滅火器設計參數對滅火效果的影響研究

作者簡介：

尚柱（1988- ），男，漢族，山東菏澤人，本科，工程師，研究方向：消防產品檢測。

摘要：

滅火器作為應急消防設備的核心組成部分，其設計參數直接關系到滅火效率與安全性。設計要素如滅火器種類、充裝量、噴射時間和壓力以及滅火器的便攜性與操作便捷性，共同決定了火災現場的響應速度與控制效果。優化這些參數，不僅能夠提升滅火效能，還能確保使用者在緊急情況下的有效應對。

關鍵詞：滅火器；設計參數；效果；策略

引言

滅火系統的結構和工作特性一直是火災安全研究的熱點。面對日益增多的建筑物和消防安全隱患，消防設施結構從單一向個性化、情景自適應轉變。通過對消防設施的性能進行研究，以期為降低消防設施的火災危害，保障人們的生命財產安全。

一、關鍵設計參數分析

（一）滅火器類型與濃度

滅火器的選擇與濃度調配是設計的核心要素，直接關系到滅火的有效性和安全性。A型火是指木材、紙張等常見易燃固態物質火災，在滅火過程中往往要求使用水性滅火器對其進行降溫和封閉，從而實現滅火。B型火涉及可燃液態或脂肪火災，需要使用能夠在火面上涂敷、隔離氣體、阻斷連鎖反應的泡沫滅火器或粉末狀滅火器。C級火涉及到電氣火災，為防止觸電，必須使用非傳導性的CO2或干粉滅火器，以防觸電。各滅火器根據其不同化學組成、物理特性，分別具有不同的作用機制及最佳的燃燒濃度區間。例如，在干粉滅火器中，活性組分的含量過高，會對其流動性能造成不利的影響。泡沫滅火器質量對其性能和包封性能有著重要作用，泡沫會很快破碎，在較小范圍內不能起到良好的隔離作用[1]。如何準確掌握滅火器類別和濃度，是保證滅火系統快速、高效防控相應火情的前提。另外，滅火藥劑的選用和濃度搭配不當也會產生一些不良后果，如發生電氣火災時，如果不恰當運用，會造成裝置損傷，造成二次事故；對于含易燃金屬的D級火，一般的滅火方法不能有效滅火，需要專用的干粉滅火器。對其火災特征和滅火機理進行全面認識，并按照相關規范進行規范操作，是保證消防工作順利進行和人民生命財產安全的重要前提。

（二）充裝量與噴射時間

充裝量與噴射時間是衡量滅火器效能的兩個核心指標。它們之間存在著緊密的相互作用關系，直接關系著滅火行動的成功與否。在滅火過程中，要根據滅火介質的類型和被控對象特點，認真確定填充量。如果沒有充足的燃料，即使滅火效果再好，也很難在短時間內將其控制住，最多只能延緩火焰擴散，卻不能將其完全熄滅，從而給再燃埋下隱患。然而，超量充注在延長滅火時間的同時，也導致滅火器的尺寸和質量增大。這既是對用戶體能的挑戰，也會對應急時的作業柔性產生較大限制，特別是對于狹小場所，過多配備消防器材影響人員的逃生和營救效率[2]。噴射時間的設置也不可忽視，要根據火災發展的特點進行調整。由于前期火勢快速擴大，對滅火器的使用提出了更高要求，能夠快速形成滅火壁壘，切斷氧供應，對可燃物進行降溫，實現了對火焰的有效控制。若噴射時間太少，僅能將局部火焰遮蓋住，就會消耗殆盡，不能起到完全的保護和控制作用。如果噴射時間較長，雖然表面上看起來很好，但實際上并不符合工程經濟性，并且會增加系統運行復雜性。如何兼顧滅火初始階段的消防用水要求，避免資源浪費和使用不便，是消防安全領域面臨的一個重大難題，需要對各方面的影響進行全面考慮，以保證滅火系統在火災發生后發揮最大作用。

（三）操作便捷性

操作便捷性是滅火器設計中一個不可忽視的關鍵因素，特別是在緊急情況下，每個瞬間都至關重要。一臺好的滅火器應在壓力很大的情況下，也能確保所有人快速、正確使用。簡單的工作程序就是在火災發生后，省去確認火災和使用滅火器的過程，如使用按鈕或者直接拉環，避免錯誤發生，使非專業人士也能快速掌握。增強直觀性設計包括滅火器材的實體形式和標志。明顯的安全標志、操作圖示和彩色代碼（如紅色代表危險、綠色表示安全操作的部件）可以協助用戶在煙霧或燈光較暗的條件下快速識別和適當動作。另外，在結構上，要遵循人機工效原則，以保證手拿時的舒適度，噴頭容易對準火源，并在適當的強度下，保證各種人群都能高效運用。

二、提升滅火效果的策略

（一）個性化設計

個性化設計滅火器方案，旨在針對不同場所的具體火災風險特性，提供更為精確有效的解決方案。例如，廚房是食用油類火災的多發地帶，因此選擇能夠高效抑制食用油類火焰的滅火器，尤其是那些具有特定化學成分，能夠有效控制食用油火焰的干粉滅火器。該產品不但可以快速隔離空氣中的氧氣，而且可以使被燃燒物體的溫度下降，從而防止油污再燃，同時保證整個廚房的安全性。在化學工廠或者實驗室里，因為有很多可燃化學品，所以為了撲滅活性金屬引發的火災，必須使用D類滅火器，如鈉、鎂等。這種滅火器一般都摻入特殊粉末或者沙子，通過化學隔離和物理降溫來進行滅火。在圖書館、檔案室和數據中心等地方，如果使用CO2滅火器或清潔氣體滅火（如七氟丙烷），更適合用于快速滅火，而不會損壞文物和精細的電子儀器。在電動汽車充電和儲存場所，考慮到鋰離子動力電池火災的特點，需要使用具有迅速冷卻和阻斷連鎖反應能力的滅火器，如帶有特種添加劑的自噴水性滅火系統或者專門為鋰離子電池起火而研制的干粉滅火器[3]。應人性化安排滅火器材的配置和數量。依據建筑物布局、人員流量和可能的火災來源等因素，對消防設施的合理配置進行科學測算，以保證在緊急情況下消防設施的快速使用，如在大型購物中心的飲食場所附近增加潤滑油滅火器，在一些電器集中的地方安裝清潔氣體滅火系統。

（二）智能化集成

智能化集成在滅火器設計中的應用，正在逐步改變傳統的消防方式。通過融入先進的傳感器技術、數據分析算法與自動化控制，實現了對火情的智能識別與高效處置。這一創新不但提高了消防工作的精度和效率，同時也增加了消防人員的安全性。其中，智能滅火系統采用紅外熱成像、煙霧檢測和火災辨識等多種高靈敏檢測方法，實現對火災發生地點和程度的快速檢測。通過多個傳感器協作，對火災過程進行在線監測。通過機器學習方法對火災發展進程進行分析，并根據火災發生的不同情況，調整噴霧強度、噴霧方向和噴霧劑量，達到“按需滅火”的目的，如在遇到小規模火災時，該裝置可以采用精量噴淋方式，以降低水源消耗，避免損失。另外，該智能滅火器還配置了一套自適應的環境調節系統，能夠根據室內溫濕度和風向的改變對滅火方案進行實時調節，以保證滅火器的高效性和可控性。通過衛星定位和無線通信模組，可以實現對火災進行遠程監測和管理，在短時間內進行火災報警，并對附近的救災物資進行調配，還可以對一些危險的地方如石油化工廠、油庫等進行遙控控制。在安全保護上，該智能滅火系統采用了兩種功能模式，以防止因錯誤或未經許可而造成危險。與此同時，對設備壓力、滅火器存量及蓄電池狀況等進行定期檢測，如有不正常情況，可通過移動電話APP或短信提醒維修人員，以保證滅火器始終保持最佳工作狀態。

（三）輕量化材料應用

在追求滅火器輕量化的同時確保其耐用性和效能，現代材料科學的進步為這一目標提供了諸多可行路徑。碳纖維復合材料、高強鋁合金、鎂合金和高性能高分子材料等輕質材料的使用，使滅火器殼體的結構和性能發生了革命性變化。碳纖維復合材料因高比重和密度，不但可以降低消防器材的整體質量，還具備良好的防撞擊和防腐能力，保證其在長時間使用中的整體穩定性[4]。該產品的出現，使滅火器材更加方便、更加牢固，特別適合在高樓林立或交通不便地區發生火災時使用。高強鋁合金和鎂合金同樣也是實現輕質結構的首選。這種材料不但具有較輕的質量，而且具有很好的可切削性，很容易形成各種形狀的殼體，并具有一定的力學強度，能夠承受外界的撞擊和內壓。采用精鑄或擠出成型技術，在保證制品質量的前提下，實現了對材質的最優利用。高分子材料，尤其是工程用高分子材料以及高性能的熱塑復合材料，在消防器材的輕量化方面也表現出極大的發展前景。這種材質不但重量輕，而且抗化學腐蝕，隔熱性能優良。通過添加玻纖、碳纖維等強化手段，提高其機械強度，以適應惡劣環境下的使用要求。同時，通過多種材質的組合，在重要承載部分采用金屬材質，在非承載件或副構件中加入輕質高分子，達到局部增強和全局減輕的有機統一。

（四）環保型滅火器研發

環保型滅火器的研發是近年來消防科技領域的熱點之一，旨在平衡滅火效能與環境保護的需求。以鹵代烴類化合物為代表的常規滅火器具有很好的滅火效果，但存在著對臭氧層的破壞、溫室效應和生態危害等問題。國內外各研究單位及企業都在研究開發環境友好型滅火器。首先，將水性滅火器進行技術改造和革新。通過加入潤滑劑、表面活性劑、成膜助劑等修飾組分，增強其對A型（固態）和B型（液態）火焰的滅火效果，并保證無毒無殘留，在自然分解中無二次污染。其次，研究無毒氣體（IG-541，由氮氣、氬氣、二氧化碳等成分按照一定配比組成），實現對環保的有效控制，對人類無損害，也不會造成大氣污染。另外，開發具有較小增溫潛勢（GWP）、無臭氧損耗潛勢（ODP）的含氟化合物阻燃劑，是一種較好的替代鹵代烷滅火材料[5]。研究開發基于生物的滅火技術也是一種發展方向。該類滅火器多來源于可再生的植物萃取液，具有很強的可降解性，且在撲滅火災后可以快速分解，從而降低森林火災的危害。例如，一些天然橡膠、蛋白質類的泡沫滅火器，滅火效率高，對環境的危害也很低。同時，為提高滅火效果，研究團隊也不斷改進噴霧技術，如微膠囊化技術、氣溶膠技術等，以實現對滅火器的精準調控，降低其過度使用造成的生態負荷。在此基礎上，研究適用于特殊場合（如數據中心、圖書館等）的消防水回收系統，保證消防水在用完后能夠被回收再用，從而達到節能環保的目的。

（五）用戶培訓與標識優化

用戶培訓與標識優化是提升滅火器使用效率與公眾應急反應能力的重要環節。一套行之有效的訓練方法應包括理論教學和實踐訓練兩部分，以保證所有使用者能夠了解消防器材的正確使用程序。在消防知識方面，要普及消防知識，了解消防器材的種類和用途，如使用水性滅火器應對A類火災，使用干粉滅火器應對ABC類火災等，從而提高使用者辨別火災類型的能力。利用多媒體教學、模擬消防軟件、虛擬現實游戲，使學員置身于火災現場，加強對火災應急處置知識的回憶和了解。在實際練習中，定期舉辦滅火器培訓，進行實際消防演習，檢查滅火器的有效性。在培訓中，注重對學員的安全保護，保證培訓的安全性和有效性。在標識的優化上，滅火器應有明確的標識系統，包含但不限于滅火器型號、適用的火焰圖標、操作步驟和安全警示等。使用高反差顏色和發光材質，以保證在突發事件中容易辨認[6]。另外，對于視覺殘疾的特定群體，還可以通過觸摸指示或者聲音提醒等方式來幫助用戶進行無障礙操作。推行“智慧防火”概念，運用物聯網技術在滅火器上安裝一個智能標識，使用者只需移動電話，就可以得到有關滅火器的全部資料和使用視頻指南。這樣的數字管理模式大大提高了信息的及時性。構建消防器材維修管理信息系統，定時推送維修提示，確保每個消防器材都能正常工作。

總語

綜上所述，滅火器設計參數的合理配置對于提升滅火效能至關重要。通過細致分析關鍵設計要素，并實施針對性的改進策略，可以顯著增強滅火器的實戰效果。未來，結合技術創新與用戶需求，將不斷推動滅火器設計向更高效、更智能、更環保的方向發展，為構建安全的社會環境貢獻力量。

參考文獻

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