TOM 5 wrzesień - październik 2001 r. S fa a tM l& ltf, nr 5
Barbara Ościłowska*
Pożary stałych
materiałów palnych
Z d e f i n i o w a n o p o j ę c i a p o ż a r u i p a l n o ś c i m a t e r i a ł ó w s t a ł y c h . O m ó w i o n o m e c h a n i z m i c h a r a k t e r y s t y c z n e p a r a m e t r y p o ż a r u . Z w r ó c o n o u w a g ę n a n i e p r a w i d ł o w o ś c i w y s t ę p u j ą c e w i n t e r p r e t o w a n i u w y n i k ó w b a d a ń i p r o g n o z o w a n i u z a g r o ż e ń p o w o d o w a n y c h p r z e z p o ż a r .
S ł o w a k l u c z o w e : p o ż a r m a t e r i a ł ó w s t a ł y c h, z a g r o ż e n i a p o ż a r o w e
Combustions of solid flammable materials
T h e n o t i o n s o f f l a m m a b i l i t y o f s o l i d m a t e r i a l s h a v e b e e n d e f i n e d . M e c h a n i s m a n d c h a r a c t e r i s t i c p a r a m e t e r s o f c o m b u s t i o n h a v e b e e n d i s c u s s e d . I n c o r r e c t n e s s o c c u r r i n g d u r i n g i n t e r p r e t a t i o n o f t h e r e s e a r c h r e s u l t s a n d f o r e c a s t i n g t h r e a t s c a u s e d b y f i r e w e r e s t r e s s e d .
K e y w o r d s : c o m b u s t i o n o f s o l i d m a t e r i a l s, f i r e t h r e a t
Jak powszechnie wiadomo, warunkiem ko
niecznym do zainicjowania procesu spalania jest jednoczesne wystąpienie w czasie i przestrzeni:
materiału palnego, inicjatora i utleniacza (najczę
ściej tlenu atmosferycznego) o odpowiednim stę
żeniu. Sytuacje, w których przed powstaniem po
żaru mamy do czynienia z niedoborem utleniacza w stopniu uniemożliwiającym spalanie, występują stosunkowo rzadko i na ogół związane są z zapo
bieganiem wybuchom.
Pożar jest procesem fizykochemicznym i fi
zycznym przebiegającym w warunkach natural
nych, w układach złożonych pod względem zależ
ności geometrycznych, składu chemicznego ma
teriałów oraz dynamiki wymiany ciepła i masy, obejmującym wiele niekontrolowanych reakcji spa
lania, utleniania i wytlewania. Według PN-91/B- 02840 [1] jest on niekontrolowanym w czasie i przestrzeni procesem wydzielania ciepła połączo
nym z przenoszeniem masy.
Zagrożenia powodowane przez pożary moż
na ogólnie podzielić na dwie podstawowe grupy:
* Szkoła Główna Służby Pożarniczej
• zagrożenia dla mienia związane przede wszyst
kim z oddziaływaniem płomieni i wysokiej tem
peratury oraz czynników wywołujących koro
zję na elementy konstrukcyjne, wystrój i wypo
sażenie wnętrz, używane i przetwarzane mate
riały palne itd.,
• zagrożenia dla zdrowia i życia ludzi.
Jednym z podstawowych czynników determi
nujących stopień zagrożenia występujący w cza
sie pożaru jest rodzaj materiałów palnych znajdu
jących się w pomieszczeniach objętych pożarem.
Dlatego ocena stopnia zagrożenia zazwyczaj do
konywana jest jedynie na podstawie parametrów palności materiałów określanych podczas badań.
Jest to podejście jednostronne, zakładające nie
zmienność (stałość) właściwości pożarowych ma
teriałów. W związku z tym nie są poddawane oce
nie czynniki decydujące o mechanizmie rozwoju pożaru oraz jego wpływie na zachowanie materia
łów palnych w pożarze.
W dalszej części zostaną omówione niektóre zagadnienia wymagające rozważenia przy ocenie stopnia zagrożenia, jakie może spowodować po
żar stałych materiałów palnych.
S ta d tM t& ity nr 5 wrzesień - październik 2001 r. TOM 5
1. Ocena palności stałych ma
teriałów palnych
W celu usystematyzowania właściwości poża
rowych materiałów prowadzi się określone w nor
mach badania pozwalające na ich klasyfikację - przy
porządkowanie do pewnych grup spełniających okre
ślone wymagania w ściśle sprecyzowanych warun
kach badania. Obowiązującym obecnie, podstawo
wym podziałem materiałów budowlanych jest podział na materiały niepalne i palne [1]. Z kolei podział ma
teriałów palnych zawarty jest w normie PN-B-02874:
1996 [2], Do czasu wejścia w życie tej normy mate
riały palne dzielone były na trzy grupy: niezapalne, trudno zapalne i łatwo zapalne. Obecnie wyróżniane są trzy stopnie palności, przy czym:
I stopień palności - odpowiada pojęciu “materiał nie- zapalny”,
II stopień palności - odpowiada pojęciu “materiał trud
no zapalny”,
III stopień palności - odpowiada pojęciu materiał ła
two zapalny”.
Przyporządkowanie określonemu materiałowi któregokolwiek z podanych wyżej stopni palności traktować należy tylko i wyłącznie jako zdolność ma
teriału do zapalenia na skutek zadziałania na niego zdefiniowanym bodźcem w określonych warunkach próby. Natomiast błędem jest występujące powszech
nie interpretowanie pojęć “materiał trudno zapalny”
lub “niezapalny” jako materiał nie spalający się w pożarze. Każdy materiał palny, w tym również nie
zapalny i trudno zapalny będzie się palił w warun
kach pożaru. Tymczasem często obserwowany jest brak konsekwencji w interpretacji stopni palności sta
łych materiałów palnych. W odniesieniu do materia
łów takich jak drewno, tkaniny pochodzenia natural
nego, guma itp. wiedza o ich zachowaniu w kontak
cie z płomieniami wynika z wielopokoleniowego do
świadczenia. Podstawowym schematem myślenia o takich materiałach jest to, że są one palne. I praktycz
nie najczęściej nie prowadzi się już analizy wyników badań, które wskazują, że w niektórych przypadkach oryginalne drewno lub drewno klejone, tkaniny itp.
spełniają warunki trudnozapalności podane w nor
mach, a pokrycie lub nasycenie ich powierzchni środ
kami ogniochronnymi pozwala uzyskać stopień nie- zapalności. Zazwyczaj zupełnie inaczej interpretowa
ne są wyniki badań tworzyw sztucznych. W przy
padku spełniania przez tworzywo wymagań dla ma
teriału trudno zapalnego lub niezapalnego zastoso
wanie tego materiału traktowane jest najczęściej jako zabezpieczenie przed rozprzestrzenianiem pożaru po wykonanych z niego elementach.
Podsumowując należy stwierdzić, że w poża
rze nie palą się tylko materiały niepalne. Pozostałe materiały budowlane będą się paliły, niezależnie od tego, czy jest to drewno, czy tworzywa sztuczne i niezależnie od tego, czy są przyporządkowane do grupy materiałów niezapalnych, trudno zapalnych bądź łatwo zapalnych.
2. Zagrożenia powodowane przez pożar
Podczas spalania materiałów palnych do at
mosfery pomieszczenia, w którym rozwija się po
żar, generowane jest ciepło oraz dym. Jednocze
śnie proces spalania prowadzi do zubożenia po
wietrza w tlen konieczny do oddychania. Zjawiska te stanowią podstawowe źródła zagrożeń dla życia i zdrowia ludzi, jakimi są:
♦ oddziaływanie cieplne (wysoka temperatura),
♦ obniżenie stężenia tlenu,
♦ zmniejszenie zasięgu widzialności (dym),
♦ obecność gazów toksycznych powstających na skutek spalania materiałów palnych.
Tabela 1. W a r t o ś c i k r y t y c z n e s t ę ż e ń t o k s y c z n y c h g a z ó w w c h o d z ą c y c h w s k ł a d d y m u [ 3 ]
Składnik toksyczny
5 min oddziaływania 30 min oddziaływania
Utrata świadomości Śmierć Utrata świadomości Śmierć
stężenie, % mas
o
2 1 1 -1 4 <6 < 13 7-8HCN 0 ,0 1 5 - 0 ,0 2 0 0 ,0 2 5 - 0 ,0 4 0 0 ,0 0 9 - 0 ,0 1 2 0 ,0 1 7 - 0 ,023
HCI - - - 0 ,4 - 1,2
CO 0 ,6 - 0,8 1 ,2 - 1,6 0 , 1 4 - 0,17 0 ,2 5 - 0,40
co
2 8-9 >11 7-8 >10TOM 5 wrzesień - październik 2001 r. Z fa A tM t& ity nr 5
Jednocześnie dwa z wymienionych czynników będą decydowały o stopniu zagrożenia dla mienia.
Są to: oddziaływanie cieplne (płomieni i wysokiej tem
peratury) oraz gazów toksycznych, a mówiąc dokład
niej gazów o charakterze żrącym, na elementy bu
dowlane, wystrój i wyposażenie wnętrz.
Najczęstszą przyczyną zgonów ludzi w cza
sie pożarów są zatrucia toksycznymi gazami po
żarowymi wchodzącymi w skład dymu. Krytycz
ne stężenia gazów powodujące utratę przytom ności lub śmierć ludzi po upływie 5 i 30 minut oddziaływania zamieszczono w tabeli 1.
Powszechnie zakłada się, że w czasie po
żaru jedynym gazem powodującym zatrucia jest tlenek węgla - czad (CO). Jednocześnie istnieje przekonanie, że w ydziela się on głównie pod
czas spalania m ateriałów pochodzenia natural
nego, zwłaszcza drewna i wyrobów drew nopo
chodnych. Tym czasem tlenek w ęgla pow staje podczas spalania każdego materiału organiczne
go, niezależnie od tego, czy jest on pochodze
nia naturalnego, czy sztucznego. Jak wynika z zamieszczonej poniżej tabeli, niektóre m ateria
ły mogą generow ać tlenek w ęgla w ilościach większych niż drewno.
Jak wynika z danych zamieszczonych w tabeli 2, zamiana drewna na piankę poliuretanową lub po
lichlorek winylu podczas pożaru może prowadzić nie tylko do zwiększonej emisji tlenku węgla, ale rów
nież do generowania innych gazów toksycznych, ta
kich jak cyjanowodór lub chlorowodór.
Tabela 2. G e n e r a c j a t l e n k u w ę g l a ( C O ) , d w u t l e n k u w ę g l a ( C 0 2) c y j a n o w o d o r u ( H C N ) o r a z c h l o r o w o d o r u ( H C l ) p o d c z a s s p a l a n i a p ł o m i e n i o w e g o d r e w n a i t w o r z y w s z t u c z n y c h [ 4 , 5 , 6 ]
Nazwa materiału palnego
Symbol y co,
materiału kg/kg
Y C02
' ’ kg/kg
V 1 l >
kg/kg
Drewno dębowe Dd 0,034 1,450 -
Drewno sosnowe Ds 0,036 1,466 - Poliamid 6,6 PA 0,034 2,271 0,0053
(HCl)
Polietylen PE 0,024 2,760 -
Polipropylen PP 0,024 2,790 -
Polistyren PS 0,060 2,330 -
Polichlorek winylu PVC 0,063 0,460 0,0252 (HCl) Pianka poliuretanowa PU 0,058 2,330 0,0030
(HCN) Polimetakrylan metylu PMMA 0,010 2,120 -
1 - HCN lub HCl
3. Mechanizm rozwoju poża
ru. Parametry charakteryzu
jące pożar
Ze względu na olbrzymie trudności w badaniach pożarów w warunkach naturalnych (zawsze w takich przypadkach pierwszeństwo ma ratowanie życia ludz
kiego i mienia), olbrzymie koszty kontrolowanych doświadczeń w skali naturalnej i brak możliwości od
tworzenia w pełni przebiegu pożaru podczas badań laboratoryjnych, opracowane zostały teoretyczne mo
dele rozwoju pożaru. Analiza pożarów rzeczywistych doprowadziła do sformułowania modeli fizycznych rozwoju pożarów wewnętrznych (rozprzestrzeniają
cych się wewnątrz pomieszczeń). Na tej podstawie konstruuje się modele matematyczne i programy kom
puterowe pozwalające śledzić w czasie rozwój poża
ru różnorodnych materiałów palnych przy założo
nych parametrach charakteryzujących pomieszcze
nia. Opisują one złożoną zależność przebiegu poża
ru od parametrów pożaru i pozwalają na określanie stopnia niebezpieczeństwa stwarzanego przez pożar.
Do obliczania rozwoju pożarów przebiega
jących w pomieszczeniach najczęściej wykorzy
stywane są programy oparte na modelach stre
fowych. Na rysunku 1 zobrazowano rozwój po
żaru wewnętrznego.
Rys. 1. P r z e s t r z e n n y u k ł a d w a r s t w o w e g o p o ż a r u w e w n ę t r z n e g o
I - s t r e f a s p a l a n i a ,
I I - k o l u m n a k o n w e k c y j n a , I I I - w a r s t w a g o r ą c a , I V - w a r s t w a c h ł o d n a .
£ta& to*K & ity nr 5 wrzesień - październik 2001 r. TOM 5
W modelach warstwowych pomieszczenie, w którym rozwija się pożar, dzielone jest na warstwy odzwierciedlające jego przestrzenną strukturę. Po
żar zaczyna się od zapalenia substancji palnej w obecności tlenu. Spalanie płomieniowe rozprze
strzenia się po materiale palnym, w kierunkach zależnych od jego geometrii. Gazowe produkty spalania z powodu wyższej temperatury względem otaczającego powietrza unoszą się do góry two
rząc tzw. kolumnę konwekcyjną. Jest ona swoistym transporterem masy i energii do górnej przestrzeni pomieszczenia, gdzie tworzy się warstwa dymu - mieszaniny produktów spalania z powietrzem - zwana warstwą gorącą (podsufitową, zadymienia).
W początkowej fazie rozwoju pożaru zawsze ro
śnie grubość tej warstwy, temperatura, stężenia gazów toksycznych, następuje obniżenie zasięgu widzialności itd. Temperatura warstwy podsufito- wej osiągnąć może wartości powodujące samoza
palenie materiałów zlokalizowanych w górnych partiach pomieszczenia. Część pomieszczenia, która sąsiaduje ze strefą spalania i jest oddzielona po
wierzchnią płaską od warstwy gorącej, nazywana jest warstwą chłodną. Stanowi ją powietrze wolne
od produktów rozkładu i spalania.
Pożar można scharakteryzować następują
cymi parametrami: czas trwania, powierzchnia, temperatura, linio
wa prędkość rozprzestrzeniania, masowa szybkość spalania, wła
ściwa masowa szybkość spala
nia, gęstość zadym ienia, stęże
nie toksycznych gazów, moc po
żaru i gęstość mocy pożaru. Ich zmiany w czasie decydują o in
ten sy w n o ści ro zw o ju pożaru.
Poniżej zam ieszczono definicje kilku parametrów.
Czas trwania pożaru
Czas trwania pożaru xp to czas od momentu jego powstania do określonej chwili jego przebiegu.
Ponieważ pożar może przebiegać również w fazie utajonej (tlenie),
dlatego przy określaniu czasu trwania pożaru nie
zbędne jest wskazanie, od jakiego momentu czas ten jest liczony. C a ł k o w i t y c z a s t r w a n i a p o ż a r u, to czas od momentu powstania pożaru, do zupełnego prze
rwania procesu spalania.
Powierzchnia pożaru
Powierzchnia pożaru Fp jest to rzut strefy spa
lania na płaszczyznę poziomą lub pionową. W więk
szości przypadków, szczególnie w pożarach, w któ
rych materiałami palnymi są ciała stałe, powierzch
nia pożaru jest na ogół mniejsza od powierzchni spalania. Zakłada się, że powierzchnie pożarów przyjmują kształt figur prostych, tj. prostokątów, kół lub elips. To uproszczenie stosuje się również przy tworzeniu matematycznych modeli pożarów.
Temperatura pożaru
Temperatura pożaru wewnętrznego Th jest to uśredniona w objętości temperatura gazów w po
mieszczeniu (lub w warstwie gorącej). Tak zdefi
niowana temperatura pożaru wewnętrznego odno
si się do tej grupy pożarów, w których zachodzi dobre mieszanie gazów pożarowych w przestrzeni pomieszczenia. W przypadku, gdy podczas poża
ru gaz ulega rozwarstwieniu na gaz “gorący” znaj
dujący się w górnej części pomieszczenia i na gaz
“chłodny” w dolnej jego części, określa się wów
czas temperaturę warstw. Przyjmuje się jednak, że w obrębie warstwy zachodzi idealne mieszanie.
Temperatura pożaru charakteryzuje jego rozwój i pozwala na rozróżnienie jego faz (rys.2.).
Liniowa prędkość rozprzestrzeniania się pożaru L iniow a prędkość ro zp rzestrzen ian ia się pożaru Vp jest to prędkość przesuwania się czo
ła płomienia po powierzchni spalanego materia
łu. Jest to wielkość wektorowa, więc dla pełnej Rys. 2. F a z y p o ż a r u : f a z a 1 - r o z w o j u p o ż a r u, f a z a 2 - i n t e n s y w n e g o s p a l a n i a, f a z a 3 - s t y g n i ę c i a
TOM 5 wrzesień - październik 2001 r. S la A tM t& ity nr 5
jej charakterystyki, obok wartości, należy podać kierunek. W miarę wzrostu temperatury początko
wej materiału palnego rośnie liniowa prędkość roz
przestrzeniania się pożaru.
Właściwa masowa szybkość spalania
Właściwą masową szybkość spalania Vm de
finiuje się jako masę materiału wypaloną w jedno
stce czasu z powierzchni jednostkowej.
Gęstość zadymienia, stężenia gazów pożaro
wych
Miarą gęstości zadymienia jest stężenie ma
sowe cząstek (stałych i ciekłych) rozproszonych w gazowej mieszaninie produktów spalania i powie
wały: miejsce i sposób ułożenia materiałów palnych, oddziałująca na nie temperatura oraz warunki wy
miany gazowej (dostęp powietrza). Wytyczne ISO dzielą pożary na trzy podstawowe grupy. W dwóch z tych grup wyróżniono szczególne mechanizmy roz
przestrzeniania spalania. Podstawą podziału są war
tości następujących parametrów: stężenie tlenu w pomieszczeniu, temperatura warstwy gorącej, stosu
nek stężenia dwutlenku do tlenku węgla w strefie gorącej oraz wartość promieniowania [7]. Podział pożarów wg ISO przedstawiono w tabeli 3.
Jak widać z danych zamieszczonych w tabeli 3, w drugiej fazie rozwoju pożaru czynnikiem wy
wierającym ogromny wpływ na spalanie materia
łów jest wymiana gazowa.
Tabela 3. K l a s y f i k a c j a p o ż a r ó w w g I S O / I E C / T R 9 1 2 2 - 5 [ 8 ]
Lp. Stadium pożaru Tlen,
%
ccyco
Temperatura,°C
Promieniowanie, kW/m2
1 Rozkład termiczny
a) tlenie (samopodtrzymujące się) 21 - <100 -
b) rozkład bezpłomieniowy (utleniający) 5-21 - <500 <25 c) rozkład bezpłomieniowy (pirolityczny) <5 - <1000 -
2 Pożar rozwijający się 10-15 100-200 400-600 20-40
3 Pożar rozwinięty
a) względnie mała wentylacja 1-5 <10 600-900 40-70
b) względnie duża wentylacja 5-10 <100 600-1200 50-150
trza lub gęstość optyczna dymu. Wielkości te cha
rakteryzują pogorszenie widzialności.
Dymy pożarowe charakteryzuje się również za pomocą stężenia procentowego lub masowe
go tlenu oraz gazów toksycznych powstających podczas pożaru.
Moc pożaru
Moc pożaru Q p jest to ilość ciepła wydziela
nego w strefie spalania w jednostce czasu.
4. Czynniki wpływające na roz
wój pożaru
O intensywności przebiegu procesu spalania stałych materiałów palnych oprócz właściwości samego materiału przede wszystkim będą decydo-
Dla zilustrowania tej tezy [9, 10] przeprowa
dzono obliczenia rozwoju pożaru z użyciem pro
gramu komputerowego dla czterech scenariuszy:
• spalaniu ulega drewno w warunkach dobrej wy
miany gazowej,
• spalaniu ulega drewno w warunkach względnie małej wentylacji,
• spalaniu ulega guma w warunkach dobrej wy
miany gazowej,
• spalaniu ulega guma w warunkach słabej wy
miany gazowej.
Prognozowano zmiany w czasie takich para
metrów pożaru jak: temperatura warstwy gorącej, wysokość warstwy chłodnej, zasięg widzialności, stężenie tlenu, stężenie dwutlenku węgla i stężenie tlenku węgla. W każdym z wyżej wymienionych przypadków materiał palny wypalał się z jednako
wej powierzchni w jednakowym pomieszczeniu.
Do obliczeń wykorzystano dane literaturowe dla
S fa A ttw t& vcf nr 5 wrzesień - październik 2001 r. TOM 5
stałych materiałów palnych określające wartości:
masowej optycznej gęstości dymu (MOD), ciepła spalania (Qs), właściwej masowej szybkości spala
nia (Vm), ilości wytworzonych produktów gazo
wych (CO, C 0 2) i sadzy, zapotrzebowanie na tlen konieczne do całkowitego spalenia jednostkowej masy materiału oraz liniową prędkość rozprzestrze
niania się pożaru Vp . Gęstość zadymienia MOD definiowana jest jako stężenie masowe cząstek (sta
łych i ciekłych) rozproszonych w gazowej miesza
ninie produktów spalania i powietrza. Vm jest to masa materiału wypalona w jednostce czasu z jed
nostki powierzchni.
Dane liczbowe użyte do obliczeń przedstawio
no w tabelach nr 4 i 5.
Należy zaznaczyć, że badania właściwości po
żarowych stałych materiałów palnych, a w szczegól
ności badania wydzielanych toksycznych gazów po
żarowych rozpoczęto stosunkowo niedawno. W związku z tym w literaturze pożarniczej znajduje się skąpe informacje dotyczące elastomerów. Przy tym we wszystkich przypadkach elastomery określane są nazwą “guma” bez żadnych informacji pozwalają
cych na zidentyfikowanie badanego materiału. Z tego powodu dane przyjęte do obliczeń nie mogą być przy
pisane określonemu rodzajowi elastomeru, a przepro
wadzone na ich podstawie obliczenia obrazują jedy
nie, w jaki sposób może przebiegać spalanie z udzia
łem takiego materiału palnego.
Obliczenia przeprowadzono przy następujących założeniach dotyczących rozłożenia materiału palne- Tabela 4. W a r t o ś c i M O D , Q s, V m [ 6 , 9 , 1 0 ]
Nazwa materia- MOD,
łu palnego m2/kg MJ/kgQ s -
vV
kg/m2s
Drewno dębowe 37
Guma 490
17.7 39.7
0,015 0,011 Tabela 5. W ł a ś c i w o ś c i f i z y k o c h e m i c z n e m a t e r i a ł ó w p a l n y c h w y k o r z y s t a n y c h d o b a d a n i a p a r a m e t r ó w p o ż a r u [ 6 , 9 , 1 1 ]
Nazwa mate- (-y02), y co, riału palnego kg/kg kg/kg
y C02
l *
kg/kg I*> V kg/kg m/s
Drewno dębowe 0,705 0,004
Guma 1,157 0,080
1,270 1,590
0,015 0,014 0,075 0,016 go i pomieszczenia, w którym był on składowany:
• pożar rozwijał się w pomieszczeniu o powierzchni
500 m2 i wysokości 4m,
• ściany i strop pomieszczenia z pożarem wykona
ne były z betonu,
• materiał palny w każdym przypadku rozłożony był równą warstwą o grubości 10 cm na całej powierzchni pomieszczenia,
• w przypadkach względnie małej wentylacji po
wierzchnia otworów, przez które zachodziła wy
miana gazowa wynosiła 2 m2,
• w przypadkach dobrej wentylacji powierzchnia, przez którą zachodziła wymiana gazowa, wy
nosiła 20 m2,
• pożar rozwijał się swobodnie przez 15 minut.
Wyniki obliczeń dla opisanych założeń i sce
nariuszy rozwoju pożaru przedstawiono w formie wykresów na rys. 3 - 8 (na następnych stronach).
Analiza przedstawionych wykresów pozwala dla założonych w arunków przebiegu spalania stwierdzić, że:
♦ decydujący wpływ na temperaturę pożaru w fa
zie pożaru rozwiniętego mają warunki wymia
ny gazowej; właściwości spalającego się mate
riału w decydujący sposób wpływają na tempe
raturę warstwy gorącej jedynie przez kilka pierwszych minut od momentu zapalenia,
♦ wysokość warstwy chłodnej (stanowiąca różni
cę między wysokością pomieszczenia a wyso
kością warstwy zajmowanej przez dym pożaro
wy) dla założonych warunków badania prak
tycznie w bardzo niewielkim stopniu zależy od rodzaju materiału oraz powierzchni, przez któ
rą następuje wymiana gazowa,
♦ zasięg widzialności (odległość, na jaką widzi czło
wiek w strefie zadymienia) przede wszystkim za
leży od rodzaju materiału palnego ulegającego wy
palaniu - ilości stałych cząstek generowanych z jednostki masy spalającego się materiału; wpływ warunków wentylacji na zasięg widzialności jest bardzo niewielki i obserwowany praktycznie je
dynie w przypadku spalającego się drewna,
♦ stężenia dwutlenku węgla po upływie szóstej mi
nuty rozwoju pożaru są wyraźnie wyższe w pro
cesach spalania przebiegających przy niewiel
kiej wymianie gazowej (dotyczy to obu mate
riałów); jednocześnie wartości stężenia C 0 2 w analizow anych przypadkach są wyższe przy spalaniu drewna niż przy spalaniu gumy, nieza
leżnie od warunków wymiany gazowej,
♦ na stężenie tlenu w warstwie gorącej wpływają zarówno warunki wentylacji, jak i rodzaj wypa-
TOM 5 wrzesień - październik 2001 r. S fa A tw t& U f nr 5
Rys. 3. P r z e b i e g t e m p e r a t u r y w a r s t w y g o r ą c e j
Rys. 4. Zmiana wysokości warstwy chłodnej
SioAtwiencf, nr 5 wrzesień - październik 2001 r. TOM 5
Rys. 5. Zm iana zasięgu w idzialności
Rys. 6. Zm iana stężenia tlenu
TOM 5 wrzesień - październik 2001 r. £ta<lt<U4ieny nr 5
Rys. 7. Zm iana stężenia tlenku węgla
Rys. 8. Zm iana stężenia dw utlenku węgla
S ta a fo tK & ity nr 5 wrzesień - październik 2001 r. TOM 5
łającego się materiału; wyższe stężenia tlenu ob
serwowane są w warunkach dobrej wymiany gazowej w przypadku obu materiałów,
♦ stężenia tlenku węgla w warstwie gorącej w zało
żonych warunkach badania są zdecydowanie wy
ższe w przypadku spalania gumy niż w przypad
ku spalania drewna. Stężenie CO osiąga wartości niebezpieczne w długim czasie działania (0,14 - 0,17 % ) po upływie 360 - 420 s w zależności od warunków wymiany gazowej. Przy spalaniu drew
na stężenie tego gazu nie osiąga wartości niebez
piecznych w czasie 900 s.
U w a g a : P r z e p r o w a d z o n a p o w y ż e j a n a l i z a d o t y c z y j e d y n i e z a ł o ż o n y c h w a r u n k ó w s p a l a n i a , u k ł a d u m a t e r i a ł o w e g o , g e o m e t r y c z n e g o r o z m i e s z c z e n i a m a t e r i a ł u , i t d ., a p r z y t o c z o n e w y n i k i n i e m o g ą s t a n o w i ć p o d s t a w y d o u o g ó l n i e ń .
5. Podsumowanie
Pożar je st w ypadkow ą skom plikow anych procesów fizykochemicznych i fizycznych prze
biegających w układach złożonych pod wzglę
dem zależności geom etrycznych, składu ch e
micznego m ateriałów oraz dynam iki wymiany ciepła i masy, obejm ującym wiele niekontrolo
wanych reakcji spalania, utleniania i wytlewa- nia. Stąd też jako błąd należy potraktować wnio
skowanie o mechanizmie rozwoju pożaru lub za
grożeniach, jakie może on powodować, jedynie na podstawie właściwości ulegającego spalaniu materiału palnego. Stereotypy takie obserwowa
ne są zarówno przy interpretacji wyników ba
dań prowadzonych wg norm, jak i prognozowa
niu zagrożeń pow odow anych przez pożar. Jak wykazano, oprócz właściwości materiału palne
go, o zagrożeniach tych decyduje również wy
miana gazowa (warunki wentylacji) w pomiesz
czeniu, w którym rozw ija się pożar. Wśród in
nych czynników w pływ ających na rozwój po
żaru, a zatem determ inujących parametry poża
ru (wpływ na stopień zagrożenia dla zdrowia lub życia ludzi albo dla mienia) wymienić należy:
materiał, z jakiego wykonane są elementy bu
dowlane oraz geom etrię pomieszczenia, w któ
rym rozw ija się pożar, geom etrię rozm ieszcze
nia materiału palnego, usytuowanie miejsca za
in icjo w an ia spalan ia, w arunki atm osferyczne
panujące w otoczeniu itd.
Zagrożenie dla zdrowia i życia ludzi powo
dowane jest głównie przez gazy toksyczne powsta
jące podczas rozkładu i spalania materiałów pal
nych. Powinno być ono oceniane na podstawie łącz
nego efektu powodowanego przez wszystkie gazy toksyczne generowane podczas pożaru, a nie tyl
ko przez tlenek węgla. Należy również podkreślić, że tlenek węgla generowany jest podczas pożarów nie tylko przez materiały palne pochodzenia natu
ralnego, ale przez wszystkie materiały, w skład któ
rych wchodzi węgiel.
Literatura
7. P o l s k a N o r m a P N - 9 1 / B - 0 2 8 4 0 . O c h r o n a p r z e c i w p o ż a r o w a b u d y n k ó w . N a z w y i o k r e ś l e n i a
2. P o l s k a N o r m a P N - B - 0 2 8 7 4 . O c h r o n a p r z e c i w p o ż a r o w a b u d y n k ó w . M e t o d a b a d a n i a s t o p n i a p a l n o ś c i m a t e r i a ł ó w b u d o w l a n y c h
3 . W o l a n i n J. : P o d s t a w y r o z w o j u p o ż a r u . W y d a w n i c t w o S G S P , W a r s z a w a 1 9 8 6
4. S y c h t a Z . : T o k s y c z n o ś ć p r o d u k t ó w r o z k ł a d u t e r m i c z n e g o i s p a l a n i a m a t e r i a ł ó w w y p o s a ż e n i o w y c h . P r z e g l ą d P o ż a r n i c z y n r 3, 1 9 9 6
5 . G r o s s e t R . : B a d a n i a s t o p n i a t o k s y c z n e g o z a g r o ż e n i a d l a l u d z i w b u d y n k a c h p o d c z a s p a l e n i a s i ę i r o z k ł a d u p o l i m e r ó w w w a r u n k a c h p o ż a r u . P r a c a d o k t o r s k a , W y ż s z a t e c h n i c z n a S z k o ł a P o ż a r n i c z a , M o s k w a
6. S F P E H a n d b o o k F i r e P r o t e c t i o n E n g i n e e r i n g , 1 9 9 5
7. K o l b r e c k i A . : P o r ó w n a n i e t o k s y c z n o ś c i w p o ż a r a c h i w b a d a n i a c h s k a l i p e ł n e j i l a b o r a t o r y j n e j , I I M i ę d z y n a r o d o w a K o n f e r e n c j a B e z p i e c z e ń s t w o P o ż a r o w e B u d o w l i , W a r s z a w a , 1 9 9 7 8. I S O / I E C / T R 9 1 2 2 - 5 . T o x i c i t y t e s t i n g o f f i r e e f f l u
e n t s - p a r t 5 . P r e d i c t i o n o f t o x i c e f f e c t s o f f i r e e f f l u e n t s
9. P i ó r c z y ń s k i W .: B a d a n i e p a r a m e t r ó w p o ż a r u z u w z g l ę d n i e n i e m w ł a s n o ś c i m a t e r i a ł ó w i m e c h a n i z m u p r o c e s u s p a l a n i a . P r a c a d o k t o r s k a , I C h P W a r s z a w a , 1 9 9 7
1 0 . W. P i ó r c z y ń s k i , B . O ś c i ł o w s k a . K o m p u t e r o w y p r o g r a m d o s y m u l a c j i p o ż a r u w b u d y n k a c h w i e
l o k o n d y g n a c y j n y c h . 11 M i ę d z y n a r o d o w a K o n f e r e n c j a B e z p i e c z e ń s t w o P o ż a r o w e B u d o w l i , W a r s z a w a , 1 9 9 7 .
11. W o l a n i n J .: I n ż y n i e r s k i e m e t o d y o b l i c z e n i o w e w
a n a l i z i e r o z w o j u p o ż a r ó w , C N B O P , J ó z e f ó w , 1 9 8 6
