战术要点20课|第8讲:顺风而行

本系列课来自Underwriters Laboratories (简称UL,即美国保险商实验室)的消防安全研究所(FSRI)所发布的专题报告“消防员研究的20项战术要点。”

当进入建筑物内攻搜救时,消防员必须知道风向是决定火场变化的一个关键因素。知道你是否在上风风向是火场侦查的一个关键要素。进入“风”里就像从烟囱往下爬下一样。风力增大,火灾发展及蔓延速度也会增加。

—Todd Harms

本期,我们就来聊聊大风天气下的火灾现象——风驱火,首先先来看看UL的视频:顺风而行

 

8.顺风而行

Keep the wind at your back

该视频提供三方面信息:

  • 风会产生风压,上风方向高压,下风方向低压

  • 风驱火产生“喷灯效应”,使得火灾快速跳跃发展

  • 风力作用下,会大大增加氧气供给量,使火场温度更高,产生的热通量值更大,从而对被困人员及消防员造成致命伤害

    所以在“风驱火”火灾中,我们一定要尽可能在上风方向发起进攻

了解“风驱火”

“风驱火”(Wind-dirven fire)虽然没有被正式定义,但是已经成为欧美国家火灾扑救的通用术语,简单的概括就是“风的影响导致火灾发展蔓延快速、异常”,它改变了火灾的发展速度及流动路(关于流动路,详见:战术要点20课|第6讲:火灾是怎么蔓延开的)。

首先,我们了解以下什么是“风压”。

风被描述为大规模的气体流动,所以风会与流体表现出相同的物理特性。

当你对着一张纸吹风,纸会飘起来,这是因为你吹的风在纸张上产生风压。

同理,当风吹向建筑表面时,它会在该面上(迎风面)产生正压力。

如果房间迎风面的窗户被打开,那么风会将房间内的压力升高,在没其他开口的情况下压力与风速成正比上升。而一旦对面有开口打开,那么就会因为压力差就会生成新的流动路径。

在过往,我们通常认为“风驱火”通常发生在室外堆垛及山林草地等室外火灾,但通过近几年的研究发现,“风驱火”在建筑物火灾中同样适用。

建筑物火灾中,“风驱火”通常发生在高层建筑(因为一般来说,风速会随着高度的增高而不断增加),但其他建筑也有可能发生。

风会携带大量氧气,使得火灾的供氧量大大提升,从而使火灾出现以下特点:

  • 可燃物将在更高的温度下燃烧

  • 热传播速度将会更快

  • 燃烧产生的热通量值更高

所有这些都会使得火灾产生更高的能量(HIGH ENERGY FIRES),破坏性更大,更难扑救。

 

“风驱火”引发的一些事故

 
 
 

1

 
 

2007年4月16日,威廉王子郡伍德布里奇地区的消防员Kyle Robert Wilson在扑救一起住宅建筑火灾中殉职,当时他正在执行火场搜救任务。


 

事后的调查结果显示,在消防员进入建筑内部几分钟后,大风导致火灾突变,火灾快速蔓延,从而导致Kyle Robert Wilson被困住,无法逃生。

火灾发生时,当地平均风速25英里/小时(11米/秒),阵风48英里/小时(21米/秒)

 
 

2

1998年12月18日,纽约一10层高层公寓楼发生火灾,造成3名消防员殉职。

事后调查结果显示,3名消防员很大可能是由于“轰燃”导致死亡,而现场大风对火灾的发展亦起到关键作用。

火灾发生时,当地平均风速15英里/小时(7米/秒),阵风达35英里/小时(16米/秒)


 
 

3

2004年12月21日,德克萨斯州一住宅发生火灾,造成1名实习期的职业消防员殉职,4名职业消防员受伤。

根据当时带队消防队队长的报告,当时风速达31英里/小时。当他们打开门准备内攻是,高温、火焰向内攻人员扑来,特别是在另一侧窗户玻璃被水流打破后,火灾进一步加剧,使得内攻人员不得不紧急撤离。殉职的消防员由于失联导致死亡。

火灾发生时,当地平均风速14英里/小时(6米/秒),阵风31英里/小时(14米/秒)


 

4

2009年4月12日午夜,德克萨斯州一住宅发生火灾,造成1名消防队长及1名实习期的职业消防员殉职。

事故调查结果显示,该起火灾事故为典型的风力驱动,两名消防员是由于火灾的快速发展而被困火场无法撤离导致牺牲。两名受害者是到场的第一批力量,通过前门发起内攻。到达现场后不到6分钟,受害者迷失了方向,因为大风裹挟着迅速增长的火焰“推”向内攻人员的书房及客厅区域,其他7名消防员撤离,而2名受害者无法逃脱。

火灾发生时,当地平均风速17英里/小时(7.5米/秒),阵风26英里/小时(12米/秒)


关于消防员在职期间的死亡报告,有兴趣的童鞋可以登陆https://www.cdc.gov/niosh/fire/。上面有每一起消防员在职期间死亡详实、中立的调查报告,包括完完整整事件的经过、周边环境、作战部署等等!

 


 

5

2012年2月24日,马里兰州乔治王子县(视频的实验证实模拟该起事故)一住宅(有地下室)发生火灾,消防队员到达现场时,风吹向建筑物后方。在强行打开前门(逆风进攻)后不久,他们发现火灾发生了激烈变化。

在进入的过程中,消防员很快受到快速流动的高温烟气伤害,导致7名消防员受伤,其中2名伤势严重(受困于1楼,处于流动路之中)。



消防员从A面发起进攻




 

当天天气情况:风速:13.8 ~ 20.7英里/小时(6.2~9.3米/秒);阵风:27.6 ~36.8英里/小时(12.3~16.4米/秒)

越来越多的事故表明,风力对建筑物火灾会产生致命的影响,而欧美多家研究机构也专门针对“风驱火”这种火灾现象进行了深入研究,下文的总结内容均来自以下这些研究机构的研究成果。


那么,“风驱火”有哪些征兆呢?

 
 

1

天气状况
 


研究表明,风速达到10英里/小时(4.47米/秒,三级微风),就能在驱使建筑物火灾快速蔓延。

所以我们在出警途中及火灾现场,要时刻注意周围环境特别是天气状况。

 


 

2

火灾侦查中可辨别的火灾现象

 

上风方向的窗户发现有跳跃的火苗冒出要引起高度警觉!

这是因为该房间在强风作用下相对于外部具有高压,所以火苗不断“跳跃”(也称脉冲火焰)以平衡过压,就像我们胀气需要不断打嗝一个道理,但是在强风作用下又没办法释放全部压力。


 

脉冲火焰

这时如果贸然打开房间另一侧的门(马上制造新的流动路径),火灾将会在强风作用下“扑”向消防员,后果不可想像。

 
 

3

无计划的通风排烟

  • 建筑物的上风方向一侧(迎风面)是否有房门打开?


 

  • 建筑物的上风方向一侧(迎风面)是否有开着的或者破损的窗户?

 

总之,归根到底,最重要的是时刻保持警惕

  • 留意你所在辖区及周边地区的天气情况(包括常年的天气状况、当前及未来的天气情况)

  • 从消防车驶离车库开始,就要留意风力及风向

  • 进入建筑物前,要观察建筑上风方向的火情(是否是脉冲火焰?)

  • 注意火灾快速发展的潜在风险

风是怎么改变火灾的流动路径的呢?

“风驱火”最可怕的不是会使火灾呈现更高的能量,而是它的不受控制,它能快速的改变火灾的流动路,让消防员措手不及。上述几起火灾造成消防员死伤很多都是因为由于贸然开窗或者窗户失效火灾在风的作用下迅速形成新的流动路,将消防员困住,造成消防员死伤。

那么,风是如何影响流动路的呢?

那么,风是如何影响流动路径的呢?


 
 

无风条件下

 

建筑物内部火灾的“流动路径”

  1. 窗户创造了双向流动,新鲜空气从底部进入,热烟气从顶部排出

  2. 一旦天花板的通风口被打开,热烟气、火苗就会被“拉”到上方,形成一条流动通道。此时窗口的双向流动仍然存在


 
 

有风条件下

 




 

建筑物内部火灾的“流动路径”

  1. 风覆盖了窗口出口的压力,创造了进入建构内部的单向流动路

  2. 天花板通风口是唯一的出口。风迫使所有的高温烟气、火焰迅速穿过建筑到达唯一的出口。单向流


风对流动路的影响

左图为风流入前10秒的状态,前门是入口同时也是出口,为双向的流动路

右图为风流入后10秒的状态,风通过后方窗户流入,前门变成出口,在风的作用下产生单向的流动路

在“风驱火”的建筑火灾中,风迫使所有的高温烟气、火焰穿过建筑物迅速到达单个出口,引起所谓的“喷灯效应”。


喷灯效应

“风驱火”——喷灯效应在外围的表现形式

喷灯效应在建筑物内部的表现形式

就像是风卷着火在蔓延一样!风速决定火的蔓延速度!

记住:最典型的“风驱火”火灾就是:大风+破损的窗+打开的门。所以,要尽可能在上风方向进攻,不要贸然打开下风方向的门窗!