Вопрос I. Опасные факторы пожара

Определение опасные факторы пожара дано в ГОСТ 12.1.033-81 Пожарная безопасность. Термины и определения, а также в СТ СЭВ 383-76 «Пожарная  безопасность в строительстве. Термины и определения», а также в Федеральном законе РФ от 22.07.2008 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».

Так, к опасным факторам пожара относятся факторы пожара, воздействие которых может привести к травме, отравлению или гибели человека и (или) к материальному ущербу (ст. 2 п. 17 №123-ФЗ).

Согласно статьи 9. Федерального закона РФ от 22.07.2008 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».

К опасным факторам пожара, воздействующим на людей и имущество, относятся:

1) пламя и искры;

2) тепловой поток;

3) повышенная температура окружающей среды;

4) повышенная концентрация токсичных продуктов горения и термического разложения;

5) пониженная концентрация кислорода;

6) снижение видимости в дыму.

К сопутствующим проявлениям опасных факторов пожара относятся:

1) осколки, части разрушившихся зданий, сооружений, транспортных средств, технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;

2) радиоактивные и токсичные вещества и материалы, попавшие в окружающую среду из разрушенных технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;

3) вынос высокого напряжения на токопроводящие части технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;

4) опасные факторы взрыва, происшедшего вследствие пожара;

5) воздействие огнетушащих веществ.

Принято считать, что при пожаре люди гибнут главным образом от высоких температур или открытого огня. Но статистика показывает обратное: смерть возникает чаще всего от отравления угарным газом и другими ядовитыми продуктами горения. Следовательно, в защите здоровья граждан при пожаре основным фактором риска следует рассматривать именно дым.

Дым представляет собой пример аэрозоля – дисперсной системы, состоящей из мельчайших твердых частиц (сажа, окислы, соли и др.), взвешенных в дисперсионной газообразной среде (продуктах сгорания или в смеси их с воздухом, или в чистом воздухе).

В зависимости от условий горения могут образовываться продукты полного и неполного сгорания.

К продуктам полного сгорания относятся углекислый газ, сернистый газ, пары воды, азот (при сгорании азотосодержащих веществ). Все они не способны гореть и не поддерживают горения большинства горючих веществ.

К продуктам неполного сгорания относятся окись углерода, сажа и продукты термоокислительного разложения. Реже на пожарах горят неорганические вещества, такие как фосфор, натрий, калий, кальций, алюминий, титан, магний и др.

Можно выделить следующие свойства дыма: плотность дыма, токсичность дыма, температура дыма.

Плотность дыма - важнейшая характеристика дыма. Из-за нее снижается видимость, что препятствует эвакуации людей при пожаре, затрудняет тушение пожара. Снижение видимости зависит от состава и концентрации дыма, размера частиц и их распределения, природы освещения, физического и психического состояния наблюдателя.

По внешнему виду дым отличается цветом - от светлого до черного при содержании в нем не полностью сгоревших продуктов разложения и конденсации горючего материала. При сжигании 0,5 кг дров в небольшой комнате объемом 35 м³ выделятся достаточно дыма, чтобы снизить видимость примерно до 1 метра, т.е. при этом не будет видна ладонь вытянутой руки. Таков результат горения маленькой вязанки дров. Эквивалентный результат получается при сгорании 0,07 кг вспученного полистирола, 0,1 кг пенорезины, 0,5 кг пенополиуретана, 0,3 литра керосина.

Дым может быть более или менее плотным, но он всегда имеет высокую температуру и содержит достаточно токсичных продуктов, чтобы при любой плотности стать опасным для жизни людей, если нет защиты от дыма.

Основные токсичные компоненты дыма: углекислый и угарный газ, оксиды азота, цианистый водород и диоксид серы.

Предельно допустимые значения по каждому из опасных факторов пожара составляют:

по повышенной температуре – 70^оС;

по тепловому потоку – 1400 Вт/м²;

по потере видимости – 20 м;

по пониженному содержанию кислорода – 0,226 кг/м³;

по каждому из токсичных газообразных продуктов горения (СО₂ – 0,11 кг/м³; СО – 1,16·10^-3 кг/м³; HCL – 23·10^-6 кг/м³).

Распространение дыма в помещениях определяется множеством различных взаимосвязанных факторов, среди которых необходимо выделить:

- эффект дымовой трубы;

- рост давления как прямое следствие возгорания;

- тепловое расширение;

- воздействие ветра.

Эффект дымовой трубы заключается в следующем.

Когда температура внутри здания отличается от наружной, разность давлений между внешней и внутренней средами будет всегда пропорциональна температурному градиенту и расстоянию между контрольной точкой и точкой, взятой в качестве нейтральной линии, которая при отсутствии системы механической вентиляции совпадает с линией верхней части здания. Это явление, получившее название «эффект камина (эффект дымовой трубы)», тем больше, чем больше разность температур внутри и снаружи здания и чем выше само здание. Данный феномен существует и зимой, и летом, хотя в летний период эффект все-таки меньше в силу меньшего градиента температур.

Рост давления.

Поскольку температура дыма всегда выше температуры воздуха в помещении, дым в силу своей меньшей плотности поднимается вверх, оказывая при этом на окружающие стены давление, определяемое его температурой и расстоянием от нейтральной линии, которая в этом случае становится линией равного гидростатического давления в очаге возгорания и остальных помещениях.

В силу роста давления, обусловленного температурой возгорания, дым пожара перемещается от потолочного перекрытия загоревшегося помещения на верхние этажи и/или в смежные помещения (но всегда через верх). 

Тепловое расширение.

Более высокая температура дыма по сравнению с температурой воздуха в помещении ведет к тому, что дым начинает распространяться и в силу теплового расширения. Объем дыма увеличивается в соответствии с уравнением состояния газов. При температуре дыма 700 °С и температуре воздуха в помещении 20 °С соотношение удельного объема воздуха и дыма составит 3,32. Если в загоревшемся помещении открыты двери и окна, получаемое возрастание давления D_р пренебрежимо мало. Однако оно может быть существенным, если используются непроницаемые огнезащитные заслонки. 

Воздействие ветра.

Воздействие ветра на здание может привести к ускорению распространения дыма в силу «эффекта дымовой трубы». Например, при скорости ветра 15 м/с давление у здания с наветренной стороны составляет порядка 120 Па.

Ветер не будет оказывать на здание никакого воздействия, если все двери и окна закрыты. Стоит только открыть или разбить хотя бы одно окно, случаются две вещи:

- с подветренной стороны отрицательный градиент давления ведет к удалению дыма из здания;

- с наветренной стороны положительный градиент способствует дальнейшему распространению дыма в здании.

Обозначив опасность продуктов сгорания, перейдем к рассмотрению назначения и направлений ПДЗ зданий.