关于灭火器灭火级别的物理概念与研讨课题.docx

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关于灭火器灭火级别的物理概念与研讨课题

关于灭火器灭火级别的物理概念与研讨课题

2011-04-2615:

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　　　　　　　　　　来源：

公安部上海消防研究所唐祝华

　　摘要：

注重灭火级别的计算，是建筑灭火器配置设计的首要关键技术之一，也是及时有效地扑灭建筑场所初起火灾从而大幅度减少人员伤亡和财产损失的基本保障。

　　关键词：

灭火器，灭火级别，消防实战，初起火灾，第一线，群众性，常规灭火装备，国家规范，产品标准，关键技术

　　1短序

　　灭火器是一种可人力移动的消防器具，结构简单，操作方便，轻便灵活，应用广泛，到处皆有。

灭火器是消防实战灭火作业中用于扑救各类工业与民用建筑场所初起火灾的第一线的群众性的常规灭火装备。

灭火器还广泛地应用于汽车、火车、轮船、飞机等交通工具和军用装备。

在建筑物、构筑物和交通工具内配置灭火器，并非为了装饰，而是为了灭火。

　　根据国内外有关火灾统计资料，有半数以上的建筑场所的初起火灾，都是在固定灭火系统启动之前和消防部队到场之前，由现场人员动用灭火器来完成灭火任务的。

　　因此，既然配置灭火器就是为了灭火，那么在生产、维修厂商出厂检验和检测机构定型检验、监督抽查检验时，灭火器的灭火级别参数则是首位重要的，如果灭火器灭不了火，那是根本不可能拿到合格检验报告的。

而在建筑灭火器的配置设计过程中，注重灭火级别的计算，则是建筑灭火器配置设计的首要关键技术之一，也是扑救建筑初起火灾的基本保障。

在各类工业与民用建筑场所中，合理地配置、使用灭火器，正确地进行灭火级别的计算、换算与核算，不仅有利于及时、有效地扑灭建筑场所的初起火灾，防止小火蔓延成大火，大幅度地降低火灾损失，减少人员伤亡，而且还可明显减轻消防队伍的负担，节省固定灭火系统启用的耗费。

　　2国家规范关于灭火级别的定义与解说

　　国家标准《建筑灭火器配置设计规范》GB50140－2005的2.1.4条之定义：

　　灭火级别firerating表示灭火器能够扑灭不同种类火灾的效能。

由表示灭火效能的数字和灭火种类的字母组成。

　　建筑灭火器配置类型、规格和灭火级别基本参数举例见本规范附录A。

　　国家标准《建筑灭火器配置设计规范》GB50140－2005的2.1.4条之条文说明：

　　灭火级别的举例说明：

8kg的手提式磷酸铵盐干粉灭火器（MF/ABC8）的灭火级别为4A、144B。

其中：

　　A表示该灭火器扑灭A类火灾的灭火级别的一个单位值，亦即灭火器扑灭A类火灾效能的基本单位。

4A组合表示该灭火器能扑灭4A等级（定量）的A类火试模型火（定性）；

　　B表示该灭火器扑灭B类火灾的灭火级别的一个单位值，亦即灭火器扑灭B类火灾效能的基本单位。

144B组合表示该灭火器能扑灭144B等级（定量）的B类火试模型火（定性）。

　　附录A中的各类灭火器的类型、规格和灭火级别基本参数举例是为方便建筑灭火器的配置设计和等效替代的计算而给出的，是已批准、发布的灭火器产品质量的国家标准和行业标准中规定的，或已通过国家消防装备检测中心定型检验的数据。

　　在我国的新版灭火器产品质量标准中也有类同的概念和定义。

例如：

　　GB8109-2005（推车式灭火器）的“6.9灭火性能”有2条关于灭火级别的具体规定与定义：

　　6.9.1适用于扑灭A类火的推车式灭火器的灭火性能以级别表示。

它的级别代号由数字和字母A组成，数字表示级别数，字母A表示火的类型。

灭火级别应采用7.2的方法来确定，级别应是在该试验条件下能够扑灭的最大规格的火。

　　推车式灭火器灭A类火的最小级别不应小于4A，且不宜大于20A。

　　6.9.2适用于扑灭B类火的推车式灭火器的灭火性能以级别表示。

它的级别代号由数字和字母B组成，数字表示级别数，字母B表示火的类型。

灭火级别应采用7.3的方法来确定，级别应是在该试验条件下能够扑灭的最大规格的火。

　　推车式灭火器扑灭B类火的最大级别不宜大于297B。

　　推车式水基型灭火器和推车式干粉型灭火器扑灭B类火的最小级别不应小于144B。

　　推车式二氧化碳灭火器和推车式洁净气体灭火器扑灭B类火的最小级别不应小于43B。

再如：

　　GB4351.1-2005（手提式灭火器）的“6.6灭火性能”有4条关于灭火级别的具体规定与定义：

　　6.6.1灭A类火的性能

　　灭A类火的灭火器其灭火性能以级别表示。

它的级别代号由数字和字母A组成，数字表示级别数，字母A表示火的类型。

　　灭火器灭A类火的灭火性能，不应小于表7的规定。

　　6.6.2灭B类火的性能

　　灭B类火的灭火器其灭火性能以级别表示。

它的级别代号由数字和字母B组成，数字表示级别数，字母B表示火的类型。

　　灭火器20℃时灭B类火的性能，不应小于表8的规定。

灭火器在最低使用温度时灭B类火的性能，可比20℃时灭火性能降低两个级别。

　　6.6.3灭C类火的性能

　　灭C类火的灭火器，可用字母C表示。

C类火本标准并无试验要求，也没有级别大小之分，只有干粉灭火器、洁净气体灭火器和二氧化碳灭火器才可以标有字母C。

　　6.6.4灭E类火的性能

　　灭E类火的灭火器，可用字母E表示，E类火没有级别大小之分，干粉灭火器、洁净气体灭火器和二氧化碳灭火器，可标有字母E。

对于水基型的喷雾灭火器，如标有E的，应按7.13方法试验。

当灭火器（剂）喷射到带电的金属板时，整个过程，灭火器提压把或喷嘴与大地之间，以及大地与灭火器之间的电流不应大于0.5mA。

　　因此，综上所述，灭火级别是建筑灭火器配置设计与计算的基本量纲单位。

　　A表示A类灭火器的灭火级别的单位值，亦即灭火器扑灭A类火灾的灭火效能的基本量纲单位。

　　B表示B类灭火器的灭火级别的单位值，亦即灭火器扑灭B类火灾的灭火效能的基本量纲单位。

　　3灭火器的灭火级别参与国家规范公式的计算

　　灭火级别的单位1A、或1B，与长度单位1m、质量单位1kg等量纲单位类同，均可视为一种物理量，是专门用于建筑消防工程的灭火器配置设计与计算的，可以进行加减乘除等四则运算。

　　例如，在国家标准《建筑灭火器配置设计规范》GB50140－2005的第7章第3节的下述三个计算公式中，需要运用灭火级别的量纲单位A、或B，进行计算：

　　7.3.1计算单元的最小需配灭火级别应按下式计算：

　　S

　　Q=K——（7.3.1）

　　U

　　式中Q——计算单元的最小需配灭火级别（A或B）；

　　S——计算单元的保护面积（m2）；

　　U——A类或B类火灾场所单位灭火级别最大保护面积（m2/A或m2/B）；

　　K——修正系数。

　　7.3.2修正系数应按表7.3.2的规定取值。

（表7.3.2略）

　　7.3.3歌舞娱乐放映游艺场所、网吧、商场、寺庙以及地下场所等的计算单元的最小需配灭火级别应按下式计算：

　　S

　　Q=1.3K——（7.3.3）

　　U

　　7.3.4计算单元中每个灭火器设置点的最小需配灭火级别应按下式计算：

　　Q

　　Qe=——（7.3.4）

　　N

　　式中Qe——计算单元中每个灭火器设置点的最小需配灭火级别（A或B）；

　　N——计算单元中的灭火器设置点数（个）。

　　4灭火器的灭火级别具有实际的物理意义

　　作为一种物理量，灭火级别具有如下的实在的因素：

　　⑴有实际物质的具体存在：

A类木垛标准火试模型、B类油盘标准火试模型。

　　⑵有测试项目的标准规定：

火试燃料、预燃时间、灭火时间、复燃判定。

　　⑶有标准系列等级的灭火器：

1A、2A、3A、4A…，及21B、34B、55B、89B…。

　　⑷以上三项在ISO7165、ISO11601、NFPA10、GB4351、GB8109等产品

　　质量标准中都有具体规定，除火试燃料之外，其他参数、指标，世界各国基本一致。

　　⑸自1999版的ISO7165、ISO11601和2000版的ISO11602-1、ISO11602-2发布之后，GB　　50140、ISO11602-1、NFPA10、AS2444、BS5306-3等有关建筑灭火器选型配置及工程设计计算的各国规范，在灭火器的灭火级别的定级基准、系列及标准火试模型等方面的规定都基本一致，或者是说按照积极采用国际标准的基本原则，都应当趋向于同国际标准保持一致。

　　5同类灭火级别的相加原理

　　1987-08，国家标准《建筑灭火器配置设计规范》首次制订编制组经过认真研究，拟订并打印了“各类标准系列规格灭火器灭火级别换算与定级验证试验大纲”。

　　1987-09-13~17，在若干省、自治区、直辖市消防总队、全国8大灭火器厂和公安部直属消防研究所的积极支持与配合下，规范编制组在杭州市进行了灭火器灭火定级的大型灭火验证试验（共计进行了15项52次灭火试验），确认了同类灭火级别等效换算与相加原理，并为1301、1211灭火器合理、正确定级。

　　1988-10-14~16，规范编制组又在天津市进行了“各类标准系列规格灭火器灭火级别换算与定级验证灭火试验”的补充试验——二氧化碳灭火器的叠加灭火试验，进一步证实了同类灭火级别等效换算与相加原理。

　　6灭火器灭火级别的取值

　　各种类型（按照灭火剂种类划分）、规格（按照灭火器的灭火剂充装量或灭火级别划分）、型式（按照手提式和推车式划分）的手提式灭火器和推车式灭火器的灭火级别系列的规范法定值，详见国家标准《建筑灭火器配置设计规范》GB50140－2005的附录A《建筑灭火器配置类型、规格和灭火级别基本参数举例》。

　　附录A中给出的各种类型、规格、型式灭火器的灭火级别值，在进行建筑灭火器配置设计与计算时，是允许取值的最高值，规范法定值。

　　尽管某一类型、规格的灭火器，其灭火能力可能有富裕，或者是某些灭火器生产厂商的广告宣传中号称高于此值，但是，在建筑灭火器配置设计计算时，最高也只能取用附录A中的规范法定值。

其主要目的是：

保障用灭火器扑灭初起火灾的最低的，真实且有效的灭火（力量）能力。

　　当然，在灭火器产品质量检验时，此值则可能是、也应当是最低值。

但是，国家工程设计规范中规定的灭火器的灭火级别值，系根据建筑灭火器配置的设计与计算的实际需求而进行灭火定级的，并不是在规定灭火器产品质量检验的达标值，因此，个别规格灭火器的灭火级别值也并不都是要求在灭火器产品质量检验时均要进行检测的。

　　等效替代、等效配置，灭火级别不得减小，灭火能力不可降低，保证新配置或替代配置的灭火器的灭火能力（即灭火级别合计值）不得低于国家标准《建筑灭火器配置设计规范》GB50140－2005的计算值（最低值），大于或等于此值均符合国家规范要求，这是执行国家工程标准、规范的一贯基本原则。

　　7新版与旧版灭火器产品质量标准中灭火级别的换算关系

　　在实际的、具体的消防工程核算，卤代烷（哈龙）灭火器的等效替代，现场在役的旧式（按照旧版标准生产的）灭火器送修或报废时的等效配置，都需要换算灭火级别，特别是在1997～2005的8年期间，由于规范和标准，标准和标准之间的修订进度相差几年，接轨、采用国际标准的进度也相差几年，致使灭火器工程设计规范和产品质量标准之间，手提式灭火器和推车式灭火器的产品质量标准之间，在灭火级别的定级基准方面并不完全一致，某些工程的工程监理认为配置的灭火器的灭火级别并不符合国家规范的规定，不予认可，给工程的竣工验收和生产厂商的回拢经费造成麻烦，因而灭火级别的换算势在必行。

　　⑴A类灭火级别

　　经过对新版产品标准的1A标准火试模型与旧版产品标准的5A标准火试模型的比较，并且通过灭火器灭火验证试验的比对，证明两者基本相当。

　　再者，按现行标准生产的MF/ABC2型灭火器的结构设计和驱动型式，特别是该灭火器内的磷酸铵盐干粉灭火剂的充装剂量及其驱动压力并没有改动，与执行旧版产品（MFL2型）标准时一样，既可扑灭旧标的5A的旧版标准模型火，也可扑灭新标的1A新版标准模型火。

即：

MF/ABC2型灭火器按照旧版产品标准具备旧标的5A的灭火级别，按照新版产品标准具备新标的　　1A灭火级别，也就是说：

　　旧标的5A≌新标的1A

　　单纯地从数字上来说，就是5倍的换算关系。

　　对照2005版的国家标准GB50140《建筑灭火器配置设计规范》和1990/1997版的配置基准表6.2.1，严重、中、轻危险级的单位灭火级别最大保护面积（m2/A）：

　　50/10、75/15、100/20，均等于5

　　可知：

新版与旧版的灭火器配置设计规范中的A类灭火级别之间，从数字上来说，也都是5倍的换算关系。

　　⑵B类灭火级别

　　经过对手提式灭火器和推车式灭火器的新版、旧版灭火器产品标准的B类火试模型的比较，并且通过灭火验证试验的比对，证明两者之间是有一定的换算关系（详见国家规范报批文件的专题报告），即：

新版、旧版的灭火器产品质量标准的B类灭火级别之间，约有接近7倍的换算关系。

　　对照2005版的国家标准GB50140《建筑灭火器配置设计规范》和1990/1997版的配置基准表6.2.2，中危险级、轻危险级的单位灭火级别最大保护面积（m2/A）：

　　7.5/1.0=7.5，10/1.5=6.67

　　亦可见：

新版、旧版的灭火器配置设计规范中的B类灭火级别之间，也是约有接近7倍的换算关系。

只不过是由于国际标准的灭火级别定级体系不够理想，灭火剂充装剂量和灭火级别值并不都是一一对应，致使不同的灭火剂充装剂量，却是同一个B类灭火级别值，因而部分地掩盖了这一换算规律。

　　8ISO标准中的A类、B类灭火级别系列均有待于进一步完善

　　⑴我国新版灭火器配置设计规范和产品质量标准同步全面修订的最大成功点

　　2005年，最大的成功，是我国的现行、有效版的国家标准《建筑灭火器配置设计规范》GB　　50140-2005和新版的灭火器产品质量标准GB4351-2005、GB8109-2005，在A类、B类灭火级别的定级基准（包括标准火试模型）方面均同步与国际标准接轨，分别采用了国际标准ISO7165-1999（手提式灭火器）、ISO11601-1999（推车式灭火器）和ISO11602-1：

2000（灭火器的选型与配置规范），因而在总体的大原则上取得了根本上的一致，全面、彻底地扭转和解决了自1997年GB4351局部修订之后造成的灭火器工程设计规范与产品质量标准之间，手提式灭火器和推车式灭火器的产品质量标准之间，在灭火级别的定级基准方面并不完全一致的8年混乱局面。

⑵我国规范标准和国际标准的灭火级别系列尚有待于进一步地完善尽管我国的规范、标准在A类、B类灭火级别的定级基准方面取得了一致，但是，ISO标准和我国的规范、标准中的A类、B类灭火级别系列还有若干不足之处，均尚有待于进一步地完善和提高。

　　诚然，可能是由于国际标准ISO7165-1999系经世界各国长达十几年的讨论、修改、协商、妥协（compromise）、让步、折衷，于1999年第一次（首次制订）批准、发布，因而这本国际标准并非每一条条文都是很正确的，或者是说并不是每一条条文都经得起推敲的，仍然有一些条文至今还存在着争议。

我曾经有幸参加了1987年5月下旬至6月上旬在日本东京召开的ISO/TC21/SC2的灭火器ISO标准的国际研讨、预审会议，有一定体会：

若要统一世界各国的不同意见，其难度确实是相当的大，绝不是一、二年就能够达成的。

　　例如，国际标准1999年的新的灭火级别的定级体系为1A、2A、3A、4A、6A、8A、10A……20A，其标准火试模型都是近似于立方体的木垛结构，该系列虽然是从1A开始的，但是中间有断档，缺少5A等的灭火级别及火型，也不够理想。

对于GB8109-2005之6.9.1条的规定“推车式灭火器灭A类火的最小级别不应小于4A，且不宜大于20A”，有的设计院、审图公司、厂商、队伍反映，也是较为笼统，不够细化，缺少一张灭火级别与灭火剂充装剂量的对应表，致使在建筑灭火器配置的选型设计和灭火器产品质量的监督检验时，先要认定其对应关系，从而影响计算取值与规格选型，可操作性不强。

　　原先，1997年之前，我国灭火器产品标准的A类灭火级别系列，类同于英国标准，是从3A开始，有3A、5A、8A、13A、21A（GB4351-1984之3.4.1）、27A、34A、43A、55A（GB8109-1987之3.3.1），不仅不连续，不自然，而且没有1A的灭火级别，虽然各档灭火级别之间存在着一定的数理规律，但是不够理想。

我记得，当年的A类标准火试模型系列，大都是长方体的木垛结构，平均1A的木垛所占据的空间体积大约为0.028m3，就是说1984年版GB4351和1987年版GB8109的火试模型的单位灭火级别的木垛体积平均值为0.028m3/A（而1997年版的GB4351火试模型的单位灭火级别的木垛体积平均值为0.124m3/A），当时只有5A火型的形状才是接近立方体的。

在上个世纪80年代和90年代的ISO/TC21/SC2的灭火器ISO标准的国际审标会上，加拿大和欧盟标准的全立方体木垛的标准火试模型系列占上风，而当ISO7165-1999批准、发布之后也证明了这一点。

　　又如，1987年，经我国的国家标准《建筑灭火器配置设计规范》首次制订编制组进行的“各类标准系列规格灭火器灭火级别换算与定级验证大型灭火试验”和2007年联合国环境署/世界银行技术援助项目“六氟丙烷灭火器研制”等的科学试验和检验实践证明：

4kg的1211灭火器及4kg的六氟丙烷灭火器都完全可以扑灭1A（新标）和5A（旧标）的标准模型火，而ISO7165-1999和GB4351.1-2005却规定只有6kg的1211灭火器、洁净气体灭火器才能扑灭1A（新标）和5A（旧标）的标准火试模型火，可见国际标准也会有不当之处。

　　再如，国际标准1999年的新的B类灭火级别系列为（8B）、（13B）、21B、34B、55B、89B、144B、183B、297B，并非是从1B开始，而且也不连续。

现今，最小的灭火器的灭火级别规格为21B，只是在用于低温灭火实验时，才有8B、13B的B类标准火试模型。

而且，二种甚或二种以上的灭火剂充装剂量有的却都只对应了一个B类灭火级别值，虽然各档灭火级别之间存在着一定的数理规律，但比较累赘，数字挺大，不太理想，详见下4表中的后2表（表3、表4根据GB50140-2005和GB4351-2005、GB8109-2005合并、整理）。

　　原先，2005年之前，我国灭火器产品标准的B类灭火级别就是从1B开始，而且可以连续，1B、2B、3B、4B、5B、7B、8B、10B、12B、14B、18B、20B（GB4351-1984之3.4.2）24B、30B、35B、45B、65B、90B、120B（GB8109-1987之3.3.2）。

　　当年（1984），我国的1B灭火级别的标准火试模型，其油盘的油面、燃烧面积为0.2m2，且有MT2、MY0.5二种灭火器的灭火级别规格为1B。

而且，一种灭火剂充装剂量大都只对应着一个B类灭火级别值，计算和记忆都很简便，可操作性很强，比较理想，详见下4表中的前2表（表1、表2根据GBJ140-1990和GB4351-1984、GB4402-1984、GB8109-1987、GA77.3-1994合并、整理）。

　　手提式干粉灭火器类型、规格和B类灭火级别标准系列规格表1

　　灭火剂充装量灭火器类型规格灭火级别

　　（kg规格）代码（型号）（1984，B类规格）

　　1MF12B

　　2MF25B

　　3MF37B

　　4MF410B

　　5MF512B

　　6MF614B

　　8MF818B

　　10MF1020B

　　GB4351-1984之3.4.2　GB4351-1984之3.4.2

　　推车式干粉灭火器类型、规格和B类灭火级别标准系列规格表2

　　灭火剂充装量灭火器类型规格灭火级别

　　（kg规格）代码（型号）（1987，B类规格）

　　20MFT2030B

　　GA77.3-1994之4.1.1

　　25MFT2535B

　　35MFT3545B

　　50MFT5065B

　　70MFT7090B

　　100MFT100120B

　　GB8109-1987之3.3.2　GB8109-1987之3.3.2

　　手提式干粉灭火器类型、规格和B类灭火级别标准系列规格表3

　　灭火剂充装量灭火器类型规格灭火级别

　　（kg规格）代码（型号）（2005，B类规格）

　　1MF1（包括MF/ABC1，下同）21B

　　2MF221B

　　3MF334B

　　4MF455B

　　5MF589B

　　6MF689B

　　8MF8144B

　　9MF9144B

　　-10（MF10）（144B）

　　12MF12144B

　　GB4351.1-2005之5.1　GB4351.1-2005之

　　6.6.2

　　推车式干粉灭火器类型、规格和B类灭火级别标准系列规格表4

　　灭火剂充装量灭火器类型规格灭火级别

　　（kg规格）代码（型号）（2005，B类规格）

　　20MFT20（包括MF/ABC20，下同）183B

　　50MFT50297B

　　100MFT100297B

　　125MFT125297B

　　GB8109-2005之5.3.3　GB8109-2005之6.9.2

　　现今，国际标准和我国的灭火器产品质量标准，其B类灭火级别的系列和数值变化都很大，什么144B、297B，既不理想，不连续，又不简捷，搞得很繁杂。

　　正是由于国际标准首次发布版本的不足、缺陷、或不当之处，致使2005版灭火器产品标准在灭火级别定级系列方面没有1984版的清晰，不是一一对应，既不利于建筑灭火器配置的设计与计算，也就部分地掩盖了新版、旧版灭火器产品标准的B类灭火级别值约7倍的换算规律和换算关系，亦影响了灭火器产品的质量检验。

　　通过对国内外的多本规范、标准的比对与分析，形成了我的几点个人意见、初步设想和具体建议，简要述说如下：

　　①在产品标准修订时，应当考虑修正灭火器特别是规格较多的干粉灭火器的标准系列规格。

如同GB4351-1984那样，一种灭火剂充装剂量应当只对应一个B类灭火级别值。

不要象现在这样，相差1、2kg的干粉灭火器的充装剂量，却均是一个B类灭火级别值，这种错位对应的系列往往会产生如下二个或更多的弊病。

　　一是，既然灭火级别相等，那么在建筑灭火器配置设计时，就会有人优先选择配置较小规格的灭火器，则少有选配灭火级别相等而规格较大灭火器者。

　　二是，既然灭火级别相等，在产品质量检验时，检验了较小规格的灭火器的灭火级别，那么灭火级别相等的较大规格的灭火器就无须检验其灭火性能了？

　　②对照ISO7165-1999及发达国家的灭火器产品质量的几本国家标准，我国的1984、1997、2005版的灭火器产品质