Wprowadzenie do zagrożeń pożarowych od źródeł światła
W „Przeglądzie Pożarniczym” nr 1/2015 omówiono pożary spowodowane przez elektryczne urządzenia grzejne, takie jak kuchenki elektryczne, grzałki nurkowe czy ogrzewacze wnętrz. W równym stopniu do powstania pożaru mogą przyczynić się niektóre rodzaje urządzeń oświetleniowych, zwane elektrycznymi źródłami światła. Urządzenia oświetleniowe to kompleksowe systemy przeznaczone do oświetlenia elektrycznego zewnętrznego i wnętrzowego, a także do oświetlenia iluminacyjnego i reklam świetlnych. Składają się one ze źródła światła i oprawy oświetleniowej, wraz z obwodami zasilającymi i sterującymi ich pracą oraz konstrukcją wsporczą (nośną). Kluczowym czynnikiem ryzyka jest rozkład i wielkość temperatury na powierzchni źródła światła, która może osiągać wartości zdolne do zaprószenia ognia.
Tradycyjne źródła światła i ryzyko pożaru
Żarówki tradycyjne (żarowe)
Żarówki należą do najbardziej popularnych i najstarszych źródeł światła, w których przemiana energii elektrycznej w energię świetlną następuje w sposób temperaturowy. Światło wytwarzane jest przez żarnik (drut) wolframowy, rozgrzany przez przepływający prąd do stanu żarzenia, do temperatury około 2500ºC. W żarówkach standardowych moc elektryczna źródeł światła wynosi od kilku do kilku tysięcy watów. Podczas eksploatacji żarówek, w zależności od ich mocy i położenia, szklana bańka może się znacznie nagrzewać. Ciepło wytwarzane przez żarówki standardowe o mocy 60 W i większej w bezpośrednim kontakcie ze stałym materiałem palnym jest zdolne do zainicjowania spalania i pożaru. Temperatura szklanej bańki żarówki powyżej 160ºC może powodować zagrożenie dla otoczenia, na przykład przegrzanie, stopienie, a w konsekwencji zapalenie elementów oprawy oświetleniowej.
Powierzchnia bańki standardowej żarówki nagrzewa się nierównomiernie, co zależy od mocy żarówki i sposobu jej umocowania. Duży wpływ na nagrzewanie się żarówki ma również dostęp powietrza. Gdy jest on utrudniony, na przykład gdy żarówka znajduje się pod przykryciem lub bańka szklana styka się punktowo z materiałem palnym, żarówka zacznie intensywnie się nagrzewać.
Przykłady badań wskazują, że żarówka o mocy 100 W, ułożona poziomo i zakryta tkaniną, po minucie świecenia nagrzewa się do temperatury 70ºC, po dwóch minutach do 103ºC, a po pięciu - do 340ºC. W tej temperaturze tkanina zaczyna się palić. Żarówka o mocy 25 W ułożona poziomo na nakrytym obrusem stole w miejscu styku bańki szklanej z tkaniną nagrzewa się po 20 min do temperatury około 100°C, żarówka 40 W - do około 150°C, 75 W - 250°C, 100 W - 300°C, 200 W - 330°C, a żarówka o mocy 500 W - do około 360°C.
W określonych warunkach, szczególnie w żarówkach starszego typu, może dojść do zapalenia się łuku elektrycznego między jedną elektrodą a drugą. To spowoduje rozerwanie bańki żarówki lub przetopienie jej rozżarzonymi cząstkami metalu.
Lampy halogenowe
Lampa halogenowa to żarówka z żarnikiem wolframowym, wypełniona gazem szlachetnym z niewielką ilością halogenu (czyli fluorowca, np. jodu). W lampie halogenowej zachodzi proces nazywany halogenowym cyklem regeneracyjnym, który pozwala zwiększyć temperaturę żarnika. Lampy halogenowe nagrzewają się do jeszcze wyższych temperatur; temperatura żarnika żarówki halogenowej wynosi około 2900ºC. Z uwagi na bardzo wysokie temperatury, stanowią one znaczące zagrożenie pożarowe, co potwierdzają wyniki pomiarów temperatury na powierzchni środkowej części szybki ochronnej opraw lamp halogenowych.
Lampy fluorescencyjne (świetlówki)
Mniejsze zagrożenie pożarowe niż żarówki stwarzają lampy fluorescencyjne (świetlówki). Są to lampy rtęciowe niskoprężne, wytwarzające światło w wyniku wyładowania elektrycznego i fluorescencji zachodzącej w luminoforze, którym pokryte są wnętrza szklanych rur lamp. Ich źródłem zagrożenia jest tutaj osprzęt współpracujący ze świetlówką: statecznik (dławik) może nagrzać się do temperatury 120ºC i wyższej, a zapłonnik (starter) chwilowo osiąga temperaturę 100ºC. Odnotowano pożary, w których nadmiernie nagrzany statecznik spowodował zapalenie się podstawy lampy wykonanej z tworzywa sztucznego. W starszych zapłonnikach znajduje się kondensator papierowy zalany palną masą, topiącą się w temperaturze 105ºC. Zdarza się, że przez otworki zapłonnika wyrzucane są na zewnątrz płomienie, które mogą zapalić inne materiały.
Lampy rtęciowe wysokoprężne i lampy łukowe
Lampy rtęciowe wysokoprężne należą do grupy lamp, w których strumień świetlny otrzymuje się w wyniku wyładowania łukowego w jarzniku, tj. wewnętrznej bańce (rurce) ze szkła kwarcowego, w której następuje wyładowanie elektryczne. Bańka wypełniona jest parami rtęci i gazem pomocniczym (argonem) pod ciśnieniem około 2 MPa. Lampy rtęciowe (rtęciówki) są niebezpieczne pod względem pożarowym, ponieważ jarznik rozgrzewa się do kilku tysięcy stopni Celsjusza. Bardzo niebezpieczne pod względem pożarowym są również lampy łukowe, gdzie mamy do czynienia z bardzo wysoką temperaturą łuku, rzędu kilku tysięcy stopni Celsjusza. Obecnie tego rodzaju lampy spotkamy już tylko w specjalnych zastosowaniach, gdzie wymagane jest bardzo duże natężenie oświetlenia padającego w jednym kierunku.
Promienniki - specjalne źródła ciepła i światła
Do ogrzewania obiektów o znacznej wysokości i kubaturze oraz ogrzewania miejscowego używa się technicznych źródeł promieniowania (promienników). Szerokie zastosowanie znalazły promienniki lampowe i rurkowe, sporadycznie stosuje się ceramiczne i kwarcowe. Najbardziej popularny promiennik - lampowy - ma konstrukcję zbliżoną do żarówki, gdzie część wewnętrzna powierzchni bańki jest pokryta warstwą aluminium, pełniącą rolę odbłyśnika. Żarnik promiennika lampowego wykonany jest ze skrętki wolframowej i osiąga temperaturę 1900ºC. Lampowy promiennik podczerwieni o mocy 250 W na wierzchołku szklanej czaszy po 4 min od jego włączenia osiąga temperaturę 315ºC, a po 20 min - 659ºC.
W promiennikach rurkowych temperatura zewnętrznej powierzchni rurki to zwykle około 700ºC. Promienniki ceramiczne mają drut oporowy zaprasowany w materiale ceramicznym, a ich temperatura nie przekracza 700ºC. Promienniki kwarcowe mają postać skrętki grzejnej umieszczonej w rurze kwarcowej, gdzie skrętka osiąga temperaturę 1000ºC, a sama rura 500ºC. Szczególne zagrożenie pożarowe stwarzają ogrzewacze promiennikowe do hodowli zwierząt, zwane potocznie „kwokami”. Takie urządzenia grzejne umieszczone zbyt blisko ściółki lub palnej konstrukcji obiektu mogą zainicjować pożar.
W Laboratorium Kryminalistycznym w Lublinie przeprowadzono badania eksperymentalne po pożarze w celu ustalenia temperatury, do jakiej promiennik zawieszony na danej wysokości nagrzewa palne podłoże. W kącie probierczym ustawiono promiennik o mocy 250 W, nagrzewając nim przez 30 min podłoże wyścielone słomą i trocinami. Pomiary przeprowadzono przy różnych odległościach promiennika od podłoża. Użyto promiennika z bańką przezroczystą i rubinową. Temperatura na wierzchołku czaszy bańki przezroczystej wyniosła 650ºC, a na czaszy z bańką rubinową - 430ºC. Przy promienniku zawieszonym na wysokości 2 cm, temperatura podłoża w przypadku promiennika z bańką przezroczystą wyniosła 410ºC, a z bańką rubinową - 320ºC. Obecnie na krajowym rynku dostępne są promienniki podczerwieni w szkle miękkim, co może wpływać na ich właściwości termiczne.
Lampki nocne i ryzyko pożaru w praktyce
Przykłady z życia codziennego pokazują, że nawet z pozoru niegroźna lampka nocna może stać się przyczyną tragedii. We wczesnych godzinach porannych 19 kwietnia br. w wielorodzinnym budynku przy ul. (...) w Kłodzku doszło do pożaru lokalu mieszkalnego wraz z wyposażeniem. Na miejscu zdarzenia zadysponowano łącznie 11 zastępów jednostek ochrony przeciwpożarowej (JOP), a pierwsza pomoc medyczna ewakuowała lokatorkę z palącego się mieszkania. Przed przybyciem JOP samodzielnie z budynku ewakuowało się pięć osób.
W innym, dramatycznym przypadku, pożar w niewielkich Kunicach na Dolnym Śląsku, który rozpoczął się od zwykłej lampki stojącej na biurku jednej z dziewczynek, pochłonął cały dobytek pięcioosobowej rodziny. Co istotne, lampka nawet nie była włączona, co sugeruje wadę instalacji elektrycznej lub inne, niebezpośrednie przyczyny związane z urządzeniem. Dom rodziny Berezeckich, w którym mieszkali od dziecka, stał się zgliszczami, a zalany strop i nadpalona konstrukcja dachu grożą zawaleniem.
Czym jest POŻAR ? Definicja i Grupy POŻARU
Ryzyko pożaru mogą generować również produkty wadliwe. Przykładem jest lampka nocna "Guo Mao Cheng" Sp. z o.o., Al. (...), która została wycofana z obrotu. Stwierdzono, że wyrób ten nie spełnia zasadniczych wymagań rozporządzenia MG z dnia 21.08.2007 r. w sprawie zasadniczych wymagań dla sprzętu elektrycznego, z uwagi na ryzyko porażenia prądem elektrycznym lub pożaru. Konstrukcja lampki umożliwiała wymianę lampy, gdy lampka nocna była podłączona do sieci zasilającej, a ponadto brakowało kluczowych informacji, których znajomość i przestrzeganie są warunkiem bezpieczeństwa podczas użytkowania.
Nawet z pozoru niewinne działania, takie jak zakrywanie lampki nocnej w celu przyciemnienia światła, mogą prowadzić do niebezpiecznych sytuacji. Dotyczy to zwłaszcza starszych typów żarówek, które intensywnie się nagrzewają. Użytkownicy często stosują w tym celu ubrania dziecięce lub pieluchy, co w przypadku tradycyjnych żarówek jest wysoce ryzykowne.
Diody LED jako alternatywa - bezpieczeństwo i zagrożenia
Chociaż na rynku dostępnych jest wiele rodzajów oświetlenia, diody LED zyskują na popularności ze względu na ich niedrogi charakter i niskie zapotrzebowanie na energię elektryczną. Światła LED raczej nie wywołują pożaru, ponieważ ich żarówki nie nagrzewają się na tyle, by cokolwiek zapalić. Diody LED wykorzystują półprzewodnik do przepuszczania prądu, co pozwala im zużywać o 75 procent mniej energii elektrycznej i działać o 25 procent dłużej niż tradycyjne żarówki. Jednak to nie znaczy, że zagrożenia nie istnieją.
Jednym z najpoważniejszych zagrożeń jest luźny przewód elektryczny. Jest to szczególnie powszechne w lampkach bożonarodzeniowych, które często są podłączane do gniazdka. Jeśli przewody są odsłonięte, mogą wytwarzać iskry, a często wystarczy jedna iskra, aby wzniecić pożar, zwłaszcza jeśli wokół gniazdka elektrycznego znajdują się łatwopalne przedmioty. Innym typowym problemem jest przekroczenie mocy dla danej żarówki, co może powodować wydzielanie się nadmiaru ciepła i czynić żarówkę bardziej kruchą. Najprostszym sposobem rozwiązania problemu jest dopasowanie napięć, upewniając się, że nie przekracza się ustalonych limitów.
Lampki choinkowe LED
Chociaż światła LED są powiązane z niektórymi pożarami, mogą nie być główną przyczyną. Postrzępione przewody zwiększają ryzyko iskrzenia. Ponieważ lampki choinkowe są co roku wrzucane i wyjmowane z pudełka, istnieje większe ryzyko, że będą w złym stanie. Drzewo może również zwiększać ryzyko pożaru, ponieważ może być wykonane z materiałów łatwopalnych. Innym częstym problemem związanym z oświetleniem bożonarodzeniowym jest przeciążenie obwodów zbyt dużą liczbą lampek, co może powodować zwarcia. Zawsze należy sprawdzić całkowite obciążenie świateł przed ich podłączeniem.
Lampy LED do uprawy roślin (Grow Lights)
Lampy do uprawy roślin wykonane z diod LED należą do najbardziej niebezpiecznych rodzajów diod LED, ponieważ, w przeciwieństwie do innych typów, mają na celu generowanie określonej ilości ciepła, co jest ważne dla wspomagania wzrostu roślin. Ponownie, problem z samymi światłami zazwyczaj nie jest źródłem pożaru w pomieszczeniu do uprawy. Istnieje problem ze sposobem, w jaki światła zostały rozmieszczone, na przykład umieszczenie wielu świateł do uprawy w pobliżu wody. Interakcja kropelek wody i przewodów elektrycznych nie należy do szczęśliwych. Rozmiar komór wzrostu dodaje kolejną warstwę zagrożenia do sytuacji; ponieważ większość z nich ma zaledwie kilka metrów kwadratowych, każdy pożar, który się tam rozpocznie, prawdopodobnie szybko się rozprzestrzeni. Rzeczy takie jak nawozy są jednym z potencjalnych źródeł paliwa dla płomieni. Dobrą wiadomością jest to, że dopóki wszystko jest odpowiednio skonfigurowane, nie powinno być obaw o zapalenie się świateł.
Bezpieczeństwo używania lampek LED na noc
Ponieważ żarówki LED nie nagrzewają się tak bardzo jak inne rodzaje żarówek, istnieje bardzo małe prawdopodobieństwo, że zapalą się, jeśli zostawi się je włączone na całą noc. Jest to całkowicie bezpieczne pod względem pożarowym. Jednak istnieją inne powody, dla których może nie być wskazane spanie przy białym lub niebieskawym świetle LED, mimo że ryzyko pożaru jest bardzo minimalne. Inwestycja w wysokiej jakości oświetlenie LED, które będzie miało wyjątkowo długą żywotność, jest kluczowa. Będzie mniejsze prawdopodobieństwo, że takie światła będą działać nieprawidłowo z powodu złego okablowania. Pożar jest bardziej prawdopodobny z powodu problemu z okablowaniem elektrycznym niż z powodu usterki samej żarówki LED. Innym typowym problemem jest przeciążenie gniazdka zbyt dużą ilością urządzeń, co zwiększa prawdopodobieństwo zwarcia. Najskuteczniejszym sposobem uniknięcia tego problemu jest zbadanie wymagań dotyczących zasilania świateł.
Podsumowując, światła LED należą do najbezpieczniejszych obecnie dostępnych na rynku. Ryzyko, że wzniecą pożar, jest niezwykle minimalne, ponieważ w porównaniu do innych rodzajów świateł nie nagrzewają się tak bardzo. W przypadku, gdy lampka nocna stoi na stopce metalowej z drewnianym trzonem, na którym jest lniany klosz, a na tym u góry zarzucone są ciuszki i pielucha w celu przyciemniania światła, jeśli jest to żarówka LED i odległość między ubraniami a żarówką wynosi więcej niż 10 cm, ryzyko pożaru jest minimalne.
Kryminalistyczne aspekty badań pożarów spowodowanych oświetleniem
W przypadku żarówek oświetleniowych, promienników podczerwieni czy żarówek halogenowych może dojść do rozdzielenia żarnika świecącej żarówki. W miejscu rozdzielenia powstają niewielkie stopienia. Jeżeli w momencie przetopienia żarnika pęknie szklana bańka żarówki, żarnik szybko się utleni, a na jego powierzchni powstanie proszkowa struktura trójtlenku wolframu o barwie żółtej lub fiołkowej. Podczas oględzin miejsca pożaru należy poszukiwać resztek szkła żarówki. Jeżeli z resztkami żarnika będą stopione odłamki szkła, to można przypuszczać, że żarówka świeciła się, a dany obwód elektryczny był pod napięciem. Jeżeli kawałki szkła są ostre i niestopione z żarnikiem, lecz wciśnięte między jego spirale, oznacza to, że żarówka nie świeciła się, a więc dany obwód nie był pod napięciem. Jeżeli pożar spowodowała żarówka zanieczyszczona nadmiarem osadu pyłu i kurzu, wtedy odłamki szkła będą miały silne zabrudzenia spalonym osadem.
Nie we wszystkich przypadkach można wyjaśnić okoliczności powstania i rozwoju pożaru na podstawie oględzin czy też informacji uzyskanych od osobowych źródeł dowodowych. Wątpliwe kwestie wymagają wyjaśnienia w wyniku ekspertyzy kryminalistycznej. Badania elektrotechniczne urządzeń oświetleniowych zabezpieczonych na miejscu pożaru pomagają ustalić, czy dane urządzenie w czasie pożaru było włączone do sieci elektrycznej i świeciło oraz czy mogło być przyczyną powstania pożaru.
Praktyka wskazuje, że sprawcy przestępczych podpaleń bardzo często zamierzają zatrzeć ślady swojego czynu, np. zabójstwa, nadużyć finansowych, włamań z kradzieżą, gdyż ogień jest uważany za najlepszy środek zniszczenia śladów działalności przestępczej. Aby zapewnić sobie alibi, sprawcy podpaleń wykorzystują także elektryczne źródła światła znajdujące się w obiekcie, w którym ma dojść do pożaru. Najczęściej są to żarówki zawinięte w materiał łatwopalny, np. tkaniny. W jednym z opracowań opisano przypadek podpalenia za pomocą żarówki, który dotyczył włamania do szkoły i kradzieży. Sprawca, chcąc zatrzeć ślady, owinął świecącą się żarówkę w płótno, a na podłodze ułożył papiery oraz szmaty.