“燃烧的三要素”概念有重大瑕疵,消防科技要精准钳制燃点温度

夜婉情情 2024-03-08 22:18:50

近日,全国多起火灾反映出消防工作仍然面临着电动车、高层建筑等诸多新挑战,需要多角度进行反思。

野生动物园中,老虎狮子四处出没,即使给游客的安全带来隐患,也不可能把它们一个个都关起来,那样就不叫野生动物园了。目前,世界多地的野生动物园都把游客关进车载的笼子,将“人看动物”进行大逆转,野兽会好奇地围上笼子来“动物看人”,这既给游客带来全新体验,又大大降低了安全投入的人力物力,这种创新思维也很值得消防科技借鉴。正值新时代,消防科技也应该自觉接受新质生产力的洗礼,不断探索新的技术和方法,满足消防工作的新需求。

一、燃烧三要素中的“着火源”,是存在重大瑕疵的概念

燃烧的三要素是指可燃物、助燃物和着火源,三个要素全部具备就会产生燃烧现象,缺少任何一个要素就能避免燃烧。三要素中,可燃物通常就是我们要保护的目标物,助燃物则是无处不在、无时不在、难以避免的空气,因此预防火灾的重点和难点就在着火源——着火源只要不与可燃物接触,就不产生燃烧,火灾就得到预防(本文将助燃物这个要素视为必然存在的空气,预防火灾主要探讨可燃物和着火源的关系)。然而,“着火源”这个第三要素自身却是存在“严重隐患”的概念。

咬文嚼字“着火源”概念:首先,在高温天气下很多可燃物达到燃点温度就可以自燃、并不需要着火源,——可见这个“着火源”概念遗漏了自燃的情况、不可靠,如果非把高温天气定义为着火源、或者把可燃物自身定义为着火源,也只能是自圆其说;其次,即使可燃物与着火源接触,在短时间等等情况下,达不到燃点温度就又可以烧而不着,这又说明“着火源”概念又有冗余不精准。综合来看,真正的第三要素应该是“燃点温度”而非“着火源”。

着火源和燃点温度是根本不同的概念,燃点温度更逼近燃烧的真相。认知不同,应对措施就会迥然不同,而措施上一丝一毫的偏差,对消防工作可能都是生死攸关的,所以这决不是无聊的文字游戏。

二、旨在遏制全球变暖,钳温器的碳中和技术也契合消防科技的新需求

55度杯曾经风靡一时。想象着地把一个房间塞进硕大无朋的、空着的55度杯中,55度杯自然也可以象降温热水一样,把房子的热量自源地导出、转存到杯壁夹层的相变材料里,让房子得以降温,最终稳定在相变材料的相变温度55℃,风靡一时的55度杯不就是不用电空调的雏形吗?当然,房子由太阳通过源源不断的热量,杯壁中的哪一点儿相变材料的储存能力就力所不逮,那就给55度杯再加装热电转化装置,同步清空掉已转存到相变材料中的热量,恢复它再储存的能力。只要55度杯升级合理,再转存的恢复能力就会大于太阳升温房子的能力,降温必定跑赢升温,升级版的55度杯就确保把房子钳制在55℃。

参照升级版的55度杯,钳温器构成钡钳器不用电空调的主体框架。钳温器有三个成本低廉、与热能相关的成熟商品作为主要部件:(1)、超导热:热管导热能力远远优于金属铜;(2)、储热器:固-固、固-液相变材料潜热状态的大储热量和温度平台;(3)、化热器:热电转化部件把热能转化为非热形式的电能。钳温器把它们组合起来,构造了“高温向低温传递热量”的路径,电控、电动地协调三个主要部件的动作时序,实现目标物自行被钳温的系统功能——目标物废热被热管快速导出,废热再被导入潜热状态、具有恒温平台的相变材料中大量暂储,相变材料中暂储的废热进一步被转化为电能而最终摆脱热能形式,至此完成一轮过程,实现目标物自行降温,如此循环往复,直至将目标物钳制到不低于储热器相变温度的人为设定温度。

钳温器同时既“自源钳温”又“废热发电”,这个“嵌合性”制冷过程就是钳温技术。钳温器能够直接钳温固、液体目标物,被钳温的固、液体目标物可以再迭代钳温所封闭的气体目标物,间接等效出传统空调“制冷空气”的功能。钳温器专利技术从制冷功能这个需求原点出发,避开了现有的、包括传统空调逆卡诺循环在内的“热交换”制冷,构造了“热转化”的制冷新路径,成为一个让目标物通过热变电得以自源降温的技术。虽然与传统空调根本不同,只是为了理解方便类比为不用电空调(更确切地,钳温器因为废热被热电转化为电能而是发电空调),是在技术框架上就与传统空调不同的新物种。全球市场的钳温器就可以无处不在的“地球废热”将会变现为终极能源,地球废热不再淤积,“让全球降温0.5度”自然实现。(需要声明的是,董明珠女士也在炒作不用电空调的概念,而她所谓的“不用电空调”其实就是指鹿为马的光伏空调。)

而且,基于非塞贝克效应的热电转换结构、钡基电池等专利技术都已经诞生,它们都是能把热能转化为非热的电能能量的无温差热电转化技术,特别是钡基电池已经实现相当于5号电池的样品。它们的诞生也表明,热力学第二定律只是对宏观机械能转化为热能的直观表述,解释无温差热电转化则需要对热力学第二定律进行更深入的微观分析。将无温差热电转化技术用作钳温器的化热器,让钳温器摆脱了温差的限制,极大拓宽了应用场景。

钳温器原本是遏制全球变暖的碳中和技术,钳温器能够直接钳温电动车、高层建筑这些固、液体目标物的功能,契合了消防科技的新需求。

三、打造精准钳制燃点温度的消防科技

消防工作重在预防火灾,人防+技防,技防更具可靠性和经济性。

当第三要素谬为着火源时,预防火灾就要聚焦于着火源。其中,技防虽然在不断提升水平,但是人防还承担着更大的责任。然而,着火源名目繁多、还有不确定性,使人防面临很大的挑战。

按照大的类别,常见的着火源就有八种,明火、高温物体、电热能、化学热能、机械热能、生物热、光能、核能,每一种又细分出许许多多的具体着火源。其中,明火、高温物体是肉眼可见的实体,而电热能、化学热能、机械热能、生物热等等则是抽象的,疑似的此类着火源让人很难把握,人防要识别着火源往往“疑火从有”,着火源就会被扩大范围。相对作为保护目标的少数的特定可燃物,着火源的数量则庞大且具有流动性,就像难以计数的、四处出没的野兽一样防不胜防,一个个地识别和隔离要投入很大的人力物力。况且,即使人的主观能动性很高,由于人的有限理性,即使武松再世,也难免疏漏,不知道哪块石头之后还有没有漏网猛虎,人防的工作量越大、环节越多,疏漏的概率也就越大。

也就是说,识别不了的着火源自然隔离不了;能识别的也是种类繁多,要全部可靠地与可燃物隔离也绝非易事;况且,相当多的着火源就是工作和生活的日常用品、必需品,即使识别出来也不能隔离。可见,人防在识别和隔离着火源时,在可靠性和经济性上都有明显不足,会削弱预防火灾的效果。

当第三要素被校正为燃点温度后,预防火灾就转而聚焦到可燃物这个要素之上了。作为需要被保护的特定可燃物,毕竟是相对确定和少量的。这样,只要打造一种技防的、以燃点温度为基准的“笼子”,能精确地把温度隔离为两个温区,用笼子来关住特定可燃物,可燃物就只能处于燃点以下温度。这样,即使着火源接触到了特定可燃物,就像扑在笼子上的野兽吃不到游客一样,可燃物也是烧而不着、不可能达到燃点以上温度,这就会对识别、隔离着火源有一定的容错,从而以技防确保少数的特定可燃物的安全,也变相地降低了对人防的要求,这样的预防火灾既可靠又经济——钳温器就是确保可燃物“不燃烧”的打造技术。

作为预防火灾的新需求,电动车的电瓶就是在时间上不确定的潜在着火源,高层建筑由于人员众多、生活物品庞杂,着火源更具有空间上的不确定。识别和隔离诸如此类的着火源就很困难,需要另寻出路。

从燃点温度这个第三要素出发,不管有没有着火源,作为预防火灾,钳温器技术建立在“不燃烧”的基础上保护可燃物,这与着火源概念是预防“可能燃烧的火灾”存在着根本区别。例如,电动车的火患主要在电瓶,钳温器技术可以设置在电瓶处,电瓶有故障时即使造热升温,其温度被钳制在其燃点以下温度。而且,这个钳温功能不耗电,还要从电动车各种废热中获得电能;高层建筑要做到不燃烧,首先可以独立对其钳温:如同避雷针一般,利用墙体做布置热管,构建从塔尖自上而下的传热通路,在地面完成储热器和热电转化功能。在钳温器社会化应用以后,也可以把家家户户的钳温器网络化,实现对高层建筑的钳温。

在有不确定的潜在着火源时,钳温器来钳制燃点温度比隔离火源更有效,毕竟识别、隔离火源是以牺牲经济性提升可靠性,要以不能严重影响生活和工作秩序为限度。钳温器钳制电动车、高层建筑的燃点温度,只是预防火灾一个场景而已。套用分形理论,将钳温器制作成标准板材时,它的应用场景将会更加广泛。

“燃点温度”和“着火源”的概念差异,在灭火方面也会产生影响,可以让我们重新审视原有灭火策略的优劣。

“燃点温度”这个校正的第三要素,可以使我们更深刻地把握燃烧的实质,将预防火灾的着眼点从着火源转移到可燃物,并给出了更精准地预防火灾或灭火的措施,催生通过钳制可燃物的燃点温度,确保可燃物“不燃烧”的钳温器技术,打造了既可靠又经济的消防科技。恰逢新质生产力的东风,“精准钳制燃点温度”不但是新消防理念,钳温器技术更有望成为未来消防科技的新利器。

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