Bądź bezpieczny, myśl B-SAHF

Każdy pożar wysyła sygnały, które mogą pomóc w ustaleniu fazy jego rozwoju, ale co najważniejsze - w przewidywaniu nagłych zmian sytuacji. Będzie je potrafił odczytać jedynie strażak podejmujący decyzje na podstawie swojej wiedzy i umiejętności, bez zgadywania i liczenia na szczęście.

W końcu lat 90. strażaków uczono rozpoznawania podstawowych oznak i symptomów pożaru - m.in. rozgorzenia i wstecznego ciągu płomieni. Czytanie pożaru jest wyzwaniem, dlatego warto znać prostą i szybką metodę oceny zagrożeń z niego wynikających. Od początku 2000 r. z powodzeniem wykorzystywałem prosty skrót SAHF, odpowiadający czterem głównym oznakom rozwoju pożaru:

• smoke - dym,
• air (track lub flow path) - tory wymiany gazowej,
• heat - ciepło,
• flame - płomień.

W 2005 r. dowódca batalionu Ed Hartin zasugerował dodanie do tego skrótu litery B - oznaczającej budynek (building), aby przypominała o konieczności odczytywania oznak rozwoju pożaru w kontekście konstrukcji każdego budynku.

Odpowiednie rozpoznanie warunków pożarowych jest podstawą do stworzenia możliwie najbezpieczniejszego i najskuteczniejszego planu działania. Bez metody B-SAHF (wymowa tożsama z be safe - bądź bezpieczny - przyp. tłum) nie da się zastosować taktycznej wentylacji. Każdy strażak powinien prowadzić takie rozpoznanie indywidualnie, a informacje przekazywać do grupy szybkiego reagowania (GSR) oraz KDR. Umożliwi to stałe aktualizowanie bieżącego rozpoznania warunków pożarowych.

B - konstrukcja budynku

Typ konstrukcji oraz wykorzystane materiały mogą mieć znaczący wpływ na rozwój pożaru i jego oznaki.

Właściwości termiczne ścian i sufitów determinowane są gęstością materiałów, z których są wykonane, ich izolacyjnością oraz pojemnością cieplną (ilość energii cieplnej, jaka jest wymagana, aby podnieść temperaturę 1 g substancji o 1 ºC). Jeśli materiał konstrukcyjny ma niską pojemność cieplną, to nagrzeje się bardzo szybko. Jeśli okładziny powierzchni ścian i sufitu mają dobre właściwości izolujące, to mniej prawdopodobne, że energia cieplna przeniknie na zewnątrz pomieszczenia. Im większą gęstość mają materiały wykończeniowe, tym więcej energii cieplnej mogą wchłonąć.

Materiały konstrukcyjne o dużej masie termicznej (równoważnej z pojemnością cieplną) będą wchłaniać i zatrzymywać ciepło wytwarzane przez pożar, co może spowolnić jego rozwój. Jednak kiedy już dojdzie do nagromadzenia energii, może ona być przekazywana na drodze promieniowana do pomieszczenia. Temperatura powierzchni zacznie gwałtownie wzrastać, a woda na nią podawana - odparowywać. Dobrze izolowane okładziny wnętrz (np. mineralne płyty izolacyjne) będą gromadzić energię w pomieszczeniu objętym pożarem i może to przyspieszać jego rozwój.

Palne materiały wykończenia wnętrz będą produkować gazy z pirolizy w miarę wzrostu temperatury (od około 180 do 300 ºC), co będzie sprzyjało gromadzeniu się niespalonych paliw w strefie nadciśnienia (podsufitowej). Materiały niepalne będą natomiast wchłaniać energię we wstępnych stadiach rozwoju pożaru, np. tynk pochłania jej bardzo dużo i zachowuje się jak zbiornik na ciepło. Wtedy jednak o wiele trudniej schłodzić dany materiał. Kiedy pożar zostanie przygaszony i zatrzyma się wchłanianie ciepła, nastąpi jego oddawanie i możliwe jest nawrócenie spalania.

Podwójne szyby w oknach czy dobrze uszczelnione budynki mogą czasem spowalniać rozwój pożaru - ze względu na ograniczenie dopływu powietrza. Konstrukcje typu lekkiego mogą natomiast podlegać samoczynnej wentylacji (przepaleniu), prowadząc do nagłego rozprzestrzenienia  się ognia.

Przeznaczenie budynku może podpowiadać prawdopodobne rozmieszczenie i rodzaj paliwa, czyli znajdującego się w budynku wyposażenia. Warto więc przyjrzeć się rodzajowi budynku przez pryzmat możliwych sposobów rozwoju pożaru (np. rozgorzenie czy wsteczny ciąg płomieni).

Rozgorzenie

Rozgorzenie nastąpi w większości budynków przy dostatecznym dopływie powietrza. Pojedyncze szyby w dużych oknach często wypadają, co sprzyja dodatkowemu napływowi powietrza we wczesnych stadiach rozwoju pożaru. Słabo izolowane konstrukcje szybko się nagrzewają, co może prowadzić do ich zniszczenia i spowodować dopływ powietrza, jak też ułatwić przemieszczanie się gorących gazów pożarowych po obiekcie. Pomieszczenia o mniejszej naturalnej wymianie gazowej (powietrza) są mniej podatne na wystąpienie rozgorzenia do czasu zużycia dostępnego powietrza. Ciężkie, murowane lub tynkowane ściany będą pochłaniały dużo energii, co może opóźniać moment rozgorzenia.

Backdraft

Wsteczny ciąg płomieni częściej występuje w budynkach energooszczędnych, z dobrą izolacją, szczelnymi oknami, często z kilkoma warstwami szyb. Rozwijający się pożar może zużyć dostępny tlen zanim dojdzie do rozgorzenia. W miarę obniżania się zawartości tlenu proces spalania może zmienić się z płomieniowego w bezpłomieniowy. Bardzo istotne jest zrozumienie, że jeśli temperatura w pomieszczeniu jest wystarczająca do procesu pirolizy (czasami zaledwie 180 ºC), znajdujące się w nim paliwa będą produkować palne gazy.

Zapalenie gazów pożarowych

Puste przestrzenie, przepusty, kanały, konstrukcje balonowe (mające puste przestrzenie łączące ze sobą kilka kondygnacji, co ułatwia transport dymu w górę), duże otwarte powierzchnie, wysokie pomieszczenia czy podwieszane sufity - wszystko to pozwala przemieszczać się dymowi i gromadzić m.in. w obszarach przyległych do ogniska pożaru. Niespodziewane otwory lub puste przestrzenie mogą być efektem przeróbek budowlanych. Przepusty ogniowe źle wykonane lub uszkodzone można spotkać zarówno w istniejących, jak i przebudowanych obiektach.

Dym

Dym jest podstawową oznaką rozwoju pożaru (ORP). Nigdy nie można interpretować zachowania się dymu w oderwaniu od pozostałych oznak rozwoju pożaru. Trzeba być przy tym bardzo ostrożnym.

• Objętość i lokalizacja
  Objętość dymu może wskazywać na rozmiar i umiejscowienie pożaru. Niestety dym może przemieszczać się przez ukryte przestrzenie czy kanały i pojawiać się w całkowicie niespodziewanych miejscach. W niektórych przypadkach wskazówki te są więc błędne. Zdarza się wydzielanie dużych ilości dymu przy pożarze obiektu, gdy samo ognisko pożaru jest stosunkowo niewielkie i często w miejscu zupełnie innym niż spodziewane.
  Podstawową zasadą jest, że gorący dym unosi się pionowo. Kiedy napotka poziomą przeszkodę, będzie się rozprzestrzeniał, szukając dalszych możliwości pionowej wędrówki. Im dłuższa trasa, tym staje się chłodniejszy. Jednocześnie stopniowo miesza się z powietrzem.
• Wypór (tendencja do unoszenia się)
  Unoszący się dym oznacza wysoką temperaturę gazów, a zatem prawdopodobną bliskość ogniska pożaru. Nawet bardzo gęste produkty spalania będą lżejsze od powietrza po osiągnięciu wysokiej temperatury. Z drugiej strony dym mający tendencję do powolnego unoszenia się lub nawet opadania wskazuje na niską temperaturę gazów, co w połączeniu z „wypornością” może oznaczać względnie niskie temperatury w pomieszczeniu lub być wynikiem jego schłodzenia w trakcie wędrówki przez nieobjęte pożarem obszary budynku.
• Kolor i gęstość
  Kolor dymu będzie różnił się w zależności od rodzaju i formy paliwa, a także warunków wentylacji (wymiany gazowej). Trzeba pamiętać, że nie jest on wiarygodną oznaką zawartości niespalonego paliwa. Istnieją jednak pewne ogólne zasady przydatne we wstępnym rozpoznaniu.

Ciemny dym często oznacza bogatą mieszaninę gazów powstałą przy niedoborze powietrza. W wyniku spalania płomieniowego lub żarzenia cząsteczki węgla  unoszą się w kolumnie konwekcyjnej ognia, czego rezultatem jest bardzo ciemny kolor dymu. Przy dobrym dostępie powietrza część węgla ulegnie spaleniu w strefie reakcji płomienia, co zmniejszy ilość sadzy w dymie i da jaśniejszy żółty płomień.

Jasny dym (czasem niemal biały) powstaje, kiedy paliwo ogrzane jest do temperatury pirolizy. Lotne składniki zostają uwolnione, a węgiel pozostaje, tworząc warstwę zwęgloną. Ten proces może zachodzić także bez udziału tlenu. W miarę rozwoju pożaru ciepło będzie transportowane do sąsiadujących pomieszczeń, co może powodować pirolizę okładzin oraz innych materiałów palnych. Taki biały dym będzie gromadził się i rozprzestrzeniał na nieobjęte pożarem obszary budynku. Mimo jego niskiej temperatury zawartość energetyczna (zawiera dużo niespalonych produktów rozkładu termicznego) jest bardzo wysoka, a pojawienie się płomienia w tych obszarach może spowodować nagłe potężne zapalenie.

Szary dym oznacza, że występuje niewielkie spalanie płomieniowe lub żarzenie. Szary dym może powstawać także tam, gdzie miesza się ciemny dym ze spalania płomieniowego lub żarzenia z jaśniejszym dymem z pirolizy.

Dym o kolorze między żółtym a brązowym może wydzielać się we wczesnych etapach pirolizy materiałów drewnopochodnych. Decyduje o tym rozkład ligniny i wydzielanie się smoły.

Mity na temat czytania dymu

Istnieje powszechne przekonanie, że biały dym jest zbyt ubogi lub zbyt nasycony wilgocią, aby być niebezpieczny. Choć drewno wydziela parę wodną we wczesnych etapach spalania, nie należy twierdzić, że zawartość paliwa w dymie jest niska.

Po podaniu prądów wodnych łatwo zauważyć zmianę koloru dymu na biały, ale nie powinno się mylić tego z dymem wydobywającym się z przestrzeni, gdzie nie są podawane prądy wodne.

Wysokość płaszczyzny neutralnej

W miarę rozwoju pożaru płaszczyzna neutralna będzie się obniżać, a gęstość dymu rosnąć. Dlatego:

• wysoko usytuowana płaszczyzna neutralna może wskazywać wczesne stadium rozwoju pożaru,
• bardzo niska płaszczyzna neutralna może oznaczać warunki występowania bardzo bogatej mieszaniny paliwa z powietrzem, sprzyjającej występowaniu wstecznego ciągu płomieni,
• nagłe podniesienie się płaszczyzny może oznaczać pojawienie się wentylacji, czyli napływu powietrza w wysokim punkcie (powyżej płaszczyzny neutralnej),
• stopniowe obniżanie się może oznaczać kumulację gazów pożarowych i nadchodzące rozgorzenie,
• nagłe obniżenie się może oznaczać szybką intensyfikację pożaru.

Rys. 1 Obniżanie się płaszczyzny neutralnej w miarę rozwoju pożaru do rozgorzenia.

Tor wymiany gazowej

Tor wymiany gazowej oznacza ruch powietrza w stronę ogniska pożaru, a nagrzanych produktów spalania - na zewnątrz pomieszczenia. Po zidentyfikowaniu otworów dostarczających powietrze i torów wypływu gorącego dymu możemy ocenić fazę rozwoju pożaru, jak również jego intensywność i kierunek rozprzestrzeniania. Rozpoznanie otworów wlotowych i wylotowych może bardzo pomóc w stworzeniu najskuteczniejszego planu taktycznej wentylacji.

Prędkość i kierunek

Po zrobieniu otworu w pomieszczeniu objętym pożarem, gorące gazy będą wypływać jego górną częścią, a zimne powietrze będzie napływać dolną. Całkowita i nagła wymiana gazowa do wewnątrz (np. kiedy zostaną otwarte drzwi lub wypadnie okno) grozi powstaniem wstecznego ciągu płomienia. W niektórych przypadkach nastąpi też ruch gazów pożarowych z powietrzem na zewnątrz, a kilka sekund później backdraft. Wentylacja w wysokim punkcie spowoduje nagły napływ powietrza do środka, ale nie będzie już tego nagłego wypływu gazów pożarowych.

Przepływ - turbulentny lub stabilny

Jeśli tor wymiany jest powolny i stabilny, może to oznaczać, że pożar jest we wczesnym stadium rozwoju i najprawdopodobniej nadal jest kontrolowany przez paliwo. Jeśli wymiana jest szybka i turbulentna (często płaszczyzna neutralna jest wówczas nisko), to może oznaczać rozwinięty pożar kontrolowany przez wentylację. Dynamiczne pulsowanie toru wymiany gazowej (pożar „oddycha”) jest wyraźną oznaką pożaru kontrolowanego przez wentylację.

Pulsowanie dymu

Dym pulsujący na zewnątrz małych otworów może oznaczać pożar kontrolowany przez wentylację. Występują zmiany w ciśnieniu spowodowane ograniczonym dostępem tlenu. Kiedy stężenie tlenu spada, słabnie spalanie, co z kolei obniża temperaturę i powoduje sprężenie gazów. W rezultacie powietrze jest zasysane i wzmaga spalanie, powodując wzrost ciśnienia do momentu zużycia tlenu i cykl się powtarza. W niektórych przypadkach sytuacja może doprowadzić do wystąpienia backdraftu.

Świszczące odgłosy

Mogą wskazywać, że powietrze przemieszcza się do środka i na zewnątrz pomieszczenia przez małe szczeliny lub otwory z powodu zmian ciśnienia. Wskazuje to na pożar kontrolowany przez wentylację. Pamiętajmy, że świst może być zagłuszany przez inne dźwięki i hałasy.

Ciepło

Na oznaki związane z ciepłem wpływa konstrukcja budynku, w szczególności część izolacyjna wykończenia wnętrz, drzwi oraz okien. Wstępna ocena powinna skupiać się na zidentyfikowaniu następujących oznak oddziaływania ciepła:

1. Zaciemnienie okien bez widocznych płomieni oznacza występowanie bogatej mieszaniny gazów pożarowych z powietrzem (zagrożenie backdraftem), któremu często towarzyszą tłuste plamy na wewnętrznej stronie okien. Może być trudne do zaobserwowania przy dwu lub trzyszybowych oknach.
2. Pęknięcia szyb spowodowane są szybkim przyrostem temperatury. Mniejsze pęknięcia mogą pojawiać się przy wolniejszym przyroście ciepła, często towarzyszą im zaciemnienie i tłuste plamy (oznaki wysokiej temperatury i bogatej mieszaniny).
3. Pęcherze i zmiany koloru farby na drzwiach - są widoczne często przy lekkich drzwiach wewnętrznych. Ciężkie, dobrze izolowane drzwi zewnętrzne nie sprzyjają pojawianiu się tych zmian. Wstępne dotknięcie powierzchni drzwi oraz klamki może pomóc w wykryciu wysokiej temperatury.
4. Nagły przyrost ciepła często traktowany jako zapowiedź rozgorzenia lub wstecznego ciągu płomieni. Zauważenie tego jest trudne, co więcej oznaka ta występuje późno, dając mało czasu na reakcję. Zanim strażak odczuje wzrost temperatury może już znajdować się  w bardzo niebezpiecznej sytuacji, dlatego powinien chłodzić lub usuwać gazy pożarowe, przemieszczając się przez pomieszczenie i nie czekając z podawaniem wody aż zobaczy płomienie.
5. Omiecenie prądem rozproszonym powierzchni może być wykorzystane do sprawdzenia stopnia jej nagrzania przy słabo izolujących materiałach. Jeśli np. drzwi są gorące, warstwa wody w ich górnej części dynamicznie odparuje. Można odczytać wysokość płaszczyzny neutralnej poprzez obserwację miejsca, w którym zanika odparowanie.

Innym sposobem sprawdzania temperatury jest podanie nieznacznie rozproszonym prądem krótkiego strzału wody w strefę nad głową. Jeśli woda opada na ziemię i nie słychać syczenia, najprawdopodobniej temperatura pod sufitem w tym miejscu wynosi mniej niż 100 °C. Jeśli woda nie opada i słychać syczenie, oznacza to, że temperatura wynosi powyżej 100 °C. Strażacy mogą też unieść ostrożnie rękę w rękawicy w celu zbadania stopnia nagrzania. Jeśli nie czuć wyraźnego ciepła, dół rękawicy można odchylić, odsłaniając skórę w miejscu nadgarstka i ostrożnie unieść rękę w celu zbadania warstwy ciepła. Regularne sprawdzanie pomoże w ustaleniu zmian temperatury i da obraz warstwy termicznej. Takie rozpoznanie warunków pożarowych pomoże strażakom podjąć decyzję o kontynuowaniu przemieszczania się, zatrzymaniu i przeciwdziałaniu lub odwrocie, a także dobrać technikę działania.

Płomień

Kolor płomienia może wskazywać na rodzaj spalanego materiału. Trzeba jednak pamiętać, że ten sam produkt może spalać się płomieniem o różnym kolorze, zależnie od procesu spalania. Na przykład LPG wymieszane z powietrzem wytworzy płomień niebieski (z powodu obecności CO2), jeśli paliwo i powietrze mieszają się w procesie dyfuzji, to płomień będzie żółty z powodu obecności cząsteczek węgla, natomiast LPG spalające się w atmosferze niedoboru tlenu może dawać płomień czerwony.

Kolejnym przykładem jest spalanie się płyty wiórowej w pomieszczeniu. Kiedy dopływ powietrza jest dobry, to pojawi się żółty płomień, a jeśli występuje niedobór tlenu, kolor staje się pomarańczowo-czerwony.

W pożarze pomieszczenia - żółte płomienie zasadniczo wskazują na dobry dostęp powietrza, a pomarańczowo-czerwone na niedobór tlenu i występowanie spalania dającego bogatą mieszaninę gazów. Kształt czy forma płomienia może również podpowiadać rodzaj spalania. Pomarańczowo-czerwone płomienie biorące się ze spalania niecałkowitego są często turbulentne, krótkie i rwące się. Zapalenie zgromadzonych produktów pirolizy daje bardzo jasny żółty płomień, czasami niemal przejrzysty. Co zaskakujące, w tym przypadku forma „fali” płomienia jest większa, a same płomienie wydają się powolne. Powstawanie niebieskich płomieni w okolicy płaszczyzny neutralnej przypisywane jest obecności obszarów tlenku węgla osiągających stężenia palne.

Jak z pozostałymi oznakami metody B-SAHF, ważne jest, aby po dokonaniu wstępnej oceny koloru płomienia obserwować również ewentualne zmiany.

***

Strażacy regularnie pracują w niebezpiecznym i dynamicznie zmieniającym się środowisku. Mając ograniczone informacje, w ciągu sekund muszą podejmować decyzje i działania mogące ratować życie lub mu zagrażać. Najlepsze, co mogą zrobić, to na każdym etapie danego zdarzenia podejmować decyzje na podstawie fachowej wiedzy o konstrukcji obiektów i teorii rozwoju pożaru. Nie ma łatwych odpowiedzi, wraz z rozwojem wiedzy naukowej dotyczącej rozwoju pożaru muszą być gotowi do rewidowania podejścia taktycznego i otwierania się na nowe możliwości. Nie tylko zwiększy to bezpieczeństwo strażaków, lecz także pozwoli tworzyć najefektywniejsze plany działań gaśniczych sprzyjające poprawie skuteczności w ratowaniu ludzi i mienia.

Shan Raffel
Tłum. Szymon Kokot-Góra

Shan Raffel AFSM EngTech CFIFireE - inżynier technik, członek nadzwyczajny Instytucji Inżynierów Pożarnictwa, stypendysta Fundacji Winstona Churchilla 2009. Twórca programów szkoleniowych z dziedziny rozwoju pożarów wewnętrznych (CFBT). Wyróżniony Medalem Straży Pożarnych Australii oraz krajowym odznaczeniem za męstwo - Odznaką za Odwagę.

Literatura
[1] Grimwood P., Hartin E., Mc Donough J., Raffel S., 3D Fire Fighting Training,Techniques and Tactics, Fire Protection Publications, Oklahoma State University 2005.
[2] www.3dfirefighting.com
[3] www.cfbt-international
[4] http://www.firefighternation.com/author/shan-raffel
[5] au.linkedin.com/in/shanraffel/