12 Pożar i jego rozwój.

SZKOLENIE PODSTAWOWE
STRAŻAKÓW RATOWNIKÓW OSP
Temat 12: Pożar
Piotr Wójcik
i jego rozwój
2T
POŻAR - DEFINICJA

niekontrolowany, samoistny proces spalania
materiałów organicznych jak i nieorganicznych.
Warunkiem zapoczątkowania pożaru (podobnie
jak w procesie spalania) jest istnienie tzw.
trójkąta spalania, jak i odpowiednich warunków
do jego podtrzymania:
 materiał palny
 utleniacz
 źródło energii cieplnej koniecznej do zapłonu
materiału palnego
POŻAR ZABYTKOWEGO BUDYNKU DAWNEGO
MŁYNA SZANCERA W TARNOWIE
FOTO: PAP/PAWEŁ TOPOLSKI
Pożar
jest niekontrolowanym procesem palenia się, występującym
w
miejscu
do
tego
nie
przeznaczonym,
rozprzestrzeniającym się w sposób niekontrolowany,
powodującym zagrożenie dla zdrowia i życia ludzi i
zwierząt oraz straty materialne. Charakteryzuje się on
emisją energii cieplnej, której towarzyszy wydzielanie
dymu i zazwyczaj płomieni.
Grupy pożarów
Grupa
Materiał palny
A
Ciała stałe organiczne
B
Ciecze palne i substancje
stałe topiące się
C
Gazy
metan, acetylen, propan, wodór,
gaz miejski
D
Metale
sód potas, fosfor, glin i ich stopy
F
Pożary produktów
żywnościowych
Przykład
drewno, papier, węgiel, tkaniny,
słoma, itd..
benzyna, nafta i jej pochodne,
alkohol, aceton, itd..
pożary tłuszczy i olejów
urządzeniach kulinarnych
w
Parametry pożarowe materiałów
niepalność
stopień palności,
szybkość wydzielania ciepła,
skłonność do tworzenia płonących kropli,
generowanie dymu oraz toksycznych gazów podczas
rozkładu termicznego.
Podział pożarów
POŻAR
ZEWNĘTRZNY
WEWNĘTRZNY
PRZESTRZENNY
UKRYTY
BLOKOWY
OTWARTY
Rozmiar pożaru
m2
71÷300
351÷1500 m3
1÷10 ha
5÷12 prądów gaśniczych
mały
średni
duży
ponad 1000 m2
ponad 5000 m3
ponad 100 ha
do 70 m2
do 350 m3
do 1 ha
do 4 prądów gaśniczych
301÷1000 m2
1501÷5000 m3
10÷100 ha
13÷36 prądów
gaśniczych
bardzo duży
POŻAR
Klasyfikacja materiałów
z uwagi na parametry pożarowe
MATERIAŁY
NIEPALNE
PALNE
NIEZAPALNE
NIEDYMIĄCE
NIETOKSYCZNE
TRUDNO ZAPALNE
NIE KAPIĄCE pod wpływem ognia
NIE ODPADAJĄCE pod wpływem ognia
ŁATWO ZAPALNE
Pożar  zagrożenie dla ratowników
podwyższona
temperatura
i
gęstość
promieniowania cieplnego,
toksyczne produkty rozkładu termicznego,
zadymienie,
niedobór tlenu,
uszkodzenie konstrukcji obiektu.
strumienia
Wpływ gęstości promieniowania
cieplnego na organizm człowieka
Gęstość
promieniowania
strumienia cieplnego
Skutki promieniowania cieplnego
0,8÷1,2 kW/m2
Promieniowanie słoneczne nie stwarza dyskomfortu w
sytuacji długich ekspozycji
1,6 kW/m2
2,1 kW/m2
4,0 kW/m2
4,7 kW/m2
9,5 kW/m2
12,5 kW/m2
warunki mało komfortowe
37,5 kW/m2
dawka minimalna, która powoduje ból po 60 s
0% ofiar śmiertelnych
dawka powodująca ból po 15÷20 s, a oparzenia po 30 s
ból po 8 s, oparzenie II stopnia po 20 s
najmniejsza
dawka
promieniowania
cieplnego
powodująca
zapalenie
się
drewna;
duże
prawdopodobieństwo uszkodzenia ciała, 1% w ciągu 60
s
uszkodzenie sprzętu technicznego, 1% w ciągu 10 s
Zjawiska towarzyszące rozwojowi pożaru
wewnętrznego i zewnętrznego
TRANSPORT
CIEPŁA
PRZEWODZENIE
(KONDUKCJA)
wymiana ciepła
wewnątrz materiału lub
na styku materiałów
UNOSZENIE
(KONWEKCJA)
gorące gazy są lżejsze od
otoczenia, później ochładzają
się nagrzewając otoczenie
PROMIENIOWANIE
(RADIACJA)
fale elektromagnetyczne,
podczerwień
Produkty spalaniacd
W warunkach pożarowych produkty spalania
o różnych stanach skupienia współistnieją ze
sobą w kolumnie konwekcyjnej ognia
tzw. KKO.
KOLUMNA KONWEKCYJNA OGNIA
Kolumna
Konwekcyjna
Ognia tzw. KKO
spalający się
materiał palny
pomieszczenie
KOLUMNA
KONWEKCYJNA
OGNIA
TEMPERATURA POŻARU WEWNĘTRZNEGO
www.pspwieliczka.pl
Pożar pomieszczenia
Pożar
występujący
w
zamkniętej
objętości
(pomieszczeniu) lub podobnej przestrzeni ograniczonej
przegrodami budowlanymi.
Ograniczenie przestrzeni powoduje gromadzenie się
w górnej części pomieszczenia gorących produktów
rozkładu termicznego powodując powiększanie się gorącej
podsufitowej warstwy gazów.
Prowadzi to do zwiększenia strumienia energii zwróconej do
materiałów palnych.
Następnie dochodzi do wzrostu szybkości wydzielania
lotnych produktów rozkładu, które ulegając spalaniu tworzą
coraz większe ilości gorących produktów spalania,
w postaci dymu i związków toksycznych.
Przebieg zmian temperatury w czasie trwania
pożaru pomieszczenia
Fazy pożaru pomieszczenia
faza wzrostu pożaru,
faza w pełni rozwiniętego pożaru,
faza gaśnięcia pożaru.
Fazy pożaru pomieszczenia c.d.
Faza wzrostu pożaru: charakteryzuje się
wzrostem temperatury i wielkości pożaru w
funkcji czasu.
Wzrost ten zależy przede wszystkim od:
typu paliwa znajdującego się w
pomieszczeniu,
typu
konstrukcji
budynku
(pomieszczenia),
sposobu spalania się materiałów,
dostępu tlenu.
Fazy pożaru pomieszczenia c.d.
Palne gazy i pary, wydzielające się ze wszystkich
elementów
wyeksponowanych
na
działanie
promieniowania cieplnego, mieszają się z powietrzem
tworząc palną mieszaninę. Gdy temperatura gazów w
strefie
podsufitowej
osiągnie
temperaturę
ich
samozapłonu, wymieszane z powietrzem gazy zapalają
się. Efekt ten ma początkowo miejsce tylko
w małych objętościach, co objawia się obecnością
języków ognia nazywanych „ognistymi aniołami”.
Pojawienie się ich stanowi ostatnie ostrzeżenie przed
nadchodzącym rozgorzeniem.
Fazy pożaru pomieszczenia c.d.
Płonąca strefa podsufitowa wypromieniowuje dużą
porcję energii. Skutkiem tego promieniowania
jest dalszy wzrost temperatury w pobliżu palnych
elementów. Wzrost temperatury do wartości
temperatury zapłonu i zapalenie się wszystkich
palnych materiałów w pomieszczeniu powoduje,
że przedmioty te zaczynają płonąć. Zjawisko
takie nazywamy rozgorzeniem.
Fazy pożaru pomieszczenia
c.d.
Rozgorzenie (flashover) określa
się jako moment przejścia z etapu
wzrostu pożaru do etapu pożaru
w pełni rozwiniętego.
Fazy pożaru pomieszczenia c.d.
W momencie wystąpienia rozgorzenia
dochodzi do zapalenia wszystkich palnych
materiałów w pomieszczeniu, co z kolei
prowadzi do wzrostu temperatury nawet do
1100 °C. Z faktem tym związane jest
podstawowe niebezpieczeństwo dla strażaka:
narażenie na działanie wysokiej temperatury.
W
takiej
sytuacji
ucieczka
z pomieszczenia, w którym doszło do
rozgorzenia, jest praktycznie niemożliwa.
Rozgorzenie (film)
Wsteczny ciąg płomieni (Backdraft)
Fazy pożaru pomieszczenia c.d.
Etap w pełni rozwiniętego pożaru jest to okres
czasu,
w którym szybkość wydzielania ciepła osiąga
wartość maksymalną. W etapie tym następuje
szybkie zmniejszanie stężenia tlenu, co w
konsekwencji
prowadzi
do
zmniejszenia
szybkości spalania.
Fazy pożaru pomieszczenia c.d.
Etap wygasania pożaru (gaśnięcia) – w
wyniku intensywnego spalania zmniejsza się
ilość materiałów palnych, co prowadzi do
zmniejszenia szybkości wydzielania ciepła i
temperatury pożaru. Jeśli stężenie gazów
palnych w przestrzeni objętej pożarem obniży
się poniżej dolnej granicy wybuchowości
składnika mieszaniny lotnej o najniższej dolnej
granicy wybuchowości, spalanie przestrzenne
pożaru przerywa się i pożar przechodzi w stan
określany jako gaśnięcie.
Fazy pożaru pomieszczenia c.d.
Szybkość przechodzenia pożaru z jednej fazy w
drugą, zależy od bardzo wielu czynników, takich
m.in. jak:
rodzaj i ilość materiałów palnych,
stopień rozdrobnienia materiałów palnych,
zdolność materiałów do wytwarzania palnych
par i gazów,
prędkość przepływu powietrza,
warunków atmosferycznych,
warunków budowlanych,
czasu trwania pożaru i podjęcia działań
gaśniczych.
Ośrodek
Szkolenia
KW PSP w
Łodzi
z/s w Sieradzu
STREFOWY MODEL POŻARU
Każdy pożar, niezależnie od tego w jaki sposób został zainicjowany proces spalania,
posiada swój początek tak w czasie jaki i w konkretnej przestrzeni. Stąd tez miejsce, w
którym powstał pożar określa się mianem ogniska pożaru. Miejsce tym jest zawsze ściśle
określony punkt w pomieszczeniu, urządzeniu, aparaturze, instalacji itd.
Przestrzeń w której powstał pożar oraz
zjawiska mu towarzyszące, mające
wpływ na sytuację pożarową, można
umownie podzielić na cztery strefy:
•
•
•
•
strefę spalania,
strefę konwekcyjną
strefę zadymienia
strefę oddziaływania cieplnego,
strefa zadymienia
strefa konwekcyjna
strefa spalania
materiał
palny
materiał palny
materiał
palny
Ośrodek
Szkolenia
KW PSP w
Łodzi
z/s w Sieradzu
Strefa spalania
Strefa spalania to przestrzeń, w której następuje przygotowanie materiałów palnych do
spalania (tworzenie fazy gazowej) oraz ich spalania. Parametrami charakteryzującymi
strefę spalania są:
• temperatura płomieni,
• szybkość spalania materiału
palnego,
• wielkość strefy spalania t.j.
objętość i wysokość
strefa zadymienia
strefa konwekcyjna
strefa spalania
materiał
palny
materiał palny
materiał
palny
Ośrodek
Szkolenia
KW PSP w
Łodzi
z/s w Sieradzu
Strefa konwekcyjna
Strefa konwekcyjna występuje w początkowej fazie pożaru wewnętrznego (do czasu
zaistnienia rozgorzenia) oraz w całym okresie pożaru zewnętrznego. Strefę konwekcyjną
tworzą unoszące się ku górze gorące produkty spalania, tworząc kształt słupa
konwekcyjnego.
strefa zadymienia
strefa konwekcyjna
strefa spalania
materiał
palny
materiał palny
materiał
palny
Strefa oddziaływania cieplnego
Strefa oddziaływania cieplnego to część przestrzeni wokół strefy spalania, w której
wydzielające się ciepło stwarza niebezpieczeństwo zmian w sytuacji pożarowej i zagrożenie
dla ludzi. Za graniczą temperaturę strefy przyjmuje się 60oC. Rozmiary strefy zależą w
szczególności od:
•
•
•
•
rodzaju pożaru (zewnętrzny lub wewnętrzny),
wielkości strefy spalania,
temperatury spalania,
sposobów rozchodzenia się ciepła.
strefa zadymienia
strefa konwekcyjna
strefa spalania
materiał
palny
materiał palny
materiał
palny
Strefa zadymienia (strefa podsufitowa)
Strefa zadymienia to przestrzeń wypełniona dymem (gazowe produkty spalania
materiałów organicznych, w których rozproszone są cząsteczki stałe i ciekłe procesu
spalania). Prowadzenie działań w strefie zadymionej jest utrudnione ponieważ występuje
zagrożenie dla zdrowia i życia ludzi.
strefa zadymienia
strefa konwekcyjna
strefa spalania
materiał
palny
materiał palny
materiał
palny
WYKORZYSTANO:



Bielicki P., Podstawy taktyki gaszenia pożarów, Kraków 1996.
Bińkowski R., Analiza literaturowa teoretycznych
i praktycznych aspektów zjawisk rozgorzenia (flashover)
i backdraft, Warszawa 2000.
Drysdale D., An introdaction to fire dynamics, New York, Wiley 1990.
Pofit – Szczepańska M., Wybrane zagadnienia z chemii ogólnej,
fizykochemii spalania i rozwoju pożarów, SA PSP, Kraków 1994.
Praca zbiorowa, Fizykochemia spalania i wybuchów, SGSP, Warszawa
1996.
Roure J.F., Baily J.L., Le Gouguec C., Bacdraft et Flashover, Journal Des
Sapeurs – Pompier Suisses, 4/1997.
www.apclima.pl
www.nist.gov
www.azom.com
Prezentacja „Rozwój pożaru” Ariadna Koniuch, Daniel Małozięć
Wikipedia – pożar
Foto 1 slajd www.straz.tarnow.pl
Prezentacja rozgorzenie OS KW PSP w Łodzi
„O pożarach wewnętrznych po nowemu” v. 1.11 – st. kpt. mgr. inż. Szymon Kokot-Góra
Rozgorzenie – największy koszmar strażaka! - Paul GRIMWOOD Tłumaczenie: Witold Nocoń
Rozgorzenie i techniki operowania prądami wodnymi - Paul GRIMWOOD Tłumaczenie: Witold Nocoń