压缩空气泡沫的隔热防护性能研究

　　（公安部天津消防研究所，天津300381）时间、泡沫厚度、泡沫滞留时间以及热辐射强度五种因素对压缩空气泡沫隔热防护性能的影响。在试验的基础上分析了压缩空气泡沫隔热防护的机理及其主要影响因素，同时对消防部队如何使用压缩空气泡沫系统进行隔热防护提出了相应建议：灭火剂；压缩空气泡沫系统；隔热防护：X913，TQ569标志码：A压缩空气泡系统由于省水、高效且兼具隔热防护性能等优点，目前已在北美、欧洲广泛投入使用。以隔热防护为目的的压缩空气泡一般用于森林火灾、化工火灾和城市建筑火灾中，可以在建筑物或比邻建筑物上形成一个防护屏障压缩空气泡相比于传统低倍数泡产生系统产生的泡，具有更大的密度、更小的粒径和良好的泡均匀度有研究人员曾推测，微小、细密的压缩空气泡排列在一起，依靠其中含有的热传导性较低的空气发挥隔热防护的作用。但是由于先前试验手段缺乏等因素，对压缩空气泡隔热保护机理的研究还不够深入，对压缩空气泡隔热防护性能的主要影响因素也不甚了解。因此，笔者研究了压缩空气泡的隔热防护性能，对影响隔热防护性能的各项因素进行考察，以期提高对压缩空气泡隔热防护性能的认识，科学指导灭火救援实战工作1试验仪器和试验方法1.1试验仪器试验仪器包括压缩空气泡隔热防护性能试验装置及试验用压缩空气泡系统隔热防护性能试验装置主要由辐射板、样品板以及采集系统组成，如所示。为了保证辐射分布均匀，采用两块电辐射板（600mnK 500mm）V型摆放（每块辐射板功率为48kW）隔热防护试验平台由支架、泡样品板（600mmX 250mm）及用于定位的导轨组成泡样品板采用6mm厚度的水泥板，四周可安装不同高度的金属护圈，以便得到不同厚度的泡在水泥板中央位置打一小孔，从背面插入热电偶，用于测量泡样品板的温升情况。电辐射板与地面垂直摆放，泡样品板与地面接近垂直（有一极小的夹角，防止试验过程中泡脱落），接讲。离/cm辐射板距离一热辐射强度曲线试验用压缩空气泡系统应可为基础性研究试验提供具有状态可控的和可重复性的压缩空气泡因为实战用的压缩空气泡设备一方面灭火剂的流量过大，产生远超出试验所需量的泡；另一方面无法灵活地控制产生泡的数量和状态，无法进行精确的重复性试验，因而无法用于试验性研究而试验专用的压缩空气泡系统很好地解决了上述问题，其安装示意图如所示1.2隔热防护性能试验样本及试验变量试验共选取了两种国内外压缩空气泡样品，简称FoamA和FoamB；选择有一定代表性并且可操作基金项目：国冢“十一五”科技支撑项目“A类泡沫保护和灭火性能评估及其应用技术的研究”（2006BAK06B05-4-置一隔热挡板（见），并将带有泡沫的样品台放在导轨上，推至试验需要热辐射的位置上。然后撤掉隔热挡板，开始计时。采集泡沫板中心位置热电偶的温度，直至其到达试验所需温度值3试验结果与讨论3.1热辐射强度的影响留时间为5min的条件下，不同热辐射强度对泡沫隔热防护性能的影响，如表2所示表2热辐射强度对泡隔热防护性能的影响阀10.泡沫溶液输送管11.液体流量计13.耐压储罐17.进气管试验用压缩空气泡系统安装示意图根据国内外资料和以前的研究，笔者选择发泡倍数、25%析液时间、泡沫的厚度、泡沫滞留时间（即从施放泡沫到泡沫置于辐射板前接受热辐射之间的时间）以及热辐射强度五个因素为试验变量，分别考察其对泡沫隔热防护性能的影晌影响效果以样品板的温升滞后时间来衡量，即压缩空气泡沫的隔热防护能力主要以样品板到达50°C和100°C的滞后时间表示笔者同时对空白样品板（即不施加水或者泡沫的样品板）在13.978.36及5.38kW/m2的热辐射强度下温升曲线进行了标定，如所示三个空白对比试验的参数，如表1所示热辐射强度/kW/m2发泡倍数25%析液时间/s达50 C所用时间/s达100C所用由表2可知，样本FoamA的隔热防护能力随热辐射强度增加而降低。同表1中试验参数进行对比可以看出，施加泡沫对于温升滞后具有一定效果样本FoamB的隔热防护能力也随热辐射强度的增加而降f低笔者推测压缩空气泡沫具有隔热防护作用主要是因为泡沫中含有的大量空气是热的不良导体，在升温初期，对样品板具有一定的隔热作用。随着时间延长，温度进一步升高，泡沫逐渐破裂直至消失之后，起冷却作用的则由泡沫变为水，水对样品板的温升滞后同样也具有一定作用。

　　2泡沫厚度的影响97kW/m2条件下，泡沫厚度对泡沫隔热防护性能的影响，如表3泡厚度对泡隔热防护性能的影响泡沫厚度/cm达到50C所用时间/s达到100C所用时间/s383226112357将电辐射板启动20min后，热辐射达到平衡以适宜的混合比，通过试验压缩空气泡沫系统产生适宜发泡倍数的隔热防护泡沫，流量为11.并将其喷射至带有所需厚度护圈的泡沫样品板上，用直尺刮去多余泡沫在电辐射板与泡沫样品板之间放由表3可以看出，泡沫覆盖厚度越大，隔热防护效果越好。而这一点在相对较低的热辐射强度条件下体现得更为明显。对于试验样本FoamB，其隔热防护性能亦随着泡沫厚度的增大而升高。但在实际火场应用过程中，泡沫厚度受制于实际火场工况条件，不能无限增大因此，建议消防部队综合考虑被保护对象的泡沫附着能力、火焰蔓延速度、消防用水的供应能力、压缩空气泡沫的性能及储备量等实际火场条件，来确定适宜的泡沫覆盖厚度。

　　3泡沫滞留时间的影响从压缩空气泡沫的实际使用状况来看，要求压缩空白板热辐射强度/kW/m2达到50C所用时间/s达到100C所用空气泡沫具有一定的泡沫滞留时间，即压缩空气泡沫需要在被保护建筑物上滞留一段时间之后，仍需保持一定的隔热防护能力，这样才有实际应用价值试验中分别考察了51530min3个滞留时间对压缩空气泡沫隔热防护性能的影响。泡沫厚度为6cm，热辐射强度为8.36kW/m！试验结果如表4所示。

　　表4泡滞留时间对泡隔热防护性能的影响气泡沫隔热防护性能*重要的指标，因为25%析液时间是衡量泡沫稳定性的一个重要指标，25%析液时间越长，泡沫越稳定，耐热辐射能力也越妊只有25%析液时间在20min以上的压缩空气泡沫，才会有效发挥隔热防护作用。

　　5发泡倍数的影响泡滞留时间/min样本名称25%析液时间/s发泡倍数达50°〔：所用时间/s达100所用时间/s5Foam 36kW/m2条件下，发泡倍数对于温升滞后时间的影响，见表5所示表5发泡倍数对泡隔热防护性能的影响五种因素对于压缩空气泡沫隔热防护性能的影响，如表6所示表6五种因素的影响项目热辐射强度泡厚度发泡倍数25%析液时间泡滞留时间与压缩空气泡隔热防护性能的关系反比正比正比正比反比由表4可以看出，随着滞留时间的增加，泡沫的隔热防护能力逐渐降低特别是25%析液时间小于10min的样品FoamB，滞留15min之后，其隔热防护能力下降较为明显；滞留30min之后，隔热防护能力则下降更多。而25%析液时间长于30min的样品FoamA，其隔热防护能力受滞留时间的影响则相对较小。

　　3.425%析液时间影响由表4可以看出，泡沫的隔热防护能力与泡沫的25%析液时间成正比25%析液时间长的隔热防护泡沫，其隔热防护性能也妊同时，需要特别指出的是，试验中泡沫样品板采用6mm厚度的水泥板，而水泥板吸水性较强但在现实中，实际火灾工况较为复杂，建筑材料多种多样，吸水性大多比水泥板差。为保证试验能够进行有效对比，而选择吸水能力强泡沫易于粘附和覆盖的样品板通过试验观察，25%析液时间还影响隔热防护泡沫对被保护对象的粘附能力，25%析液时间长的隔热防护泡沫，对于大多数建筑材料均有较好的粘附能力，可保证其隔热防护效果能够有效发挥，即可以在更长的时间范围内发挥隔热保护性能而25%析液时间短的隔热防护泡沫，在大多数建筑材料表面的粘附能力较差，无法有效覆盖于建筑物垂直表面，无法有效发挥其隔热防护作甩由于试验条件和时间所限，笔者未得出25%析液时间和泡沫粘附能力的量化对应关系再者，25%析液时间长的压缩空气泡沫其泡沫粘度也相对较大，可以提供更大的泡沫覆盖厚度，从而提高压缩空气泡沫的隔热防护性能综上所述，笔者认为25%析液时间是衡量压缩空1从表5可以看到，发泡倍数越高，泡沫达50°C和100°C的时间越长，即发泡倍数越高，泡沫的隔热防护性能越妊当发泡倍数在30倍以上时，可以获得较好的隔热防护效果另外，试验验证具有较高发泡倍数的泡沫通常具有较长的25%析液时间。因此，用于隔热防护的压缩空气泡沫的发泡倍数应大于或等于30倍，而且发泡倍数越高，泡沫越“轻”，越容易附着在被保护建筑物的表面，在质量相同的情况下，可以提高泡沫覆盖的厚度及泡沫的隔热防护能力但是越“轻”的泡沫，越容易受风力等外界条件影响，易被吹走因此，在实际火灾工况条件下，30倍以上是较为适宜的发泡倍数而消防部队在配置压缩空气泡沫系统用泡沫灭火剂时，应注意泡沫灭火剂的发泡能力要符合具体的使用要求3.6试验结论目前国内外压缩空气泡沫系统用泡沫灭火剂主要性能的差别基本都在于25%析液时间的差异25%析液时间的长短，主要取决于灭火药剂本身的组分，而又决定了灭火泡沫的隔热防护能力。因此，建议消防部队在配置压缩空气泡沫系统用泡沫灭火剂时，要求泡沫供应商提供该种泡沫在压缩空气泡沫系统中的技术参数，包括25%析液时间、发泡倍数等指标，只有这些指标都符合要求，才能确保发挥压缩空气泡沫系统的优势，达到灭火救援实战的实际要求灭火剂与阻燃材料有机卤系阻燃剂火灾烟气的毒性影响评价何翊，董希琳，吴立志（中国人民武装警察部队学院，河北廊坊065000）类，研究了人体毒性、生态毒性、光化学烟雾等6类毒性影响指标，并给出了各个影响类别潜值的计算方法。在各类单项影响指标的基础上，提出了毒性影响指数化方程，可简单全面地评价有机卤系阻燃剂燃烧产物的综合毒性影响。

　　为了降低易燃材料大量使用而带来的火灾危害，必须对易燃和可燃材料进行阻燃处理，这使阻燃材料得到迅速发展有机卤系阻燃剂（包括溴系和氯系阻燃剂）是产量*大的有机阻燃剂有机卤系阻燃材料在使用过程中对人类健康和生态环境有一定的负面影响当火灾发生时，含卤材料的分解和燃烧会产生大量烟雾，烟雾中含有多种有毒气体，而且火灾期间烟雾几乎不会减少。为正确估计火灾烟气毒性危险形势，笔者综合研究了有机卤系阻燃剂火灾烟气毒性影响的指数化方法，并阐述了有机卤系阻燃剂潜值（潜在的毒性影响能力）的计算方法。

　　1燃烧产物及毒性每起火灾的成因、条件和环境各不相同，其燃烧产物千差万别，成分也非常复杂总体上看，火灾产生的烟气主要是由以下4类物质组成的具有较高温度的均匀混合物：4结语根据隔热防护性能研究的试验结果，建议消防部队在以隔热防护为目的使用压缩空气泡沫消防车时注意以下几点：尽量提高泡沫覆盖厚度，泡沫覆盖厚度越大，隔热防护效果越好。

　　尽量选择比较高的发泡倍数，一般应在30倍以上25%析液时间越长的泡沫，其隔热防护效果越明显25%析液时间应大于20min才会有比较好的隔热防护效果笔者建议消防部队在配置压缩空气泡沫时，应选择25%析液时间至少为20min以上（20°C）的压缩空气泡沫灭火剂产品，以更好地发挥压缩空气泡沫消防车的隔热防护作战能力。

　　压缩空气泡沫灭火剂预混比通常选择。