給煙氣畫條線——“中性面”面面觀
在戰(zhàn)術(shù)要點20課|第5講:通風受限情況下火災(zāi)的發(fā)展特點文章中,我們講到了火災(zāi)的發(fā)展階段、燃料控制型火災(zāi)及通風控制型火災(zāi)的關(guān)鍵區(qū)別。再接下來的文章中,我們將會繼續(xù)圍繞煙氣特性對火災(zāi)的影響繼續(xù)展開討論。本期,我們帶你了解我們熟悉而又陌生的詞——中性面(也有一些地方稱之為中性帶、中性區(qū))。
在了解“中性面”之前,我們先來認識一下——熱分層
。
英文| Thermal Layering
在封閉空間內(nèi),可燃物燃燒產(chǎn)生的氣體會趨向于形成“層”,在天花板附近的氣體溫度最高,而在地板周邊氣體溫度最低。
簡單的說,就是高溫煙氣在上,低溫氣體在下。
——IFSTA
熱分層是怎么逐步形成的呢?
熱分層,有時稱為熱分層或熱平衡,是氣體因為溫度變化自然形成分層的一種趨勢。
火災(zāi)發(fā)生后,燃燒所產(chǎn)生的“煙氣”在火焰及火羽流的作用下,溫度不斷上升,體積不斷增大,密度變得比周圍空氣小,也就是我們所說的受熱膨脹上升。
熱煙氣上升碰到天花板時,就被迫在水平移動,向四周蔓延,在天花板下方形成一層相對較薄的流動熱煙氣——頂棚射流。
隨著時間推移,熱煙氣不斷堆積在上方,形成厚厚的、相對均勻的層,通常我們稱為“上層”。
當熱煙氣在浮力、羽流等作用下上升時,周圍較冷的空氣就會被“拉”進著火區(qū)域,并在區(qū)域下方形成“下層”。
記住,除了可燃物本身燃燒產(chǎn)生的熱輻射、熱對流影響外,來自熱氣層的熱輻射同樣不容小覷,它也會對室內(nèi)物品進行加熱,從而引燃室內(nèi)其他可燃物。
何為中性面?
英文| Neutral Plane
指通風口處熱、冷氣層交匯的界面,在這個界面以上熱煙氣向外排出,以下冷空氣向內(nèi)被吸入建筑物內(nèi)。
由于內(nèi)外壓力相等而不發(fā)生流動的沿通風口的界面,也就是說中性面上的壓力與外部壓力相等。
隨著熱氣層體積的增大,溫度的上升,壓力也隨著增大。較高的壓力使熱氣層不斷變厚、下移,并通過任何開口(門窗口洞等)向四周橫向擴散。
而下方冷氣層的壓力較低,這樣就導致了熱氣體從上方開口排除,外部冷空氣從下方流入。
在開口部位熱、冷氣層交匯的界面通常稱為中性面,因為這個面上壓力與外部空氣壓力是一樣的。
隨著火災(zāi)的發(fā)展,中性面會降低,煙氣層厚度會增加。
對于中性面,我們應(yīng)該掌握哪些信息呢?
那么,我們認識中性面是為了什么呢?對于我們滅火有什么幫助呢?
無論是熱分層還是中性面,都代表這煙氣的體積變化及氣流的改變,也反映了火場的變化,所以認識熱分層及中性面是判斷火災(zāi)類別(燃料控制型還是通風控制型)以及極端火災(zāi)現(xiàn)象(轟燃及回燃)的重要指標。
了解掌握好中性面,具體需要掌握中性面的以下信息:
高?
低?
升高?
降低?
具體如下:
高的中性面通常表明火災(zāi)處于初起階段
很低的中性面表明極可能會發(fā)生回燃(此時,回燃發(fā)生的條件已形成:可燃煙氣堆積,當突然通風環(huán)境改善,大量氧氣吸入,在高溫下極可能發(fā)生回燃)
中性面突然上升一般表明現(xiàn)場通風條件得到改善
中性面逐步降低通常表示可燃煙氣在積聚,火災(zāi)向“轟燃”發(fā)展
突然降低意味著火災(zāi)發(fā)生激烈變化——轟燃、回燃等
最后,請記住,在火場偵查中,無論是熱分層還是中性面,都只是我們現(xiàn)場用來綜合評估我們的作業(yè)環(huán)境及火災(zāi)發(fā)展的一個指標。
在條件允許的情況下,要保持或提升建筑物內(nèi)熱氣層的高度,為消防員和被困人員提供更好的環(huán)境——溫度更低、含氧量更高。
通過有效的通風排煙戰(zhàn)術(shù),結(jié)合出水控火,可以有效提高熱氣層的位置。
這是因為:降溫可以減緩上層熱煙氣的形成速度,當我們用水槍對上層煙氣進行射水時,會導致上層煙氣溫度下降,體積收縮,從而使上層煙氣變“薄”。在這種環(huán)境下,消防員作業(yè)更為安全也更有效率,被困人員生存環(huán)境也能得到改善。
最后,用一個小視頻作為結(jié)尾,再次認識一下中性面。