3.2 Общие сведения о горении, категорирование и классификация помещений, зданий, сооружений
Горение — это химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением большого количества тепла и свечением. В печах, двигателях внутреннего сгорания, на пожарах всегда наблюдается процесс горения, в котором участвуют какие-либо горючие вещества и кислород воздуха. Между ними протекает реакция соединения, в результате которой выделяется тепло и продукты реакции нагреваются до свечения. Так горят нефтепродукты, дерево, торф и многие другие вещества.
Однако процесс горения может сопровождать не только реакции соединения горючего вещества с кислородом воздуха, но и другие химические реакции, связанные со значительным выделением тепла. Водород, фосфор, ацетилен и другие вещества горят, например, в хлоре; медь — в парах серы, магний — в углекислом газе. Сжатый ацетилен, хлористый азот и ряд других веществ способны взрываться. В процессе взрыва происходит разложение веществ с выделением тепла и образованием пламени. Таким образом, процесс горения является результатом реакций соединения и разложения веществ.
Для возникновения горения необходимы определенные условия: наличие горючей среды (горючее вещество + окислитель) и источника воспламенения. Воздух и горючее вещество составляют систему, способную гореть, а температурные условия обуславливают возможность воспламенения и горения этой системы.
Как известно, основными горючими элементами в природе являются углерод и водород. Они входят в состав почти всех твердых, жидких и газообразных веществ, например, древесины, ископаемых углей, торфа, хлопка, ткани, бумаги и др.
Воспламенение и горение большинства горючих веществ происходит в газовой или паровой фазе. Образование паров и газов у твердых и жидких горючих веществ происходит в результате их нагревания. Твердые горючие вещества, например, сера, стеарин, фосфор, некоторые пластмассы при нагревании плавятся и испаряются. Дерево, торф, каменный уголь при нагревании разлагаются с образованием паров, газов и твердого остатка — угля.
Все горючие жидкости способны испаряться, и горение их происходит в газовой фазе. Поэтому, когда говорят о горении или воспламенении жидкости, то под этим подразумевают горение или воспламенение ее паров.
Горение всех веществ начинается с их воспламенения. У большинства горючих веществ момент воспламенения характеризуется появлением пламени, а у тех веществ, которые пламенем не горят, — появлением свечения (напала).
Начальный элемент горения, возникающий под действием источников, имеющих более высокую температуру, чем температура самовоспламенения вещества, называется воспламенением.
Некоторые вещества способны без воздействия внешнего источника тепла выделять теплоту и самонагреваться. Процесс самонагревания, заканчивающийся горением, принято называть самовозгоранием.
Самовозгорание — это способность вещества воспламеняться не только при нагревании, но и при комнатной температуре под воздействием химических, микробиологических и физико-химических процессов.
Температура, до которой нужно нагреть горючее вещество, чтобы оно воспламенилось без поднесения к нему источника зажигания, называется температурой самовоспламенения.
Процесс самовоспламенения вещества проходит следующим образом. При нагревании горючего вещества, например, смеси паров бензина с воздухом, можно достигнуть такой температуры, при которой в смеси начинает протекать медленная реакция окисления. Реакция окисления сопровождается выделением тепла, и смесь начинает нагреваться выше той температуры, до которой ее нагрели.
Однако вместе с выделением тепла и повышением температуры смеси происходит теплоотдача от реагирующей смеси в окружающую среду. При малой скорости окисления величина теплоотдачи всегда превышает выделение тепла, поэтому температура смеси после некоторого повышения начинает снижаться и самовоспламенение не происходит. Если смесь нагреть извне до более высокой температуры, то вместе с увеличением скорости реакции увеличивается количество тепла, выделяемого в единицу времени.
При достижении определенной температуры тепловыделение начинает превышать теплоотдачу, и реакция приобретает условия для интенсивного ускорения. В этот момент происходит самовоспламенение вещества. Температура самовоспламенения у горючих веществ разная:
| Наименование вещества | Температура самовоспламенения, градусов Цельсия |
| Древесина | 375-500 |
| Торф | 405 |
| Кокс | 700 |
| Бумага | 230 |
| Масло подсолнечное | 370 |
| Этиловый спирт | 400 |
Процесс самовоспламенения является характерным явлением, присущим всем горючим веществам, в каком бы агрегатном состоянии они не находились. Однако в технике и быту горение веществ возникает вследствие воздействия на них пламени, искр или накаленных предметов.
Температура таких источников воспламенения всегда выше температуры самовоспламенения горючих веществ, поэтому горение возникает очень быстро. Вещества, способные самовозгораться, делятся на три группы. К первой относятся вещества, способные самовозгораться при контакте с воздухом, ко второй со слабо нагретыми предметами. К третьей группе относятся вещества, которые самовозгораются при контакте с водой.
Показатели, характеризующие взрывопожароопасные свойства веществ и материалов
Классификация веществ и материалов по пожаровзрывоопасности и пожарной опасности используется для установления требований пожарной безопасности при получении веществ и материалов, применении, хранении, транспортировании, переработке и утилизации.
Перечень показателей, необходимых для оценки пожаровзрывоопасности и пожарной опасности веществ и материалов в зависимости от их агрегатного состояния, приведен в таблице:
Перечень показателей, необходимых для оценки пожарной опасности веществ и материалов в зависимости от их агрегатного состояния
| Показатель пожарной опасности | Вещества и материалы в различном агрегатном состоянии | Пыли | ||
| газообразные | жидкие | твердые | ||
| Безопасный экспериментальный максимальный зазор, миллиметр | + | + | — | + |
| Выделение токсичных продуктов горения с единицы массы горючего, килограмм на килограмм | — | + | + | — |
| Группа воспламеняемости | — | — | + | — |
| Группа горючести | + | + | + | + |
| Группа распространения пламени | — | — | + | — |
| Коэффициент дымообразования, квадратный метр на килограмм | — | + | + | — |
| Излучающая способность пламени | + | + | + | + |
| Индекс пожаровзрывоопасности, паскаль на метр в секунду | — | — | — | + |
| Индекс распространения пламени | — | — | + | — |
| Кислородный индекс, объемные проценты | — | — | + | — |
| Концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения) в газах и парах, объемные проценты, пылях, килограмм на кубический метр | + | + | — | + |
| Концентрационный предел диффузионного горения газовых смесей в воздухе, объемные проценты | + | + | — | — |
| Критическая поверхностная плотность теплового потока, ватт на квадратный метр | — | + | + | — |
| Линейная скорость распространения пламени, метр в секунду | — | — | + | — |
| Максимальная скорость распространения пламени вдоль поверхности горючей жидкости, метр в секунду | — | + | — | — |
| Максимальное давление взрыва, паскаль | + | + | — | + |
| Минимальная флегматизирующая концентрация газообразного флегматизатора, объемные проценты | + | + | — | + |
| Минимальная энергия зажигания, джоуль | + | + | — | + |
| Минимальное взрывоопасное содержание кислорода, объемные проценты | + | + | — | + |
| Низшая рабочая теплота сгорания, килоджоуль на килограмм | + | + | + | — |
| Нормальная скорость распространения пламени, метр в секунду | + | + | — | — |
| Показатель токсичности продуктов горения, грамм на кубический метр | + | + | + | + |
| Потребление кислорода на единицу массы горючего, килограмм на килограмм | — | + | + | — |
| Предельная скорость срыва диффузионного факела, метр в секунду | + | + | — | — |
| Скорость нарастания давления взрыва, мегапаскаль в секунду | + | + | — | + |
| Способность гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и другими веществами | + | + | + | + |
| Способность к воспламенению при адиабатическом сжатии | + | + | — | — |
| Способность к самовозгоранию | — | — | + | + |
| Способность к экзотермическому разложению | + | + | + | + |
| Температура воспламенения, градус Цельсия | — | + | + | + |
| Температура вспышки, градус Цельсия | — | + | — | — |
| Температура самовоспламенения, градус Цельсия | + | + | + | + |
| Температура тления, градус Цельсия | — | — | + | + |
| Температурные пределы распространения пламени (воспламенения), градус Цельсия | — | + | — | — |
| Удельная массовая скорость выгорания, килограмм в секунду на квадратный метр | — | + | + | — |
| Удельная теплота сгорания, джоуль на килограмм | + | + | + | + |
Знак «+» обозначает, что показатель необходимо применять, знак «-» обозначает, что показатель не применяется.
Показатели пожаровзрывоопасности и пожарной опасности веществ и материалов используются для установления требований к применению веществ и материалов и расчета пожарного риска.
Классификация веществ и материалов по пожарной опасности (кроме строительных, текстильных и кожевенных материалов) основывается на их свойствах и способности к образованию опасных факторов пожара или взрыва.
По горючести вещества и материалы подразделяются на следующие группы:
1) негорючие — вещества и материалы, неспособные гореть в воздухе. Негорючие вещества могут быть пожаровзрывоопасными (например, окислители или вещества, выделяющие горючие продукты при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом);
2) трудногорючие — вещества и материалы, способные гореть в воздухе при воздействии источника зажигания, но неспособные самостоятельно гореть после его удаления;
3) горючие — вещества и материалы, способные самовозгораться, а также возгораться под воздействием источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления.
Классификация строительных, текстильных и кожевенных материалов по пожарной опасности основывается на их свойствах и способности к образованию опасных факторов пожара.
Пожарная опасность строительных, текстильных и кожевенных материалов характеризуется следующими свойствами:
- горючесть;
- воспламеняемость;
- способность распространения пламени по поверхности;
- дымообразующая способность;
- токсичность продуктов горения.
По горючести строительные материалы подразделяются на горючие (Г) и негорючие (НГ).
Строительные материалы относятся к негорючим при следующих значениях параметров горючести, определяемых экспериментальным путем:
- прирост температуры — не более 50 градусов Цельсия;
- потеря массы образца — не более 50 процентов;
- продолжительность устойчивого пламенного горения — не более 10 секунд.
Строительные материалы, не удовлетворяющие хотя бы одному из указанных параметров, относятся к горючим. Горючие строительные материалы подразделяются на следующие группы:
| Группы горючих строительных материалов | Температура дымовых газов, градусов Цельсия | Степень повреждения по длине, % | Степень повреждения по массе, % | Продолжительность самостоятельного горения, секунд |
| Слабогорючие (Г1) | не более 135 | не более 65 | не более 20 | 0 |
| Умеренногорючие (Г2) | не более 235 | не более 85 | не более 50 | не более 30 |
| Нормальногорючие (Г3) | не более 450 | более 85 | не более 50 | не более 300 |
| Сильногорючие (Г4) | более 450 | более 65 | более 50 | более 300 |
По воспламеняемости горючие строительные материалы (в том числе напольные ковровые покрытия) в зависимости от величины критической поверхностной плотности теплового потока подразделяются на следующие группы:
| Группы воспламеняемости горючих строительных материалов | Величина критической поверхностной плотности теплового потока, киловатт на квадратный метр |
| Трудновоспламеняемые (В1) | более 35 |
| Умеренновоспламеняемые (В2) | не менее 20, но не более 35 |
| Легковоспламеняемые (В3) | менее 20 |
По скорости распространения пламени по поверхности горючие строительные материалы (в том числе напольные ковровые покрытия) в зависимости от величины критической поверхностной плотности теплового потока подразделяются на следующие группы:
| Группы горючих строительных материалов по скорости распространения пламени по поверхности | Величина критической поверхностной плотности теплового потока, киловатт на квадратный метр |
| Нераспространяющие (РП1) | более 11 |
| Слабораспространяющие (РП2) | не менее 8, но не более 11 |
| Умереннораспространяющие (РП3) | не менее 5, но не более 8 |
| Сильнораспространяющие (РП4) | менее 5 |
По дымообразующей способности горючие строительные материалы в зависимости от значения коэффициента дымообразования подразделяются на следующие группы:
| Группы горючих строительных материалов по дымообразующей способности | Коэффициент дымообразования, квадратных метров на килограмм |
| С малой дымообразующей способностью (Д1) | менее 50 |
| С умеренной дымообразующей способностью (Д2) | не менее 50, но не более 500 |
| С высокой дымообразующей способностью (Д3) | более 500 |
По токсичности продуктов горения горючие строительные материалы подразделяются на следующие группы:
- малоопасные (Т1);
- умеренноопасные (Т2);
- высокоопасные (Т3);
- чрезвычайно опасные (Т4).
Для классификации строительных, текстильных и кожевенных материалов применяется значение индекса распространения пламени (I) — условного безразмерного показателя, характеризующего способность материалов или веществ воспламеняться, распространять пламя по поверхности и выделять тепло. По распространению пламени материалы подразделяются на следующие группы:
1) не распространяющие пламя по поверхности, имеющие индекс распространения пламени 0;
2) медленно распространяющие пламя по поверхности, имеющие индекс распространения пламени не более 20;
3) быстро распространяющие пламя по поверхности, имеющие индекс распространения пламени более 20.
Категорирование и классификация помещений, зданий, сооружений по взрывопожароопасности
Классификация зданий, сооружений и помещений по пожарной и взрывопожарной опасности применяется для установления требований пожарной безопасности, направленных на предотвращение возможности возникновения пожара и обеспечение противопожарной защиты людей и имущества в случае возникновения пожара в зданиях, сооружениях и помещениях.
По пожарной и взрывопожарной опасности помещения производственного и складского назначения независимо от их функционального назначения подразделяются на следующие категории:
1) повышенная взрывопожароопасность (А);
2) взрывопожароопасность (Б);
3) пожароопасность (В1 — В4);
4) умеренная пожароопасность (Г);
5) пониженная пожароопасность (Д).
Категории помещений по пожарной и взрывопожарной опасности определяются исходя из вида находящихся в помещениях горючих веществ и материалов, их количества и пожароопасных свойств, а также исходя из объемно-планировочных решений помещений и характеристик проводимых в них технологических процессов.
Определение категорий помещений следует осуществлять путем последовательной проверки принадлежности помещения к категориям от наиболее опасной (А) к наименее опасной (Д).
К категории А относятся помещения, в которых находятся (обращаются) горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28 градусов Цельсия в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 килопаскалей, и (или) вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом, в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 килопаскалей.
К категории Б относятся помещения, в которых находятся (обращаются) горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28 градусов Цельсия, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 килопаскалей.
К категориям В1 — В4 относятся помещения, в которых находятся (обращаются) горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они находятся (обращаются), не относятся к категории А или Б. Отнесение помещения к категории В1, В2, В3 или В4 осуществляется в зависимости от количества и способа размещения пожарной нагрузки в указанном помещении и его объемно-планировочных характеристик, а также от пожароопасных свойств веществ и материалов, составляющих пожарную нагрузку.
К категории Г относятся помещения, в которых находятся (обращаются) негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени, и (или) горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива.
К категории Д относятся помещения, в которых находятся (обращаются) негорючие вещества и материалы в холодном состоянии.
Категории зданий и сооружений по пожарной и взрывопожарной опасности определяются исходя из доли и суммированной площади помещений той или иной категории опасности в этом здании, сооружении.
Пожарно-техническая классификация зданий, сооружений и пожарных отсеков применяется для установления требований пожарной безопасности к системам обеспечения пожарной безопасности зданий, сооружений в зависимости от их функционального назначения и пожарной опасности.
Классификация зданий, сооружений и пожарных отсеков осуществляется с учетом следующих критериев:
1) степень огнестойкости;
2) класс конструктивной пожарной опасности;
3) класс функциональной пожарной опасности.
Здания, сооружения и пожарные отсеки по степени огнестойкости подразделяются на здания, сооружения и пожарные отсеки I, II, III, IV и V степеней огнестойкости.
Здания, сооружения и пожарные отсеки по конструктивной пожарной опасности подразделяются на классы С0, С1, С2 и С3.
Здания (сооружения, пожарные отсеки и части зданий, сооружений — помещения или группы помещений, функционально связанные между собой) по классу функциональной пожарной опасности в зависимости от их назначения, а также от возраста, физического состояния и количества людей, находящихся в здании, сооружении, возможности пребывания их в состоянии сна подразделяются на:
1) Ф1 — здания, предназначенные для постоянного проживания и временного пребывания людей, в том числе:
- Ф1.1 — здания дошкольных образовательных организаций, специализированных домов престарелых и инвалидов (неквартирные), больницы, спальные корпуса образовательных организаций с наличием интерната и детских организаций;
- Ф1.2 — гостиницы, общежития, спальные корпуса санаториев и домов отдыха общего типа, кемпингов, мотелей и пансионатов;
- Ф1.3 — многоквартирные жилые дома;
- Ф1.4 — одноквартирные жилые дома, в том числе блокированные;
2) Ф2 — здания зрелищных и культурно-просветительных учреждений, в том числе:
- Ф2.1 — театры, кинотеатры, концертные залы, клубы, цирки, спортивные сооружения с трибунами, библиотеки и другие учреждения с расчетным числом посадочных мест для посетителей в закрытых помещениях;
- Ф2.2 — музеи, выставки, танцевальные залы и другие подобные учреждения в закрытых помещениях;
- Ф2.3 — театры, кинотеатры, концертные залы, клубы, цирки, спортивные сооружения с трибунами, библиотеки и другие учреждения с расчетным числом посадочных мест для посетителей на открытом воздухе;
- Ф2.4 — музеи, выставки, танцевальные залы и другие подобные учреждения на открытом воздухе;
3) Ф3 — здания организаций по обслуживанию населения, в том числе:
- Ф3.1 — здания организаций торговли;
- Ф3.2 — здания организаций общественного питания;
- Ф3.3 — вокзалы;
- Ф3.4 — поликлиники и амбулатории;
- Ф3.5 — помещения для посетителей организаций бытового и коммунального обслуживания с нерасчетным числом посадочных мест для посетителей;
- Ф3.6 — физкультурно-оздоровительные комплексы и спортивно-тренировочные учреждения с помещениями без трибун для зрителей, бытовые помещения, бани;
- Ф3.7 — объекты религиозного назначения;
4) Ф4 — здания образовательных организаций, научных и проектных организаций, органов управления учреждений, в том числе:
- Ф4.1 — здания общеобразовательных организаций, организаций дополнительного образования детей, профессиональных образовательных организаций;
- Ф4.2 — здания образовательных организаций высшего образования, организаций дополнительного профессионального образования;
- Ф4.3 — здания органов управления учреждений, проектно-конструкторских организаций, информационных и редакционно-издательских организаций, научных организаций, банков, контор, офисов;
- Ф4.4 — здания пожарных депо;
5) Ф5 — здания производственного или складского назначения, в том числе:
- Ф5.1 — производственные здания, сооружения, производственные и лабораторные помещения, мастерские;
- Ф5.2 — складские здания, сооружения, стоянки для автомобилей без технического обслуживания и ремонта, книгохранилища, архивы, складские помещения;
- Ф5.3 — здания сельскохозяйственного назначения.