张伟1,2 曾佳宁1 张宛秋1 王腾飞1 徐松1
（1.沈阳工学院能源与水利学院，辽宁 抚顺 113122；2.东北大学资源与土木工程学院，辽宁 沈阳 110004）
【摘要】伴随着经济的发展，住宅式建筑火灾每年发生的数量都在增加，并且每年因此死亡的人数占了很大比例。目前适合家庭式灭火的设备就是灭火器，但是灭火器存在诸多不利因素，针对此种现象，根据家庭式火灾的特点，设计符合家庭式火灾的灭火设备，弥补灭火器带来的不利因素，使每个家庭都能在发生火灾初期，能够及时灭火，保护家庭成员安全以及避免造成财产损失。
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关键词 家庭；灭火器；灭火装置
The Design and Research on Simple Family Type Extinguishing Equipment
ZHANG Wei1,2 ZENG Jia-ning1 ZHANG Wan-qiu1 WANG Teng-fei1 XU Song1
（1.Shenyang Institute of Technology College of Energy and Water Resource, Fushun Liaoning 113122,China;
2.Northeastern Univercity, College of Resource and Civil Engineering,Shenyang Liaoning 110004,China)
【Abstract】With the development of economy, the number of residential building fires occur each year are on the rise, and a large proportion of the number of deaths every year.The equipment for family to put out the fire is the fire extinguisher,but fire extinguisher has many disadvantage factors.Aiming at this phenomenon, according to the characteristics of family fire, conforms to the family of fire extinguishing equipment is designed, and the negative factors of fire extinguisher is make up,.which can make every family in the early fire to put out the fire in time, protect the family members of the security and avoid to cause damage to property.
【Key words】Family;Fire extinguisher;Extinguishing equipment
近年来由于我国家庭用电用气日益频繁，室内易燃物品增多，人们消防观念淡薄等原因，家庭火灾比率逐年攀升，特别是家庭火灾死亡人数占火灾总死亡人数60%以上，比例惊人，究其原因，其中很重要的一点是，我国家庭室内灭火器配置率极低，人们消防知识严重缺乏，这固然与我国消防安全知识普及有一定关系，但更重要的是目前市场上还没有出现针对消费者个体需求的室内灭火器产品。常用的灭火器还需要年检、检修等必须到专业机构进行的规定，对于家庭使用来说极其不方便。本小组以普通家庭人员对室内灭火器的需求为中心展开研究，从使用者、产品、使用环境出发等方面进行了细致的研究设计。在此基础上，整合了普通家庭用户对室内灭火器的需求点，构建了符合需求的室内灭火器的设计要素，明确了室内灭火器的实际定位，并通过具体的实际案例来讨论相关结论。在室内灭火器的造型及灭火方法上进行了可行性很强的创新设计[1，4]。
1 装置设计原理及方案
1.1 家庭式火灾类型及蔓延过程
1.1.1 家庭式火灾的类型
家庭式火灾的类型主要有：
A类固体火灾：室内有较多可燃物，例如桌椅板凳、床上用品以及装饰用的易燃物质都属于危险源，易发生固体火灾。
B类液体火灾：部分家庭中使用液化气罐易发生液体火灾。
C类气体火灾：主要是由家用燃气(煤气、天然气)等引起的火灾。
E类电气火灾：主要是由家用电气设备引起的火灾。
F类烹饪器具内的烹饪物（如动植物油脂）火灾：主要是指厨房内的火灾。
以上火灾除了液体、气体、电气火灾均可以直接用水系灭火剂进行灭火。但是如果发生天然气、煤气火灾，第一时间先把闸门关掉，然后也可以使用水系灭火剂。如果发生电气火灾，现在家庭的电路都设有过载保护会自动断电，如果不能断电，先把家里总的闸阀关掉，然后也可以用水灭火剂进行灭火。综合以上因素，采用最简易的，最适用范围广的水系灭火剂是较为有效的选择[5，7]。
1.1.2 家庭式火灾的蔓延过程
火灾是火失去控制而蔓延的一种灾害性燃烧现象。室内火灾的发展过程是典型的建筑物起火过程，可用室内烟气和火焰平均温度随时间变化来描述（如图1）。
根据室内火灾温度随时间的变化关系的特点，可将火灾分为三个阶段，即起火阶段、全面发展阶段和熄灭阶段。从图上可以看出灭火的最佳阶段在起火阶段，当火灾进入全面发展阶段以后，就会伴随轰然等现象发生，进行灭火是相当困难的。在熄灭阶段灭火已经没有什么实际意义。针对此情况，在火灾初期，如果家庭备有灭火器，则能在较短的时间内进行灭火，保护家庭的人员安全和财产损失。
图1 室内火灾发展过程平均温度曲线与时间的关系
1.2 设计原理
本项目是利用水的理化性质作为灭火剂进行灭火，将家庭用的自来水通过两个并联的高压式离心水泵对高层居民住宅小区饮用水进行二次加压，使加压后的饮用水达到需要的扬程和射程进行灭火。
2 家庭灭火器的参数计算
2.1 参数设计
综合产品的占用面积、水泵的流量、水泵的扬程、水泵的功率、电压、电流、进水管、出水管等方面的考虑。
现针对室内火灾的发展情况，对家用式灭火器进行如下参数计算：
假设房间高度h1=3.5m，水枪出水口距地面的距离h2=1m（取一般住宅式家庭的较大尺寸）。因此，当扬程达到2.5m。即满足要求。
项目所用水泵压力P=13-15Kg(1.3MPa-1.5MPa)。现求水枪能喷射的最远距离。根据公式：
至高点至起火的距离L2：
因此，可以达到的水平射程R：
R=L1+L2=9.34+9.43=18.68m
水平射程一般能够满足房间对角最大尺寸即可，根据一般住宅房间较大面积200平方米计算，其房间最大距离均小于R值。根据以上计算，最终确定了以下基本参数：
表2 灭火装置基本参数
因此，所选用水泵的理论水平射程可达到18.68m。符合设计要求。
2.2 外观设计
结合家庭使用的特点，初步设计该家庭灭火器总体外观为50cm×50cm×50cm的正方体，外壁设有放置水枪的沟槽和缠绕水管的铆钉以及便携式的手提和指示灯区。图３和图４为外观设计的效果图：
1.便携式提手；2.起盖螺钉；3.出水口；4.滑动滚轮；5.蓄电池；
6.固定托盘；7.进水口；8.水泵
图3 家用灭火器主视图
图4 家用灭火器结构图
3 结论
3.1 通过对家庭式火灾特点的研究，确定了灭火装置的结构、组成。组成的部件均是可以直接能购买的。
3.2 以上数据的计算均是采用一般家庭式住宅的面积以及设计参数。有普遍的适用范围。而灭火装置的体积采取最小化的原则，尽量少占用家庭使用面积。
3.3 灭火器的简易设计是一般家庭都可以完成制作的，而且避免了灭火器定期检修、年检的不利条件。
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参考文献
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［责任编辑：曹明明］