harricane 發表於 2011-2-20 23:03:52

火災判讀指標─煙與氣流的判讀(上篇)

  這篇文章讓我們來探討火場中「煙」與「氣流」判讀的重要性。煙和氣流在火場中所表現出來的指標,對於我們去了解一個火場是相當有幫助的。我們把煙及氣流分開討論,是因為兩者均有一定的複雜度,而兩者又有密不可分的關連性。煙是由可燃性蒸氣、不完全燃燒產物及碳粒子所組成,而氣流則是帶動空氣及煙在火場中進出。

  對於煙而言,我們應該要了解的是「煙看起來如何?」以及「煙從哪裡來?」。這個指標對於判斷火點位置有很好的效果。當然,也可以從外面看見,也可以從裏面判讀,因此持續的觀察煙以及進行風險及決策評估(size-up)對於入室行為相當重要。

  對於氣流而言,我們要觀察的重點在於「氣流進出的位置」。因為氣流是用來帶入空氣、帶出煙、以及將兩者混合的現象。氣流在出入口處看起來如何?當你在內部進行滅火時,氣流的變化如何?當消防員在入室進行滅火攻擊及通風時,因為射水或通風的結果,會使氣流表現更加顯著。

  以下我們會針對這兩種指標分別討論及繪製「指標地圖」。而在開始討論前,還是要告訴大家在進行火場判讀時,不能僅著重單一指標的判讀,火場判讀五大指標B-SAHF(Building, Smoke, Air Track, Heat, and Flame)彼此均存有其相關性,應從各個角度去切入觀察,才能夠對火場更為了解。感謝CFBT-US機構(http://cfbt-us.com/index.html)對於相關專業的分享。

壹、煙的判讀
  煙的指標判讀,將告訴你火場目前處於的階段、燃燒方式,以及建築物內部結構、內容物形態等相關資訊。基本煙的指標便是煙的位置、煙的透視密度(厚度)、煙的顏色、浮力密度以及其體積大小。

(原圖取自CFBT-US機構,翻譯重繪)
一、位置
  煙的位置判讀指標,可分為戶外判定以及室內判定。從戶外判定應考慮以下幾個問題:
1.有沒有看到煙?如果有煙,只有這一個開口有煙嗎?
2.從建築物哪一面、哪一層看到煙?
3.煙是從打開的門或窗戶排出?或是從門窗的縫隙、屋頂通風口等缺口冒出?
4.煙從一個開口還是多個開口冒出?
5.煙冒出的位置是否隨著時間而變動?

  由外在煙層冒出的位置與面,可以在腦海中劃出一個內部濃煙可能分佈的初略立體圖,你所部署的水線也會較完整。舉例來說,當今天你發現火場正面有火煙,而建築物後方也有濃煙冒出,這就代表著熱煙已經有路徑往後方竄,這時如果你直接從正面去進攻,有可能便會因此將火煙往後方趕。另外,觀測煙竄出的方式是由門窗縫竄出還是由既有開口竄出,也是很重要的觀察指標,當你發現煙從門窗縫溢洩出來時,很可能代表著內部的空間已經被濃煙填滿,也可能代表火勢已經成長到一個階段,這時便必須結合等等提到的氣流概念去觀察是否有極端的火災行為產生。

  另外,上述的問題與建築物的格局、開口、空間體積以及氣流都有其相關性。舉例來說,當你發現一層挑高7m以及一般3m的空間,煙冒出來的意義就大不相同,當同樣的空間都會有煙洩出時,挑高樓層所裝載的可燃性蒸氣及熱會比一般樓層高出許多,風險也會大大提升。

  除了戶外的判定外,建築物內部的煙位置判定也很重要:
1.煙有沒有被侷限在某個區劃內?或是已經蔓延到其他區劃內?
2.煙是從空隙中溢洩出嗎?
3.煙是集中在一層樓或數層樓?
4.煙的位置是否隨著時間變動?

  當濃煙在內部由一區劃蔓延到其他區劃時,代表火勢已經成長一段時間,濃煙的量已經足以橫跨區劃,尤其當煙層已有到梯間或管道間的趨向,便要思考煙囪效應之問題。先前香港九龍大下造成多人死傷的火警,就是沒有注意到煙囪效應,才導致這場悲劇。

二、體積
  常會聽到無線電回報描述火煙狀況時,會有主觀式的用語,且這樣的用語常會使接收者和通報者產生認知上的差異。舉例來說,當你聽到回報「窗口冒出濃煙」時,什麼叫做濃煙?與淡煙差在哪?其實,更明確的說,描述一個煙層,應該將其分為體積及重量。濃煙及淡煙是有關煙的重量(密度),體積的描述,則用大小來描述更適合。

  我們可以從戶外來觀察煙溢洩出的體積,但是它並不能代表室內有多少濃煙。室內濃煙體積的大小是更重要的指標。室內煙的體積與它的厚度有關,也就是一般消防員在談的中性帶的高度。煙層體積越厚,可能儲存的熱能量就越大,然而消防員往往只注意到中性帶到地面的高度,忽略掉中性帶到天花板的高度,舉例來說,挑高的電影院起火時,即使中性帶還距離地面一公尺,天花板可能已經有滾燃發生(rollover),消防員若不注意,可能會陷入閃燃的風險中。一般而言,觀察煙的體積,需注意以下兩點:
1.煙的體積隨著時間增加或減少?
2.煙層的中性帶是上升還是下降?

  上述兩點都代表著煙體積的移動或是氣流的改變,而這兩點也表示火場情況的改變,包括燃燒型態的改變(通風控制燃燒或是燃料控制燃燒),以及極端火災特性(閃燃及爆燃)的重要指標。

  舉例來說,當消防員看到濃煙體積突然增加時,代表著火場即將開始陷入閃燃階段(所有物質均開始分解可燃性蒸氣);當煙的體積減少時,代表著火場開始通風良好,大部分的煙開始完全燃燒。

三、透視密度(厚度)
  透視密度就如同之前所述,攸關於煙的厚度(濃度)。以濃煙來說,它的煙粒子相當密集,是絕不容易穿越它,而煙粒子越集中,越會使煙出現像棉絨一般的結構。煙的厚度取決於燃燒的型態以及燃燒物的種類。通風控制燃燒的火警或是多種混核燃料的分解,都會導致濃稠的濃煙。濃稠的煙最容易觀察的一個明顯指標就是當你看到煙越昏暗時,代表著煙的濃度越高,當煙粒子集中到一定的程度時,則會呈現像棉絨一樣的紋理結構,這也表示該空間正呈現著極度沒效率的燃燒,以及過多未燃燒掉的可燃性燃料。

  一般而言,你應該注意觀察以下幾點:
1.建築物外部的煙有多厚?
2.建築物內部的煙有多厚?
3.煙的厚度隨著位置的不同是否有不一樣?(可以聯想到火點的位置)
4.煙的厚度有隨著時間改變嗎?

四、顏色
  談到煙的顏色,很多消防員的認知普遍不足,但它也是一個非常重要但容易混淆的指標。一般來講,消防員至少要瞭解以下兩點:
1.什麼顏色是對消防人員有風險的?白色?乳黃色?輕灰色?暗灰色?棕色?或是黑色?
2.什麼樣煙的顏色代表可能爆燃? 白色?黃色?棕色?暗灰色?還是黑色?

  談到這邊,便有一個更大的挑戰,因為煙的顏色跟很多因素有關,包括燃燒種類及燃燒型態等,以下先作一些煙的顏色概念說明。

  首先談到淡煙。淡煙(白色到乳黃色)的階段可能是包含一定數量的未燃燒可燃性蒸氣,這些煙雖然不會有什麼高風險,但是因為這股煙是燃料,因此還是具有一些潛在的威脅性。

  黃色及棕色的煙理論上來說,是與爆燃現象有關的。然而,在實際上的案例中,因為爆燃有更明確的指標(如煙的呼吸等),因此煙顏色的關連性並不是這麼明顯。但是消防人員應該至少要知道,黃色的煙代表有可能會有一些極端的火災行為發生。

  灰色、暗灰色到黑色的階段,代表不完全燃燒產生的碳粒子,在明顯的通風控制燃燒中,甚至所有的燃料都會因不完全燃燒產生黑煙。正因為它有高溫、燃料但是沒有足夠的空氣,當它遇到開口流出時,通常一接觸到空氣並混合到合適的燃燒濃度時,往往下一步就是有火舌伴隨而出。因此當有棉絨狀的黑煙滾出時,便要小心有可能隨之而來的火燄。

  另外,煙的顏色隨著時間的改變,是火災成長階段的重要指標,也是滅火過程的成效指標,看著煙顏色的變化,你便可知道該滅火過程是否有達到效果。
煙的顏色判別除了上述的概念外,更重要的是經驗。身為消防員應在每一場火場中練習判讀,當有一天,你看到這股煙冒出時,猜它接下來會有火舌冒出,而它也真的如你所判斷,那就是你的經驗。

五、物理密度(浮力)
  科學上密度的定義,密度是每單位體積的質量。氣體密度則是氣體或蒸氣相對於空氣的比較,這牽涉到溫度以及壓力。以火場來說,煙受熱後會膨脹減少密度,因此煙便會往上跑。然後,當煙被冷卻後,就會下沉。

  上浮的煙速度會很快,煙冷卻後則會懸浮在地面。煙的浮力與煙的溫度有關,溫度越高,煙的密度越小,浮力越大,上升也越快越高。火災成長初期,煙浮力並不會那麼大,因為熱釋放率及溫度皆不高。而中性帶的產生,則是因為上層煙熱層與下層冷空氣明顯溫度的差別。火災晚期,煙會因為被消防水柱冷卻而下沉,或是單純的因遠離火場而冷卻。記住,即使是冷卻的煙,它還是可燃性蒸氣,具有可燃的特性。考慮煙的浮力,你應該注意以下幾點:
1.什麼樣的建築物格局可能會影響浮力?
2.週遭的溫度如何影響浮力?
3.針對沒有浮力的煙(俗稱冷煙),有什麼潛在風險?

  在火災行為學中,有一種形式的爆燃,也有人稱煙爆(smoke explosion),不同於一般的爆燃缺乏空氣,煙爆是缺乏火源,當大量的可燃性蒸氣從缺口洩溢出後,與空氣混合,而當混合到爆炸上下限的濃度時,因為煙已經被冷卻,無法燃燒,但卻處於隨時可以引爆的狀態,它有可能是以沉在底部或是飄浮在低層的型態存在著,然後一旦消防人員因為滅火行動而挖開了火源,這時就會產生爆炸。談到這,我提出一個實際的案例。在2006年中有一場火災,造成當時的警消人員十多名遭受到灼傷。在這場案例中,現場是一個較空曠的空間,煙飄到此處很容易冷卻,有消防人員清楚的描述到「當我們進到該空間時,看到地板浮了一層煙,然後當我們將起火的房間破門後,就發生爆炸了」。在英國及美國的消防教育教材中也清楚的提到「屋內的冷煙也是一種可燃性蒸氣」,消防人員對於沒有浮力的煙(冷煙),往往會忽略,然而它卻是存有潛在的風險的,不得不慎。
  接下來,我將會分享整理「氣流」的判讀指標,也可以請每位讀者不吝分享一下你對煙的看法及實際案例,畢竟案例經驗才是學習的最佳方法。

zealotjwei 發表於 2011-2-21 23:58:58

充滿分析意涵的文章~~!!很感謝大大的提供分享

身為消防員
現場比較想要知道的事~提供幾點給大家思考
1.這樣的煙從那邊冒出,離火點位置距離多遠?如何找到火點,哪裡是相對安全的?
2.煙層是否有危害性,如何處理他? 有沒有一套可依循的方針!
3.極端火災燃燒現象發生前,煙層的變化情形?
4.從單一平面的濃煙型態轉變為煙囪效應的狀態?有什麼是消防員要注意的,氣流還是煙層狀態改變等等?
5.在火場內部觀察煙的流向\,有關建立通風排煙模式~是會造成延燒還是造成排煙?!!


這是幾點個人的看法!!!~

laigarylg 發表於 2011-2-26 13:07:09

嗯,上了一課,經驗果然是要自己去體會才會知道的,沒想到冷煙也這麼可怕呀@@

harricane 發表於 2011-2-26 14:03:26

回復 laigarylg 的帖子

冷煙在國外發生煙爆的頻率較高,因為他們很多是木造建築,國內目前較明確的案子就是2006那件煙爆案(當地轄區當時把它認定為延遲的爆燃,意思是一樣的),所以還是要小心

necd7177 發表於 2011-3-6 18:07:20

感謝各位學長先進們的分享,學習到真多

麒仲 發表於 2011-3-19 18:59:28

對我而言
淺見:煙即火, 氣流即火的方向, 往往像似有生命般的火
就因如此我們的存在變這般地重要

liyuehying 發表於 2011-3-28 20:52:22

感恩
受用良多

loveskeak 發表於 2011-4-3 00:27:31

煙真的是一個很神秘的氣體
了解他可以讓自己獲得更大的幫助

mnotonm 發表於 2011-4-4 11:03:52

  由於目前還是消防小菜鳥,還沒有打過住宅或公場火警,我們分隊這邊沒什麼工廠,住宅也大都是二樓左右的平房,所以火災發生率其實算漫低的,有的都是燒廢棄物或雜草,但如果有類似的火警的話,我會好好注意的,煙的判斷真的很重要,關係到下一布是否會發生危險,感謝大大的分享~上了一寶貴的一課!!?60§

finalhome08 發表於 2011-4-4 14:41:35

這讓我想到上次旁聽專委林金宏幫婦宣上的課

課程中講解如何透過濃煙的方向來判斷起火點在什麼方向

以利在第一時間佔據水源搶救!!

謝謝大大熱心分享!!

s9115106 發表於 2011-4-14 09:31:46

感謝大大
很清楚的煙與氣流的說明!

laqeutux 發表於 2011-4-15 05:12:50

很不錯的教材,火場瞬息萬變,氣流及煙的變化更是顯著
以目前北市火場指揮模式為例,因為分隊間距離相差不遠,往往初期指揮官到達火災現場,正欲觀察及回報現場火煙狀況時.其他支援分隊已陸續到達請求任務.所以初期指揮官想在第一時間努力的觀察現場火煙狀況並回報或指揮,到現在還一直是難以突破的難題.
不過對於火.煙.氣流的知識瞭解的愈多當然是愈好.
感謝提供寶貴資料

towj57168 發表於 2011-4-24 13:57:45

小弟又學到新知識了非常詳細

lin 發表於 2011-5-16 01:22:05

光看文章就知道真的有夠專業,佩服佩服

aaa90311 發表於 2011-6-2 16:58:57

原來有所謂的冷煙,受教了~^^

風火輪 發表於 2011-6-6 20:51:51

冷煙產生爆炸,讓我想到一個閃爆燃的影片,劇情也是一樣,看到會呼吸的煙就表示很危險,有可能產生爆燃。

ars0618 發表於 2011-10-3 23:07:20

感謝大大! 在火災學作答可好好利用!感恩~├110┤

youpy 發表於 2011-10-4 18:45:58

謝謝大大的分享,這簡直太專業了!恕我沒辦法參與討論。

danieldhhh 發表於 2011-10-5 17:27:21

感謝先進大大的分享...感恩感恩

pcc5566 發表於 2011-11-30 19:36:24

◎17※這篇太棒了
還有樹狀圖!!!

謝謝大大├28┼┤
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