Общие положения тушения пожаров в зданиях

В современной архитектурно-строительной практике здания различаются:

• по назначению: гражданские, промышленные и сельскохозяйственные;
• по этажности: одноэтажные, малоэтажные и многоэтажные;
• по виду материала наружных стен: каменные и деревянные;
• по степени огнестойкости.

Назначение, этажность и другие элементы, характеризующие здания, могут влиять только на отдельные (частные) стороны развития и тушения пожаров в помещениях.

Задача руководителя тушения пожара состоит в том, чтобы, прежде всего, выявить общие параметры развития пожаров в зданиях, а на их основе разработать наиболее эффективные способы и приемы тушения пожаров в них.

Известно, что общим признаком любого пожара является неорганизованный процесс горения, который невозможен без наличия газообмена — притока свежего воздуха в зону горения с одновременным выходом продуктов горения из этой зоны.

Условия газообмена при пожаре в здании отличны от тех, которые существуют при пожаре на открытом пространстве. На открытом пространстве газообмен зависит только от разности температур продуктов горения и атмосферного воздуха, а при пожаре в здании газообмен зависит также от архитектурно-строительной, технологической характеристик и объемно-планировочного решения здания в целом.

Здания представляют собой архитектурные сооружения, состоящие из одного или нескольких помещений различного назначения. Поэтому, вначале рассмотрим наиболее общие факторы, определяющие пожарную обстановку в помещениях зданий.

Пожарная обстановка в любом помещении здания на данный момент времени характеризуется следующими основными среднеобъемными параметрами состояния:

• плотностью газовой среды в объеме горящего помещения;
• давлением в горящем помещении;
• температурой;
• концентрацией компонентов газовой среды.

Главными факторами, определяющими изменение этих параметров при развитии пожаров в помещениях зданий, являются:

• агрегатное состояние, величина пожарной нагрузки и ее распределение в помещении (сосредоточенная или равнораспределенная);
• коэффициент условий газообмена при развитии пожара в помещениях.

Под коэффициентом условий газообмена понимается отношение площади отверстий в ограждающих конструкциях помещения к площади пола.

В зависимости от вышеперечисленных факторов при развитии пожаров в помещениях одного и того же здания величина основных среднеобъемных параметров состояния в каждый момент времени будет различной, о чем свидетельствуют результат экспериментальных исследований, проведенных во ВНИИПО МВД России (табл. 1).

Величина в первом опыте равна 0,33, а во втором и пятом — примерно 0,16. Анализируя другие данные, характеризующие объекты испытаний (табл. 2), можно сказать, что условия проведения второго и третьего опытов отличались только высотой помещений, второго и четвертого — величиной пожарной нагрузки, третьего и пятого — площадью пола помещений, а первого и второго — коэффициентом условий газообмена.

Таблица 1

№ опыта	Sп, м2	Sо, м2	Высота помещения, м	Пожарная нагрузка, кг/м2	Среднеобъемная температура, °С	Продолжительность пожара, мин
1	28,9	9,6	6,4	50	800	22,5
2	28,9	4,8	6,4	50	950	42,5
3	26,4	4,1	3,2	50	1025	53.2
4	28,9	4,8	6,4	100	1050	80,0
5	35,0	5,4	3,2	50	1090	52,5

По данным табл. 1. построен график (рис. 1). Из рис. 1 видно, что наиболее высокая температура была в пятом опыте, а наибольшая продолжительность пожара — в четвертом.

На основе анализа графиков (рис. 1) можно сделать вывод:

• с увеличением площади проемов в ограждающих конструкциях помещений и их высоты происходит уменьшение температуры и сокращается продолжительность пожара при общем увеличении скорости горения;
• с увеличением пожарной нагрузки увеличивается температура и продолжительность пожара;
• при одинаковой пожарной нагрузке особенности развития пожаров в помещениях зданий, а основном, зависят от коэффициента условий газообмена и высоты данного помещения.

По величине K_г все помещения можно разделить на две группы: K_г < 0,15 и К_г> 0,15. В каждой из этих групп по две подгруппы помещений по высоте h ≤ 6 м и h > 6 м (табл. 2).

Таблица 2

Группа помещений	Кг	Наименование помещений при их высоте, м
		h < 6	h > 6
I	Менее 0,15	Подвалы гражданских зданий, этажи холодильников, некоторые материальные склады, подвальные помещения некоторых промышленных зданий и т.п.	Шахты подъемников, силосные отделения элеваторов, помещения блокированных зданий без естественного освещения, сцена театра при закрытом портальном проеме, подвалы промышленных зданий.
II	Более 0,15	Помещения жилых зданий, школ, больниц, детских учреждений, административно-хозяйственных зданий, помещения государственных учреждений, бытовые помещения, помещения некоторых этажей промышленных предприятий (например, текстильных фабрик), чердачные помещения промышленных зданий.	Машинные и технологические залы промышленных предприятий, зрительные залы театров при открытом портальном проеме, лестничные клетки, помещения этажей промышленных зданий, ангаров, вокзалов, дворцов культуры и т.д.

Развитие пожара в здании в целом выражается в распространении огня и продуктов горения из одного помещения в другое различными путями и в выгорании сгораемых материалов.

В зависимости от места возникновения пожара в зданиях можно выделить три наиболее типичные схемы распространения огня и продуктов горения (рис. 2).

Первая схема может быть при возникновении пожара в подвальном помещении или в первом этаже здания без подвала.

Вторая схема характерна для случая возникновения пожара в этажах выше первого.

Третья схема присуща возникновению пожаров в чердачных помещениях, а, при их отсутствии, в верхних этажах здания.

Прогнозирование и оценка пожарной обстановки в зданиях

Прогнозирование и оценка пожарной обстановки в зданиях выражается в определении основных параметров пожара во времени и пространстве.

Вначале проводится оценка и прогнозирование обстановки в горящем помещении (помещениях), а затем переходят к анализу возможной ее динамики с учетом влияния параметров сосредоточения и введения сил и средств.

Во всех случаях при тушении пожаров в зданиях прогнозируются три параметра развития пожара:

• площадь пожара;
• температурный режим в объеме горящего помещения (помещений);
• газообмен при развитии пожара в помещении (помещениях).

При прогнозировании площади пожара в данном помещении основным параметром, определяющим ее величину во времени, является линейная скорость распространения горения, которая является функцией пожарной нагрузки, коэффициента условий газообмена и высоты помещений.

В настоящее время пользуются усредненными значениями величин линейной скорости распространения горения, полученными на основе математико-статистического анализа описаний реальных пожаров.

При прогнозировании температуры необходимо иметь в виду, что в процессе свободного развития пожара может быть:

• нарастание температуры;
• установившийся режим;
• снижение температуры.

Установившийся режим наступает тогда, когда расход уходящих газов из горящего помещения равен сумме расхода поступающего воздуха и продуктов сгорания. Такое положение наступает при установившемся расположении нейтральной зоны в объеме горящего помещения (помещений) — плоскости, в которой внутреннее избыточное давление равно атмосферному. Ниже нейтральной зоны давление меньше атмосферного, а поэтому в эту часть объема помещения будет приток наружного воздуха. Выше нейтральной зоны давление больше атмосферного. Эго приводит к тому, что огонь и нагретые продукты горения будут распространяться, в первую очередь, в ту часть объема горящего помещения, которая располагается выше нейтральной зоны. Следовательно, очень важно при прогнозировании и оценке пожарной обстановки в отдельном помещении или в здании в целом определить месторасположение нейтральной зоны визуально на данный момент времени или аналитически с учетом возможной динамики пожара.

При наличии одного отверстия в ограждающих конструкциях горящего помещения нейтральная зона будет располагаться примерно на 1/3 высоты отверстия (проема).

При прогнозировании развития пожара в здании в целом нужно учитывать, что основными путями распространения огня в гражданских и промышленных зданиях могут быть наружные и внутренние поверхности сгораемых конструкций (стены, перегородки, перекрытия, крыши); проемы и различные отверстия в конструктивных элементах; лестничные клетки, шахты подъемников (лифтов), вентиляционные каналы. Последние два вида путей являются и основными путями распространения дыма при пожаре в здании.

Преобладающее направление распространения огня и дыма при развитии пожара по различным схемам будет зависеть от степени огнестойкости, назначения н этажности зданий, а также от планировки и компоновки помещений в них. Так, в одноэтажных зданиях I степени огнестойкости преобладающим направлением распространения огня будет горизонтальное по поверхности пожарной нагрузки.

При пожарах в многоэтажных зданиях I, II, III степеней огнестойкости преобладающим направлением распространения огня можно также считать горизонтальное и внутри конструкции с воздушными прослойками, особенно при коридорной системе. Однако в этих зданиях огонь может распространяться в выше- и нижерасположенные помещения по отношению к горящему, через различные отверстия в стенах и перекрытиях, по шахтам лестничных клеток и лифтов, по вентиляционным каналам.

В защищенных от возгорания зданиях IV степени огнестойкости огонь, преимущественно, также распространяется в горизонтальном направлении, но в вертикальном направлении опасность распространения огня здесь будет большей, нежели в зданиях I, II, III степеней огнестойкости. При пожарах в зданиях IV степени огнестойкости преобладающим направлением распространения огня может быть вертикальное (вверх). Основными путями распространения дыма при пожарах в зданиях всегда будут вертикальные (вверх).

Увеличению интенсивности горения, распространению огня и дыма, при развитии пожара в здании может способствовать обрушение строительных конструкций.

Потеря несущей способности в условиях пожара может происходить под действием температуры или вследствие уменьшения сечения конструкции за счет ее прогорания.

При рассмотрении оценки фактической степени огнестойкости конструкций, при тушении пожара в здании могут приниматься ошибочные решения. В практике имели место случаи, когда силы и средства выводятся с занятых позиций при отсутствии угрозы обрушения конструкций и, наоборот, они своевременно не выводятся при создавшейся угрозе обрушения, что в некоторых случаях приводит к гибели личного состава.

Руководитель тушения пожара, ориентируясь на нормативный предел огнестойкости, иногда (при большом нормативном пределе огнестойкости) не выделяет силы и средства на защиту конструкций, которые фактически оказываются в более жестких условиях, чем предусмотрено нормами, и могут потерять несущую способность.

При определении поведения строительных конструкций в реальных условиях нужно знать характерные признаки, предшествующие обрушению конструкций.

Так, например, обрушению железобетонных конструкций обычно предшествует образование прогиба и трещин. Обрушение деревянных конструкций, защищенных слоем штукатурки, предшествует отслаивание штукатурки и т.д.

На строительные конструкции могут воздействовать различные динамические и статические временные нагрузки (падение вышележащих конструкций, ударная волна, образующаяся при взрыве, скопление личного состава, большое количество воды и т.д.).

Исходя из всех факторов, определяющих процесс развития пожара по различным схемам, можно сделать следующие выводы: наибольшая площадь пожара и зона задымления возможна при развитии пожара в здании по первой и второй схемам, наименьшая — по третьей. При этом общая площадь пожара в здании определяется как сумма площадей во всех горящих помещениях.

Как показывает практика борьбы с пожарами в зданиях после распространения огня в вертикальном направлении (вверх), огонь начинает преимущественно распространяться по помещениям этажей. При этом характер распространения огня в помещениях этажей, как правило, будет односторонним или двусторонним. В некоторых случаях вначале огонь может распространяться во все стороны (по кругу) или в каком-либо углу. Но с течением времени характер распространения огня станет односторонним или двусторонним. При этом ширина фронта распространения огня будет равна ширине помещения, в котором распространяется огонь. Схемы распространения пожара приведены на (рис. 3 и 4).

Средства, способы и приемы тушения пожаров

При тушении пожаров в помещениях первой группы для прекращения горения могут быть использованы все огнетушащие вещества (вода, пена, негорючие пары и газы и т.д.). Прекращение горения в объеме помещений этой группы осуществляется подачей огнетушащих веществ на горящие поверхности, введением негорючих паров и газов или заполнением помещений водой и пеной (табл. 2).

При тушении пожаров в помещениях второй группы в основном используются вода и пена. Негорючие пары и газы не могут быть применены потому, что помещения этой группы могут быть большими по объему (более 500 м³) и иметь значительный коэффициент утечки.

Степень возможности применения тех или иных огнетушащих веществ при тушении пожаров в помещениях определяются не только тем, что они, с точки зрения физико-химической сущности, могут создавать условия для прекращения горения, но и технико-экономическими и тактическими показателями.

Практика тушения пожаров показывает, что с точки зрения технико-экономических и тактических показателей наиболее эффективными огнетушащими веществами в помещениях первой и второй группы являются вода и пена.

Для подачи воды или пены, как правило, используются основные пожарные автомобили (автоцистерны, автонасосы).

Основным видом боевых действий подразделений по их характеру при тушении пожаров в зданиях является решительное и непрерывное наступление на огонь (наступательные действия) до полной его ликвидации. Во многих случаях подразделения могут защищать негорящие поверхности и конструкции (защитные действия) от агрессивного воздействия тепла.

Боевые действия могут осуществляться следующими способами:

• сосредоточением и введением сил и средств только по линии фронта распространения огня с последующим наступлением на огонь на всю глубину помещения;
• сосредоточением и введением сил и средств по фронту распространения с последующим наступлением на огонь от периферии к центру площади пожара по всем направлениям;
• подготовительной атакой на пожар.

Для тушения пожаров в помещениях могут быть использованы стволы РСК-50, PC-50, РС-70 и лафетные.

Стволы РСК-50 и РС-50 целесообразно применять в помещениях второй группы при их высоте до 6 м (например, в этажах помещений). Это объясняется тем, что относительно небольшие размеры помещений ограничивают маневренность действий струй. Ствол РС-50, РСК-50, как известно, является наиболее маневренным, поэтому коэффициент использования воды, подаваемой стволом РС-50, РСК-50 для создания условий прекращения горения, будет наивысшим.

В помещениях первой и второй группы высотой более 6 м целесообразно применять стволы РС-70 и лафетные стволы. В помещениях первой группы высотой до 6 м не рекомендуется применять стволы РС-50, РСК-50 потому, что в этих помещениях площадь пожара может быть весьма значительной, а целесообразнее использовать более мощные стволы, имеющие большую длину струи.

В помещениях же первой и второй группы высотой более 6 м возникает необходимость подачи воды на значительные расстояния по высоте, что можно осуществить с помощью стволов РС-70 и лафетных. Не исключена возможность применения стволов РС-50 во всех помещениях, особенно когда прибывшие подразделения застают пожар в первой фазе его развития.

При осуществлении защитных действий в процессе тушения пожаров в помещениях используются, как правило, стволы РС-50.

Независимо от применяемых типов стволов пожарные должны подавать воду на горящие поверхности с использованием максимальной площади орошения струей. Ни в коей мере нельзя допускать работу ствольщиков по “дыму”, т.к. это приводит к излишнему проливу воды нанесению значительного материального ущерба.

В практике могут иметь место случаи, когда ствольщики правильно выбирают позицию, но они не в состоянии обеспечить максимальный коэффициент использования струи (например, при горении внутри перегородок, перекрытий). В этом случае на позициях ствольщиков необходимо вскрывать и разбирать конструкции.

Действия подразделений по осуществлению необходимых условий локализации будут усложняться наличием дыма в помещениях. Более того, задымление при тушении пожара, пожалуй, является основным препятствием проникновения ствольщиков к зоне горения. Поэтому для ствольщиков при тушении пожаров в помещениях нужно создавать так называемую рабочую зону, под которой понимается часть пространства в помещении, где ствольщик может работать. Это пространство будет находиться всегда ниже нейтральной зоны, т.е. там, где давление будет ниже атмосферного и куда будет поступать наружный чистый воздух. Величина этого пространства по высоте от пола помещения может быть 1,5-2 м. Следовательно, для того, чтобы создать рабочую зону для ствольщика, необходимо обеспечить повышение нейтральной зоны.

Повышение нейтральной зоны может быть осуществлено двумя способами: естественной и принудительной вентиляцией. В большинстве случаев повышение нейтральной зоны осуществляется естественной вентиляцией. Воздухообмен, как известно, осуществляется через отверстия в ограждениях.

При равенстве площадей проемов нейтральная зона располагается почти на половине высоты между геометрическими центрами отверстий; при увеличении или уменьшении площади отверстий нейтральная зона всегда будет располагаться ближе к большим по площади отверстиям.

Повышение нейтральной зоны за счет естественной вентиляции может быть достигнуто двумя способами:

• увеличением площади верхних отверстий, работающих на вытяжку продуктов горения из помещения (вскрытие и разборка перекрытия, кровли и устройства других проемов в верхней части помещения). Иногда в целях выполнения условия локализации пожара приходится взрывать конструкции покрытий (например, в блокированных зданиях);
• уменьшением площади нижних отверстий, работающих на приток воздуха в помещение (закрывание дверей или перекрывание других проемов и нижней части помещений).

Для создания рабочей зоны по первому способу нужно вскрыть в верхней части столько отверстий, чтобы они по площади превышали нижние (приточные) примерно в 1,5-2 раза, а по второму способу — закрыть столько приточных отверстий, чтобы они по площади стали в 1,5-2 раза меньше верхних.

Если нет возможности управлять газовыми потоками с помощью естественной вентиляции, то используют дымососы. Чаще всего они используются для повышения нейтральной зоны в помещениях первой группы, где очень трудно проделать дополнительные отверстия (например, в подвальных помещениях, холодильник).

Применять дымососы на нагнетание рекомендуется в помещениях первой группы с высотой до 6 м. При работе дымососа дым как бы отжимается подаваемым потоком свежего воздуха и тем самым освобождается путь для продвижения ствольщика.

Для отсоса продуктов горения дымосос лучше всего устанавливать в вытяжном отверстии. При этом необходимо уменьшать площадь приточных отверстий. Дымососы на пожарах значительно облегчают работу личного состава, особенно если в сочетании с ними применяются брезентовые полотнища-перемычки.

На нагнетание свежего воздуха дымососы используются в исключительных случаях.

Если поднять нейтральную зону невозможно, то ствольщики должны продвигаться к очагу горения в средствах индивидуальной защиты органов дыхания.

Повышение нейтральной зоны существенным образом влияет на понижение температуры в помещении. Известно, что снизить температуру в помещении можно за счет увлажнения воздуха распыленными струями.

При выполнении условий локализации пожаров необходимо следить за поведением конструкций и принимать немедленные, эффективные меры по предупреждению их обрушения.

Локализация и ликвидация пожаров в зданиях во многом зависит от правильности и своевременности введения необходимых сил и средств как в горизонтальных, так и вертикальных направлениях, т.е. от места и очередности введения стволов на непосредственное тушение и защиту.

Места и очередность введения стволов при тушении пожаров в зданиях в основном зависит от схем распространения горения и дыма в них.

Так, при развитии пожара в здании по схеме 1 (рис. 2) стволы вводятся в горящее помещение для локализации и ликвидации горения в них, а в соседние и вышерасположенные помещения — для защиты от теплового воздействия.

При развитии пожара по схеме 2 (рис. 2) стволы вводятся в горящее (горящие), смежные, выше- и нижерасположенные помещения.

В случае развития пожара по схеме 3 (рис. 2) стволы вводятся в верхние горящие помещения, смежные, в нижерасположенные помещения.

Очередность введения стволов при тех или иных схемах развития пожаров в зданиях будет зависеть от частных, конкретных условий обстановки на данном пожаре.

Ликвидация пожаров в зданиях характеризуется уменьшением площади пожара, расхода огнетушащих средств, постепенным свертыванием сил и средств, разборкой, вскрытием и дотушиванием горящих конструкций, удалением воды из помещений и т.д.

Разборка отдельных конструкций здания осуществляется лишь при необходимости, т.е. когда дотушивание пожара без разборки и вскрытия не удается.

В период ликвидации пожара необходимо провести осмотр всех помещений здания с целью определения возможностей повторного возобновления горения и их ликвидации.

Окончательное свертывание сил и средств при тушении пожаров в зданиях наступает в том случае, коша горение полностью прекращено и устранены условия его возобновления в данном месте.

Общая продолжительность тушения пожара в здании будет слагаться из времени локализации и ликвидации пожара во всех помещениях.

Схемы расстановки сил и средств по тушению пожаров в зданиях показаны на (рис. 5, а и б).