民用建筑火災(zāi)破拆時(shí)消防員存在的風(fēng)險(xiǎn)因素分析

1、民用建筑火災(zāi)破拆時(shí)消防員存在的風(fēng)險(xiǎn)因素分析 摘要：本文運(yùn)用cfast區(qū)域火災(zāi)模擬軟件，對(duì)一個(gè)典型的普通民用建筑客廳火災(zāi)破拆前后火災(zāi)變化情況進(jìn)行模擬，得出著火房間煙氣層高度、煙氣層及其下方溫度、o2濃度以及co2和co濃度等隨時(shí)間變化的火災(zāi)參數(shù)，運(yùn)用origin軟件對(duì)各參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得出相應(yīng)的變化曲線，結(jié)合曲線分析消防員在民用建筑火災(zāi)破拆時(shí)存在影響消防員安全的因素，并提出了相應(yīng)的解決辦法。 關(guān)鍵詞： cfast軟件；民用建筑；火災(zāi)；破拆；風(fēng)險(xiǎn) 中圖分類號(hào)：tp311.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)： 0 引言 建筑火災(zāi)是消防部隊(duì)撲救參與撲救次數(shù)最多的火災(zāi)，其占消防部隊(duì)火災(zāi)撲救次數(shù)的90%以上1。

2、在建筑火災(zāi)中，又尤以普通民用建筑火災(zāi)最為常見。消防員在撲救普通民用建筑火災(zāi)時(shí)，經(jīng)常會(huì)對(duì)門、窗進(jìn)行破拆。在破拆過程中，消防員出現(xiàn)安全事故的情況時(shí)有發(fā)生，歸根結(jié)底是由于大部分消防戰(zhàn)斗員對(duì)普通民用建筑火災(zāi)的發(fā)展規(guī)律及特點(diǎn)不夠了解，盲目破拆，強(qiáng)行內(nèi)攻而導(dǎo)致危及自身安全的事故發(fā)生。因此，分析普通民用建筑火災(zāi)的發(fā)展規(guī)律，對(duì)普通民用建筑從起火到火災(zāi)熄滅整個(gè)過程進(jìn)行分析，掌握在不同時(shí)間點(diǎn)消防員破拆對(duì)室內(nèi)火勢(shì)和煙氣的影響是很有必要的。本文利用cfast區(qū)域模擬軟件對(duì)普通民用建筑火災(zāi)過程消防員破拆前后室內(nèi)溫度、煙氣層厚度等變化進(jìn)行分析，探討在普通民用建筑火災(zāi)過程中破拆時(shí)存在的影響消防員安全的因素。 1 cfast

3、軟件簡(jiǎn)介 美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)研究所( nist ) 建筑研究實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的區(qū)域模型軟件(cfast)是其中最成熟的軟件之一2 ,主要用來計(jì)算火災(zāi)發(fā)展過程中整個(gè)建筑里的煙氣、產(chǎn)生的有毒有害氣體以及溫度的分布情況。實(shí)踐證明，它能夠很好地預(yù)測(cè)火災(zāi)發(fā)展和煙氣傳播的規(guī)律3。 2 模擬房間參數(shù)設(shè)定及模擬結(jié)果 2.1 模擬房間參數(shù)設(shè)定 模擬房間的基本情況以普通家庭的客廳為例，房間的尺寸為長(zhǎng)7m,寬5m,高3m。在客廳的前方和后方各有一扇門，其尺寸均為2m1m。在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，前后門均處于關(guān)閉狀態(tài)，到600s時(shí)，消防隊(duì)達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)后將前門完全破拆，后門繼續(xù)保持關(guān)閉狀態(tài)。在模擬的客廳內(nèi)，分別方有沙發(fā)兩張、電烤火爐、電視機(jī)和桌

4、子各一個(gè)?；馂?zāi)的起因是由于電烤爐長(zhǎng)時(shí)間工作，自身過熱起火，進(jìn)而引燃周圍的兩個(gè)沙發(fā)，電視機(jī)和桌子由于相距較遠(yuǎn)沒有被引燃，著火客廳的及火源如下圖1所示。整個(gè)模擬火災(zāi)的過程為900s，利用cfast軟件進(jìn)行模擬計(jì)算，得到的數(shù)據(jù)利用origin軟件進(jìn)行繪圖。 圖1 客廳及著火點(diǎn)示意圖 2.2 模擬結(jié)果 2.2.1 煙氣層及下方溫度 從圖2中可以明顯的發(fā)現(xiàn)煙氣層與煙氣層下方的溫度變化趨勢(shì)與大體上相同，煙氣層溫度整體上要高于其下方空氣溫度。熱煙氣層溫度在170s時(shí)達(dá)到最高值，接近400。冷空氣層受到火焰及熱煙氣的輻射在230s時(shí)達(dá)到最高值，約為260。同樣的，從240s到600s期間，受室內(nèi)氧氣濃度、可燃

5、物數(shù)量等因素的限制，火勢(shì)逐漸減小，溫度逐漸降低。當(dāng)在600s消防員破拆打開房門時(shí)，房間進(jìn)入的空氣使得火勢(shì)重新發(fā)展，熱煙氣層及冷空氣層溫度都迅速上升，熱煙氣層溫度上升得尤為明顯，隨后由于可燃物耗盡，兩者的溫度又開始降低。 圖2 熱煙氣層及其下方溫度 圖3 著火房間中性面高度 2.2.2 煙氣層高度 著火房間中性面高度如圖3所示。該圖間接反映了房間的熱煙氣層的厚度隨時(shí)間的變化?；馂?zāi)發(fā)生后，房間內(nèi)熱煙氣層厚度迅速增大，冷空氣層厚度迅速減小，在190s左右時(shí)，冷空氣厚度已經(jīng)降至0.54m。從200s到600s這段時(shí)間里，由于受到室內(nèi)o2濃度、可燃物數(shù)量等因素的限制，火勢(shì)逐漸減小，熱煙氣層厚度變化較小。

6、當(dāng)在600s消防員破拆打開房門時(shí)，一部分熱煙氣排出，房間內(nèi)熱煙氣層厚度降低，但此時(shí)房間內(nèi)由于進(jìn)入了空氣，使得火勢(shì)重新有所發(fā)展。使得流出的煙氣與室內(nèi)產(chǎn)生的煙氣基本處于動(dòng)態(tài)平衡，煙氣層厚度從650s到900s處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。 2.2.3 氧氣濃度變化情況 熱煙氣層及其下方的o2濃度如圖4所示。冷空氣層與熱煙氣層o2濃度變化趨勢(shì)與大體上相同，但熱煙氣層中的o2濃度在150s到650s之間要比冷空氣層o2濃度低得多。 圖4 熱煙氣層及其下方o2濃度 2.2.4 有毒有害氣體濃度變化情況 普通民用建筑火災(zāi)過程中會(huì)釋放出多種有毒有害氣體，如：co2,co,hcl,hcn等等。這里主要研究co2和co濃度

7、變化對(duì)消防員破拆的影響。圖5和圖6分別是熱煙氣層及其下方co2和一氧化碳濃度變化曲線。兩種有毒有害氣體的變化趨勢(shì)相同：從火災(zāi)發(fā)生到前300s，兩種氣體濃度逐漸增大，300s到600s之間氣體濃度處于穩(wěn)定狀態(tài)。在600s門破拆開后兩種氣體濃度逐漸降低。在整個(gè)過程中，煙氣層中co2和co的濃度始終要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于冷空氣層中的co2和co的濃度。 圖5 熱煙氣層及其下方co2濃度 圖6 熱煙氣層及其下方co濃度 3 消防員在破拆時(shí)存在風(fēng)險(xiǎn)及解決對(duì)策 3.1消防員在破拆時(shí)存在風(fēng)險(xiǎn)因素分析 3.1.1熱煙氣高度及溫度 從圖2中可以得知消防員在600s破拆房門將門打開時(shí)，此時(shí)的熱煙氣層厚度已經(jīng)達(dá)到了2.7m，熱

8、煙氣層溫度雖然較火災(zāi)全面燃燒時(shí)有大幅度下降，但熱煙氣層溫度仍然接近100。我們知道，人體對(duì)高溫的忍耐是有限的，人在環(huán)境溫度達(dá)到65時(shí)可以短時(shí)間忍受，在環(huán)境溫度達(dá)到120時(shí)，短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生不可恢復(fù)的損傷。這時(shí)如果著普通戰(zhàn)斗服的消防員打開房門，而又沒有做好嚴(yán)格的防護(hù)措施，將會(huì)對(duì)裸露的部位造成灼傷。 房門打開以后，雖然從圖2中可以得知房門破拆后，由于熱煙氣的部分流出，使得著火房間的熱煙氣層厚度有所下降，但冷空氣層厚度始終維持在1m左右。隨著大量新鮮空氣的流入，原本由于受o2濃度的限制火災(zāi)在得到充足的o2以后又開始重新燃燒起來，并在50s以內(nèi)，熱煙氣層溫度又將達(dá)到300s度以上，冷空氣層溫度也將上升到1

9、70。此時(shí)如果消防員在沒有安全防護(hù)和水槍的掩護(hù)下進(jìn)入房間內(nèi)進(jìn)行人員搜救，將會(huì)對(duì)自身安全產(chǎn)生極大的威脅。 3.1.2 o2及其他有毒氣體濃度 相關(guān)數(shù)據(jù)顯示：空氣中o2含量只有15%時(shí)人的活動(dòng)能力下降，10%時(shí)呼吸困難智力混亂，6%時(shí)短時(shí)間即可內(nèi)致人死亡。從圖3中可以了解到在消防員破拆門時(shí)，房間熱煙氣層中的o2濃度僅有4%，而co2和co的濃度則分別達(dá)到了10.7%和2800ppm。再加上高溫和其他有毒氣體的共同作用，若消防員進(jìn)入著火房間時(shí)沒有做好呼吸防護(hù)，將面臨缺氧、窒息的威脅。 3.2 解決對(duì)策 消防員在民用建筑火災(zāi)破拆時(shí)為降低高溫?zé)釤煔夂腿毖?、有毒有害氣體等的威脅，應(yīng)該重點(diǎn)做好安全防護(hù)和采取

10、正確的開門方法及射水姿勢(shì)。 3.2.1 做好安全防護(hù) 撲救此類火災(zāi)消防員必須佩戴好空氣呼吸器，以防止呼吸道受到高溫?zé)釤煔獾淖苽陀卸居泻怏w的威脅。在破拆之前做好火情的偵查，選擇相應(yīng)等級(jí)的防護(hù)等級(jí)。室內(nèi)溫度較高，且需要內(nèi)攻偵查或救人時(shí)消防員應(yīng)該做好全身的防護(hù)，著普通的滅火戰(zhàn)斗服時(shí)，若要進(jìn)行內(nèi)攻必須要在水槍的掩護(hù)下進(jìn)行。 3.2.2 采取正確的開門方法及射水姿勢(shì) 在破拆著火房間的門以后不要將門完全打開，而應(yīng)該先開一條縫隙，用消防水槍迅速對(duì)著火房間由天花板到地面進(jìn)行掃射，這樣既可以降低著火房間內(nèi)熱煙氣的溫度，還可以減少吊頂墜落對(duì)消防員的威脅。此外，在射水時(shí)，消防員應(yīng)該采用跪姿或臥姿，盡量降低自身高

11、度，以減少高溫?zé)釤煔庖杂卸居泻怏w的威脅。 4 結(jié)論 本文利用cfast軟件得到了普通民用建筑火災(zāi)中消防員破拆前后著火房間各項(xiàng)參數(shù)的變化數(shù)據(jù)，運(yùn)用origin軟件對(duì)各參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得出相應(yīng)的變化曲線，并結(jié)合曲線對(duì)消防員破拆前后可能受到的安全威脅進(jìn)行了詳細(xì)分析，得出了在普通民用建筑火災(zāi)中消防員進(jìn)行破拆滅火時(shí)消防員應(yīng)該采用全身防護(hù)、佩戴正壓式空氣呼吸器以及采取跪姿或臥姿射水的結(jié)論。 參考文獻(xiàn)： 1 李建華.滅火戰(zhàn)術(shù)m.群眾出版社,2004:209. 2 richard d peacock,peneke.a users guide for cfast:an engineering tools for estimating fi