Появление и распространение дыма

✎ По обновленным данным поролон, который применялся в активити-парке, был сертифицирован как трудносгораемый. А на экспертизу, установившей легкогорючесть поролона, был передан иной материал (подробнее в Приложении 1)

Если рассмотреть видео происходящих событий, зафиксированных камерами как в зале, так и рядом с ТЦ, в первые минуты пожара, - то можно заметить ряд крайне важных явлений.

1.      События, зафиксированные в зале.

Хронология событий, по записям видеокамер, разбиралась в первой части и здесь подробно озвучиваться не будет. Лишь подчеркну, что в день трагедии камера была направлена не в ту сторону, как в другие дни.

Анализ информации с учетом справочных данных.

1 - Более 70% всех материалов, при тлении дают больше дыма, чем при горении. Все материалы с большой степенью дымообразования относятся к такому типу веществ.

2 - При горении поролона (пенополиуретан), с температурой горения до 750 град. С, образуется светло-серо-желтый дым.

3 - Характеристики горения поролона зависят от специальных добавок, значительно снижающих его горючие и дымообразовательные свойства.

Очагом возгорания официально назван сухой бассейн, расположенный в батутной зоне, вблизи от аварийного выхода. Хотя официальные лица неоднократно пытались поменять свое мнение по данному вопросу, рассмотрим именно эту версию.

К 16:00 камера начинает фиксировать возгорание (по отсветам на полу и белым всполохам за сеткой) в батутной зоне. Но первые следы дыма станут заметны лишь через несколько десятков секунд, сразу после ярко-белой вспышки. При этом, по расчетам института, к этому моменту пожар продолжается уже 3 минуты (не считая времени тления). Но, как мы видим, ни дыма от тления, ни дыма от огня - еще нет. Зато, после "вспышки" дым появляется почти мгновенно, и в таком количестве, что заполняет весь этаж менее чем за минуту.

Вариант 1 -  в момент возгорания, над сухим бассейном, работает система дымоудаления, которой и отводится весь образующийся дым в вентиляцию.

Вариант 2 -  все это время тлели и горели материалы, дающее незначительное задымление, в результате чего камера не фиксирует дым от них.

Вариант 3 - к моменту "вспышки" продолжительность возгорания была крайне мала, процесс тления был минимальный (вероятнее всего, огонь образовался сразу на значительном участке, без тления)

Если ориентироваться на таймер видеозаписи, то получается, что в 15:59:30 все в штатном режиме, а в 15:59:40 уже первая суета, несколько взрослых забежали в огороженную сеткой со всех сторон батутную зону, и начали быстро выводить оттуда детей. В 15:59:59 Евгений П. уже пробегает мимо камеры, чтобы предупредить кафе и кинотеатры.

В 16:00, взрослые помогали спуститься детям с канатной дорожки, что возле сетки батутной зоны, при этом уже видны отчетливые красные отсветы открытого огня. Место, где находится сухой бассейн в батутной зоне, на записи приобретает интенсивно-белый цвет, показывающий высокую температуру огня. В 16:00:03, как по таймеру, происходит ярко-белая вспышка (засвечивающая запись на несколько секунд), сопровождающаяся громким хлопком (по словам очевидцев, находящихся в этот момент в игровой зоне). Сразу за вспышкой происходит "выброс" огненных хлопьев из батутной зоны. Эти хлопья разлетелись на 8 метров от эпицентра. При этом, ни внешним видом, ни плавностью траектории полета, они абсолютно не схожи с каплями пластика, каковыми их поспешили объявить официальные лица. Что бы убедиться в этом, достаточно сравнить две записи: камеры, возле игровой зоны, с "огненными хлопьями" и записи с лестницы, где отчетливо видны быстрые "огненные капли" пластика, прочерчивающие прямые линии в полете.

 Разлетевшиеся радиусом до 8 метров от эпицентра, "хлопья" начали опускаться на пол, все поджигая и освещая на своем пути. Этот огненный снег из крупных и не очень "снежинок" продолжался менее 20 секунд. Какие-то сгустки огня летели быстрее, какие-то медленней, при этом никаких новых хлопьев уже не образовывалось. Значит, они были горящим поролоном, разбросанным из сухого бассейна "вспышкой", а не пластиком от плафона лампы.

Важно отметить, что все это время в зале нормальное освещение. Ровный свет, без миганий. Освещение отключается позже.

Если внимательно рассмотреть момент появления огненных хлопьев в детской зоне, то кроме их планирования вниз, есть еще один важный момент, требующий к себе пристального внимания, - степень дымообразования, демонстрируемая этими кусочками. На записи отчетливо видно, что от них нет темного чада и копоти. Так же как все еще отсутствует сильное задымление батутной зоны. Дым есть, но он "светлый" и полупрозрачный, сквозь него все еще видны крупные предметы интерьера.

Продвижение огня по сухому бассейну.

Из Справочника пожарного можно узнать, что скорость распространения огня по горизонтали для поролона равна 0,7-0,9 м/мин. Это, при условии, что поролон не содержит добавок препятствующих горению.

Размеры сухого бассейна: 3 метра на 3 метра, глубиной около 60 см и он заполнен кубиками не ровно.

Значит, время охвата огнем только лишь площади бассейна (без учета глубины), при одном источнике возгорания и без катализаторов горения, должно было составлять более 2 минут (с возгоранием ровно в центре и без учета неровности поверхности, которая замедляет скорость огня). А если учесть время на охват объемной фигуры, на преодоление расстояния между неровно лежащими кубиками, и на перебрасывание огня на сами батуты (ведь на видео отчетливо видно, что горит не просто сухой бассейн, а вся зона, огороженная сеткой).

Другими словами, если в 16-00-00 уже вся зона батутов "светилась" белым светом, что показывает на высокую температуру огня, значит возгорание, возникающее и протекающее в соответствии с общеизвестными нормами горения участвующих в том процессе материалов, никак не могло начаться ни в 16:57 (что приведено в расчетах института), ни уж тем более в 16:59, как видно по поведению людей. Вплоть до 15:59:30 многочисленные окружающие никак не выделяли своим вниманием ту зону, что в принципе, с психологической точки зрения, невозможно для более чем 2-х минутного пожара. Так же это не согласуется и с тем фактом, что еще в 15-59-30 в батутной зоне бегали дети.

Если же рассматривать время появления огня около 15-59-35, то за 25 сек он должен был продвинуться не более чем на 30 см от эпицентра.

Эти несовпадения реальной скорости огня с заявленной характеристикой материала (без учета добавок снижающих горючие характеристики поролона), может показывать наличие некоего катализатора.

Одна из характеристик горящего поролона, описанных в справочнике ННН, заключается в том, что цвет дыма, при температуре до 750 град С, будет желтоватого цвета. Именно такой дым заполнял зал, в первые секунды после "вспышки".

И вот вопрос, если дым от поролона желтый, то почему волна дыма, накрывающая зал через 15 сек после той "вспышки", - другого, более темного цвета, да к тому же и идет не от очага возгорания?

 

В 16-00-20 происходит резкое наступление дыма на зал. При этом, дым идет вдоль центрального коридора (а не от источника возгорания) сразу на кинозалы: густой волной, словно через открытые шлюзы. При этом, скорость дыма значительно быстрее скорости спешащих людей.

В статье о дымообразовании пишут, что средняя скорость распространения дыма на пожаре по вертикали составляет 2-3 м/с, а по горизонтали 0.5-0.7 м/с.

(*** в пожаре Зимней Вишни скорость продвижения дыма составила, если засечь время на видеозаписи, 12 метров менее чем за 2 сек, т. е. более 6 м/с.)

 

 Если посмотреть внимательно на те несколько минут, пока дым полностью заполняет зал перед Первой видеокамерой, то можно заметить, что более сконцентрированный смог движется именно по коридору, а вот от очага возгорания дым более статичен и все еще светло-прозрачный, в сравнении с заходящим по коридору.

Вопрос: насколько вероятно подобное, при наличие лишь одного источника задымления, и продолжительностью возгорания около 30 сек? И что если источник основного дыма, заполнившего зал, в ином месте?

Если вспомнить видео крыши ТЦ, после пожара, с провалами в местах кинозалов, то можно заметить один интересный момент: провал небольшого участка крыши на той стороне здания, где находилась труба приточной вентиляции. Неоднократно озвучивалось, что провалы показывают наличие изолированность, без притока охлаждающего воздуха, но с источником повышения температуры. В результате чего температура воздуха на этом участке поднимается значительно выше, чем на соседних участках и происходит "прогорание" перекрытий.

Такое состояние крыши показывает, что во время пожара, в зоне воздуховода, температура была значительно выше, чем на рядом находящихся участках.

Чем была вызвано это различие?

Есть ли связь между этим провалом и наличием дополнительного источника дыма, быстро нагоняемого в зал дыма?

Не этим ли объясняется различие в цвете дыма?

 

Есть методика расчета ключевых показателей пожара: http://www.pogaranet.ru/qa/412.html

В частности, там вычисляют значение критической продолжительности пожара (tкрj) по условию достижения каждым из ОФП (опасный фактор пожара) предельно допустимых значений в зоне пребывания людей (рабочей зоне):

 

          а) по повышенной температуре

          б) по потере видимости

          в) по пониженному содержанию кислорода

          г) по ПД содержанию каждого из газообразных токсичных продуктов горения.

 

В сети выложено видео с расчетами института, где указаны эти критические значения.

 

 

Для моих цели подобные расчеты не нужны, достаточно использовать одну единственную формулу, которая поможет понять насколько обоснованы мои подозрения в неестественной причине образования того дыма. Химические свойства пенаполиуретана, которые я буду использовать ниже, я беру из соответствующей справочной литературы.

 

 

Главный вопрос, сколько и какого вещества должно было сгореть менее чем за 1 минуту, что бы образовавшегося дыма хватило для заполнил всего 4 этажа? Достаточно ли в батутной зоне было таких материалов? А если нет, то что стало источником задымления?

 

Небольшая теоретическая справка:

 

http://www.allbeton.ru/upload/iblock/e42/248.pdf

"... Одним из опасных факторов дыма на пожаре является уменьшение видимости. Данный фактор характеризует такой показатель как коэффициент дымообразования Dm (м 2 /кг), определяемый по п.4.18. ГОСТ 12.1.044-89 на специальной установке. Дымообразующая способность веществ и материалов измеряется коэффициентом дымообразования, характеризующим оптическую плотность дыма, образующегося при пламенном горении или термоокислительной деструкции (тлении) определенного количества твердого вещества в условиях специальных испытаний.

Дымообразующую способность материалов обычно характеризуют оптической плотностью дыма (D) или коэффициентом дымообразования (Кд)."

 

http://stopfire.ru/content/343/1315

 "... Коэффициент дымообразования - показатель, характеризующий оптическую плотность дыма, образующегося при пламенном горении или термоокислительной деструкции (тлении) определенного количества твердого вещества (материала) в условиях специальных испытаний.

В соответствии с коэффициентом дымообразования, материалы по дымообразующей способности, классифицируют по трем группам:

 с малой дымообразующей способностью - коэффициент дымообразования до 50 м²/кг включительно;
 с умеренной дымообразующей способностью - коэффициент дымообразования от 50 до 500 м²/кг включительно;
 с высокой дымообразующей способностью - коэффициент дымообразования свыше 500 м²/кг.

    Коэффициент дымообразования определяется по оптической плотности дыма, образующегося при горении или тлении известного количества испытуемого вещества или материала, распределенного в заданном объеме. Для испытания берутся образцы материалом, размером 40 х 40 х 10 мм. Испытание образцов проводят в режиме тления и в режиме горения, и прекращают при достижении минимального значения светопропускания.  

Дымообразующая способность веществ и материалов (Дымообразующая способность, м2?кг -1)

 

 

Поролон - это, по сути, полиуретановая пена. В таблице приведены значения для поролона без специальных добавок, снижающих его горючие способность. Так как мы не знаем из какого именно поролона были кубики в ТЦ, то, в своем расчете, я основываюсь на значениях для обычного материала, без добавок, снижающих дымообразование, скорость горения и др. Хотя, по информации в СМИ, проходило, что кубики были из материала с этими специальными добавками.

***Мой коммент. - если сравнить задымление, фиксируемое камерой от огня в батутной зоне с количеством дыма при сжигании (на подобной площади) резины, коэф. дымообр-ия которой 850 м2/кг, то очевидно, что в ТЦ горел материал с заметно болеет низким коэффициентом. Это косвенно подтверждает информацию, что кубики были из поролона с добавлением а-р.

 

Зная этот коэффициент дымообразования (справочный материал) и зная объем помещения, используя ГОСТ-12.1.044, мы можем узнать массу вещества, которое необходимо полностью сжечь, чтобы достичь соответствующей концентрации дыма на территории игровой зоны этажа.

Количество дыма прямо пропорционально количеству сожженого вещества. Другими словами, что бы образовался F(х) кг дыма, необходимо сжечь х кг поролона. Зная приблизительное количество дыма, мы легко можем вычислить и количество материала потребовавшегося для этого.

 

http://npopris.ru/wp-content/uploads/2015/03/ГОСТ-12.1.044-89.pdf

Коэффициент дымообразования (Dm) в м2 ?кг-1 вычисляют по формуле;

Dm = (V/(L*m))*ln(T0/Tmin),

где V - вместимость камеры измерения, м3 ;

L - длина пути луча света в задымленной среде, м;

m - масса образца, кг;

Т0 , Tmin - соответственно значения начального и конечного светопропускания, %

По данной формуле проведем расчеты, где вместо объема камеры будет использоваться объем зала, с учетом известные характеристик дыма:

Ln20=2,99 (при Tmin=5% видимости) 

Ln10=2.3 (при Tmin=10% видимости)

Vгеом.1=3726 m3 (при высоте потолков 4.5 м)

Vгеом.2=4140 м3 (при высоте 5м)

 (приблизительный размер игровой зоны, ограниченной условными линиями стен катка и кинозала. В расчетах пренебрегая тем количеством дыма, что шел в сторону фитнес-зала),

В справочном пособии рекомендуют, при расчете пожара, использовать не общий геометрический объем помещения, а свободный объем, обычно принимаемый за 80-90% от полного, в зависимости от загруженности помещения.

Vсвоб.1=0.8*3726=2981м3

Vсвоб.2=0.8*4140=3312м3

Используя табличное значение коэф. задымления для поролона Dm=757 m2/кг, и V= 3312м3, рассчитаем массу сгораемого вещества, с учетом 5% и 10% видимости, на расстоянии L, где:

L=0.5m, L=0.1m

L=0.5:

1. При 5% видимости m=26,16 кг

2. При 10% видимости m= 20,13 кг

L=0.1:

1. При 5% видимости m= 130,82 кг

2. При 10% видимости m= 100,63 кг

***В случае, если учитывать присутствие в поролоне веществ снижающих дымообразование и скорость горения, то количество вещества, необходимого для образования этого дыма, потребуется уже в 1.5-2 раза больше! А это составляет порядка 200-250 кг поролона, которые должны сгореть за первую минуту пожара, что бы выделилось соответствующее количество дыма.

 

О степени задымления в зале нам известно из видеозаписей камер наблюдения и слов очевидцев, покидавших зал, в первые минуты задымления. В районе игровой зоны не было видно даже поднесенной к лицу руки. Формула проясняет, что для образования такого количества дыма, к этому моменту в зале уже должно было сгореть не менее 131 кг обычного поролона без добавок (или   не менее 260 кг поролона с добавками). И все это за срок не более 1 минуты!

Размеры сухого бассейна известны, они составляли 3м на 3 м, а глубина ямы около 0.5-0.6 м, (если ориентироваться на видео с играющими в нем детьми). Заполненность бассейна кубиками - около 75%, с учетом того, что кубики свалены кучей, не плотно заполняя объем бассейна.

Vбас.=4,5м3,

Vкуб.=0,75*Vбас.=3,375м3,

Плотность такого вида поролона (с открытыми ячейками) варьируется от 8 до 25 кг/м3. Обычно для детских зон используют наименее плотный поролон.

Значит, общая масса всех поролоновых кубиков, находившихся в сухом бассейне, на момент пожара, была в диапазоне от 27 до 84 кг, в зависимости от его плотности.

 

Вопрос: если для образования дыма, зафиксированного камерами, нужно 100-130 кг поролона минимум (в случае поролона со спец. добавками - 260 кг), а в батутной зоне его находилось лишь порядка 27-84 кг, то где был основной источник этого дыма, чтобы его хватило для заполнения всего зала густой пеленой?

 

Другой важный вопрос - Скорость сгорания поролона:

Чтобы за 1 минуту образовался дым, на образование которого требуется, в соответствии с расчетами, минимум 100-130 кг поролона, скорость его горения должна быть в районе:

V=m/t,

100/60=1,6 кг/сек,        130/60=2,1 кг/сек.

С учетом небольшой плотности поролона, которая находится в диапазоне между 8-25 кг/м3,

При малой плотности скорость составит порядка 0,2 м3/сек, и потребуется* 12 м3 поролона;

При средней плотности скорость будет порядка 0,12 м3/сек, и потребуется* 7,2 м3 поролона;

При высокой плотности поролона она составит 0,08 м3/сек, и понадобится* 5 м3 вещества.

-   И это еще без расчета необходимого количества кислорода, который требуется для поддержания горения, что бы выделяемый поролоном углекислый и др. газ не затушил огонь.

 

***при горении поролона с добавками скорость сгорания уже должна быть в районе 260/60=4,3 кг/сек!

Что означает: 0,56 м3 (при малой плотности), 0,3 м3 (при средней плотности) и 0,18 м3 (при высокой плотности).

Это означает, что потребность в материале для сгорания будет уже: 33,6 м3; 18 м3 и 10,8 м3 поролона на 1-ую минуту образования дыма, соответственно!

 

Сопоставьте эти цифры сами: поролона имелось 3,5 м3, но в образовании дыма, к концу 1-й минуты, должно было сгореть уже как min 5 м3 (при высокой плотности поролона и высоком коэф. дымообразования), а возможно и 33,5 м3 (при низкой плотности и среднем коэф. дымообразования).

.

 

Сразу озвучу появившиеся вопросы:

Вопрос:

1.       если в батутной зоне всего 27-80 кг легкогорючего поролона, а для заполнения заданного объема густым дымом требуется минимум 100-130 кг, то откуда появились недостающие 20-50 кг? Где был второй источник дыма? И что обеспечило столь быструю скорость горения, когда все находящиеся в нем кубики полностью охватились огнем за 30 сек?

 

2.       Если дым от сгораемого поролона желтоватый, а после "вспышки" в зал проник темный дым, что отчетливо видно на видео, то что было источником этого дыма?

 

 

3.       Количество дыма равно количеству полностью сожженного вещества (закон сохранения массы), с учетом его объединения с воздухом. Нам известно, что пока огонь был внутри батутной зоны, концентрация дыма была не очень большой и увеличивалась пропорционально увеличению сгораемому. Тогда почему, сразу после "вспышки", когда горящий материал только разбросало по игровой зоне, но огонь еще не успел охватить ничего нового (а значит, говоря о небольшом промежутке времени между этими событиями, можно принять, что горело одно и то же количество материала), - происходит резко возрастание количества дым. Откуда в зале столько дыма, что он в разы превышает дым, образовавшийся за все время пожара. От сгорания чего идет столь большая волна дыма, что фиксируется камерой? Ведь, если вид материала, участвующего в горении, не изменился, как и его количество на тот момент - значительно не могло увеличилось и количество дыма, образуемого ими. Откуда новый дым? И почему с такой большой скоростью?

4.       На схемах расчета НИИ МЧС, основной источник задымления указан не в месте "очага возгорания", а в стороне от него. Это построено на основании показания датчиков?

 

Таким образом:

- при возникновении возгорания не было видимого задымления от тления материалов,

- фактическая скорость охвата огнем "горизонтальной поверхности" бассейна (и батутов) оказалась в разы быстрее расчетной,

- если в момент до "вспышки" и сразу после нее в процессе горения принимало приблизительно одно и тоже количество вещества, то почему количество выделяемого дыма столь разительно отличалось, что привело к подобному нагнетанию плотной "дымовой завесы",

- цвет дыма, заполнившего зал в считанные секунды, не соответствует химическим характеристикам горящего поролона,

- количество и концентрация, чуть-ли не мгновенно появившегося в зале дыма, не соответствует количеству участвовавшего в процессе горения вещества,

- скорость заполнения дымом всего помещения проходила на 3 минуты быстрее самых быстротечных сценариев развития пожара, рассчитанных для естественных условиях возгорания,

- видеокамера зафиксировала, что источник основного шел вдоль коридора вдоль игровой зоны, а не со стороны "очага задымления",

- датчики дыма зафиксировали, что основной источник дыма шел вдоль коридора игровой зоны, а не со стороны батутов,

- скорость дыма была быстрее спешащих людей, дым имел линейное направление в сторону дверей кинозалов,

- что-то помешало людям, находившемся в момент возгорания у батутов, сразу же затушить возгорание. Я не верю в их трусость и неорганизованность. Видимо, огонь столь быстро возник, и был столь сильным, что у них просто не осталось возможности добраться до запертого шкафа, где находился гидранта с водой, - огонь уже заблокировал его от людей.

- на крыше, в месте расположении трубы (с вентилятором) принудительной вентиляции - участок крыши прогорел и провалился, в то время как участок крыши рядом сохранился.

 

Другие вопросы по теме:

- что являлось источником "волны", выбросившей остатки горящего поролона из сухого бассейна и выбившей окно? Когда и каким способом это "что-то" оказалось в игровой зоне?

- от чего это "что-то" активизировалось?

- почему, и по прошествии нескольких дней, официальные лица не могли определиться с этажом, где возник первый "очаг возгорания"?

- как возможно, что при наличие бетонных перекрытий огонь смог быстро перебраться с 4 этажа на 3-й?