室內(nèi)火災(zāi)撲救知識(shí)的發(fā)展
引言
我們建造的房屋以及建筑結(jié)構(gòu)，同樣發(fā)生了翻天覆地的變化。如今的房子都是用高性能的雙層玻璃，甚至是三層玻璃建造的。房屋和建筑物有較厚的隔熱層。
我們甚至建造了被動(dòng)型房屋（所謂被動(dòng)式房屋指僅依靠建筑本身的構(gòu)造設(shè)計(jì)，就能到達(dá)舒適的室內(nèi)溫度，滿足“冬暖夏涼”的要求，不需要單獨(dú)再另外安裝供暖設(shè)施的建筑）。
很明顯，如果這些建筑發(fā)生火災(zāi)，我們的撲救方式方法也應(yīng)該發(fā)生變化?，F(xiàn)在的消防官兵遇到的火災(zāi)，在40年前甚至還沒(méi)有出現(xiàn)。幸運(yùn)的是，現(xiàn)代滅火的工具和裝備也得到了提升改善。
舉例來(lái)說(shuō)，目前消防員所使用的水槍與過(guò)去使用的水槍差別巨大。關(guān)于火災(zāi)的知識(shí)、火災(zāi)科學(xué)現(xiàn)在與過(guò)去也大不相同。
滅火救援過(guò)程中，過(guò)去與當(dāng)前的方法學(xué)問(wèn)同等重要，接下來(lái)，我們將圍繞兩個(gè)主題進(jìn)行討論。兩個(gè)主題分別是：燃燒三角模型和通風(fēng)良好型火災(zāi)。
一、燃燒三角模型
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開(kāi)始燃燒
每個(gè)人都知道燃燒三角模型。我們用它來(lái)解釋燃燒形成的必要條件，這三個(gè)必要條件是可燃物，空氣（氧氣）和（活化）能量。在這種情況下，“能量”這個(gè)詞經(jīng)常被溫度或熱量所取代，這三個(gè)組成條件需要分別達(dá)到一定程度才能促成燃燒。
燃燒過(guò)程實(shí)際上是可燃物與氧氣之間的化學(xué)反應(yīng)，該過(guò)程伴隨著熱量或者能量的輸出。燃燒開(kāi)始階段，會(huì)消耗氧氣。在空氣中，氧氣含量21%。有限密閉空間中燃燒，將會(huì)消耗氧氣，火焰將逐漸減弱，直到它將氧氣耗盡，最后熄滅。
經(jīng)過(guò)計(jì)算，空氣中含氧量在14%到15%之間，燃燒會(huì)逐漸熄滅。一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)是：蠟燭在密封容器中的燃燒實(shí)驗(yàn)。燃燒的蠟燭在密閉儀器中，密閉儀
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燃燒四邊形
有時(shí)會(huì)提到燃燒四邊形，在那種情況下，空氣與可燃物有效接觸面積比也會(huì)被考慮在內(nèi)。
比方說(shuō)，我們把一些刨花放在碗里，這將很容易點(diǎn)燃，木屑表面積一大部分暴露在空氣中，這意味著有一個(gè)很好的可燃物/空氣比例。
如果我們?cè)噲D用相同的點(diǎn)火源點(diǎn)燃一根木梁，它將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。與木屑相比，木梁暴露在空氣中的表面積實(shí)際上要小很多，也即木梁有一個(gè)較差的可燃物/空氣接觸比例。
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燃燒三角形在火災(zāi)發(fā)展過(guò)程中的作用
如果發(fā)生極端火災(zāi)現(xiàn)象（轟燃，回燃和可燃?xì)怏w燃燒），燃燒三角形在其中就有重要作用。
無(wú)論何時(shí)發(fā)生上述現(xiàn)象中的任何一個(gè)，你可以應(yīng)用燃燒三角形進(jìn)行分析。因?yàn)?，可燃物、氧氣和能量，必須形成一定比例才能觸發(fā)上述現(xiàn)象之一，一個(gè)相當(dāng)簡(jiǎn)單的例子就是回燃。
在回燃之前，室內(nèi)有充足的可燃混合物（包括可燃煙氣和室內(nèi)可燃物），火災(zāi)高溫也保證了能量的供給，也即燃燒三角形的可燃物和能量?jī)身?xiàng)完全滿足，只是缺乏供給燃燒的氧氣。
當(dāng)我們將第三方的氧氣加入可能發(fā)生回燃的室內(nèi)時(shí)，回燃發(fā)生。換句話說(shuō)：我們需要讓燃燒三角形的所有三個(gè)條件都滿足才會(huì)形成回燃。這也適用于所有其他極端火災(zāi)現(xiàn)象。
二、通風(fēng)良好型火災(zāi)
各種火災(zāi)研究中發(fā)現(xiàn)，火勢(shì)的發(fā)展對(duì)火災(zāi)起著至關(guān)重要的作用?；馂?zāi)中，空氣的含量，決定了火災(zāi)的發(fā)展情況。
根據(jù)通風(fēng)情況，我們將火災(zāi)分為通風(fēng)良好型與通風(fēng)受限型火災(zāi)。接下來(lái)，我們來(lái)介紹通風(fēng)良好的火災(zāi)。這種火災(zāi)具有足夠的通風(fēng)（空氣供應(yīng)）以繼續(xù)進(jìn)行燃燒蔓延。
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火災(zāi)初期階段
在某個(gè)時(shí)間，點(diǎn)火裝置點(diǎn)火，裝置內(nèi)通常有21%的氧氣。所以，在火災(zāi)開(kāi)始的時(shí)候，有足夠的氧氣供火繼續(xù)燃燒。一段時(shí)間后，氧氣將被火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣所取代，房間里的氧氣百分比會(huì)降低。
這一階段，因?yàn)檠鯕庾銐蛑稳紵l(fā)展。因此，我們可以說(shuō)，這個(gè)階段的火災(zāi)是由燃料控制的。這意味著，燃料的數(shù)量將決定火災(zāi)發(fā)展進(jìn)程。
在開(kāi)始階段，點(diǎn)火源（例如香煙）將與可燃物相互作用?？扇嘉镆婚_(kāi)始會(huì)產(chǎn)生煙氣，換句話說(shuō)，在點(diǎn)火之后，會(huì)發(fā)生陰燃。一般來(lái)說(shuō)，越來(lái)越多的可燃物會(huì)卷入到火災(zāi)中，著火面會(huì)變大，溫度也會(huì)開(kāi)始上升，過(guò)了一會(huì)兒，產(chǎn)生的煙氣就會(huì)被點(diǎn)燃，這些火焰本身就產(chǎn)生了輻射熱。
一旦煙氣中有火焰，燃燒過(guò)程就會(huì)加速。從火焰中發(fā)出的輻射熱可以到達(dá)更遠(yuǎn)的地方。起火點(diǎn)附近的物體的溫度將開(kāi)始上升。
當(dāng)這些物體獲得足夠的熱量時(shí)，它們首先會(huì)釋放蒸汽，然后再釋放熱解氣體。兩種氣體都是淺色的（白色到灰色）。
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燃燒發(fā)展階段
一旦點(diǎn)燃的濃煙開(kāi)始燃燒，火勢(shì)進(jìn)入發(fā)展階段。在室內(nèi)，很明顯可以看到火災(zāi)在發(fā)展。有大量的煙霧可見(jiàn)，而且溫度顯著上升，煙氣將開(kāi)始下降，它是由受到熱輻射的室內(nèi)可燃物熱解和燃燒產(chǎn)生的煙氣組成的。
在發(fā)展階段，煙氣的中性面（或叫中性區(qū)域）會(huì)出現(xiàn)（見(jiàn)圖2）。直觀的從圖上解釋，我們可以在煙層的底部畫(huà)一條線。
圖片 2在小屋中間高度區(qū)域我們發(fā)現(xiàn)了深灰色的煙霧。而下面有很好的能見(jiàn)度。（圖片：斯特夫范德斯米森——Zaventem消防部門(mén)）
在煙氣層中，氣相可燃物數(shù)量將繼續(xù)增加，而在煙氣層下仍然有大量的氧氣存在。此外，煙氣層下的能見(jiàn)度仍然相當(dāng)不錯(cuò)。
隨著火勢(shì)越來(lái)越大，煙氣層將會(huì)下降。這種煙氣層下降的速度是觀察火災(zāi)發(fā)展速度的指標(biāo)?？焖傧陆档臒煔鈱颖砻骺焖侔l(fā)展的火災(zāi)，并且該火災(zāi)非常危險(xiǎn)。
一段時(shí)間后，煙氣層中的火焰會(huì)引燃天花板，火焰開(kāi)始在天花板上水平蔓延。在這一點(diǎn)上，煙氣層中有一個(gè)火焰面。這火焰逐漸開(kāi)始在煙氣中穿過(guò)。
這種現(xiàn)象被稱為“滾燃（即火焰與煙氣充分混合后的預(yù)混燃燒）”，滾燃的出現(xiàn)，標(biāo)志著火災(zāi)發(fā)展階段的結(jié)束，下一階段的開(kāi)始。由于來(lái)自煙氣層的輻射熱，環(huán)境溫度將會(huì)迅速上升，這時(shí)，將發(fā)生轟燃。
在火災(zāi)發(fā)展階段，越來(lái)越多的可燃物卷入火災(zāi)。氧氣供應(yīng)充足的情況下，火焰的前端會(huì)蔓延，火災(zāi)規(guī)模也會(huì)變大，火場(chǎng)需要越來(lái)越多的氧氣。
與此同時(shí)，特別是空氣中氧氣的百分比也會(huì)開(kāi)始下降，尤其是在室內(nèi)空間的上層，彌漫著燃燒產(chǎn)生的煙氣?；馂?zāi)仍然是燃料控制的，但正在向通風(fēng)控制型火災(zāi)轉(zhuǎn)變。
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轟燃
在火災(zāi)發(fā)展階段，房間里的所有可燃物都開(kāi)始受熱分解。燃燒過(guò)程產(chǎn)生了大量的煙氣，這種煙氣有一定量的可燃?xì)怏w，如一氧化碳。
煙氣層本質(zhì)上是一個(gè)熱可燃煙氣的儲(chǔ)藏庫(kù)，隨著煙氣和空氣的不斷卷吸預(yù)混，氣體混合物被點(diǎn)燃，溫度迅速上升，幾秒鐘后，一個(gè)房間里的火就會(huì)演變成一場(chǎng)大火，吞沒(méi)了整個(gè)房間。
接著，我們看到了火災(zāi)從二維向三維立體火災(zāi)過(guò)渡。這意味著我們可以將轟燃定義為：它是一種突然的、連續(xù)的，火災(zāi)從發(fā)展階段到全面燃燒階段的轉(zhuǎn)變。
房間發(fā)生轟燃后，整個(gè)房間都會(huì)被大火吞沒(méi)。燃燒過(guò)程中，參與燃燒的可燃物數(shù)量大大增加。此時(shí)，火災(zāi)的發(fā)展需要更多的氧氣參與，火災(zāi)也變成了通風(fēng)控制型。
因?yàn)椋M(jìn)入全面燃燒階段需要更多的氧氣，要獲取足夠多的氧氣，只有通風(fēng)才能實(shí)現(xiàn)。
圖片 3 通風(fēng)良好的燃燒 (Graphic: Karel Lambert)
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全面燃燒階段
一旦一場(chǎng)火災(zāi)發(fā)生后，整個(gè)室內(nèi)空間都將被火焰侵襲，房間內(nèi)的任何東西都會(huì)被燒毀。周邊建筑構(gòu)件（例如地板、天花板、墻壁、……）的耐火性能，決定了火災(zāi)是否會(huì)由室內(nèi)發(fā)展蔓延到其它房間。
如果一扇門(mén)打開(kāi)了，隔壁的房間很快也會(huì)被火勢(shì)蔓延，并發(fā)展成轟燃現(xiàn)象。
有可能在A房間里有一個(gè)完全充分燃燒的火災(zāi)（轟燃后），而B(niǎo)房間則處于火勢(shì)發(fā)展階段（轟燃前），處于完全燃燒階段的房間最終將被燒毀。
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下降階段
隨著火災(zāi)的持續(xù)，它會(huì)消耗越來(lái)越多的燃料。在燃燒階段結(jié)束時(shí)，火災(zāi)的強(qiáng)度將下降，煙氣的產(chǎn)生也會(huì)減少，流入的空氣量就會(huì)增加，燃燒中涉及的可燃物變少，氧氣量將增加。在某個(gè)時(shí)候，燃燒的形式從通風(fēng)控制型回到燃料控制型。
熄滅過(guò)程中，仍然有一些可燃物足夠熱，可以繼續(xù)燃燒?；鸬膹?qiáng)度可能要小得多，但持續(xù)受熱分解產(chǎn)生氣體對(duì)消防員來(lái)說(shuō)仍然是一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)。