Финские бани и другие помещения с повышенной начальной температурой

Как показывает практика, пожары в камерах сухого жара бань финского типа, сушилках твердых горючих материалов, достаточно часты,  причем нередко приводят к трагическим последствиям. Подтверждением этому стали пожары в г. Нижнем Новгороде в начале августа, где при тушении сауны пострадали от выброса пламени семь сотрудников пожарной охраны, и в Москве 10 октября текущего года, где при тушении пожара в комплексе помещений бани – сауны двое пожарных получили ожоги различной тяжести. Общими характеристиками этих объектов является большая величина пожарной нагрузки, развитость ее поверхности, высокая начальная температура, низкая влажность горючих материалов, главным образом древесины. При пожарах в таких помещениях из-за отсутствия проемов существенно ограничен газообмен.

Высокая температура (>1000C) и низкая влажность пожарной нагрузки в начальный период пожара обуславливают интенсивное пламенное горение, быстрое увеличение площади пожара. Затем по мере снижения концентрации кислорода в объеме скорость выгорания уменьшается и при достижении предельной концентрации кислорода 14 – 16 % пламенное горение прекращается. В дальнейшем протекает гетерогенное горение поверхности углистого слоя и пиролиз прогретого слоя древесины с выделением летучих горючих газов: СО, СН4, Н2, С2Н4 т.п., а также СО2 и паров воды [1].

Если пренебречь поступлением свежего воздуха через неплотности в ограждениях помещения, то оценочные расчеты показывают, что для камеры сухого жара объемом 17 куб.м. (2,5х3,0х3,2) на момент достижения концентрации кислорода, равной 14%, количество сгоревшей древесины составит 0,026 кг на 1 кв.м. поверхности горения, или 0,06 кг на 1 куб.м. объема помещения, а средняя температура в помещении составит от 5000С до 10000С, в зависимости от степени теплопотерь (0,4+0,0) на нагрев конструкций, удаление с продуктами горения и т.п. Малая степень выгорания древесины на стадии пламенного горения (0,026 кг/м2) показывает, что время этого процесса в камере составляет 30 секунд при условии полного охвата пламенем всей поверхности горючей нагрузки. В случае если горение происходит только на части поверхности потолка (наиболее вероятная ситуация), начальное время пламенного горения может возрастать до 3-х – 5-ти минут.

На момент прекращения пламенного горения в помещении создается следующая ситуация:

• высокая температура газовой среды;
• малое время формирования, а, следовательно, незначительная толщина прогретого до температуры пиролиза слоя горючего;
• пиролиз прогретого слоя;
• гетерогенное горение угля с поверхности;
• создание СО2, паров воды в атмосфере.

Пиролиз древесины в условиях газификации прогретого слоя является суммарно эндотермическим процессом, т.е. протекает с поглощением тепла; из-за малой толщины слоя прогретого до температуры пиролиза, тепло расходуется на прогрев древесины на большую глубину. Кроме того, существуют естественные потери тепла за счет конвекции и теплопроводимости. Это приводит к тому, что температура в объеме понижается, и там, следовательно, создается разряжение, за счет которого через неплотности в камеру подсасывается воздух. При его смешении с горючими продуктами на определенной стадии образуются горючие концентрации в части объема, которые могут самовоспламеняться, или  поджигаться очагами тления. Периодические выбросы дыма из закрытого объема с большой величиной пожарной нагрузки и развитой площадью горения (штабели древесины), наблюдается в модели помещения объемом 0,25 куб.м., футерованной огнеупорным кирпичом, подтверждает возможность того, что данное явление имеет место и в реальных условиях пожара. Действительно, вопреки установившемуся мнению о возможности вспышки только после открытия проемов, на последнем пожаре в Москве наблюдался взрыв в закрытом комплексе помещений сауны.

Такие периодические вспышки не позволяют понизиться температуре в объеме ниже определенного уровня. На создание горючей концентрации в помещении могут существенно влиять и вторичные эндотермические реакции паров воды и двуокиси углерода с углем, в результате чего выделяется водород, окись углерода и поглощается тепло,         что также приводит к снижению температуры в помещении и подсосу воздуха.

При открывании двери процесс поступления воздуха резко интенсифицируется, что приводит к быстрому образованию горючей смеси и ее самовоспламенению, или зажиганию. Вследствие роста давления от сгорания смеси из камеры в коридор, и другие прилегающие помещения выбрасывается часть объема смеси с концентрацией выше верхнего предела, которая, смешиваясь с воздухом, воспламеняется за пределами камеры, создавая распространяющийся фронт пламени с температурой около 10000С и приводя к гибели и травмированию пожарных.

Учитывая указанные выше особенности пожарной опасности таких помещений, при надзоре за соответствием проектной документации требованиям норм особое внимание следует уделять вопросам противопожарной защиты зданий и сооружений с банями сухого жара (саунами), руководствуясь при этом  положениями  действующих нормативных документов.

При проектировании встроенных саун в зданиях общественного и административно-бытового назначения необходимо предусматривать противопожарные мероприятия, регламентируемые соответствующими строительными нормами и правилами (СНиП 2.08.02-89 «Общественные здания и сооружения», СНиП 2.09.04-87 «Административные и бытовые здания»).

Помещения встроенных бань сухого жара (саун) могут размещаться в административных зданиях и сооружениях, перечень которых устанавливается республиканскими (территориальными) и местными органами архитектуры и строительства совместно с заинтересованными республиканскими (территориальными) органами государственного надзора.

Не допускается размещение встроенных саун в подвалах, под трибунами, в спальных корпусах пионерских лагерей, школ-интернатов, детских дошкольных учреждений, стационарах больниц, а также под помещениями и смежно с помещениями, в которых находится более 100 человек.

При устройстве встроенных саун необходимо соблюдение следующих требований:

• вместимость парильной не должна превышать 10 мест;
• выделение парильной и комплекса помещений сауны в здании I, II, III степеней огнестойкости противопожарными перегородками I типа и перекрытиями III типа; в зданиях IIIа, IIIб, IV, IVа степеней огнестойкости  — противопожарными перегородками и перекрытиями с пределом огнестойкости не менее 1-го часа;
• устройство из помещений комплекса сауны обособленного эвакуационного выхода; не допускается устройство выходов непосредственно в вестибюли, холлы, лестничные клетки, предназначенные для эвакуации людей из здания;
• оборудование бани печью заводского изготовления с автоматической защитой и отключением до полного остывания через 8 часов непрерывной работы;
• Устройство в парильной перфорированных сухотрубов, присоединенных к внутреннему водопроводу. Сухотруб из стальных водопроводных труб накладывается по периметру парильного помещения сауны (под потолком). Диаметр труб следует выбирать по расчету, принимая интенсивность орошения не менее 0,06 л/с на квадратный метр потолка и боковой поверхности стен, с отверстиями диаметром 3-5 мм и шагом 150-200 мм. С целью обеспечения эффективности орошения струи воды должны быть направлены под углом 20-30 градусов к орошаемой поверхности. Сухотруб подключается к общей системе внутреннего водоснабжения. Вода на орошение подается открытием вентиля, расположенного в доступном месте, за пределами помещения сауны в специальном ящике (коробке), опломбированном и имеющем соответствующее обозначение. Этот же сухотруб может иметь устройство для подачи воды через него от прибывающей пожарной техники, причем узел соединения лучше устанавливать вне здания;
• Устройство на фасаде здания, в котором размещена сауна, двух патрубков диаметром 65-80 мм, подключенных к трубопроводу, по котором подается вода в перфорированный сухотруб, с устройством обратного клапана и задвижки, установленной внутри помещения, но управляемой снаружи здания;
• Устройство в парильном помещении над входной дверью в нее спринклера с температурой срабатывания около 1000 С, размещенного на сети внутреннего противопожарного или хозяйственно-питьевого водопровода;
• Применение для отделки парильного помещения лиственных пород древесины;
• Устройство в парильной естественной приточно-вытяжной  вентиляции кратностью 1.

Из-за рассмотренных выше особенностей развития пожара в этих помещениях определенную трудность представляет выбор стратегии и тактики их тушения.

В методических рекомендациях [2] предлагается подавать для тушения камер сухого жара тонкораспыленную воду, причем целесообразность этого способа обосновывается большим количеством образующегося при ее испарении пара (1,7 куб.м. на литр). Для анализа последствий применения тонкораспыленной воды оценили значение некоторых параметров в камере сухого жара объемом 17 куб.м., если температура газовой среды в ней в момент подачи воды составляла 6000C и снизилась до 2000C . Для охлаждения указанного объема до 2000C (при более низкой температуре наиболее вероятен процесс нагрева воды без ее парообразования, т.е. до 1000C) при полном испарении капель требуется 0,9 л. воды, а объем выделившегося пара составит при конечной температуре 1,9 куб. метра. Одновременно вследствие уменьшения температуры объем газа в помещении сократится до 9,2 куб. метра. Таким образом, в камере объемом 17 куб.м. суммарное количество газа при температуре 2000C составит 11,1 куб.м. и, следовательно, давление снизится до 0,65 атмосферы. Снижение давления, естественно, приведет к интенсивному подсосу воздуха в камеру из окружающей среды через неплотности и созданию в этом объеме горючей концентрации, способной к быстрому кинетическому горению.

Поэтому не исключено, что одной из причин «взрывов» саун, приводящих к травмам и гибели пожарных, является подача воды в объем помещения в момент открытия двери. Две последние вспышки (при подаче ствола от внутреннего крана и при подаче ствола звеном ГДЗС) на пожаре в Москве подтверждают это предположение.

Для максимального исключения несчастных случаев при тушении данных объектов необходимо предотвратить возможность образования горючей смеси в момент проникновения пожарных в здание. Принципиально это можно сделать двумя способами:

• Флегматизацией объема;
• Предварительным инициированием в объеме пламенного горения или снижения концентрации горючих газов ниже НКПВ.

Для флегматизации объема наиболее перспективным является огнетушащий порошок, подаваемый в объем камеры через небольшое отверстие: окно, вентиляционная щель и др. Порошок в течение времени, достаточного для вскрытия двери или подачи стволов на охлаждение, будет находиться во взвешенном состоянии, предотвращая воспламенение и распространение кинетического горения.

Предварительное инициирование пламенного горения или снижения концентрации ниже нижнего концентрационного предела с одновременным охлаждением объема может быть осуществлено подачей воздуха в объем с помощью дымососа. В качестве дополнительных мер, обеспечивающих безопасность работы личного состава, следует рекомендовать:

1. Производить разведку и вскрытие саун при наличии заполненной рукавной линии со стволом типа НРТ, или других аналогичных устройств, создающих водяную завесу.
2. Внутри камеры сухого жара над входной дверью установить спринклер с температурой срабатывания 180 – 220 0C, питаемый от водопроводной сети.

При возникновении пожара его включение произойдет на стадии пламенного горения, или даже раньше, что снизит интенсивность развития пожара, обеспечит  флегматизацию объема парами воды. При этом водяная завеса, создаваемая спринклером над входной дверью, явится своеобразным огнепреградителем в случае выброса из камеры горящей паровоздушной смеси.

3. Кроме того, на стадии проектирования и строительства таких помещений можно предусмотреть в камерах сухого жара и сушилках устройство специальных проемов, защищенных самооткрывающимися или саморазрушающимися при пожаре конструкциями. Один из проемов должен располагаться в зоне избыточного по сравнению с атмосферой давления (в потолке, или в верхней части стены), а другой – в нижней части помещения. Наличие этих проемов обеспечит при возникновении пожара нормальный газообмен и позволит перевести процесс горения полностью в диффузионный режим и исключить опасность вспышек и выбросов пламени, а также предотвратить, или, по крайней мере, снизить интенсивность распространения пожара в смежные помещения.

Литература:

1. В.Н.Козлов «Пиролиз древесины» – М.: АН СССР, 1952
2. Пожарная опасность камеры сухого жара в банях финского типа. Методические рекомендации. – М.: УПО ГУВД Мособлисполкома, 1987.

ОПиАСР и СНТБ ГУ ГПС

МВД России

Кафедра процессов горения

ВИПТИ МВД России