1.3 火災的發展過程與防治對策

1.3.1 火災的發生

發生火災必須具有可燃物、氧氣 （氧化劑）及一定的外加熱量 （點火能）三個要素，三者缺一不可。這三個要素通常以火災三角來表示，如圖1.4所示。其中可燃物的數量是火災嚴重性與持續時間的決定性因素。氧氣主要由室內空間的大小、通風口的面積及通風形式決定。發生火災前，引燃可燃物的熱量必須由某個熱源供給，例如爐具、電加熱器、電火花、點著的香煙等。不過一旦起火，熱量便可由火焰供給，這時火災可以自我維持與發展。

圖1.4 火災要素三角示意圖

在研究燃燒的條件時，還應當注意，上述三個要素在數量上的變化也會直接影響燃燒能否發生和持續進行。例如，氧氣在空氣中的含量降低到15%以下時，燃燒一般就很難進行；著火源如果不具備一定的溫度和足夠的熱量，燃燒也不會發生。因此，燃燒的充分條件有以下幾個方面。

（1） 一定的可燃物含量。可燃氣體或蒸氣只有達到一定的含量時才會發生燃燒。

（2） 一定的含氧量。

（3） 一定量的著火源能量，即能引起可燃物質燃燒的最小著火能量。

（4） 相互作用。燃燒的三個要素必須相互作用，燃燒才能發生和持續進行。

1.3.2 火災的發展

對于通常的可燃固體火災，室內平均溫度的上升曲線可用圖1.5中的A線表示。現結合此曲線說明火災的發展過程。

室內火災大體分成三個主要階段，即火災初始階段、火災全面發展階段和火災減弱階段。各階段特點簡述如下。

1.初始階段

室內發生火災后，最初只是起火部位及其周圍可燃物著火燃燒。這時火災好像在敞開的空間里進行一樣。在火災局部燃燒形成后，可能會出現下列三種情況之一：

（1）最初著火的可燃物質燃燒完，而未延及其他的可燃物質。尤其是初始著火的可燃物在隔離的情況下。

（2）如果通風不足，則火災可能自行熄滅，或受到通風供氧條件的支配，以很慢的速度繼續燃燒。

（3）如果存在足夠的可燃物質，而且具有良好的通風條件，則火災迅速發展到整個房間，使房間中的所有可燃物（家具、衣物、可燃裝修材料等）卷入燃燒之中，從而使室內火災進入全面發展的猛烈燃燒階段。

初始階段的特點是：①火災燃燒范圍不大，火災僅限于初始起火點附近；②室內溫度差別大，在燃燒區域及其附近存在高溫，室內平均溫度低；③火災發展速度較慢，在發展過程中，火勢不穩定；④火災發展時間因點火源、可燃物質性質和分布、通風條件影響長短差別很大。

根據初始階段的特點可見，該階段是滅火的最有利時機，應設法爭取盡早發現火災，把火災及時控制和消滅。

2.全面發展階段

在火災初始階段后期，火災范圍迅速擴大，當火災房間溫度達到一定值時，積聚在房間內的可燃氣體突然起火，整個房間都充滿了火焰，房間內所有可燃物表面部分都卷入燃燒之中，燃燒猛烈，溫度升高很快。這種房間內局部燃燒向全室性燃燒過渡的現象稱為轟燃。轟燃是室內火災最顯著的特征之一，它標志著火災全面發展階段的開始。人們若在轟燃之前還沒有從室內逃出，則很難幸存。

轟燃發生后，房間內所有可燃物都猛烈燃燒，放熱速度很快，因而房間內的溫度升高很快，并出現持續性高溫，最高溫度可達1100℃左右。火焰、高溫煙氣從房間的開口大量噴出，火災蔓延到建筑物的其他部分。室內高溫還對建筑構件產生熱作用，使建筑構件的承載能力下降，甚至造成建筑物局部或整體倒塌破壞。

耐火建筑的房間通常在起火后，由于其四周墻壁和頂棚、地面堅固，不會燒穿，因此發生火災時房間通風開口的大小沒有什么變化。當火災發展到全面燃燒階段，室內燃燒大多由通風控制著，室內火災保持著穩定的燃燒狀態。火災全面發展階段的持續時間取決于室內可燃物的性質、數量和通風條件等。

3.減弱階段

在火災全面發展階段后期，隨著室內可燃物的揮發物質不斷減少以及可燃物數量減少，火災燃燒速度遞減，溫度逐漸下降。當室內平均溫度降到溫度最高值的80%時，則認為火災進入減弱階段。隨后，房間溫度下降明顯。直到房間內的全部可燃物被燒光，室內外溫度趨于一致，火災即告結束。

圖1.5中曲線B是可燃液體（及熱融塑料）火災的溫升曲線，其主要特點是火災初期的溫升速率很快，在很短的時間內，溫度可達到1000℃左右，火災基本上按定常速率燃燒。若形成流淌火，燃燒強度將迅速增大。這種火災幾乎沒有多少探測時間，加上室內迅速出現高溫，極易對人和建筑物造成嚴重危害。因此防止和撲救這類火災還應當采取一些特別的措施。

圖1.5 室內火災中的溫升曲線

1.3.3 火災的防治對策

在建筑火災中，防治火災的各種對策的應用都應當參照火災的發生發展過程加以考慮。下面結合圖1.6所示的火災發展時間線加以說明。

圖1.6 火災發展時間線以及相應消防對策

控制起火是防止或減少火災損失的第一個環節，為此應當了解各類可燃材料的起火性能，將其控制在危險范圍之外；應當足夠重視材料的合理選用，對那些容易著火的場所或部位采用難燃材料或不燃材料。通過阻燃技術改變某些可燃或易燃材料的性能是基本的阻燃手段。

火災自動探測報警系統是在火災初期階段發揮作用的。在發生火災的早期，準確地探測到火情并迅速報警，不僅可為人員的安全疏散提供寶貴的報警信息，而且可通過聯動方式啟動有關的消防設施來撲滅或控制早期火災。自動噴水滅火系統是一種當前廣泛應用的自動滅火設施，它可及時將火災撲滅在早期階段或將火災的影響控制在限定范圍內，并能有效保護室內的某些設施免受損壞。對于某些使用功能或存儲物品比較特殊的場合，還應依據具體情況選擇其他適用的滅火系統。

對于大型建筑、高層建筑和地下建筑等現代建筑來說，使用自動消防系統對控制火災的增長具有特別重要的意義。這些建筑中往往都有較大的火災載荷，且火災發展迅速，單純依靠外來消防隊撲滅火災，往往會延誤時機，因此加強建筑物的火災自防自救能力已成為現代消防的基本理念。自動火災探測和滅火系統是實現這種功能的兩種基本手段。由于火災的類型不同，撲滅火災的技術也有較大的差別。在一些特定的場合應當選用其他與該場合相適應的滅火系統。

在建筑火災中，防止煙氣蔓延是極為重要的，這是因為煙氣可對室內人員構成嚴重威脅。因此，必須在人員受到煙氣威脅之前就將他們撤離到安全地帶。有效控制煙氣的蔓延還是迅速滅火的基本條件，對于保護財產也具有重要意義。建筑物內的許多設施（如電子儀器、通信設備、生化材料等）受到煙熏后，它們的起火性能也會受到極大的影響。

火災常可發展到轟燃階段，因此保住建筑物整體結構的安全便成了火災防治的主要目標。為此應當保證建筑物構件具有足夠強的耐火性能，認真核算相關構件的耐火極限是防火安全工程的又一重要方面。

還應指出，建立良好的消防監控中心或通信指揮中心是實現綜合集成的關鍵一環，缺乏強有力的統一管理和控制，難以保證各類消防系統的有效運作。此外，消防隊的快速反應也具有重要意義，對于轟燃后的大火，一般需要專門的消防隊來撲救。他們越早到達，就越有利于控制火災。因此，加強消防通信和指揮系統、提高消防隊伍的快速反應能力是增強城市防火安全的重要方面。

各種消防設施對于控制和撲救火災都有著重要的作用，它們分別以不同的方式、在火災的不同階段，對火災的發展進程產生影響。例如在火災早期，啟動灑水噴頭滅火，對控制室內溫度的升高很有效，可有效預防轟燃的發生，并且火災也會較快被熄滅。圖1.7簡要說明了這一過程。

圖1.7 噴水對火災過程的影響