專利名稱：一種用于非開放空間的火災(zāi)滅火方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于消防領(lǐng)域，具體涉及一種非開放空間內(nèi)的火災(zāi)的滅火方法及系統(tǒng)。
用水滅火，是現(xiàn)有的非開放空間所使用的主要滅火方法。即對于初期階段的火災(zāi)，由現(xiàn)場事先設(shè)置的噴淋設(shè)備自動進行滅火。更大的火災(zāi)，則需要依靠消防隊。消防隊撲滅一般火災(zāi)的主要裝備也是使用水的消防車。建筑物內(nèi)以撲滅初期火災(zāi)為目的的噴淋滅火設(shè)備、系統(tǒng)需要大量水管及監(jiān)控設(shè)備，其設(shè)置安裝必須從建筑物的設(shè)計階段就納入計劃，對已建成的建筑物進行滅火噴淋設(shè)備的設(shè)置是困難的。另外，由于安裝費用較高，所以未設(shè)置的建筑物很多。既使是裝有噴淋設(shè)備的場所，也存在由于可燃物的種類、設(shè)置方法或空調(diào)及內(nèi)部裝修的影響而導(dǎo)致延誤啟動或盡管噴水也無法滅火的情況。
同時，還存在由地震或恐怖活動等其他原因?qū)е聼o法充分供水的情況。
如上所述，當初期滅火延誤或失敗時，由于非開放性結(jié)構(gòu)，空間內(nèi)溫度在短時間內(nèi)上升并充滿濃煙，煙霧無法排出，極大地妨礙了消防及急救人員進入火災(zāi)空間。這種情況下，由于外部的噴水難以直接噴到內(nèi)部的燃燒物，因而無法有效地進行滅火。更甚者，被困于火災(zāi)空間內(nèi)的人員也難以被迅速救出。以下所示的最近的火災(zāi)事例也顯示了現(xiàn)有滅火方法的局限性2000年11月11日奧地利的柯布隆發(fā)生了纜車隧道火災(zāi)，消防隊到達現(xiàn)場后火災(zāi)還持續(xù)了3個小時以上，死者155名。
2001年9月1日的日本東京新宿的雜居樓發(fā)生火災(zāi)時，雖然消防隊員早已到達現(xiàn)場，但進到樓內(nèi)則是在火災(zāi)發(fā)生1小時之后，44名死者幾乎都是死于濃煙，即一氧化碳的中毒。
還有，2001年9月11日，美國的世界貿(mào)易大廈遭受恐怖分子襲擊而倒塌的原因也被認為是持續(xù)了一個小時以上的燃燒。
因此，有必要提供這樣一個滅火方法和系統(tǒng)，它既能夠迅速抑制火災(zāi)，又不會對火災(zāi)空間內(nèi)的人員產(chǎn)生不良影響。這樣，消防人員可以迅速進入火災(zāi)空間，盡早地實施急救，同時用更少的滅火劑實現(xiàn)滅火。
使用二氧化碳以外的隋性氣體的稀釋滅火方法不會對地球環(huán)境和人的身心產(chǎn)生有害影響，因而引人注目。美國專利第3,893,514號公開了這樣一個抑制火災(zāi)的系統(tǒng)和方法。它將具有一定壓力的氮氣及空氣混合注入的發(fā)生火災(zāi)的密閉空間，形成即可抑制火災(zāi)，又對人的身心完全沒有影響的環(huán)境。
日本的專利公報昭64-58272號公開了這樣的火災(zāi)抑制的方法。它使用含有百分之幾的二氧化碳的隋性氣體，在危急的時候，能夠保證人員有效地活動并且不會損壞設(shè)備。
此外，日本專利公報特開平10-263109和特開平11-226343號公開了如下的滅火方法和裝置，它在火災(zāi)發(fā)生時將火災(zāi)空間內(nèi)的空氣抽出并壓縮，利用氧氣分離膜或氧氣吸附液體去除其中的氧氣之后再注入回火災(zāi)空間，使氧氣濃度逐漸降低以達到滅火的目的。
然而，上述的希釋滅火方法都是以釋放出100％濃度的隋性氣體為特征，以密閉空間為對象的具有固定滅火系統(tǒng)的方法。因此它們具有以下的缺點。第一，由于設(shè)置費用高，它們只被用于付加價值高的場所。第二，由貯藏容器所供給的隋性氣體的總量是一定的，所以它無法長時間連續(xù)供給，因此無法用于非密閉空間。第三，密閉空間中的障礙物使得釋放的隋性氣體不能充分混合時，空間內(nèi)的局部氧氣濃度有可能降至人的生存條件以下。第四，火災(zāi)所產(chǎn)生的煙及有害氣體沒有被排出而停留在空間內(nèi)。
而上述的利用氧氣分離膜或氧氣吸附性液體去除火災(zāi)空間內(nèi)氧氣的滅火方法，與希釋滅火的方法同樣，不適合非密閉空間的火災(zāi)。另外，如要具有與稀釋滅火設(shè)備同等的性能，它的設(shè)備的體積將很龐大，設(shè)置費用會遠高于稀釋滅火設(shè)備。再者，因為由有機高分子材料構(gòu)成的氧氣滲透膜的性能受火災(zāi)所產(chǎn)生的高溫氣體和固態(tài)粒子影響很大，所以實用上存在著許多問題。
本發(fā)明的目的是提供這樣一種火災(zāi)的滅火方法及系統(tǒng)，它能夠機動地應(yīng)付發(fā)生于非開放空間各種場所的火災(zāi)。對于非開放空間內(nèi)發(fā)生的火災(zāi)，它既能夠迅速抑制燃燒，又不會對火災(zāi)空間內(nèi)的人員及物件產(chǎn)生不良影響。消防人員可以迅速進入火災(zāi)空間，盡早地實施急救，用更少的滅火劑實現(xiàn)滅火。
為了解決上述課題，本發(fā)明提供這樣一種火災(zāi)的滅火方法和系統(tǒng)。它通過從外部向火災(zāi)空間注入足夠的含適當氧氣濃度的富氮空氣，將火災(zāi)空間的大氣成分置換為即能夠抑制火災(zāi)又能維持人的生存的大氣成分。本發(fā)明的滅火方法和系統(tǒng)以具備下列技術(shù)為特征利用從滅火作業(yè)現(xiàn)場的大氣中生產(chǎn)富氮空氣的技術(shù)，依火災(zāi)種類的不同控制富氮空氣流量和氧氣濃度的技術(shù)，向火災(zāi)空間注入富氮空氣及控制流向的技術(shù)，裝置的搬運技術(shù)以及火災(zāi)的監(jiān)測技術(shù)。
更具體地說是，用搬運手段將滅火系統(tǒng)迅速地運至需要進行滅火的火災(zāi)現(xiàn)場，生產(chǎn)富氮空氣并根據(jù)火災(zāi)的種類調(diào)整其氧氣濃度，依火災(zāi)空間的大小向其內(nèi)持續(xù)地供給必要流量的富氮空氣。通過這樣來抑制燃燒，將煙和有毒氣體排出火災(zāi)空間以確保能見度，實現(xiàn)人員的生存和火災(zāi)的抑制這樣一個二者兼顧的大氣環(huán)境。
將富氮空氣注入火災(zāi)空間時，可利用系統(tǒng)附屬的軟管從建筑物的開口部注入，或者利用建筑物的現(xiàn)有管道、通風設(shè)備及其設(shè)置空間注入，或者前后二者同時利用。對于超高層建筑，可在空調(diào)及管道的設(shè)置空間或電梯設(shè)置空間預(yù)先設(shè)置開閉裝置，利用其將富氮空氣送到所需的樓層。消防或急救人員在所注入的富氮空氣的保護下能夠迅速進入火災(zāi)空間，盡早實施救護活動。
依可燃物的種類和發(fā)生火災(zāi)空間的構(gòu)造，有可能僅靠富氮空氣的注入就能實現(xiàn)完全滅火。此外，即使不能完全滅火，由于氧氣濃度的降低抑制了燃燒，消防人員能夠靠近燃燒物實施滅火。因此能夠更快，用更少的水或滅火劑實現(xiàn)滅火，減輕由水造成的損失。
眾所周知，大氣中的氧氣濃度通常為21％。但即使把氧氣濃度降至15％，人也平安無事，14％以下呼吸次數(shù)將增加，10％左右時呼吸困難，7％以下則有生命危險。即，如果有15％以上的氧氣，則對健康無影響，有7％以上的氧氣就能維持生命。另一方面，當氧氣濃度降至17％以下時，火柴及蠟燭就無法燃燒，降至12％左右時，絕大多數(shù)的物體都無法燃燒。像這樣，通過注入富氮空氣，使火災(zāi)空間的氧氣濃度降低至能夠維持人的生存的濃度，以此可以在維持人的活動環(huán)境的同時，獲得滅火或抑制燃燒的效果。
本發(fā)明可以機動地應(yīng)付各種場所的非開放空間內(nèi)發(fā)生的火災(zāi)。當非開放空間內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時，它能夠迅速抑制火災(zāi)，并且不會對火災(zāi)空間內(nèi)的人員產(chǎn)生不良影響。因此，消防人員可以迅速進入火災(zāi)空間，盡早地實施急救，用更少的滅火劑實現(xiàn)滅火。它特別適用于下列場所發(fā)生的火災(zāi)，如地下街、隧道、百貨大樓、賓館、寫字樓等具有縱深空間或雜居樓那樣的內(nèi)部呈迷宮狀、障礙物多、外部的噴水不易到達內(nèi)部火源的建筑物，以及超高層大樓、重要倉庫、文物或重要的數(shù)據(jù)庫等附加價值高的場所。
如上所述，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可帶來如下效果它能夠迅速移動，可以機動地應(yīng)付各種不同場所的火災(zāi)。特別對于高層、超高層、地下室、隧道、樓層縱深等其他具有復(fù)雜地形的火災(zāi)消防具有作用。
它在迅速抑制火災(zāi)的同時，還能為被困在火災(zāi)空間的人員提供可生存的大氣環(huán)境，并且不會對物件產(chǎn)生任何損害。
因為迅速排出了火災(zāi)空間內(nèi)的煙并降低了溫度，消防或急救人員能夠迅速進入火災(zāi)空間，盡早實施救護活動。
由于滅火所使用的富氮空氣從滅火作業(yè)現(xiàn)場的空氣中獲得，因此即使是遇到地震或恐怖活動導(dǎo)致滅火用水不能充分供給的情況，也能夠進行滅火。
圖2是該實施例滅火方法流程說明圖。
圖3是空氣中氧氣濃度與滅火效果、人生存適應(yīng)能力的關(guān)系圖表。
其中1-作為搬運裝置的自走式車輛2-富氮空氣發(fā)生裝置3-流量和氧氣濃度控制部4-富氮空氣注入裝置5-流向控制裝置6-火災(zāi)監(jiān)測裝置

圖1顯示了本發(fā)明的實施例。在自行式車輛1上，設(shè)置有利用氣體分離膜生產(chǎn)富氮空氣的裝置2、用于調(diào)節(jié)富氮空氣的流量和氧氣濃度的控制裝置3、富氮空氣的注入裝置4、控制富氮空氣的流向控制裝置5以及火災(zāi)空間的溫度和煙霧的狀況的監(jiān)測裝置6。自行式車輛可利用中、重型平臺式貨車或牽引-半掛式貨車進行改裝，車輛的大功率的發(fā)動機可作為富氮裝置的動力。對于承載部分，如果充分利用道路法規(guī)所允許的車體尺寸，則可獲得60立方米左右有效容積用于設(shè)置富氮裝置。富氮裝置所需的壓縮空氣可由軸流式加離心式的組合式空氣壓縮機來提供，體積數(shù)立方米的這種空氣壓縮機每分鐘即可提供數(shù)百立方米的壓縮空氣。分離氧氣與氮氣的氣體分離膜可采用超耐熱樹脂(polyimide resin)材料制成的中空纖維膜，這種現(xiàn)有用于產(chǎn)生富氮空氣的中空纖維膜裝置，每立方米體積每分鐘最大可產(chǎn)生約10立方米的富氮空氣。如果每輛車按40立方米的有效容積設(shè)置這種中空纖維裝置，則每輛車可每分鐘最大可產(chǎn)生400立方米的富氮空氣。富氮空氣中的氧氣濃度可通過調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力或流量進行。富氮空氣的注入裝置4由軟管及門、窗等開口部的封閉裝置組成，以防止富氮空氣從注入口溢出。富氮空氣的流向可通過選擇注入口位置及適當開啟或封閉氣流的出口來實現(xiàn)?？呻S車配置攜帶氣體的流動和擴散的計算程序的微機，通過計算確定富氮空氣的注入口和出口的最佳位置及所需流量?；馂?zāi)空間的溫度和煙的狀況則可由普通及紅外攝像機進行觀察。圖中箭頭所示為富氮空氣的流向。
下面再根據(jù)圖2所示的流程圖來說明實施例的滅火系統(tǒng)的工作過程。
煤氣泄漏引起的火災(zāi)在非開放空間內(nèi)發(fā)生時，配備于消防隊的本系統(tǒng)迅速行駛到火災(zāi)現(xiàn)場，根據(jù)火災(zāi)的規(guī)模、燃燒物的種類以及建筑物的狀況，在現(xiàn)場生產(chǎn)所需氧氣濃度的富氮空氣并通過建筑物的門、窗等開口部注入必要的流量。同時，使用流向控制裝置將其他的開口部分適當?shù)胤忾]以便使注入的富氮空氣朝所希望的方向流動。建筑物內(nèi)的火勢、溫度及煙霧等的變化通過可視及紅外攝像機等監(jiān)測裝置進行監(jiān)測。當建筑物內(nèi)的煙被排出、溫度降至消防或救護人員能夠進入的狀態(tài)時，救護或消防人員可沿富氮空氣流進入建筑物內(nèi)部，實施人員的急救或撲滅殘留火焰。
圖3顯示了降低所要滅火的空間內(nèi)的氧氣濃度所帶來的火災(zāi)抑制效果。黑點所構(gòu)成的區(qū)域是由Coward和Jones用爆發(fā)容器法所測定的丙烷氣體的可燃范圍，橫軸表示混合氣中的氧氣濃度，縱軸代表混合氣中的丙烷濃度。與氧氣濃度為21％時相比，當氧氣濃度降至18％時，由丙烷泄漏而引發(fā)火災(zāi)的可能性減少為2/3，如果氧氣濃度降至16％，則火災(zāi)發(fā)生的可能性減少至1/3。如果氧氣濃度降低到15％以下，則丙烷氣體變得完全無法燃燒。而即使將氧氣濃度降至8％還能維持人的生命。因此，利用這個濃度差，就可以提供既可抑制火災(zāi)又能維持人的生存的環(huán)境。
權(quán)利要求
1.一種用于非開放空間的火災(zāi)的滅火方法，其特征是在火災(zāi)的滅火作業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)足夠的含適當氧氣濃度的富氮空氣，將發(fā)生火災(zāi)的密閉或半密閉非開放空間的大氣置換為既能夠抑制火災(zāi)又能維持人的生存的大氣，其步驟如下a.火災(zāi)發(fā)生時，將富氮空氣生產(chǎn)裝置迅速地搬運至火災(zāi)的滅火現(xiàn)場，從現(xiàn)場空氣中生產(chǎn)大量的富氮空氣。b.根據(jù)現(xiàn)場情況，從外部向上述非開放空間里注入足夠的在滅火作業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)的富氮空氣。c.消防人員進行常規(guī)滅火操作，同時解救被困人員。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非開放空間火災(zāi)的滅火方法，其特征在于向非開放空間中注入的所述富氮空氣的氧氣容積濃度為8-15％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非開放空間火災(zāi)的滅火方法，其特征在于將富氮空氣送入火災(zāi)空間時，是利用系統(tǒng)附屬的軟管從建筑物的開口部注入。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非開放空間火災(zāi)的滅火方法，其特征在于將富氮空氣送入火災(zāi)空間時，是利用建筑物的通風設(shè)備、現(xiàn)有管道或其設(shè)置空間進行注入。
5.一種用于權(quán)利要求1所述的非開放空間火災(zāi)滅火方法的系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括從滅火作業(yè)現(xiàn)場的大氣中生產(chǎn)富氮空氣的裝置和相應(yīng)的注入軟管及其操縱裝置、以及火災(zāi)狀況的監(jiān)測裝置，它安裝在自行式車輛上，利用氣體分離膜生產(chǎn)富氮空氣，并能夠根據(jù)火災(zāi)種類和建筑物狀況調(diào)節(jié)富氮空氣的氧氣濃度和流量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于非開放空間火災(zāi)滅火方法的系統(tǒng)，其特征在于所述自行式車輛可利用中、重型平臺式貨車或牽引-半掛式貨車進行改裝，車輛的大功率的發(fā)動機可作為富氮裝置的動力。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于非開放性空間火災(zāi)的滅火方法和系統(tǒng)。它在火災(zāi)現(xiàn)場作業(yè)，從大氣中生產(chǎn)富氮空氣，向火災(zāi)空間注入含有一定氧氣濃度的富氮空氣，同時控制其流向。依火災(zāi)種類的不同控制所述富氮空氣流量和氧氣濃度，通過對火勢的監(jiān)控，將火災(zāi)空間內(nèi)的大氣置換為既能抑制火災(zāi)又能維持人的生存的大氣，以此達到迅速滅火和救護目的。該方法具有機動性，當非開放空間內(nèi)火災(zāi)發(fā)生時，能夠迅速抑制火災(zāi)，并且不會對火災(zāi)空間內(nèi)的人員和物件產(chǎn)生不良影響。消防人員可以迅速進入火災(zāi)空間，盡早地實施急救，用更少的滅火劑實現(xiàn)滅火。特別適用于高層、超高層、地下室、隧道、樓層縱深等其他具有復(fù)雜構(gòu)造的建筑物的火災(zāi)消防。
文檔編號A62C3/00GK1431027SQ02115428
公開日2003年7月23日 申請日期2002年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月11日
發(fā)明者廖赤虹 申請人:廖赤虹