Одной из важных характеристик пожара является показатель температуры. По нему можно определить стадию возгорания, вероятность взрыва, наличие или отсутствие живых людей в помещении, степень риска для спасателей и много других факторов.
Разберем подробнее этот показатель, какие характеристики на него влияют, как и для чего определяется.
Значение температурного параметра
Сразу после появления огня в пространстве начинаются теплообменные процессы.
В пламени и вокруг возникает зона высокой температуры, газы в которой нагреваются и начинают конвекционное движение. В результате теплообмена происходит постепенный рост площади пожара, температурных показателей, что влечет за собой дальнейшее распространение огня.
После того как пламя захватило значительный объем пространства, начинается стадия интенсивного пожара с резким ростом всех показателей: площади, задымления, скорости теплообмена, температуры (t).
При возгорании на открытых территориях интенсивность зависит от пожарной нагрузки охваченного пламенем пространства. В закрытых помещениях газообмен и тепловые значения во многом зависят от притока свежего воздуха.
При достижении величины температуры 290–310 градусов Цельсия могут лопнуть оконные стекла, что приведет к кратковременному и незначительному охлаждению помещения.
После чего в силу увеличения содержания кислорода в атмосфере огонь начинает бурно развиваться, повышая температуру более чем 500 °C и увеличивая тепло и газообмен.
Пожар достигает максимального значения (t может превысить 900 °C), его параметры стабилизируются.
По мере выгорания пожарной нагрузки пламя начинает стихать, площадь огня уменьшается, температура постепенно понижается, хотя тепловыделение от нагретых конструкций помещения и дыма, находящегося в нем, еще не прекратилось.
Для восстановления значений t до нормальных показателей может потребоваться несколько часов.
Что влияет на температуру пожара
При возгораниях в одинаковых зданиях, квартирах, деревянных домах распростране-ние огня происходит по-разному. Отчего же зависит сценарий развития возгорания? Разберем применительно к параметру, вынесенному в заголовок.
Во-первых, большое влияние на все характеристики пожара оказывает размещение, состав и масса пожарной нагрузки.
Во-вторых, материал конструкций строения.
В-третьих, планировка помещения, высота потолков, наличие перегородок и вентиляционных отверстий.
В-четвертых, показатели развития огня и температура ограждающих поверхностей зависят от характеристик окружающей среды.
В-пятых, время горения тоже оказывает прямое влияние на значение t.
При таком количестве параметров, имеющих воздействие на окончательные величины, тепловые показатели рассчитываются с помощью разработанных математических моделей.
Газообмен
Влияние этой характеристики на температурные параметры велико, но во многом зависит от источника пламени, особенностей горящего помещения.
При отсутствии ограничений для газообмена возрастает интенсивность огня и температура в зоне горения. При этом в остальных частях помещения происходит охлаждение среднеобъемной газовой среды.
При отсутствии или незначительном доступе кислорода в пространство параметры температуры в разных точках будут более близкими друг к другу, чем в предыдущем варианте, но средние значения в обоих случаях могут быть одинаковыми.
Высота помещения
От расположения перекрытия зависит газо- и теплообмен в ограниченном объеме.
Нагретые продукты горения поднимаются. Чем больший отрезок им необходимо преодолеть, тем медленнее будет расти температура при пожаре в нижней части помещения, на территории, где пламя отсутствует.
Если потолок расположен невысоко, то разогретый газ, достигая перекрытия, растекается по нему в разные
Если потолок расположен невысоко, то разогретый газ, достигая перекры-тия, растекается по нему в разные стороны, частично охлаждается, параллельно раскаляя детали конструкции строения, спускается.
Чем меньше высота помещения, тем выше скорость его нагрева.
Расчет температуры внутри горящего здания
В процессе пожара можно выделить 3 основных периода по изменению тепловых показателей.
Первый – начальный, средние значения t в этот момент не превышают 80% от верхней границы параметра.
Второй – основной, самый опасный. Время наиболее интенсивного горения. Среднеобъемная температура на этом этапе достигает максимальных показателей и держится в коридоре 80–100% от наибольшей величины.
Последний – заключительный. Период угасания пламени вследствие выгорания пожарной нагрузки и постепенного падения показателей среднеобъемной t.
В связи с тем, что такой процесс происходит при любом возгорании в закрытом помещении, то выведена формула, описывающая зависимость температуры от времени пожара:
t=345log8τ+1,
τ – период в часах, который прошел с момента возникновения возгорания.
Но при расчете среднеобъемной температуры помещения необходимо учитывать и свойства пожарной нагрузки.
Горючесть веществ и материалов
Общая классификация приводится в 123-ФЗ, а подробные характеристики по способности материи к горению даются в ГОСТ 12.1.044-89.
Для определения температуры во время пожара можно использовать таблицы средних значений для компонентов пожарной нагрузки.
Температура пламени при горении некоторых веществ и материалов
| Наименование | t, °C |
| Нефть в разлитом виде | 1 200 |
| Фонтан нефти | 1 100 |
| Дерево, древесина, лес | 800 |
| Торф | 800 |
| Бумага в пачках | 400 |
| Каменный уголь | 1 500 |
| Пластиковые полимеры | 1 100 |
| Спирт | 900 |
| Сера | 1 820 |
| Краска | 500 |
Твердые
Несмотря на четкие параметры, проявляющиеся при горении конкретного вещества, редко приходится говорить о пожаре, при котором пламя охватывает один материал. В большинстве случаев огнем поражаются все субстанции в зоне возгорания. Но их можно разделить на группы с одинаковыми признаками. Сначала опишем особен-ности твердых веществ при пожаре.
В процессе горения на первом этапе при распространении пламени температура постоянно растет до момента охвата всего объема материала, затем какое-то время она держится на максимальном уровне и по мере выгорания составляющих начинает понижаться, приближаясь к тепловым показателям окружающей среды.
На описанный процесс влияет количество пожарной нагрузки, температура горения вещества, газовый и тепловой обмен в помещении, но при этом характер протекания процесса во всех случаях одинаков.
Жидкие
Особенность такой формы нахождения вещества в том, что для нее требуется емкость. А это сразу ограничивает размер пожара.
При воспламенении жидкостей важной характеристикой является соотношение всей площади помещения и локальной захваченной огнем. Например, при равенстве этих двух величин в случае горения нефти температура очага пожара принимается за 1 200 °C.
Если же отношение площади воспламенения к общей площади меньше единицы, то и температурные показатели ниже указанных значений.
В большинстве случаев во время пожара огонь охватывает субстанции в разных агрегатных состояниях. Тогда производится выявление преобладающей формы вещества, и его тепловые характеристики берутся за основной показатель.
Распределение температуры
И еще один способ установления тепловых показателей при пожаре – по зонной модели расчета температуры. Этот метод удобен своей простотой и возможностью определить период, в течение которого в описанной зоне может находиться человек.
В таблице указано время для нахождения в помещении с заданными термическими параметрами без тепловой защиты.
| t, °C | Период воздействия t, минуты | ||
| Безопасно | Возможно | Критический уровень | |
| 40 50 60 70 | 120–240 15–30 10–20 5–10 | 180–30 30–60 15–30 10–20 | 240–360 60–90 25–60 20–35 |
Вернемся к зонной модели, разделяющей помещение на несколько частей, в которых рассмотрим, как протекают процессы теплообмена.
В первом сегменте расположен источник горения, его температура принимается равной средней температуре пламени вещества.
Вторая часть – это конусообразный столб, имеющий вершину в предыдущей зоне и расширяющийся по мере устремления вверх. В его нижней доли температура меньше из-за поступления охлажденного воздуха и газов, спускающихся ближе к полу. В средней и верхней части имеет температуру, близкую к значениям первого сегмента.
Третий – газовая подушка, располагающаяся под потолком. Нагретый воздух, достигая перекрытия, расползается вдоль него по всей поверхности, передавая тепло и охлаждаясь. Толщина дымовой завесы под перекрытием растет по мере развития пожара.
Четвертый сегмент – самая «прохладная» зона. В ней находятся охлажденные поступающие извне газы с максимальным содержанием окислителя в атмосфере.
Между всеми частями происходит постоянный газообмен, что в итоге приводит к выравниванию тепла и содержания продуктов горения в атмосфере по всему объему в интенсивной фазе пожара.
Все описанные методики оценки среднеобъемной, точечной, зонной температурных параметров при возгорании позволяют разработать правильные мероприятия для эвакуации людей, защиты пожарных и быстрейшей ликвидации огня.
О воздействии природных внешних условий на технические изделия можно ознакомиться в следующем файле:
Детальная информация видна на видео:
