Тушение пожаров в условиях недостаточной видимости

ТУШЕНИЕ ПОЖАРОВ В УСЛОВИЯХ НЕДОСТАТОЧНОЙ ВИДИМОСТИ

 

В статье рассмотрены способы борьбы с дымом, которые распространены на сегодняшний момент, и перспективные направления в области осаждения продуктов горения с целью улучшения видимости.

Ключевые слова: условия недостаточной видимости, дымоудаление, дымоосаждение, тактическое вентилирование.

 

In the article are considered ways to deal with the smoke, which are prevalent at present time, and future directions in the field of deposition of combustion products in order to improve visibility.

Key words: conditions of poor visibility, smoke removal, smoke deposition, tactical ventilation.

 

Под недостаточной видимостью на пожаре можно понимать условия, которые ограничивают возможности пожарных подразделений при выполнении задач на месте пожара из-за плохой видимости. Данные условия могут быть вызваны различными факторами: темное время суток, пар от испарившейся воды, дым и т.п.

Таким образом, если условия обусловлены разными факторами, то и решения данной проблемы будут различными. Например, в условия недостаточной видимости вызванных темным временем суток, место работы пожарных подразделений освещается различными специальными средствами. Что касается пара, то этот фактор менее опасен, так как его появление можно спрогнозировать и минимизировать воздействие. А в условиях недостаточной видимости спровоцированных дымом дело обстоит сложнее. Потому, что к моменту прибытия пожарных подразделений дым как правило, заполняет помещение, здание, тем самым затрудняет адекватно оценить масштаб пожара. На практике известно много случаев когда сам размер пожара не был большим, но из-за дыма приходилось сосредотачивать значительные силы и средства. Это хорошо видно на примерах пожаров, где сложная планировка объектов (производственные объекты, подвалы, подземные коммуникации, кабельные туннели, машинные залы, различные объекты энергетики). Как правило, на данных объектах, находится большая горючая нагрузка, повышенные источники опасности. Например, при пожарах на объектах энергетики при условии недостаточной видимости пожарные проводящие разведку, могут быть поражены электрическим током при контакте с токоведущими частями. Значит, увеличивается вероятность травматизма и гибели пожарных. Если к данным условиям добавить сложность передвижения к зоне горения в составе звеньев газодымозащитников, то из пожара, который можно было ликвидировать стволом первой помощи, можем получить более крупный пожар с большим экономическим и социальным ущербом.

На сегодняшний день самый распространенный способ борьбы с дымом - это дымоудаление.

Дымоудаление - процесс удаления дыма и подачи чистого воздуха различными системами вентиляции для удаления отработавших газов из помещения (здания).

Существует несколько способов организации дымоудаления. Продукты горения выводятся из помещений двумя способами – естественным или механическим.

При естественном дымоудаление действие системы основывается на взаимодействии с люками (клапанами дымоудаления), которые могут быть смонтированы в верхней части стен помещения или на крыше. При возникновении пожара они открываются, и все продукты горения удаляются через них уже на начальной фазе распространения огня. Дополнительные клапаны, которые располагаются в нижней части помещений, усиливают эффект термического подъема, что ускоряет удаление дыма из зоны возгорания. Это способствует снижению концентрации дыма, одновременно с этим препятствуя дальнейшему распространению огня. Подобные системы используются, как правило, в одноэтажных зданиях, складских и производственных помещениях.

Принудительный способ дымоудаления заключается в выведении дыма через специальные дымовые шахты с помощью механических вентиляторов. При этом шахты должны быть оснащены специальными противопожарными клапанами, обладающими различными функциями.

Основные недостатки данных систем удаления это их сложность, как следствие дороговизна, необходимость в обслуживания, есть вероятность не срабатывания ее вовсе. Данные системы в основном рассчитаны на обеспечение эвакуации людей, а не на обеспечение работы пожарных подразделений в дыму. Таким образом, пожарные должны рассчитывать на свои силы и средства при решении данной проблемы.

Пожарные подразделения используют альтернативу стационарным системам дымоудаления – «тактическую вентиляцию». Сегодня данное направление активно развивается. Проводятся натурные эксперименты, которые показывают эффективность данного метода.

Тактическая вентиляция – это комплекс мероприятий по управлению газообменом на пожаре с использованием специальных технических средств и принципов для снижения вероятности воздействия опасных факторов пожара, гибели и травматизма людей и создания приемлемых условий ликвидации горения или последствий чрезвычайной ситуации [1].

Задачи тактической вентиляции.

• предотвращение объемной вспышки;
• снижение вероятности появления «обратной тяги»;
• снижение интенсивности образования продуктов горения и уменьшение их концентрации;
• понижение температуры пожара;
• предотвращение скопления тепла;
• обеспечение безопасности пожарных и спасателей, осуществляющих тушение пожара;
• предотвращение образования и удаление перегретого пара;
• снижение температуры на участках работы;
• улучшение видимости в зоне работы  звеньев газодымозащитников по тушению, поиску и спасения людей;
• снижение токсичной концентрации газов и паров, опасной для людей, находящихся в здании;
• предотвращение распространения огня и дыма.

Из задач тактической вентиляции можно понять, что это достаточно универсальный способ борьбы с дымом. При выполнении определенных условий облегчает работу пожарным, разбавляя среду свежим воздухом, тем самым увеличивается зона видимости и снижается температура. По сути своей это замена отравленной среды продуктами горения на свежий воздух подаваемый вентиляторами, установленными за пределами здания или помещения. Но, применение на месте пожара обусловлено сложностью организации тактической вентиляции и рядом ограничений. Так же существует риск увеличить площадь пожара, доставив в зону горения свежий воздух, тем самым увеличив интенсивность горения.

Таким образом, можно сделать вывод, что тактическая вентиляция является лишь хорошим инструментом в руках пожарной охраны который можно применять при соблюдении определенных условий.

Мы рассмотрели способы борьбы с дымом, применяемые сегодня в пожарной охране. Но что делать пожарным подразделениям, если на объекте нет систем дымоудаления или их работа не эффективна и применение тактической вентиляции не возможно?

При таком варианте на сегодняшний момент пожарным приходится работать в условиях недостаточной видимости, в зоне не пригодный для дыхания среде и при повышенных температурах. Экипировка защищает пожарного от последних двух факторов (специальная одежда, средства индивидуальной защиты органов дыхания и зрения). А как сделать в данных условиях воздух более чистым? Когда его нет возможности разбавить и удалить. Один из вариантов - это осаждение дыма. В данном направлении существуют разработки, патенты в разных областях производства, основанных на различных принципах действий.

Один из способов осаждения дыма - это ультразвуковая коагуляция аэрозолей.

Аэрозоли - это дисперсные системы с газообразной дисперсной средой и твердой (дым, пыль) или жидкой (туман) дисперсной фазой. [2]

Дым – весьма разнообразная группа аэродисперсных систем, состоящих из частиц с малой упругостью пара и малой скоростью седиментации под действием силы тяжести [2].

В дымах частицы могут представлять собой сложные агрегаты и разнообразную форму, например: игольчатую, пластинчатую, звездообразную. Размеры частиц имеют большой интервал от 0,12 до 0,5 мкм.[3]

Дым не осаждается под действием силы притяжения за счет своих малых размеров, массы и большого теплосодержания.

Следовательно, для осаждения дыма нужно заставить частички дыма коагулироваться между собой или увеличить массу частиц дыма и отвести тепло.

Ультразвуковая коагуляция представляет собой процесс сближения и укрупнения, взвешенных в газе или жидкости мелких твердых частиц, жидких капелек и газовых пузырьков под действием акустических колебаний звуковых или ультразвуковых частот.

На основании анализа процесса коагуляции различают две стадии. В начале частицы принимают участие в колебательном движении и следуют за движением газа между пучностями и узлами колебания. При этом они в результате столкновений и под действием сил взаимного притяжения слипаются и увеличиваются в размерах. На второй стадии увеличившиеся частицы уже не следуют за звуковыми колебаниями, а совершают хаотические движения. Причем в результате новых взаимных соударений и столкновений с меньшими частицами их размеры продолжают увеличиваться [2].

Эффективность коагуляции определяется:

• интенсивностью колебаний;

• временем экспозиции

• частотой

• исходной концентрации

При осаждении аэрозолей важен вопрос времени, за которое оно возможно. В статье изложенной в Акустическом журнале говориться, что для осаждения аэрозолей достаточно 4-5 секунды, а при озвучивании более 30 секунд эффект коагуляции не усиливается [4].

Из проведенных исследований, изложенных в монографии «Ультразвуковая коагуляция аэрозолей» на страницах 42-43, можно сделать вывод, что более высокая частота позволяет коагулировать частицы меньшего диаметра, а для осаждения крупных частиц лучше применять низкие частоты [2].

Если распределение частиц аэрозоля полидисперсное, то необходимо применять ультразвуковое воздействие в широком диапазоне. Так же на процесс коагуляции влияет начальная концентрация частиц в аэрозоле, так и акустические условия (частота и интенсивность звука, время озвучивания).

Но применение данного метода коагуляции дыма при тушении пожара затруднительно, не только с технической точки зрения, но так как не учитывается тепловое воздействие на частицы дыма. Даже при условии, что нам удастся коагулировать их, не факт что они осядут на поверхность из-за теплового воздействия. Так же мы не можем утверждать про однородность концентрации дыма. То есть, возможно, для эффективной коагуляции нужно вводить частицы для «затравки», например водяной пар для увеличения концентрации частиц дыму.

В промышленности также используют и другой метод осаждения аэрозолей. Например, кондиционирование воздуха в цехах, где вращаются пыли с целью осаждения их и установления комфортной температуры для рабочих [5]. А также разрабатываются системы орошения в угольных шахтах для осаждения угольной пыли [6].

Возможно, эффективным может оказаться способ осаждения дыма на пожаре с помощью наполнения задымленных помещений более мелкими, чем получается при помощи пожарных стволов, каплями воды. Предполагается, что они могут стать центрами коагуляции частиц дыма. Если капельки воды скоагулируются с частицами дыма и сконденсируются в более крупные капли, то они станут более тяжелыми, и под действием силы тяжести осесть.

Но это направление мало изучено и сказать, сколько займет данный процесс во времени, будет ли он эффективен в условиях реального пожара, как зависит от вида горючей нагрузки, температуры, внешних влияний (относительная влажность воздуха, давление, высота над уровнем моря) требуются соответствующие исследования. Возможно, для эффективной борьбы с дымом на пожаре потребуется объединение способов осаждения дыма.

 

Литература.

1. Методические рекомендации руководителю тушения пожара по организации и проведению тактической вентиляции зданий и сооружений при тушении и ликвидации последствий ЧС на территории города Москвы (проект) [текст] – М.: ГУ МЧС России по г. Москве, 2014, 78 с.
2. Хмелев, В.Н. Ультразвуковая коагуляция аэрозолей: монография [текст] / В.Н. Хмелев, А.В. Шалунов, К.В. Шалунова, С.Н. Цыганок, Р.В. Барсуков, А.Н. Сливин; Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. – Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2010. 228 – с.
3. Зайцев, А.В.Размеры частиц дыма и корректность проведения огневых испытаний пожарных извещателей: журнал [текст] / Алгоритм безопасности. 2014, №3
4. Подошевников, В.Ф. К вопросу о роли турбулентности в явлении акустической коагуляции аэрозолей [текст] / В.Ф. Подошевников, В.А. Гудемчук, Б.Д. Тартаковский // Акустический журнал. – 1959. – Т.5, №2 – С. 246.
5. Незгада, В.Ю. Использование нагретой воды в установках кондиционирования воздуха [текст] / В.Ю. Незгада// Стройиздат – М.: Стройиздат, 1980. – 64 – с.
6. Балабас, Л.Х. Определение критериальных показателей режима распыливания жидкостей в системе количественных характеристик пылевого потока для его эффективного осаждения: журнал [текст] / Европейский исследователь. 2013, №2-1.