船用滅火防護服裝性能評價研究

李齊垚　陳偉軍　鄒亮

摘? ? 要：本文通過對船舶火災特點和船用滅火防護服的現狀進行分析，結合當前船舶火災評價系統及船用滅火防護服評價體系，提出了船用滅火防護服評價及選用流程和滅火防護服使用改進建議，對指導船用滅火防護服選用和創新研發具有重要意義。

關鍵詞：船舶火災、滅火防護服、標準、熱防護性能、評價體系

中圖分類號：X932? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

Performance Evaluation of Marine Fire-fighting Protective Clothing

LI Qiyao1， CHEN Weijun1， ZOU Liang2

（ 1. Military Representative Bureau of the Navy Equipment Department in Guangzhou， Guangzhou 510200;

2. U. PROTEC （SHENZHEN） TECH Co.， Ltd.， Shenzhen 518000 ）

Abstract： By analyzing the characteristics of ship fire and the present situation of marine fire-fighting protective clothing， combined with the current ship fire evaluation system and marine fire-fighting protective clothing evaluation system， this paper puts forward the evaluation and selection process of marine fire-fighting protective clothing and the suggestions for improving the use of fire-fighting protective clothing.

Key words： Ship fire; Fire fighting protective clothing; Standard; Thermal protection performance; Evaluation system

1? ? ?前言

據統計，全球平均每兩天就會發生一起海上船舶火災事故。由于船舶火災相比陸上建筑物火災更難撲救，因此一旦發生火災，輕者貨損，重者傷亡，造成的損失無法估量。為了有效的在船舶火災事故中提供合適的消防救援工具，研究船用滅火防護服評價體系及選用流程，對于指導研發和選用符合船舶特殊使用要求的滅火防護服具有重要意義。

2? ? ?船舶火災的特點

（1）發生區域

據有關資料統計，船舶火災較多發生在機艙、貨艙、客艙、電氣艙室等區域。2019年3月6日海南和江蘇就同時發生兩起船舶火災，均發生在機艙;而僅僅相隔一日，3月8日浙江又發生了一起船舶火災，起火點在客艙。

（2）火災特點

① 船舶裝載大量燃油、艙室可燃物密集，火災蔓延速度快;

② 火災熱傳導性強，撲救難度大;

③ 火災無法立即得到消防支援，主要依靠船舶自身力量進行撲救;

④ 船舶空間狹窄，散熱慢，自身滅火設備有限;

⑤ 船舶載水量有限。

（3）火災溫度分布

經實驗表明：發生在密閉艙室的火災，如果不考慮火源和艙室中間壁面的直接影響，則溫度在水平面和豎直方向上的分布情況為：同一水平面溫度分布基本相同;而豎直方向則分為上下兩個區域，上層是高溫區，溫度較為接近，下層則呈均勻遞減。

發生在有豎直開口艙室的火災，溫度分布分為上中下三個區域：上方區域為高溫區;中部區域為梯度溫度區，溫度由高溫逐漸下降到接近外部環境溫度;而下方區域內的溫度，均接近于外部空氣溫度，變化不大。

（4）火災滅火要求

統計表明，在我國由于火災救援不及時或處理不當而造成的火災失控，引起的損失的占船舶火災總損失的90%。因此，一旦船舶發生火災，消防員或消防系統應盡快按照預先設計的應急程序開展滅火工作。滅火防護服是船舶必備的消防員裝備之一，船員穿戴它能安全、順利的接近火場，開展傷員救助、火源探查及滅火行動，滅火防護服需要具有防御滅火時可能遭受各類傷害的能力。

3? ? ?我國船用滅火防護服的現狀

3.1? ? 存在的問題

消防滅火過程中的主要熱傷害，通常來自燃燒、爆炸等過程中對流熱、輻射熱、接觸熱這三種形式的熱傳導。滅火防護服的熱防護機理，是通過服裝的阻燃及熱阻隔作用最大限度地減少透過服裝傳遞到皮膚上的熱能，從而減少皮膚灼傷，保障作業人員的生命安全。因此，作為評估防護服裝性能水平的產品標準，就具有非常重要的現實意義。

目前使用的滅火防護服產品標準，主要是適用于建筑物結構性火災的XF10-2014《消防員滅火防護服》和適用于草原荒野火災的GB/T 33536-2017《防護服裝 森林防火服》。雖然從使用環境來看，建筑物結構性火災比較接近于船用火災，但艦船火災環境由于空間受限，因此滅火作業的危險系數比建筑物火災更高。在上述的消防員滅火防護服標準中，就寫明了不適用于海上平臺、礦井地下等狹窄空間環境火災。

按民用和軍用兩大類別來看，民用船舶的滅火防護服由于標準的缺失，選型使用一直處于相對混亂的情況，既有按普通阻燃服標準來進行配備的，也有按建筑物結構性火災標準來配備的;而軍用艦船的滅火防護服，雖然有單獨的軍用采購指標，但也存在主要技術性能指標要求和結構設計等不合理的問題。

軍用艦船的滅火防護服，目前主要有連體式滅火防護服和接近式滅火救援服兩種，可以根據救援環境不同進行選擇，詳見表1。

從表1可以看出，在主要理化和防護性能要求上，兩種滅火救援服基本相同，這顯然是不合理，并且上述性能指標缺少數據來源依據和定量分析，也沒有成熟的標準評價體系。比如，接近式滅火救援服需要靠近火源使用，而連體式滅火防護服只能在火場周邊進行救援不能靠近火源，二者的使用環境不同，但其整體熱防護能力要求均是TTP值不小于35 cal/ cm2，其性能指標要求的不合理性顯而易見。

從實際使用角度來看，由于連體式滅火防護服相比接近式滅火救援服更加輕便柔軟，因此作為常規性的滅火防護裝備，目前在艦船上進行了大量的配備。但在實際滅火救援過程中，由于連體式滅火防護服背部結構設計與接近式滅火救援服相同，均設有用來內置背負空氣呼吸器的背囊，因此很容易對作業人員產生誤導，認為內置背負空氣呼吸器后就可以靠近火源甚至接觸火源來進行滅火作業，再加上缺乏專業的知識和培訓，導致作業人員大部分在不當的使用環境下使用了連體式滅火防護服，最終可能造成人身傷害事故。

接近式滅火救援服其缺陷也非常明顯，外層采用具有反射輻射熱功能的金屬鋁箔復合材料，其不耐磨且不耐彎折，長期放置容易鋁箔與復合層分離，且鋁箔面料柔軟性差，整套服裝包括上衣、褲子、手套、頭罩和蓋腳5個部分，穿著繁瑣，需要別人協助才能很好的完成穿戴，影響船舶火災的快速反應。而且在空氣呼吸器外戴的隔熱頭套面屏視野有限，且容易晃動，影響救援人員行動。

3.2? ?最新滅火防護服國家標準

2020年9月29日，國家市場監督管理總局和國家標準化管理委員會發布了GB/T 39098-2020《船舶與海上技術 船舶消防員裝備（防護服、手套、靴子和頭盔）》標準，該標準基本等同采用了ISO 22488-2011標準，從2021年4月1日正式實施。

從標準的主要技術性能指標要求來看，不難發現其與歐盟結構性火災滅火防護服EN469：2005《消防員滅火戰斗服》標準要求基本相同，詳見表2。

從表2可以看出，國標船舶消防防護服中規定的主要技術性能參數，基本與歐盟的結構性火災滅火戰斗服標準相同，但有部分歐盟標準中有所規定的技術性能指標未進行規定。從實際危險系數來看，建筑物結構性火災并不高于船舶火災，因此GB/T 39098-2020標準的發布雖然填補了船舶用滅火防護服產品標準的空白，但其實際效用和環境適用性仍有待實踐的驗證。

4? ? ?船用滅火防護服評價

4.1? ? 防護服熱防護性能常用的評價方法

（1）TPP與TPE法

TPP （熱防護性能值）與TPE（熱防護性能評估），均是指透過織物引起人體二度燒傷的熱能值，單位為kW.s/m2。兩者區別在于：TPP測試的是在持續加載標準熱源情況下，一直到達到人體二度燒傷時試樣所接收的熱能值;而TPE測試的是試樣在還未引起人體二度燒傷但在離開標準熱源后由于之前吸收了熱能而產生放熱現象導致最終達到人體二度燒傷所接收的熱能值。無論哪一種情形，熱防護性能的值越高，織物的熱防護性能越強。而且TPP和TPE還可以模擬面料直接接觸皮膚和面料與皮膚之間有空隙兩種情況，而采用直接接觸法和間隔法兩種方法來進行測試。

（2）熱傳遞法

熱傳遞測試，按熱源種類主要分為：火焰熱傳遞、輻射熱傳遞、火焰和輻射混合熱傳遞三種。而測試指標又分為將服裝最內表面的溫度從試驗開始時的值分別提高24 ℃和12 ℃所需的時間，所需時間越長，表明服裝內表面溫度升高越緩慢，服裝材料的熱防護性能越好。但由于溫度升高24 ℃和12 ℃與人體可能遭受熱傷害的程度并不存在明確的定量換算關系，因此該方法只能用來對比評估材料的熱防護性能，不能評估服裝對人體的熱傷害防護程度。

（3）燃燒假人法

燃燒假人測試方法，就是模擬人體穿著服裝暴露在特定的火場環境中，通過檢測假人皮膚表面溫度信息，得到皮膚燒傷程度值、燒傷面積百分比等指標，從而評估服裝防火隔熱性能，以及預測作業人員身體燒傷程度的一種方法。燃燒假人測試系統，由假人、溫度傳感器、火焰發生與控制系統、皮膚熱傳遞模型與燒傷評估模型、集中控制系統與軟件平臺等部分構成。

與前面兩種單純評價服裝面料熱防護性能水平的方法不同，燃燒假人法由于模擬火場環境，因此能夠更加真實的評價服裝的整體熱防護性能水平。而且從試驗結果中可以看出，服裝的熱防護性能不僅取決于服裝材料，還與服裝的款式結構設計密切相關。

由于燃燒假人測試系統可以在模擬火場高溫轟然環境中測試身體皮膚燒傷程度，因此利用該系統既可以進行服裝整體熱防護性能的測評，還可以研究影響服裝熱防護性能的各種因素，從而縮短阻燃熱防護新材料以及服裝的研究周期，促進行業的快速發展。

4.2? 火災模擬系統和防護服測試方法相結合的評價方法

由于船舶火災有其特有的環境和特點，因此若要全面評價船用滅火防護服的防護性能水平和適用性，并確立船用滅火防護服科學合理的技術指標體系，應借助于船舶火災模擬系統和服裝防護性能測試試驗，將二者結合起來，才能真正促進船用滅火防護服的改進和發展。

如何將火災模擬系統和防護性能測試試驗二者結合對防護服進行性能水平的真實評價并最終指導防護服的選用，需要建立一套科學合理的評價及選用流程，該流程包括以下幾點：

（1）根據火災模擬系統，對船舶機艙火災發展過程進行研究，分析研究火災溫度變化情況，建立與火源不同距離的火災強度及溫度模型;

（2）研究纖維的物理性能、紗線及織物結構與熱傳遞的關系，建立織物傳熱仿真模型，明確防護材料熱防護性能的影響因素;

（3）利用燃燒假人系統，實現個體防護裝備阻燃抗熱性能的定量測試評價;

（4）根據與火源不同距離的火災強度及溫度模型，建立專用燃燒器和火場環境模擬系統，創造穩定安全可靠的火場環境;

（5）分析著裝人體在火場環境中的重點防護部位，優化設計面料組分、服裝功能結構和層次配套，開發出適合船用環境的防護服裝;

（6）將改進的防護服裝在船舶消防訓練中使用，收集使用者建議，經反復優化后推廣使用。

5? ? 船舶用滅火防護服的使用建議

經過對船舶火災的分析及目前使用過程中存在的問題，對船用滅火防護服的使用提出如下建議：

（1）加強對船上消防作業人員進行滅火防護服產品專業知識培訓，分清不同產品標準及不同產品的使用環境區別;

（2）消防和海事部門，應對消防員穿戴滅火防護服、呼吸器等防護裝備制定著裝程序，指導消防作業人員的實際操作，并預先知道在實際滅火操作中因穿著防護服帶來的不便，對因穿著不便帶來的影響進行提前評估;

（3）取消連體式滅火防護服的背囊設計;

（4）? 繼續提高接近式滅火救援服的性能指標要求，以真正契合其使用環境。

6? ? 結束語

船舶火災的特點決定了船舶消防在一定程度上比陸上消防更具挑戰性，船用滅火防護服作為保護消防作業人員的裝備越來越得到重視。因此，建立船用滅火防護服性能指標評價體系，根據船舶火災模擬系統，對船用滅火防護服各性能指標進行合理定量是亟待解決的重要問題，也是指導船用滅火防護服創新研發的方向。