消防工程学科前沿讲座课程报告

消防工程学科前沿讲座课程报告

【摘要】

通过对消防工程学科前沿讲座内容的学习，并查阅有关资料文献，对消防工程学科及相关知识有了初步的了解。以下从我国火灾大体现状，消防工程学科的概况，消防前沿领域、热门技术——重点是细水雾灭火系统，消防学科和消防事业的前景等方面作出报告。 【关键字】

火灾现状、学科概况、前沿领域、细水雾、前景展望

一．我国火灾大体状况

火灾是严重危害人民生命财产、直接影响经济发展和社会稳定的最常见的一种灾害。随着经济建设的快速发展，物质财富的急剧增多和新能源、新材料、新设备的广泛开发利用，以及城市建设规模不断扩大和人民物质文化生活水平的提高，火灾发生的频率越来越多，造成的损失越来越大。

80年代，我国共发生火灾约37.6万起，死亡18644人，直接经济损失约32.2亿元；90年代，我国共发生火灾约62.9万起，死亡23715人，直接经济损失约96.6亿元；而在21世纪，仅仅四年的时间，我国共发生火灾约90.9万起，死亡10059人，直接经济损失约60.3亿元。

二．消防工程学科概况

面对现阶段我国的火灾防治问题，火灾科学与消防工程方面的科学研究便显得异常重要。随着社会的进步和发展， 消防科学技术的社会功能日益突显， 社会需求日益增加。与此同时， 同其他学科日新月异的发展一样， 消防工程学科也得到了长足的发展， 研究领域正不断拓宽和深入。

消防工程是一门研究火灾发生与发展规律及火灾预防与扑救理论和技术的新兴的综合性、交叉性学科。它不仅涉及物理学、化学、数学、机械、电子、建筑、信息、心理、生理等多种自然科学学科，还涉及法学、经济学、哲学、管理学、教育学、灾害学等等众多社会人文科学学科。而且，消防工程是理论与实践的结合：通过大量的实践环节，增强理论教学效果，强化学生基础理论与专业知识的掌握和创新思维与动手能力的培养。主要在消防燃烧学、工程热力学与传热学、消防给水工程、消防法规、防火理论与工程应用、灭火技术、火灾风险评估、火灾救援技术、火灾调查方法与鉴定等方面进行教学研究。

“消防”是以防为主，防消结合。火灾的发生是所有人不愿看到的，这也就衬托出消

防学科及消防事业在防火防灾上的重要性。因此，当前的消防科研也侧重于火灾的防范，和降低火灾发生频率和风险上。 三．学科前沿领域

在过去的几十年里，消防科学技术得到了迅速发展，从基础研究到应用技术的各个领域取得了令人瞩目的成就。随着经济和社会的发展，人类将对消防安全提出越来越高的要求；科学技术的进步也将成为将为提高消防安全水平提供更多的先进方法和技术。当前，一些消防科技领域的研究与开发活动十分活跃，可以预见，在不久的将来，这些领域将取得一批重大的研究成果和技术突破。以下列举一些当前消防科研的热门和有可能出现重大技术突破的领域，并就它们的发展趋势及其对未来消防安全可能产生的影响进行了扼要的分析。

1．消防安全工程学

消防安全工程学是当前消防科研中一个最前沿、最活跃和最具发展潜力的研究领域。消防安全工程学主要研究火灾科学理论以及工程技术原理在建筑防火中的应用，为建筑防火设计和消防安全评估提供理论基础和技术手段。国外的研究成果表明，消防安全工程学的发展将推动建筑防火设计观念的更新，建立一个比传统的“处方式”建筑防火设计方法更加科学合理的、“以性能为基础的”建筑防火设计方法体系，大大促进建筑防火设计的科学化、合理化和成本效益最优化，产生巨大的社会效益和经济效益。同时，消防安全工程学将为已建成使用的建筑物提供科学的消防安全评估方法和技术，从而提高建筑物的消防安全管理水平。

2．计算机火灾模化和模拟技术

计算机火灾模化和模拟技术的开发与利用，为人们了解火灾发生和发展的过程提供了新的方法和手段，也为建筑防火设计和消防安全评估提供了新的科学工具，是消防安全工程学和性能化设计的重要基础。

它使人们可以通过在计算机上建立火灾模型，运用工程计算和计算机模拟的方法，对不同空间和环境条件下火灾的发展和蔓延进行模拟和预测；并根据设定的火灾场景，测算和确定各种建筑构件、材料与组件、消防设备以及空间内的火灾特性参数。这样—方面减少了人们对昂贵的火灾试验的依赖，可以大大节省研究和测试费用；另一方面通过设定多种火灾场景进行重复的模拟和演算，可以大大增加研究的灵活性和准确性，从而便于找出规律性的东西。

3．灭火剂

新型灭火剂的研究与开发是近几年发展较快的—个领域：其中用于替代哈龙的新型气体灭火剂和用于扑救A类火灾的“水添加剂”型灭火剂的研究与开发工作尤其引人瞩目。

哈龙灭火剂带给人们的教训，使灭火剂的环境问题倍受关注。但是，目前国际上尚未建立一套科学完整的灭火剂环境安全性评估和检测技术，这已经成为目前国外消防科研的一个重要的课题。而研究开发对人类健康和自然环境没有任何不良影响、灭火效果好、价格便宜和质量稳定的灭火剂，将是消防科研人员不断努力的目标。 四．细水雾灭火系统浅谈

世界各国都在致力于新的消防技术的研究。既要灭火效率高，又要对环境无污染的灭火技术是人们努力的方向。特别是人们发现所使用的哈龙(HALON)灭火剂对大气臭氧层有破坏作用，蒙特利尔议定书签署之后，这一工作就尤为迫切，细水雾灭火技术正是这一方向的代表，因此，已越来越受到人们的重视。

1. 细水雾的定义

细水雾：在喷头最小设计压力下，以距喷头1 m处的平面上，测得水雾最粗部位的雾滴直径DV 0199不超过1000 Lm。这是用体积法表示雾滴直径的一种方法，DV 0.99表示小于1000 μm 的直径体积含量为99%。一般情况下细水雾是指雾滴直径DV 0199≤400μm 的水雾。

体积99% 直径DV 0.99：一种以喷雾液滴的体积来表示液滴大小的方法。当依照体积测量时，即表示喷雾液滴总体积中，1% 是由直径大于该数值的液滴，另99% 是由直径小于该数值的液滴组成的。

2. 细水雾分类

按照喷射水雾中水微粒的大小分布，细水雾可分为3 类。

I类细水雾：累积百分容积分布曲线全部位于连接DV 0.1= 100μm和DV 0.9= 200μm 连线的左边，这代表了最精细的水雾。目前大多数生产厂商生产的是1类细水雾喷头。 II类细水雾：是累积百分容积分布曲线的一部分，位于I类喷雾界限以外， 但全部在连接DV 0.1= 200μm和DV 0.9= 400μm 连线的左边。这类细水雾可以通过压力喷射喷头， 双相流喷头及许多冲击式喷头产生，由于有较大水滴出现，相对于I 类细水雾，II 类细水雾更容易产生较大的流量。

III类细水雾：DV 0.9大于400μm，或者曲线任何部分超过II类分界线的右边(但DV 0.9< 1000μm )，这种细水雾主要由中压，小孔口喷头，各种冲击式喷头产生的，并且它们可以得到较大流量。这类细水雾适于A类易燃物，在某些特定环境下，也可用来控制或扑灭B

类火灾。

3. 细水雾的灭火机理及应用

细水雾灭火系统成功的关键，是增加单位体积水微粒的表面积。水微粒子化以后，即使同样体积的水，也可使总表面积增大。而表面积的增大，更容易进行热吸收，冷却燃烧反应。吸收热的水微粒容易汽化，体积增大约1700倍。由于水蒸汽的产生，既稀释了火焰附近氧气的浓度，窒息了燃烧反应，又有效地控制了热辐射。可以认为，细水雾灭火主要是通过高效率的冷却与缺氧窒息的双重作用。

细水雾水微粒直径大小的分布与灭火能力的关系是个复杂的问题。一般来讲，第1级和第2级细水雾用于扑灭液体燃料池内的火灾效果较好，而且不会搅动池内的液面。通常情况下，用第1级水雾扑灭Ａ类可燃物是比较困难的，这可能是该细水雾不能穿透碳化层而浸湿燃烧物质。然而，因为细水雾的喷射速度很高，在燃烧处于表面或封闭空间内，有利于氧气减少的情况下，还是可以扑灭Ａ类可燃物的。这说明，对于一定的燃烧物，细水雾的颗粒直径不是决定灭火能力的唯一因素。系统的灭火效果还与细水雾相对于火焰的喷射方向、速度和喷水强度等有密切的关系。

细水雾灭火系统与卤代烷或其它气体灭火系统相比，灭火时间要长得多，前者约为100-200秒，后者约为10-20秒。另外，封闭空间开口大小对细水雾灭火效果的影响较小，在敞开空间内，细水雾系统比气体灭火系统具有非常明显的优势。

火灾规模的大小，对细水雾灭火系统的灭火效果也有影响，燃烧猛烈的火灾较燃烧缓慢的火灾容易被扑灭。这是由于前者氧气消耗的快，并伴随有大量蒸气和紊流的产生。细水雾系统喷水的同时，火场的温度急剧下降，这有助于人工灭火并减少热量造成的财产损失。而其电气绝缘性，关键在于水雾微粒的大小。

综上看来，细水雾系统可用于保护工厂贵重的生产设备、高层建筑内的油浸电力变压器室、自备柴油发电机房及其储油间和燃油、燃气锅炉房。高压及双流介质细水雾系统，可用于重要的高层建筑内的高、低压配电室，重要的电子通信设备机房，电厂的控制室，燃气涡轮机等场所。

五．消防学科及消防事业前景展望

随着经济的飞速发展，各类事业均会得以快速发展。而消防作为防灾减灾、保障安全的事业，其重要性也会越显突出。我国的消防事业虽尚未成熟，但在国家和人民群众消防认识的加深和重视，消防前景总体是十分广阔的。

消防学科作为一门新兴学科，人们对它的认识和理解需要一个过程，它在我国科学技

术体系中的地位亦有待进一步提高。对消防学科的研究对象和消防学科的基本特点作了分析，在此基础上，提出巩固和提高消防学科地位是当前消防教育和科技工作的当务之急。与此同时，消防事业在消防学科的知识技术后盾上，也必将有长足发展。

【参考文献】

《水雾系统说明资料》 日探株式会社 1999年7月

《面向新世纪消防学术研讨会论文集》 中国消防协会 1999年12月 《武警学院学报》2002年 第18卷 第01期 《消防科学与技术》2004年5月 第23卷 第3 期