最常見(jiàn)的極端火災(zāi)現(xiàn)象：轟燃
我們?cè)谥暗奈恼掠懻撨^(guò)，不同通風(fēng)情況下的火災(zāi)特性。我們知道，只要有充足的可燃物、氧氣，單元房火災(zāi)就會(huì)逐步發(fā)展為整個(gè)單元房燒毀。近年來(lái)有，數(shù)十名消防員因?yàn)榛饒?chǎng)的轟燃導(dǎo)致?tīng)奚⑶椰F(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的情況都極其類(lèi)似。
消防員到達(dá)一個(gè)火場(chǎng)時(shí)，火災(zāi)一般都處在發(fā)展階段，接著進(jìn)入建筑內(nèi)部，進(jìn)行人員搜索和救援，或者是出槍滅火。在這個(gè)過(guò)程中，很少會(huì)有人注意到，火災(zāi)在不斷發(fā)展變化，火場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)不斷提高。這種情況下出現(xiàn)轟燃，消防員經(jīng)常察覺(jué)不到，最終導(dǎo)致消防員嚴(yán)重受傷，或者是犧牲。
轟燃是指火災(zāi)從發(fā)展階段過(guò)渡到全面燃燒階段時(shí)，突然劇烈的持續(xù)燃燒。
一
不同種類(lèi)的轟燃
一般轟燃
轟燃是可燃物和氧氣充足下，火災(zāi)發(fā)展階段常見(jiàn)的一部分（如圖1.1所示）。它標(biāo)志著火災(zāi)從發(fā)展階段向全面燃燒階段的過(guò)渡。在火災(zāi)發(fā)展階段中，天花板下會(huì)形成一個(gè)熱煙層。這個(gè)熱煙層會(huì)向與其接觸的物體傳遞熱量，如：櫥柜、可燃的壁襯等，我們稱(chēng)之為熱對(duì)流。
除此之外，煙也會(huì)將熱量向下傳遞到煙氣層下方的物體上，如椅子，桌子等，我們稱(chēng)之為熱輻射。這兩個(gè)熱傳遞過(guò)程，會(huì)導(dǎo)致房間內(nèi)所有物體升溫。在一個(gè)特定的時(shí)間點(diǎn)，溫度將達(dá)到熱解臨界值，此時(shí)，物體開(kāi)始受熱分解。
轟燃前會(huì)出現(xiàn)滾燃，滾燃是火焰在整個(gè)煙氣層中跳躍燃燒的現(xiàn)象。這一現(xiàn)象將導(dǎo)致煙層溫度大幅升高，高溫?zé)煔夥催^(guò)來(lái)又會(huì)增加下方可燃物的熱輻射。如果之前，有些物體還沒(méi)開(kāi)始受熱分解，現(xiàn)在它就會(huì)開(kāi)始了。緊接著，新形成的熱解產(chǎn)物著火，整個(gè)房間就被火焰吞噬。
轟燃階段，房間內(nèi)部溫度將急劇上升。僅僅幾秒鐘內(nèi)，溫度就會(huì)上升到600℃，在房間內(nèi)，幾乎沒(méi)有生存的機(jī)會(huì)。置身其中的消防員，逃生的時(shí)間只有幾秒鐘。即使能順利逃離，他們也經(jīng)常會(huì)被嚴(yán)重?zé)齻?strong style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box; word-wrap: break-word !important;">所以，轟燃發(fā)生前，要及時(shí)撤出房間。
2
通風(fēng)誘發(fā)型轟燃
通風(fēng)誘發(fā)型轟燃，僅在火場(chǎng)通風(fēng)條件不良，且房間內(nèi)積聚了足夠熱量的情況下發(fā)生。這意味著，在火災(zāi)發(fā)展的早期階段，由于氧氣不足，抑制了火災(zāi)的發(fā)展。如果火場(chǎng)通風(fēng)情況沒(méi)有變化，火災(zāi)將自行熄滅。
圖1.2中的黃線描述的就是這種現(xiàn)象。初始極端，黃線上升緩慢，接著開(kāi)始下降。通風(fēng)受限時(shí)，房間內(nèi)的熱量聚集受多重因素影響。一旦續(xù)集足夠熱量，房間內(nèi)的許多物體將繼續(xù)熱解，并成為新的可燃物。在現(xiàn)代建筑中，因?yàn)楦魺嵝Ч己茫@一情況更為常見(jiàn)。
這對(duì)消防隊(duì)員來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的風(fēng)險(xiǎn)，只要打開(kāi)門(mén)，就相當(dāng)于開(kāi)辟了一個(gè)通風(fēng)口。進(jìn)入房間就是給火場(chǎng)通風(fēng)，因此，消防員進(jìn)門(mén)的時(shí)候，火場(chǎng)的通風(fēng)情況就發(fā)生了變化，這種通風(fēng)將導(dǎo)致火勢(shì)變大。
如圖1.2中向上傾斜的黃線所示。房間內(nèi)的溫度會(huì)上升，房間內(nèi)的煙氣被點(diǎn)燃，幾秒鐘內(nèi)，火災(zāi)就會(huì)達(dá)到全面燃燒階段。這一現(xiàn)象產(chǎn)生的后果和普通轟燃產(chǎn)生的后果相似。
通風(fēng)量增加了多少，決定了通風(fēng)誘發(fā)型轟燃發(fā)生的速度。當(dāng)門(mén)被打開(kāi)時(shí)，空氣會(huì)進(jìn)入房間，假如門(mén)口放置了一臺(tái)正壓送風(fēng)機(jī)，這種情況下，通風(fēng)誘發(fā)型轟燃會(huì)來(lái)的更快。
還可用其他術(shù)語(yǔ)來(lái)描述這種現(xiàn)象，如「延遲轟燃」和「thermal runaway」。國(guó)際上，首選術(shù)語(yǔ)「通風(fēng)誘發(fā)型轟燃」。
3
兩種轟燃的對(duì)比
接下來(lái)，我們對(duì)兩種轟燃進(jìn)行對(duì)比，并分析其異同點(diǎn)。
兩種轟燃最大的不同點(diǎn)在于，他們發(fā)生的源頭不同。一般轟燃出現(xiàn)在通風(fēng)良好的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，而通風(fēng)誘發(fā)型轟燃則出現(xiàn)在通風(fēng)控制型火場(chǎng)。圖1.3顯示了不同火災(zāi)場(chǎng)景，可燃物百分比和溫度的關(guān)系。
圖的左邊顯示的是火災(zāi)初期階段，氧氣充足，燃料控制型火場(chǎng)，由于受可燃物限制。參與燃燒的可燃物，決定了火災(zāi)能否發(fā)展到轟燃階段?？扇嘉锶紵蟮臒後尫潘俾剩约盎鹧?zhèn)鞑デ闆r，決定了火災(zāi)的發(fā)展進(jìn)程。
如果熱釋放速率很快，并且火焰條件良好，轟燃將會(huì)出現(xiàn)。一些人還會(huì)用其他術(shù)語(yǔ)來(lái)描述這一情況：熱量誘發(fā)型轟燃或者熱輻射誘發(fā)型轟燃。
圖的右邊顯示的是通風(fēng)受限型火場(chǎng)。在這樣一個(gè)場(chǎng)景中，火災(zāi)已經(jīng)燃燒一段時(shí)間，可燃物是充足的，但是缺乏氧氣。如果沒(méi)有進(jìn)行通風(fēng)的話，火災(zāi)會(huì)逐漸熄滅，萬(wàn)一有通風(fēng)，火災(zāi)會(huì)再次加速發(fā)展，正如普通轟燃一樣，熱量又會(huì)聚集起來(lái)，一直達(dá)到轟燃的點(diǎn)。 最后，和之前的普通轟燃一樣。
但是，由于它的起因是因?yàn)橥L(fēng)狀況發(fā)生變化，因此，這種現(xiàn)象稱(chēng)之為通風(fēng)誘發(fā)型轟燃。
總之，普通轟燃出現(xiàn)在燃料控制型火場(chǎng)，而通風(fēng)誘發(fā)型轟燃出現(xiàn)在通風(fēng)受限型火場(chǎng)。
二
安全策略
在過(guò)去，消防員一直沒(méi)有意識(shí)到火災(zāi)發(fā)展進(jìn)程的重要性。因此，轟然發(fā)生的時(shí)候，很少有消防員能夠幸存下來(lái)。為了未來(lái)消防員滅火救援過(guò)程中的安全，我們通過(guò)對(duì)一些國(guó)家轟燃事故的調(diào)查，得出了以下結(jié)論：
轟燃發(fā)生時(shí)，房間內(nèi)的消防員所處位置，如果距離房間出口超過(guò)1.5m時(shí)，幾乎沒(méi)有逃生機(jī)會(huì)。這意味著，在轟燃環(huán)境中，僅有跨越1.5m距離的逃生時(shí)間。當(dāng)然，離房間出口超過(guò)1.5m外的地方已變成人間地獄，其溫度接近或超過(guò)600℃，幾乎什么也看不見(jiàn)。
我們可以看到，可采取的安全措施非常有限。
不要在那兒
最重要的策略是：“不要在那兒”。指揮員應(yīng)該具備通過(guò)火災(zāi)動(dòng)力學(xué)知識(shí)及各種可見(jiàn)的跡象，推斷轟燃是否會(huì)發(fā)生，并具備可以立即組織消防員從建筑物內(nèi)逃生的能力。
顯然，目前在這方面的培訓(xùn)是嚴(yán)重缺乏的，很多人并沒(méi)有識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)的能力。
（1）轟燃的特征
對(duì)消防員來(lái)說(shuō)，判讀火場(chǎng)非常重要，要有能力評(píng)估轟燃是否會(huì)發(fā)生。 Shan Raffel設(shè)計(jì)了B-SAHF模型，Ed Hatin在其基礎(chǔ)上做了一些改進(jìn)，大家可以參考公眾號(hào)關(guān)于這個(gè)模型的介紹。
火場(chǎng)中，有很多跡象可以看出轟燃是否馬上發(fā)生，消防員需要馬上撤離：
a.煙氣層在迅速下降或者已經(jīng)接近地板了；
b.煙氣層的煙層厚，顏色深或者煙氣層的顏色從淺灰色變成了深黑色；
c.煙氣層洶涌流動(dòng)，而且流動(dòng)越來(lái)越?jīng)坝浚?/span>
d.煙氣層變得越來(lái)越熱，并且難以忍受；
e.之前在火災(zāi)中未出現(xiàn)熱解物質(zhì)，突然開(kāi)始進(jìn)行熱解。
2
預(yù)防轟燃
轟燃發(fā)生的原因眾所周知，普通轟燃和通風(fēng)誘發(fā)型轟燃都會(huì)在煙氣層積聚熱量。普通轟燃的熱量積聚是由火場(chǎng)不斷增加的燃料燃燒引起的，而通風(fēng)誘發(fā)型轟燃的熱量則是來(lái)源于火場(chǎng)通風(fēng)，導(dǎo)致氧氣供給增加產(chǎn)生的。
（1）冷卻煙氣層
在火災(zāi)發(fā)展階段，最有效的戰(zhàn)術(shù)就是冷卻和惰化煙氣層。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，可以使用噴霧水槍直接射向煙氣層，噴霧角度可設(shè)置在大約60°，開(kāi)花脈沖射流應(yīng)盡可能短。
這樣操作可以使大量的水滴進(jìn)入到煙氣層，從煙氣中吸收能量，當(dāng)無(wú)數(shù)的射流被噴射到煙氣層，就可以把煙氣的溫度降至足夠低，使轟燃不可能發(fā)生。
另一個(gè)好處是可以實(shí)現(xiàn)水蒸汽與煙氣的混合，水蒸汽是不燃?xì)怏w。最終，滾燃會(huì)被煙氣中的水蒸汽所阻礙。同時(shí)，水蒸汽將煙氣層的煙氣惰化為不易燃?xì)怏w。
（2）通風(fēng)控制
在可能發(fā)生通風(fēng)誘發(fā)型轟燃的情況下，采用防止通風(fēng)措施也不失為一種方案，通風(fēng)受限的火災(zāi)最終會(huì)因缺氧而窒息。
事實(shí)上，有時(shí)候可能也無(wú)法采用防止通風(fēng)戰(zhàn)術(shù)，比如，房間里的窗戶(hù)會(huì)因?yàn)閮?nèi)外溫差而破裂。這時(shí)，最簡(jiǎn)單的做法也可以在窗戶(hù)前掛一塊擋風(fēng)的阻燃帆布。
三
案例：Stardust迪吧火災(zāi)
1981年1月14日，愛(ài)爾蘭首都柏林市Stardust夜總會(huì)發(fā)生火災(zāi)?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)，舞廳現(xiàn)場(chǎng)有841人。火災(zāi)發(fā)生在大房間局部一處封閉的地方，火災(zāi)很快就發(fā)展成了轟燃。由于大火波及了整個(gè)夜總會(huì)，導(dǎo)致那天晚上有48人喪生，214人受傷。
轟燃是造成重大人員傷亡的罪魁禍?zhǔn)?，除此之外，在防火方面做得也很不到位。房間里的墻壁裝修材料和長(zhǎng)凳非常易燃，現(xiàn)場(chǎng)也沒(méi)有滅火器，幾個(gè)緊急出口被鎖上了。
1
建筑基本情況
夜總會(huì)設(shè)在由幾棟建筑組成的綜合體建筑內(nèi)，內(nèi)部有一個(gè)中央舞池，舞池周?chē)袔讉€(gè)休息廳，這些休息廳里擺放著帶有軟墊的長(zhǎng)凳，如圖3.1所示。
最先起火的休息廳在圖中用圈標(biāo)識(shí)，據(jù)測(cè)量，這個(gè)休息廳大約有17m寬，10m深。長(zhǎng)凳沿斜坡安裝，長(zhǎng)凳的軟墊內(nèi)部填充了50mm厚的聚氨酯泡沫，外部由PVC包裝。
圖3.2顯示的是將休息廳和中心區(qū)域進(jìn)行隔離的簾布，簾布可以使舞廳的大小根據(jù)當(dāng)前人員數(shù)量而改變。此次火災(zāi)中的簾布由可燃材料縫制，主要材質(zhì)為滌綸，襯里是PVC。
后墻和側(cè)墻上覆蓋著由聚酯瓷磚制成的易燃材料，休息廳的天花板是隔熱的，由于天花板的隔熱性，導(dǎo)致熱量直接向中心的舞池區(qū)域傳導(dǎo)。
2
火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)情況
火災(zāi)發(fā)生在休息廳的后面，現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有人對(duì)初起的小火引起重視。夜總會(huì)的員工決定自己滅火，在滅火失敗之后，才向消防隊(duì)報(bào)警。參加聚會(huì)的人剛開(kāi)始時(shí)，甚至選擇留下來(lái)看滅火，建筑內(nèi)人員疏散時(shí)間開(kāi)始的太遲。
某一時(shí)刻，一名員工拉開(kāi)了隔離休息廳和舞池中央的簾布，煙氣的流動(dòng)本來(lái)被限制在一個(gè)點(diǎn)上，簾布被拉開(kāi)后，休息廳火勢(shì)發(fā)展迅速，形成了轟燃。
休息廳的轟燃，導(dǎo)致熱煙氣流入舞池中央。很快，所有人變的驚慌失措。
3
轟燃
由于火災(zāi)造成死亡人數(shù)多，愛(ài)爾蘭對(duì)此次火災(zāi)進(jìn)行了全面調(diào)查。建筑研究機(jī)構(gòu)（BRE）進(jìn)行了全尺寸模型實(shí)驗(yàn)。重新搭建了最初發(fā)生火災(zāi)的休息廳，放置的長(zhǎng)椅和桌子與夜總會(huì)放置的完全相同?，F(xiàn)場(chǎng)安裝了必要的設(shè)備，開(kāi)始點(diǎn)火。
整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程都有錄像，在網(wǎng)絡(luò)上可以找到簡(jiǎn)化版的影片。影片很好地再現(xiàn)了休息廳內(nèi)部的火災(zāi)發(fā)展情況，特別是轟燃階段清晰可見(jiàn)。
橙色救援為大家下載了該影片，為了能夠掌握到轟燃發(fā)生的關(guān)鍵特征，我們有必要反復(fù)多次觀看影片，影片還展現(xiàn)了轟燃是僅僅持續(xù)幾秒的現(xiàn)象。
在影片播放到5秒鐘時(shí)，五排長(zhǎng)椅中有四排仍然清晰可見(jiàn)，第五排長(zhǎng)椅在燃燒。火被限制在一定的表面區(qū)域，深灰色煙層開(kāi)始形成。大約9秒的地方，我們看到第三排長(zhǎng)椅開(kāi)始熱解。8秒后，第二排長(zhǎng)椅開(kāi)始熱解，兩秒鐘后第一排開(kāi)始熱解。到第24秒時(shí)，最前面的桌子上煙灰缸著火了。
很明顯，隔間內(nèi)已經(jīng)發(fā)生了轟燃。在前19秒時(shí)間里，火焰從休息廳的后墻一直向休息廳的開(kāi)口處蔓延，煙的顏色已經(jīng)從深灰色變成了深黑色。從第29秒開(kāi)始，影片顯示了熱煙層是如何從休息廳流出，又是如何引燃其他可燃物的。
在真實(shí)的火災(zāi)中，大量的熱煙氣以驚人的速度直接流到了舞池中央，從而導(dǎo)致大量人員傷亡。