Pożar kontrolowany przez paliwo i zjawisko zapłonu gazów pożarowych

W wielu pożarach dochodzi do zapłonu gazów pożarowych. Aby móc przewidzieć to zjawisko, strażacy muszą wykazać się umiejętnością czytania pożaru i wykorzystywania współczesnej technologii. Niejednokrotnie czujność strażaków usypia brak oznak poprzedzających wystąpienie zapłonu gazów pożarowych.

Zjawisko zapłonu gazów pożarowych (ZGP)

Tragiczne konsekwencje: Przykład z Brukseli

O tym, jak groźny może być zapłon gazów pożarowych, przekonali się strażacy z Brukseli w 2008 r. Dwóch z nich zginęło, a siedmiu odniosło poważne obrażenia po tym, jak w pustej przestrzeni poddasza nastąpił zapłon gazów pożarowych. Z powodu wysokich drzew, pochyłości terenu, ogrodzenia ograniczającego dostęp do budynków oraz silnego zadymienia strażacy nie byli świadomi, że budynek (B), z którego podejmowali działania w obronie, był połączony z tym, w którym wybuchł pożar (A), poprzez trzeci budynek (C) - wspólną przestrzenią poddasza. Dym, który zbierał się w części należącej do budynku B, uległ nagłemu zapłonowi, a siła zjawiska była na tyle potężna, że zniszczyła część sufitu i śmiertelnie raniła jednego ze strażaków. Strażacy próbowali uratować dwóch kolegów uwięzionych w budynku B.

Dynamika zapłonu gazów pożarowych

Niespalone paliwo zawarte w dymie często jest częściowo wymieszane ze świeżym powietrzem i może się gromadzić w stężeniach sprzyjających palności. Takie wstępne wymieszanie może zmniejszać temperaturę gazów, ich gęstość, a także kolor. A zatem pojawia się ryzyko wystąpienia dużych ilości paliwa wstępnie wymieszanego z powietrzem, czekających tylko na zapłon.

Zapłon gazów pożarowych miewa różną dynamikę:

• Jeśli zawartość procentowa paliwa jest niska, wówczas rezultatem może być zjawisko rollover (przetaczanie się płomieni w warstwie podsufitowej) o średniej lub dużej intensywności.
• Jeśli zawartość paliwa jest wysoka, wówczas ZGP może być podtrzymany w czasie i będzie przebiegał podobnie do wstecznego ciągu płomienia.
• Jeśli jednak paliwo i powietrze tworzą prawie mieszaninę idealną, może on mieć bardzo dużą intensywność, a nawet charakter wybuchowy. W tym ostatnim przypadku mówimy często o wybuchu dymu.

Inaczej mówiąc, w sytuacji, gdy gazy pożarowe przemieszczą się do pomieszczenia przyległego do miejsca powstania pożaru, mogą ulegać wymieszaniu ze świeżym powietrzem. Mieszanina ta z czasem może wypełnić całą objętość pomieszczenia.

Rozpoznawanie oznak zagrożenia

W tabeli rozpoznania metodą B-SAHF (patrz PP 7/2013 - przyp. red.) przedstawione zostały oznaki, które ostrzegają przed zagrożeniem wystąpienia zapłonu gazów pożarowych. Rodzaj konstrukcji budynku będzie miał ogromny wpływ na to, jak rozwija się pożar i jak długo obiekt utrzyma stabilność. Przeznaczenie lub charakter obiektu mogą wskazywać na prawdopodobne obciążenie ogniowe. Objętość dymu może różnić się w zależności od rozmiarów pomieszczenia objętego pożarem, dostępnego powietrza i procesu spalania.

Dym może pojawiać się i gromadzić w pewnych odległościach od źródła ognia. Prędkość przemieszczania się dymu będzie malała w miarę oddalania się go od źródła pożaru i rozprzestrzeniania (tzw. efekt grzyba). Brak oznak obecności ciepła może być zwodniczy, ponieważ chłodniejszy dym często nie jest postrzegany jako zagrożenie. Im dalej dym się przemieścił, tym wyraźniejszy jest efekt schłodzenia we wczesnym etapie. Okopcenie może pojawić się wskutek nagromadzenia dymu. ZGP może być nagłe, a nawet wybuchowe. Możliwy jest brak płomienia w danej przestrzeni przed wystąpieniem zapłonu. Po wystąpieniu zapłonu prawdopodobne jest rozchodzenie się gazów i dymu w sposób bardzo dynamiczny (nawet wybuchowy).

Kluczowe zjawiska pożarowe: Rozgorzenie i Wsteczny ciąg płomienia

Zanim szczegółowo omówimy zapłon gazów pożarowych, warto przypomnieć, na czym polega rozgorzenie (flashover) i wsteczny ciąg płomienia (backdraft). W fachowej literaturze i artykułach można znaleźć kilka różnych definicji tych zjawisk.

Rozgorzenie (Flashover)

Rozgorzenie najprościej można rozumieć jako nagłe przejście pożaru ze stanu rozwijającego się do w pełni rozwiniętego. W chwili wystąpienia rozgorzenia dochodzi do zapalenia wszystkich palnych materiałów w pomieszczeniu.

Wsteczny ciąg płomienia (Backdraft)

Wsteczny ciąg płomienia występuje, gdy ciepło i gęsty dym (niespalone cząstki paliwa) gromadzą się w pomieszczeniu, zmniejszając ilość dostępnego powietrza, a następnie tlen/powietrze zostaje do niego ponownie doprowadzone (np. poprzez otwarcie drzwi), zamykając trójkąt spalania i powodując nagłe spalanie. Zatem w sytuacji wystąpienia wstecznego ciągu płomienia mamy do czynienia z wysokim poziomem niespalonego paliwa i pewną ilością energii cieplnej w formie mocno podgrzanego dymu i/lub tlącego się paliwa. Jeśli temperatura gazów jest wyższa niż temperatura ich samozapłonu, opuszczając pomieszczenie, mogą one ulec samozapłonowi.

Porównanie i warunki wystąpienia

Rozgorzenie zachodzi w miejscu powstania pożaru. Wsteczny ciąg płomienia może się rozpocząć w pomieszczeniu objętym pożarem lub w którym znajduje się ognisko pożaru albo w jego bezpośrednim pobliżu i przemieścić się z powrotem do tego pomieszczenia. Wszystko zależy od specyficznych warunków. Strażacy zawsze powinni brać pod uwagę wysokie ryzyko pojawienia się tych zjawisk, choć dojdzie do nich jedynie w niewielkim odsetku pożarów.

Czynniki wpływające na zapłon gazów pożarowych

Rola niespalonego paliwa i powietrza

Mówi się, że nie ma dymu bez ognia. Strażacka wersja tego powiedzenia powinna brzmieć: „Nie ma dymu bez niespalonego paliwa”. Tam, gdzie jest paliwo, pojawiają się też warunki do wystąpienia ognia. Kiedy pomieszczenie zostaje otwarte, mieszanina palna występuje jedynie wokół obszaru turbulentnego na płaszczyźnie neutralnej.

Budownictwo a ryzyko ZGP

W ostatnich 40 latach dokonał się wielki postęp w projektowaniu i budowie obiektów o zwiększonej odporności ogniowej, zapewniających większe bezpieczeństwo mieszkańcom. W niektórych miejscach zmiany wdrażane są jednak dosyć powoli. Dodatkową kwestią jest kontrola jakości wykonawstwa, utrzymanie budynku oraz kontrola przestrzegania stosownych przepisów po wykonaniu obiektu. Należy to wziąć pod uwagę, a nie oczekiwać, że wszystkie aspekty ochrony przeciwpożarowej będą funkcjonowały zgodnie z założeniami.

Najtrudniejsze pod kątem oceny oznak zapłonu gazów pożarowych są budynki stare i odrestaurowane, jak też te o zmienionym charakterze zamieszkania. Wiedza o typowym starym budownictwie we własnym rejonie może się okazać bezcenna. Dowódca akcji powinien osobiście sprawdzać potencjalne ścieżki wędrówki dymu, by zorientować się, czy nie występuje jego ukryty przepływ, zwłaszcza w miejscach, gdzie dym i ogień mogą rozprzestrzeniać się poprzez współdzielone przestrzenie sufitowe, które powinny być od siebie oddzielone.

Mity dotyczące dymu i ich obalenie

Jeden z pożarniczych mitów to przeświadczenie, że kolor dymu sugeruje prawdopodobieństwo jego zapalenia. Pokutuje niesłuszne przekonanie, że jasny dym jest zbyt ubogi, szary znajduje się w zakresie palności, a gęsty czarny dym jest zbyt bogaty. Takie stwierdzenia są niebezpieczne i świadczą o braku wiedzy. Przykładem może być biały dym, który również może być niebezpieczny.

Innym mitem jest to, że gorący dym jest niebezpieczny, a chłodniejszy nie ulegnie zapłonowi. Owszem, gorący dym jest groźny, bowiem granice palności niespalonych paliw wchodzących w jego skład ulegają rozszerzeniu. Jednak ciepło nie jest jedynym czynnikiem do rozważenia - kluczowe są także stężenia paliwa i utleniacza.

Przygotowanie i prewencja: rola strażaka i szkolenia

Znaczenie wiedzy i czujności

Najlepszymi narzędziami do wykrycia i oddalenia zagrożenia zapłonu gazów pożarowych są wiedza i czujność strażaka.

Wykorzystanie kamer termowizyjnych

W trakcie akcji ratowniczo-gaśniczej zawsze należy rozważać możliwość niepostrzeżonego przemieszczania się i gromadzenia dymu. Do sprawdzenia mniej oczywistych potencjalnych dróg jego wędrówki używajmy kamery termowizyjnej.

Szkolenia z wykorzystaniem modeli ("domków dla lalek")

W artykule tym omawia się również wykorzystanie tzw. domków dla lalek (ang. dollhouses) w szkoleniach strażaków. Jak przy każdych zajęciach, należy zacząć od określenia celów dydaktycznych, czyli zamierzonego efektu, jaki ma przynieść realizacja takich zajęć. Gotową podstawą jest „Program szkolenia z zakresu gaszenia pożarów wewnętrznych” zatwierdzony przez Komendanta Głównego PSP. Cele dydaktyczne są skierowane do osoby uczącej się, a zatem określają, czego powinien nauczyć się uczestnik szkolenia. Instruktor, który prowadzi sesje z domkiem, powinien potrafić przekazać wiedzę niemal do perfekcji.

W niniejszym artykule opisano kilka rodzajów domków. Do tego dochodzą różnego rodzaju modyfikacje w postaci dodatkowych otworów wentylacyjnych czy też pomieszczeń. Przy zachowaniu pewnych niezmiennych aspektów całej prezentacji można swobodnie modyfikować zarówno model, jak i pokaz. Do rzeczy, przy których nie należy zbyt wiele majstrować, należą proporcje. Otwory symulujące drzwi czy okna zostały dobrane poprzez odpowiednie skalowanie (które nie przebiega liniowo, stąd model nie przypomina prawdziwych budynków), jak też wielokrotnie sprawdzone praktycznie.

Domki wykonywane są z płyty wiórowej lub OSB, dlatego są to modele jednorazowego użytku. Można wykonać domek z materiału niepalnego, ale zmieni to przebieg pokazu. Istnieją domki wykonane np. z blachy metalowej, ale żeby być w stanie zademonstrować za ich pomocą te same elementy pokazu, należy dostosować sposób przygotowania. W domku wykonanym z płyt palnych wszystkie płaszczyzny wewnętrzne będą emitować gazy palne, tym samym zapewniając stosowną dynamikę pokazu. W domku z materiałów niepalnych należy użyć większej ilości paliwa i co jakiś czas go dokładać, aby móc wykorzystać pełne możliwości tego modelu. Na koniec należy też pozostawić domek do całkowitego samoczynnego wystygnięcia.

Aby dobrze wykorzystać okazję do prowadzenia zajęć, podczas sesji z modelem należy realizować następujące zagadnienia, w tym zagadnienie pożar kontrolowany przez paliwo vs. pożar kontrolowany przez wentylację. Większe modele pozwalają na realizację szerszego zakresu pokazów, jak też dają sposobność do poruszania bardziej zaawansowanych kwestii (np. zjawisk wynikających z wędrówki dymu przez większe układy wzajemnie połączonych ze sobą pomieszczeń).

Rodzaje modeli szkoleniowych

1. Najprostszy model

   Ten najprostszy model oferuje całkiem pokaźne możliwości. Jest to prostopadłościan (niemalże równy sześcian) z jednym otworem symulującym drzwi.

2. Domek z daszkiem

   Model z daszkiem jest modyfikacją poprzedniego i ze względu na niewielką różnicę konstrukcyjną oraz znaczne zwiększenie jakości prezentacji jest modelem bardziej zalecanym. Oczywiście wykorzystanie go wymaga nieco większych umiejętności i wiedzy, dlatego polecany jest bardziej zaawansowanym instruktorom. Ten model nie posiada planów budowy, bowiem jego konstrukcja jest dosyć prosta, a zmiany w proporcjach zasadniczo nie pogarszają możliwości. Najważniejszą rzeczą jest to, aby ścianka frontowa, znajdująca się w strefie podsufitowej i podtrzymująca gazy pożarowe przed szybką ucieczką, a także zapewniająca ich rozprzestrzenianie się w całym modelu, nie była zbyt niska.

3. Największy model (4 pomieszczenia)

   Największy model, składający się z 4 pomieszczeń, oferuje najszersze możliwości. Pozwala na omawianie zagadnień taktycznych, oprócz teorii spalania czy zjawisk pożarowych, omawianych przy pomocy wcześniejszych modeli.

Zasady wykorzystania modeli

Autorem rysunków oraz animacji dotyczących modeli jest Dariusz Maciak z OSP Zbuczyn, powiat siedlecki.

tags: #pozar #kontrolowany #przez #paliwo