscu trzeba podkreślić, że takie użycie mgły wodnej w żaden sposób nie jest

porównywalne z ‘pośrednim natarciem’ które stało się popularne w latach 50-tych i 60-

tych. Ten styl gaszenia, który ciągle ma swoich zwolenników, ucierpiał z powodu

dodatkowych niebezpieczeństw jakie stwarza – przykładowo, technika ta polegała na

wytworzeniu nadmiernych ilości przegrzanej pary wewnątrz stosunkowo niewywietrzonego

pomieszczenia (pokoju lub przestrzeni). Było to osiągane poprzez dostarczenie rozpylonej

wody na gorące powierzchnie, ściany i sufity wewnątrz pomieszczenia objętego pożarem,

co często zmuszało strażaków do pracy w ekstremalnych warunkach, zaś wielu doznało

poparzeń i cierpiało na przemęczenie cieplne. Występował też problem wywołany przez

efekt “tłokowy” rozszerzającej się pary, która popychała dym i ciepło, a czasami również

ogień do względnie nienaruszonych części budynku powodując, że ludzie wyskakiwali z

okien na wyższych piętrach. Zastosowanie to często powodowało, iż strażacy często

uwięzieni byli na skutek swoich własnych działań, jako że równowaga cieplna wewnątrz

pomieszczenia została wystawiona na efekt zwrotny. Efekt ten polega na tym, że pośrednie

zastosowanie wody ponownie pcha ogień i ciepło w kierunku odległej ściany po czym

płomienie te kierowane się ku górze i w poprzek sufitu i z powrotem w dół otaczając

zbliżających się strażaków! W odróżnieniu, główne cele przestrzennej mgły wodnej nie są

skierowane na zastąpienie sposobu tłumienia ognia, lecz raczej na uzupełnienie podejścia

_____________________________________________________________________

- 5 -

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: