Газообмен на внутренних пожарах

Основным параметром, определяющим газообмен, т.е. приток воздуха к зоне горения и удаление из нее продуктов сгорания, является скорость движения воздуха или продуктов сгорания в промах.

Перепад давлений, или разность между давлением в объеме продуктов сгорания и давлением наружного воздуха, является причиной движения воздуха к зоне горения и определяет его скорость.

Во время пожара в зданиях газообмен происходит через проемы, при этом давление продуктов сгорания в верхней части помещения больше, а в нижней части меньше давления наружного воздуха, вследствие чего проемы в верхней части, как правило, работают на выброс дыма, а в нижней – на приток воздуха. На определенной высоте давление внутри помещения равно атмосферному. Плоскость, на уровне которой давление равно атмосферному, а перепад давлений равен нулю, называется зоной равных давлений, или нейтральной зоной.

Рис. 8.6. Положение нейтральной зоны при однорядном расположении проемов в помещении

Нейтральная зона в различных частях помещений или здания может находиться на различной высоте. Среднее значение высоты расположения нейтральной зоны h₁ при работе одного или нескольких отверстий, расположенных на одном уровне (рис. 8.6), определяется по уравнению:

а при двух отверстиях и более, расположенных на разной высоте (рис. 8.7) – по уравнению:

где H_ПР – высота наибольшего проема, м;

H – расстояние между центрами приточных и вытяжных отверстий, м;

S₁ и S₂ – соответственно площади приточных и вытяжных отверстий, м².

Рис. 8.7. Положение нейтральной зоны при двухрядном расположении проемов

Большое влияние на перепад давлений оказывают направление и сила ветра. В случае расположения приточных отверстий с наветренной, т.е. когда угол встречи направления ветра с плоскостью стены более 45°, или заветренной сторон здания значение ΔР соответственно увеличивают или уменьшают на величину ΔР .

На скорость движения газов оказывают влияние соотношение площадей приточных и вытяжных отверстий, а также расстояние между их центрами по высоте.

Увеличение высоты расположения вытяжных отверстий, а следовательно, и скорости движения газовых потоков, ведет к увеличению скорости выгорания материалов, повышению скорости распространения пламени и росту температуры горения.

Соотношение площадей приточно-вытяжных отверстий, оказывает существенное влияние на скорость притока воздуха, однако основную роль в развитии пожара играет все же величина площади проемов. Поэтому, чтобы ограничить развитие пожара, необходимо прежде всего до минимума сократить площадь приточных отверстии, затем для снижения скорости притока воздуха и увеличения скорости вытяжки дыма следует площадь вытяжных отверстии привести в соответствие с площадью приточных отверстий.

Вторым параметром, характеризующим газообмен при пожарах в зданиях, является коэффициент избытка воздуха. Коэффициентом избытка воздуха о. называется отношение количества воздуха, поступающего к зоне горения V _В, к количеству воздуха, теоретически необходимого для полного горения V_В.

Горение в помещениях (особенно тлеющих материалов)протекает с избытком воздуха. Это объясняется тем, что поступающий в помещение воздух в силу направленности потоков, значительной скорости движения и малой скорости диффузии кислорода не весь участвует в горении и некоторая часть его выносится вместе с продуктами горения. Поскольку в горении участвует только кислород, следовательно, и количество воздуха, поступающего к зоне пожара, может превышать теоретически необходимое.

Газообмен является основным фактором в развитии пожаров внутри здании, так как он определяет скорость выгорания и распространения горения, скорость газов и абсолютное значение температуры пожара, площадь гонения и задымление помещений. В то же время газообмен зависит от температуры пожара, площади проемов и их расположения.

При тушении пожаров необходимо учитывать указанную взаимозависимость, так как, воздействуя на ту или иную сторону процесса развития пожара, можно вызвать нежелательные последствия в другом отношении. Так, например, иногда с прибытием на пожар первого подразделения в целях удаления дыма и ввода столов открываю: все имеющиеся проемы. Такие меры вызывают интенсивное развитие пожара, а сил и средств, чтобы сдержать что развитие, в большинстве случаев оказывается недостаточно.

Поскольку без газообмена горение невозможно, то правильное использование закономерностей газообмена в целях ограничения развития пожаров приобретает большое практическое значение.

Эффективно используют закономерности газообмена для предотвращения распространения огня по зданию путем изменения направления движения дыма с помощью стационарных вентиляционных систем и дымососов, вскрытия или закрытия проемов, установки перемычек, перегородок и завес.

Сравнительным параметром газообмена на различных пожарах является интенсивность газообмена. Под интенсивностью газообмена /г понимается количество воздуха, поступающего к единице площади горения в единицу времени. Поскольку на практике площадь поверхности горения приводится к площади пожара, то под интенсивностью газообмена на пожаре понимается количество воздуха, поступающего к единице площади пожара в единицу времени.

Интенсивность газообмена может быть определена и по количеству продуктов сгорания, удаляемых через проемы помещения.

Практически интенсивность газообмена определяют по притоку воздуха.

Особенностью горения в помещениях является ограниченный приток воздуха вследствие малой площади проемов, и результате чего происходит сравнительно медленное выделение тепла с большим количеством продуктов неполного сгорания.

Температура газов и концентрация дыма в объеме таких помещений сравнительно одинаковы, тогда как в помещениях изменения концентрации дыма и температуры по высоте помещения значительны. Последние обстоятельства оказывают большое влияние не только на развитие пожаров, но и на их тушение.