理解轟燃：關(guān)于轟燃的迷思與誤解「上」
前言
轟燃可能是建筑火災(zāi)中，最典型的極端火災(zāi)特性。我的朋友和來自瑞典的朋友經(jīng)常觀察到的，它算不上真正的極端火災(zāi)特性，而是正?；馂?zāi)特性。
“極端”這個術(shù)語是我們在感知背景下構(gòu)建的，它定義了我們控制它的能力有限，以及它對消防員安全的潛在影響。
然而，轟燃的發(fā)生不是偶然隨機(jī)的，它是一個室內(nèi)火災(zāi)發(fā)展過程的一部分。
誤解
很長一段時間，我在各種培訓(xùn)材料中，搜集有關(guān)極端火災(zāi)特性的相關(guān)報道和評論。雖然找到不少關(guān)于轟燃現(xiàn)象的準(zhǔn)確信息，但也常常見到關(guān)于轟燃的誤解和錯誤信息。
當(dāng)空氣中的氣體被點(diǎn)燃時，家中有可能發(fā)生轟燃。
·當(dāng)爆炸或轟燃發(fā)生時，內(nèi)攻消防員很可能會被困在內(nèi)。
·當(dāng)溫度上升至500-600攝氏度時，轟燃發(fā)生，熱量足以點(diǎn)燃空氣中的任何氣體，甚至可能出現(xiàn)爆炸。
·如果火場有可燃?xì)怏w或者甚至是灰塵，然后突然蒸氣云被點(diǎn)燃，這就是我們所謂的轟燃。
·當(dāng)整個房間突然燃燒時，轟燃就發(fā)生了。
前面的每一個陳述，都是經(jīng)驗(yàn)豐富的消防員做出的。
不能識別和降低風(fēng)險，將有可能導(dǎo)致滅火過程中引發(fā)轟燃，這將對消防員造成重大威脅。
因此，認(rèn)識和降低風(fēng)險的核心是：了解什么是轟燃，以及它發(fā)生的必要條件。
什么是轟燃？
轟燃是火災(zāi)發(fā)展過程中，上升階段突然過渡到全面燃燒階段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。這種現(xiàn)象是指室內(nèi)所有可燃物的表面迅速燃燒。
如果發(fā)生轟燃，室內(nèi)的熱釋放速率和溫度都迅速上升。轟燃有可能發(fā)生在室內(nèi)火災(zāi)或者在通風(fēng)控制型火災(zāi)中，新空氣進(jìn)入火場。
轟燃的特征包括15～20kW/m2的輻射熱通量（輻射熱傳遞足以使普通可燃物迅速升高至其著火溫度）和煙氣層平均溫度500℃-600℃ (Drysdale, 1998)。
其他特征，包括火焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌煲约盎鹧嫱黄品块g窗戶等(Gorbett & Hopkins (2007)。
圖1 轟燃（照片由William Cobb,
Cornelius 提供- Lemley 消防隊(duì)）
轟燃和室內(nèi)火災(zāi)發(fā)展
描述轟燃的定義和方法有非常多，其中最重要的一點(diǎn)是，它是火災(zāi)向全面發(fā)展階段的快速轉(zhuǎn)變。
室外可燃物（如沙發(fā)或軟墊椅）的燃燒，主要經(jīng)過四個階段：
初起階段，只有一小部分參與了燃燒，隨著燃燒進(jìn)入發(fā)展階段，更多的燃料參與了燃燒，燃燒速度加快。最后，所有可燃物著火，火災(zāi)進(jìn)入了全面燃燒階段。
隨著可燃物耗盡，火災(zāi)進(jìn)入下降階段。
通觀整個過程，火災(zāi)發(fā)展是由燃料控制的，火災(zāi)發(fā)展速度和能量釋放取決于燃料特性和結(jié)構(gòu)。由于燃燒在室外發(fā)生，在每個燃燒階段，供氧都是充足的。
燃燒熱是一定量的可燃物充分燃燒時釋放的能量?？扇嘉锶紵龝r釋放的總能量取決于燃燒的熱量和可燃物的量（質(zhì)量）。燃燒熱的單位是焦耳（J）。然而，這只是其中一部分。
熱釋放速率（HRR）是單位時間內(nèi)可燃物燃耗所釋放的能量,單位是瓦特（W）。1瓦特等于1焦耳（單位能量）每秒（單位時間）。美國消防局習(xí)慣上使用英國熱量單位（BTU）作為能量單位。
用這個單位，HRR可以表達(dá)成Btu/s.。但是，以上這些與轟燃有什么關(guān)系呢？
結(jié)果表明，熱釋放速率與轟燃有關(guān)。
當(dāng)火災(zāi)不受限制時，可燃物燃燒產(chǎn)生的大量熱量通過熱輻射和熱對流而流失。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生在室內(nèi)會，情況又是怎樣呢？
室內(nèi)火災(zāi)發(fā)展會受到房間情況的影響，室內(nèi)的其他材料，例如墻壁、天花板和地板吸收了火災(zāi)釋放的一些能量。另外一些能量是沒有被吸收的，而是輻射給了可燃物，繼續(xù)維持和加速了燃燒過程。
熱煙氣和空氣在火源的加熱下，不斷上升，接觸到冷的天花板和墻壁后，熱量傳遞給這些較冷的材料，提高它們的溫度。這個熱量傳遞過程，提高了整個房間的溫度。
隨著周圍可燃物被加熱，他們開始熱分解。最終，熱解速率達(dá)到可以維持燃燒的點(diǎn)，火勢開始向其他可燃物蔓延。
然而，室內(nèi)與室內(nèi)外火災(zāi)，最顯著的區(qū)別是室內(nèi)的通風(fēng)情況。通風(fēng)口的大小、位置和開口形狀，既影響燃燒所需的氧氣，又影響室內(nèi)熱解氣體和火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣是保留在室內(nèi)，還是流出。
課本中對“火災(zāi)發(fā)展階段”的描述各不相同，但火災(zāi)發(fā)展過程中的現(xiàn)象是一樣的。我們把室內(nèi)火災(zāi)發(fā)展過程分為四個階段：初起階段，發(fā)展階段，猛烈階段和下降階段（見圖2）。
雖然，我們將火災(zāi)發(fā)展劃分為四個階段，但實(shí)際過程是連續(xù)的，從一個階段到另一個階段。雖然在實(shí)驗(yàn)室中可以清楚地定義這些轉(zhuǎn)變，但在實(shí)際火場中，往往很難判斷哪個階段何時結(jié)束，哪個階段開始進(jìn)行。
圖1 轟燃（照片由William Cobb,
Cornelius 提供- Lemley 消防隊(duì)）
如果火災(zāi)能量釋放的速度比從房間流失的速度更快，那么溫度將升高；一旦釋放了足夠的能量，就會發(fā)生轟燃，火災(zāi)將從增長階段迅速發(fā)展到猛烈階段（見圖2）。
這種情況發(fā)生時，火災(zāi)將蔓延到房間內(nèi)所有可燃物表面，火焰將突破房間所有窗口。
我們以浴缸作類比（見圖3），這可以很好地解釋通風(fēng)和轟燃在燃料控制型火場中的關(guān)系。
把轟燃和一個帶排水口的充水浴缸相比，把水當(dāng)做熱能，水量當(dāng)做可燃物（火災(zāi)荷載）的總熱量。水龍頭的大小和水壓控制水流量，即熱釋放速率。
浴缸的容積類似于房間的體積及其容納熱量的能力。浴缸排水的大小和位置控制失水率，模擬了通過通風(fēng)口和氣體傳導(dǎo)出去的熱量損失。在這個類比中，如果浴缸充滿和溢出，就會發(fā)生轟燃。(Kennedy & Kennedy, 2003, p. 7)
