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消防裝備:消防員戰斗服是干的還是濕的好?有怎么區別?

行業資訊 2021-03-16 olivia
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消防員身上的裝備如果是濕的,會不會比干的抗熱效果來得好?這個問題不但在國內討論許久,甚至連國外都有相當多的實驗研究,因為消防員常會在火場的各種情況下弄濕自己的衣服,如射水、流汗等。

為了了解其中的奧妙,筆者在美國FireRescue1的網站中發現兩篇類似的探討文章,便將其翻譯及整理后,供各位參考。

在有關濕氣對于戰斗服的議題中,一些戰斗服廠商也會在說明書標示濕氣與抗熱性相關的信息,有些是正確的,有些則是容易誤導人的,其實是因為濕氣對于抗熱性的影響沒有固定的答案。

有時當濕度達一定的飽和時,它會增加戰斗服的抗熱效果;有時候的濕度則會造成危險。

或許唯一可以寫下的確切結論只有“干的戰斗服其抗熱程度比濕的戰斗服更可預見”,相同的特性可運用在手套、消防鞋及頭套。

阻燃頭套的實驗

消防裝備:消防員戰斗服是干的還是濕的好?有怎么區別?(圖1)

文章中提到,多年前,美國有一個消防隊,里面的隊員剛開始熟悉阻燃頭套的使用,使用的方法是把頭套沾濕。這種作法在其他消防隊流傳開后,一致認為該使用的方式不安全,之后大部分的消防員便選擇了不戴頭套,而不是選擇不戴濕的頭套。

為了驗證哪種方法才是對的,他們召集了專家學者進行實驗,并將頭套分為「干燥」、「潮濕」及「飽和濕」三種情況,針對從低輻射的熱流到極端的轟燃熱流開始作抗熱實驗。

在這個實驗中,有個有趣的發現,就是當在最低熱輻射的火場情況下,干燥的頭套較潮濕的頭套來得好,但是飽和濕的頭套也比潮濕的頭套好;在中度熱輻射的火場情況下,干燥、潮濕及飽和濕三種的防護效果相當;而在極端的轟燃熱輻射情況下,飽和濕的頭套「略勝」潮濕的頭套,而干燥的頭套則表現最差。

整體而言,隨著熱輻射的增加,三種的抗熱性能也越低。最后,人體模型的檢測結果顯示,在轟燃發生的高輻射熱測試下,沒有被頭套保護到的臉、脖子及耳朵等處均被燒毀。

上述的實驗結果,最明確的結論是,沒有戴頭套一定比有戴頭套來得差,再來就是不同程度的濕氣下,對于防護裝備的抗熱性會有不同的表現。

橙色救援也討論過阻燃頭套的相關內容,具體可以查看文章:關于“阻燃頭套”一些不為人知的故事。

戰斗服的實驗

一般而言,戰斗服的組成是由外層、抗滲水(或完全防水)層及抗熱層等三層材質組成。一個30年內的研究指出,戰斗服的抗熱性依外層、內層或內外兩層都潮濕等三種情況都會有所改變。

這個實驗也提到當內層是濕的,但外層是干燥的情況下,可以在消防員被灼傷前有最快速的熱傳導警告;而完全防水材質的內裝因為儲水較多,又較抗滲水材質有更多的警告。

近年來,又有更多的研究去驗證,在相對長時間的低輻射熱暴露情況下,衣服熱能量儲存及傳導的情況。而在這些實驗中發現,當阻水層是完全防水材料時,在某個濕度下,會導致最壞的抗熱結果。

讀者可以很快的發現,上述的結論有些許矛盾之處,其實這些實驗并不能說出什么明確的結論,這邊提出來是要告訴讀者,要從一兩個設定的條件來寫出濕度對于戰斗服的影響,其實是相當困難的。

為什么會這么復雜呢?你就要了解水在戰斗服中是如何發揮它的特性及影響的。

水從哪里來?

消防裝備:消防員戰斗服是干的還是濕的好?有怎么區別?(圖2)

消防員會有很多機會使自己身上沾濕,例如對火點射水時,部分水霧會飛散回來而灑在消防員身上;也有部分附著在天花板的水滴,滴下來后附著在水槍手身上;甚至當消防員感覺輻射熱過熱時,將水往自己身上灑等。雖然新的戰斗服的外層都有經過防水處理,但是這類的防水處理,很快就會被沖洗掉。

消防員身上附著水份時,裝備會開始變得笨重,手套的防滑裝置因此鈍化,然后水會從外層傳遞到抗浸水層表面的纖維,此時表面又會吸一些水份,接著水份就會被抗浸水層阻擋住,除非通過衣領、袖口、衣襟等開口才會再繼續流往內層。

然而,當消防員接觸潮濕處時,則會使水有一條新的通道進入內層。例如以膝蓋處而言,在進行蹲姿或爬行前進時,即使膝蓋處有防水處理,當接觸到潮濕處時,水會順著膝蓋流到褲管底部未防水處,進而由褲管底部的纖維將水吸往內層;當消防鞋踩踏進入積水處時,即使鞋底是防水的,水也會透過鞋子與褲管的接縫處將水引至戰斗服褲的內層。

最后,便要提到消防員無論如何一定會有的汗水。汗水是會不斷產生的,即使像讀者現在坐在椅子上閱讀一樣,之所以沒有看到汗水,是因為相比于衣服,衣服與皮膚間的空氣較為干燥,因此汗水便會蒸發;

接著,當衣服與皮膚間空氣濕度達到飽和時,蒸發就會減少,然后形成汗滴。相同的概念,當消防員穿著戰斗服時,內層的防熱層是與皮膚接觸的,此時消防員的汗水會面臨兩種狀況,如果防水層是較易吸水的材質,此時消防員的汗水將會被抗熱層吸收,接著在散熱層擴散開;如果是較不易吸水的材質,汗水則會因地心引力特性,往低處流到鞋子里,這也就是為什么有些消防員會抱怨感覺汗水都流到他們的鞋子里。

水的作用

戰斗服如上述所說,很容易在各種情況下弄濕。然而,一旦戰斗服是潮濕的狀態下,便會影響其抗熱的性能。

為什么呢?因為戰斗服中的水成為了重要的媒介。當水成為媒介時,有兩點相當值得注意的特性。首先是水的高熱容量,因為水的比熱高及氣化潛熱,使得水可以儲存吸收更多的熱能,因此,潮濕的衣服所能夠儲存的熱量比干燥的衣服來得多。

令一個值得注意的特性則是水的傳導性,相比于空氣,水比空氣易導熱。抗熱層之所以可以抗熱的其中一項因素是其抗熱層的纖維間有空隙,其空隙間的空氣使得熱不易傳導進皮膚層,而當水充滿其空隙時,就會使得抗熱層形成一個新的熱傳導路徑。

水的比熱容高以及高導熱的特性是相當重要的概念。當穿著濕的戰斗服在火場中時,水成為了額外的吸熱材質。然而,當水不斷的吸熱但是卻沒有通過其他方式讓熱量消失時,熱量有可能達到燙傷的溫度。

附著在衣服表面的水,因為最接近熱源,因此溫度上升得非??欤@些水份此時會有兩條路徑,一條是從表面蒸發,一條則是通過可滲透入內層的路徑往內層移動,此時便有可能接觸到皮膚造成傷害。

當然,水絕對不是唯一會影響戰斗服防護性的因素,但是水加入戰斗服的變異性卻是不可忽略的。消防員應如何去有效管理戰斗服的濕度,是個不可忽視的事情。

實戰中的應用

由上述的說明,我們可以很清楚的了解到,水附著在戰斗服上有可能會使戰斗服的抗熱性產生不同的變化。

當戰斗服內部的水可以持續吸熱,并持續的將熱量利用各種方式移除時,那么水就有可能成為戰斗服的加成保護;相對的,當水的高吸熱性無法有效移除時,那么其高熱傳導的特性就會很快的將熱量移轉到人體的皮膚,增加了燙傷的可能性。

當然,上面的實驗也提到,水留在戰斗服時,也是因為它高傳導的特性,使得在高溫現場時,消防員感受到熱的時間會比干的戰斗服更短。

文章的一開始便提到,「干的戰斗服其抗熱程度比濕的戰斗服更可預見」,因為潮濕的戰斗服,依據潮濕度的不同、火場熱輻射的不同、服裝材質的不同而會有很多種變化,可能會使得火場的安全性無法預測。

在實戰中,也有實際案例是因為戰斗服的潮濕造成的意外燒燙傷事故產生。

綜上,筆者針對火場的應用有以下幾點建議:

1、在平時進入火場滅火時,為了確保戰斗服抗熱性的穩定性,應盡量保持戰斗服本身的干燥性,當水的變量越少,戰斗服本身的抗熱性也會較能掌握。另外,戰斗服如果充滿水時,本身裝備會變重,行動不方便,手套的抓握也會變得遲緩。

在美國firefighter I手冊的PPE(Personal Protective Equipment)章節中也特別注解提到「穿著未干的戰斗服會降低抗熱性(Wearing clothing that is not dry can lead to reduced thermal resistance and to burn)」,應特別注意。

2、在遇到感受到高輻射熱時,可以適當往自身灑水,將水加入自身的戰斗服中,借著水的高吸熱能力將高熱「暫時」帶走,但是一旦將水的介質加入戰斗服后,便應持續往自身灑水提供低溫的水以將其熱量移除,否則當水持續吸熱達到燙傷的溫度時,高傳導熱則會反而傷到自己。如果,無法持續往自身灑水時,則應及時撤離,避免戰斗服上的水持續吸熱。

消防裝備:消防員戰斗服是干的還是濕的好?有怎么區別?(圖3)

3、在遇到極端的高輻射轟燃時,如果已無法撤退,則應全身趴在地面,面部朝下,并將水槍朝上持續將水霧全開,讓水「持續」附著在身上,借著水的高吸熱能力來將自身的傷害降至最低。(該做法是目前美國德蘭郡消防訓練中心,培訓火災撲救轟燃自身防護的技能)

結語

消防的滅火救援觀念并沒有絕對,只有適當的了解每一項作法的原理與原則,才能夠在多變的火場中做出最適合的判斷。

針對本文討論的話題,一直以來都有多種不同的作法,當你仔細去了解及分析后,其實每一種作法都是正確的,只是當下的情況及處置的時機不同而已。

筆者特別利用本次在國外發現的兩篇相關文獻及美國firefighter 手冊作一匯總及分析,供消防指戰員參考,以增進在消防滅火救援中的各項安全。


BY:olivia

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