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气体灭火系统选型与配置技术要点

日期:2019-05-24 16:54
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摘要:
罗定元    党宏伟    尹忠珍
摘要   随着我国国民经济的飞速发展,近年来在工业与民用建筑工程项目中需要采用气体灭火系统的场所越来越多。何谓洁净气体灭火剂?为了保护地球大气环境,我国在气体消防领域有哪些政策规定?我们在建筑工程设计中应如何选用洁净气体灭火系统?诸如上述涉及气体灭火系统选型与配置技术等方面的问题,为广大消防部门、消防企业专业技术人员和建筑给水排水工程设计人员所共同关注。
   关键词   气体灭火系统、洁净气体灭火剂、防护区、选型与配置技术要点
  
改革开放以来,随着我国科学技术的不断进步和国民经济的飞速发展,在工业与民用建筑工程项目中需要采用气体灭火系统的场所不断增多。**了解与掌握气体灭火系统的选型与配置技术,为广大消防部门、消防企业专业技术人员和建筑给水排水工程设计人员所关注。
由于1211、1301卤代烷气体灭火剂在灭火效能、低毒性、性价比等方面有着明显的综合优势,在二十世纪九十年代以前得到了普遍的推广和应用。在国际国内气体消防领域曾经占有十分重要的位置。
    随着人类环境保护意识的不断加强,科学家们发现上述气体灭火药剂被释放并上升到大气平流层时,在强烈的太阳紫外线照射下,分解出的Cl、Br自由基与大气中的臭氧会发生一系列连锁反应,每个自由基可摧毁10万个臭氧分子,严重破坏大气臭氧层。逐步淘汰卤代烷气体灭火剂,开发并应用新型清洁的气体灭火剂,已成为世界各国气体消防发展的必然趋势。
1 气体灭火系统的基本术语
1.1 洁净气体灭火剂
    灭火后对被保护对象没有污损、带电灭火安全、其臭氧耗损潜能值(ODP)和温室效应潜能值(GWP)等指标均能达到联合国环境署(UNEP)规定的大气环保要求的气体灭火剂。
1.2 纯天然气体灭火剂
    由在大气中自然存在的气体组成的灭火剂。例如IG-541、IG-100、IG-55和IG-01等IG类气体灭火剂。
1.3 氢氟烃类气体灭火剂
    由以卤素原子中的氟原子取代烷烃分子中的部分氢原子后生成的HFC类气体灭火剂。例如七氟丙烷、三氟甲烷和六氟丙烷等。
1.4 经常有人停留场所
    经常有人停留或工作,且停留时间超过5min的建筑物场所。
1.5 短暂有人停留场所
    偶尔有人停留或工作,从事抄表记录、存取货物或日常巡视等短时间作业,停留时间大于1min且小于等于5min的建筑物场所。
1.6 无人停留场所
    很少有人停留,仅偶尔从事例行巡查等极短时间作业,停留时间小于等于1min的建筑物场所。
1.7 必要场所
    需要配置卤代烷灭火设施的重要建筑物场所和军事要害设施。
1.8 非必要场所
    可不必配置卤代烷灭火设施的一般建筑物场所。
2  洁净气体灭火剂的基本要求
2.1 不破坏大气臭氧层。
2.2 不产生温室效应,或温室效应相对较小。
2.3 在大气中的存活期限较短。
2.4 对人体无毒害作用,或影响轻微。能用于经常有人停留或工作场所。
2.5 不可燃。
2.6 灭火效能高,设计灭火浓度较低。
2.7 喷射后能全部汽化,在封闭空间内各方向分布迅速、均匀;
2.8 灭火后无固体或液体残留物,不导电,不击穿电子电气设备,不污损、腐蚀和损毁被保护场所的设备、器材、文物。
3 气体灭火系统的分类
3.1 按灭火剂品种分类
3.1.1 化学灭火剂系统
  (1)卤代烷1211灭火系统(我国已于2005年停止生产1211灭火剂)
   (2)卤代烷1301灭火系统(我国承诺2010年底停止生产1301灭火剂)               
  (3)七氟丙烷(HFC-227ea)灭火系统
  (4)三氟甲烷(HFC-23)灭火系统
  (5)六氟丙烷(HFC-236fa)灭火系统
3.1.2 纯天然气体灭火剂系统
  (1)IG-541(N2、Ar、CO2混合气体)灭火系统
  (2)IG-100(N2)灭火系统
  (3)IG-55(N2、Ar混合气体)灭火系统
  (4)IG-01(Ar)灭火系统
  (5)二氧化碳(CO2)灭火系统
3.2 按灭火剂输送压力的来源及形式分类
3.2.1 内贮压式气体灭火系统
    灭火剂在储瓶内用驱动气体(一般为N2)加压贮存,系统动作时靠储瓶内的充压气体输送灭火剂。如:
    (1)七氟丙烷灭火系统    
    (2)六氟丙烷灭火系统
    (3)卤代烷1301灭火系统
3.2.2 外贮压式气体灭火系统
   系统动作时灭火剂由专设的充压气体(一般为N2)瓶组进行加压的系统。如上海金盾消防安全设备有限公司研制生产的外贮压式七氟丙烷灭火系统(原名称为备压式七氟丙烷灭火系统)。
3.2.3 自压式气体灭火系统
灭火剂依靠其自身饱和蒸汽压力或充装压力进行输送的灭火系统。如:
(1)三氟甲烷灭火系统      (2)IG-541灭火系统
(3)IG-100灭火系统      (4)IG-55灭火系统
(5)IG-01灭火系统       (6)二氧化碳(CO2)灭火系统
3.3 按灭火剂贮存压力分类
3.3.1 高压系统
    20℃时灭火剂在储存容器内的充装压力大于等于5.6MPa的气体灭火系统。如:
    (1)IG-541灭火系统          (2)IG-100灭火系统
    (3)IG-55灭火系统           (4)IG-01灭火系统
    (5)5.6MPa七氟丙烷灭火系统     (6)高压二氧化碳(CO2)灭火系统(5.7MPa)
3.3.2 中压系统
    20℃时灭火剂在储存容器内的充装压力小于5.6MPa且大于2.5MPa 的气体灭火系统。如:
    (1)4.2MPa七氟丙烷灭火系统      (2)4.2MPa三氟甲烷灭火系统
    (3)4.2MPa六氟丙烷灭火系统      (4)4.2MPa卤代烷1301灭火系统
3.3.3 低压系统
20℃时灭火剂在储存容器内的充装压力小于等于2.5MPa的气体灭火系统。如:
 (1)2.5MPa七氟丙烷灭火系统       (2)2.5MPa三氟甲烷灭火系统
(3)2.5MPa六氟丙烷灭火系统       (4)2.5MPa卤代烷1301灭火系统
     (5)低压二氧化碳(CO2)灭火系统(2.1MPa)
3.4 按灭火系统的保护范围分类
3.4.1 全淹没系统
    灭火剂在规定的喷放时间内使整个防护区密闭空间达到设计灭火浓度。
    除二氧化碳(CO2)以外的其它种类气体灭火剂均只适用于此系统。
3.4.2 局部应用系统
以设计喷射率向具体保护对象喷放灭火剂并持续一定时间。
二氧化碳(CO2)是唯壹可用于局部应用灭火系统的气体灭火剂。
3.5 按有无灭火剂输送管网分类
3.5.1 有管网系统
    灭火剂需经由管网(干管及支管)从储存装置输送至喷放组件(喷嘴)才能实施喷放的系统。
    其中一套灭火剂储存装置只保护一个防护区或保护对象的系统为单元独立系统;而用一套灭火剂储存装置保护两个及两个以上防护区或保护对象的系统为组合分配系统。
3.5.2 无管网预制系统
按一定的应用条件将灭火剂储存装置和喷放组件等组装成套且具有联动控制
功能的气体灭火系统。如:
(1)七氟丙烷预制灭火系统      (2)高压二氧化碳(CO2)预制灭火系统
(3)三氟甲烷预制灭火系统      (4)六氟丙烷预制灭火系统
4 我国气体消防领域现行有关政策法规
为了保护大气臭氧层和人类共同的生存环境,造福子孙后代,我国政府在1984年和1991年分别签署了《关于保护臭氧层的维也纳公约》和《关于破坏臭氧层物质的蒙特利尔议定书》。1991年7月15日,国家保护臭氧层领导小组成立。先后编制了《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案》和《中国消防行业哈龙整体淘汰计划》。承诺2005年停止生产卤代烷1211灭火剂,2010年底停止生产卤代烷1301灭火剂。 1993年3月,蒙特利尔多边基金执委会第九次会议讨论并通过了《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案》。
4.1 根据《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案》和《中国消防行业哈龙整体淘汰计划》,我国各级政府职能部门陆续制订、颁发了“加强哈龙替代品及其替代技术管理”和《气体灭火系统设计规范》等一系列政策、法规和技术标准。
另外,北京、上海、广东、广西、浙江、江苏、安徽、陕西、山西、云南、湖南等省、市从1999年到2005年间也陆续制订、颁发了一批有关气体灭火系统设计、施工及验收方面的工程技术地方标准。
4.2 我国逐步限制和淘汰卤代烷气体灭火剂,开发应用新型洁净气体灭火剂的指导方针和基本原则:
4.2.1 哈龙替代工作必须坚持对必要场所与非必要场所区别对待,传统灭火技术与哈龙替代技术并举。主要原因为:
(1)迄今为止,世界各国还没有研制出能够完全达到甚至超过卤代烷1211、1301气体灭火剂的灭火效能、可以完全替代1211、1301的新型气体灭火剂。
(2)在确保我国哈龙淘汰工作顺利进行的前提下,做到不因哈龙的淘汰而使消防保护能力有所降低。
4.2.2 禁止使用含氢氯氟烃(HCFC)、含氢溴氟烃(HBFC)、含全氟烃(PFC)类物质的气体灭火剂和五氟乙烷(HFC-125)作为哈龙替代品。
4.2.3 可以使用含氢氟烃类物质的气体灭火剂(如七氟丙烷、三氟甲烷、六氟丙烷)及纯天然气体灭火剂(如IG-541、IG-100、IG-55、IG-01)作为哈龙替代品。
4.2.4 禁止在非必要场所设计、安装、使用哈龙气体灭火系统。非必要场所可采用传统灭火技术(如 CO2、水喷淋、泡沫),也可采用哈龙替代灭火技术。
4.2.5 必要场所既可以使用哈龙1301灭火系统,也可以采用哈龙替代灭火技术。
4.2.6 禁止在非必要场所配置卤代烷1211灭火器,非必要场所应选配干粉、泡沫、水系等类型的建筑灭火器。
必要场所仍可以配置卤代烷1211灭火器。     
4.2.7 
哈龙替代产品应通过国家消防产品质量监督检验中心的型式检验。未经检验或检验不合格的国内及国外产品不能在国内销售和使用。
4.3 我国目前允许使用的气体灭火剂种类
    自上世纪九十年代初期至今,经过近二十年的应用实践,在气体消防领域我们已经积累了比较丰富的经验,有了自己比较完整的应用理论、技术标准以及生产制造、工程施工、维护管理、产品质量检测体系。
    目前,我国允许使用的气体灭火剂有七氟丙烷、IG-541、IG-100、IG-55、IG-01、二氧化碳、三氟甲烷、六氟丙烷。
限制使用的有1301 、1211(灭火器)。
我国允许使用的气体灭火剂种类
灭火剂名称
化学(或商品)名称
化学组成
类  别
政策允许使用情况
七氟丙烷
HFC-227ea
CF3CHFCF3
卤代烃HFC
N2、Ar、CO2
混合气体
IG-541
N2(52%)
Ar(40%)
CO2(8%)
纯天然气体
氮  气
IG-100
N2(100%)
N2、Ar
混合气体
IG-55
N2(50%)
Ar(50%)
氩  气
IG-01
Ar(100%)
二氧化碳
CO2
CO2(100%)
三氟甲烷
HFC-23
CHF3
卤代烃 HFC
六氟丙烷
HFC-236fa
CHF3CH2CF3
卤代烃HFC
1211(灭火器)
 
CF2ClBr
卤代烷
限制使用
1301
 
CBrF3
卤代烷
限制使用
5  几种常用气体灭火剂性能比较
七氟丙烷、IG-541、二氧化碳、三氟甲烷、IG-100、六氟丙烷是目前技术上比较成熟、综合性能指标比较合理、国际国内应用较为普遍的几种常用气体灭火剂。
5.1七氟丙烷
七氟丙烷灭火剂灭火效能高(与卤代烷1301比较接近),灭火速度快,设计灭火浓度低,灭火剂用量较少,不导电,不破坏大气臭氧层,在常温下可加压液化。在常温常压条件下能全部挥发,无二次污染,灭火后无残留物。灭火剂存放的安全性好,储瓶间占用面积相对较小,是卤代烷灭火剂比较理想的替代品。
与其它几种气体灭火剂相比,七氟丙烷灭火剂价格相对较高,且存在一定的温室效应;内贮压式七氟丙烷灭火系统输送距离较短,其有管网系统不太适宜用于保护储瓶间与防护区之间高差较大、距离较远的工程项目。
5.2 IG-541
IG-541混合气体灭火剂无色、无味、无毒,属于纯天然洁净气体灭火剂。它不破坏大气臭氧层,对地球不产生温室效应,对大气、人体及动植物无任何不利影响。电绝缘性好,遇高温不会分解,无有害物质产生,喷放时温度变化很小,不会形成浓雾,灭火过程洁净,灭火后不留痕迹,喷放过程中不会对人体和被保护对象构成伤害。日常维护成本较低。灭火剂高压储存及气态输送成为保护半径*大的气体灭火系统之一。
IG-541混合气体灭火剂设计灭火浓度较高,灭火剂用量较多。对灭火药剂的混合配比、储气瓶、管路、阀门、喷嘴、储瓶间的要求较为严格,系统的设备制造及安装工艺相对复杂。
5.3 二氧化碳(CO2)
    二氧化碳灭火系统是成熟的灭火技术。美国早在1928年就颁发了二氧化碳灭火规范,我国从二十世纪五十年代开始应用二氧化碳灭火系统。
    二氧化碳对大多数物质没有腐蚀破坏作用,不导电,灭火迅速彻底,灭火后能很快散逸,不留痕迹,不污损物品,没有水渍损失。
二氧化碳灭火剂来源广泛,价格低廉,并可长期储存。与其它几种纯天然气体灭火剂相比,它的灭火效能*好。是唯壹可用于局部应用系统的气体灭火剂。除固体表面火灾以外,也适宜用于固体物质深位火灾及可熔化固体物质火灾。
    二氧化碳灭火系统对防护区面积和容积没有具体限制。高压系统输送距离较远。
二氧化碳灭火设计浓度较高,灭火剂用量较多;储瓶间或储罐间需要的面积较大;对地球环境会产生温室效应;对人有窒息毒害作用,不适宜用于经常有人工作或停留的场所;在释放过程中因为有固态CO2(干冰)存在,会使防护区温度急剧下降,对精密仪器和精密设备造成影响。
5.4 三氟甲烷
    三氟甲烷灭火剂无色、无味、不导电,药剂毒性低。它不含溴元素和氯元素,不破坏大气臭氧层。灭火速度快,效能高。灭B类火用量较少。喷射后无残留物,对设备无污损。其毒副作用小于卤代烷1211、1301灭火剂,对人的不安全性低于七氟丙烷。具有在寒冷、酷热环境都能使用的特点及价格优势。
    由于三氟甲烷在20℃时的饱和蒸汽压(4.18MPa)远高于七氟丙烷(0.39MPa),有很好的气化性能和流动性能,无需采用氮气增压即可自行喷放。
    三氟甲烷灭火设计浓度高于七氟丙烷,所以灭火剂计算用量也要大于七氟丙烷。
5.5 IG-100(N2)
    IG-100是纯天然气体,无色、无味、无毒、具弱导电性,是地球大气层的主要成分,属于完全意义上的洁净气体灭火剂。IG-100灭火过程迅速彻底,灭火效能在纯天然气体灭火剂中仅次于二氧化碳。适用于保护经常有人工作和停留场所。   
氮气可以从空气中分离制取,来源广泛,各地工矿企业、制氧厂都有充足的氮气来源,充装费用低廉。
5.6 六氟丙烷
六氟丙烷不含溴元素和氯元素,对大气臭氧层无破坏作用。其毒性非常低,对人体安全,可以在有人工作场所使用。六氟丙烷无腐蚀性,并具有良好的气相绝缘性。
5.7 常用气体灭火剂性能比较表
几种常用气体灭火剂性能比较表
灭火剂名称
ODP
GWP 
大气中存留寿命
NOAEL
LOAEL
灭火设计基本浓度
七氟丙烷
0
3140
34.2a
9
10.5
~8%
IG-541
0
0
0
43
52
36%~43.7%
二氧化碳
0
1
120a
<5%
10
34%~47%
IG-100
0
0
0
43
52
36%~43.7%
三氟甲烷
0
14310
270a
30
>50%
~16.2%
六氟丙烷
0
9500
240a
10
15
8.8%~9.8%
ODP-对臭氧层的耗损潜能值;       GWP-温室效应潜能值;
NOAEL-无毒性反应浓度;          LOAEL-有毒性反应浓度。
6  化学灭火剂的灭火机理
    长期以来,对七氟丙烷、三氟甲烷、六氟丙烷等化学灭火剂的灭火机理,人们都习惯表述为“化学抑制”或“化学反应”。但国际标准化组织(ISO)2000年颁发的国际标准《气体灭火系统--物理性能和系统设计》ISO14520则明确:七氟丙烷、三氟甲烷、六氟丙烷主要以物理方式(窒息、隔离)和部分化学方式灭火。
7 气体灭火系统选型配置技术要点
7.1 设计选型应掌握的基本原则
7.1.1 对不宜用水保护或灭火的建筑物场所方可考虑设置气体灭火系统。
7.1.2 气体灭火系统选型时应注意安全适用,洁净环保,技术先进,经济合理,符合国家方针政策。
7.2 如何选用洁净气体灭火剂
7.2.1 对大气层和水土等地球自然环境应无危害。
7.2.2 不得破坏大气臭氧层,其臭氧耗损潜能值ODP应小于等于0.05,ODP=0者应优先选用。
7.2.3 不产生温室效应或温室效应相对较小,其温室效应潜能值GWP宜小于CO2,GWP=0者应优先选用。
7.2.4 对人体应无毒性危害,或仅有轻微影响。无毒或微毒者应优先选用。
7.2.5 不可燃,灭火效能较高。设计灭火浓度接近5%(体积百分数)和在10s内能灭火者应优先选用。
7.2.6 喷射后应能全部汽化、闪蒸,在防护区封闭空间内各方向(上、下、左、右)分布迅速、均匀。
7.2.7 不导电,其击穿电压和绝缘电阻的性能应合格。
7.2.8 灭火后不得含有固相或液相残留物,对被保护对象、场所和设备应无污损。
7.2.9 存储稳定性好。包括耐热稳定性和化学稳定性,对金属的腐蚀性应较小。
7.2.10 与弹性密封元件有良好的相容性,长久贮存应不泄漏。
7.3 气体灭火系统适用与不适用火灾类型应注意的几个方面
7.3.1 对于棉毛、织物、纸张等固体物质的深位火灾,只能采用二氧化碳全淹没灭火系统。
7.3.2 二氧化碳是唯壹可用于局部应用系统的气体灭火剂。
    局部应用灭火系统只能用于扑灭不需封闭空间条件的具体保护对象的表面火灾(如钢厂轧机生产线、印刷作业流水线、电站、烘干设备流水线、浸渍油槽、汽车制造厂喷漆作业生产线等工部工位的局部保护),而不能用于扑灭固体物质的深位火灾。
7.3.3 气体灭火系统适用于扑救电气设备火灾、固体表面火灾、液体(油类)火灾和灭火前可切断气源的气体火灾。这是从广义角度规定的。具体来说,应是指不适宜用水保护或灭火的场所和对象。如电器和电子设备、通讯设备、可燃易燃的液体和气体、贵重物品和财产的保管场所等。
7.3.4 气体灭火系统都适用于扑救液体火灾(B类火灾);二氧化碳、三氟甲烷还适用于扑救石蜡、沥青等可熔化的固体火灾。但对于IG-541灭火系统,由于其灭火效能相对较低,在高压喷放时可能导致可燃易燃液体飞溅及汽化,有造成火势蔓延扩大的危险,故一般不提倡将其用于扑救主燃料为液体的火灾。
7.3.5 对于气体火灾,无论选择哪一种气体灭火系统,均要求在灭火剂喷放前能切断气源供给。即在设计时应关注并提醒燃气专业设计人员在燃气管道上设置紧急事故自动切断装置。《规范》明确指出:采取这一措施的主要目的,是为了防止可燃气体过量积聚引起爆炸;其次是为了防止可燃、助燃气体不断逸出冲淡灭火剂浓度,降低灭火效果。
7.4 气体灭火系统对防护区的基本要求
7.4.1 采用全淹没气体灭火系统的防护区宜以单个封闭空间划分;同一区间的吊顶层和架空地板下需同时保护时,可合并为一个防护区。
7.4.2 防护区围护结构及门、窗的耐火极限均不宜低于0.5h ;吊顶的耐火极限不宜低于0.25h 。
7.4.3 气体灭火系统启动时会向防护区喷放大量灭火气体,引起防护区内气压瞬间升高。除此以外,火灾燃烧产生的热量也会使气压有所上升,喷放时火势越大,持续时间越长,压力升高就越明显。因此,《规范》明确要求防护区围护结构承受内压的允许压强(内外压强差)不宜低于1200Pa 。
    防护区内吊顶的允许压强一般达不到上述要求,故不将其视为防护区的围护结构,而应将吊顶以上部分的空间容积计入防护区总容积中。同样,电子计算机房中的架空地板下也应这样考虑。
    这里所指的防护区围护结构,既包括防护区四周墙体、地面及顶板,也包括防护区的门、窗及门、窗上的玻璃。
7.4.4 对于全淹没气体灭火系统,均需要在防护区设置泄压口,并安装不小于泄压计算面积的成品泄压阀。其作用为一方面当防护区因灭火剂喷放压力升高到一定值时,通过泄压口将部分空气和灭火剂及时向防护区外释放,以保证围护结构的安全;另一方面,防止因灭火剂喷放时压力升高造成防护区门、窗爆破导致灭火失败,火势蔓延失控。
    七氟丙烷、二氧化碳、三氟甲烷、六氟丙烷灭火剂比空气重,为了减少灭火剂从泄压口流失,上述气体灭火系统的泄压口应开在防护区净高的2/3以上部位。
    泄压口宜设在外墙上。也就是说,如防护区存在外墙,应设在外墙上;当防护区无外墙时,也可设在与走廊相邻的内墙上。
    防护区围护结构上的门、窗及门、窗上的玻璃不能作为泄压口。
7.4.5 防护区的环境温度,应符合下表规定:
防护区环境温度
气体灭火
系统名称
七氟丙烷
IG-541
IG-100
六氟丙烷
二氧化碳
三氟甲烷
防护区
环境温度
不低于0
0℃~50
-20℃~100
-20℃~50
 
7.4.6 对于二氧化碳灭火剂,一个组合分配系统保护5个及5个以上防护区或保护对象时,应有备用量,且备用量不应小于系统设计用量。
除二氧化碳以外的气体灭火剂,一个组合分配系统所保护的防护区则不应超过8个。
7.5 气体灭火剂的输送距离
7.5.1 常用气体灭火剂的输送距离(见下表)
常用气体灭火剂的输送距离
气体灭火系统名称
灭火剂输送形态
灭火剂输送距离
内贮压式系统
液体单相流
2.5MPa≤30m;4.2MPa≤45m;
5.6MPa≤60m
外贮压式系统
≤150m
IG-541
气体单相
非稳态流
≤150m
IG-100
二氧化碳
气液两相流
高压系统≤120m; 低压系统≤60m
三氟甲烷
≤60m
六氟丙烷
2.5MPa≤30m;  4.2MPa≤45m
IG-55   IG-01
气体单相非稳态流
≤150m
7.5.2 这里说的灭火剂输送距离,是指灭火剂输送管道的推荐性当量长度。
    对于外贮压式七氟丙烷灭火系统,上海金盾消防安全设备有限公司曾在207m当量长度的输送管网进行了试验并成功灭火。但考虑到这一试验数据是在较理想条件下(基本为水平管道,各方面准备充分等)得出的,而实际应用场所的条件远比火灾实验室要差,且不明确因素较多,故在上表中是按≤150m当量长度推荐的,留有较多的余地。如在具体工程中经过**计算,也可以大于这一推荐值。
7.5.3 气体灭火剂垂直输送距离的当量补偿
   (1)七氟丙烷、三氟甲烷、六氟丙烷气体灭火剂当垂直输送上升配管长度超过4m 时应予补偿。补偿系数宜采用1.05~1.15。
   (2)七氟丙烷、三氟甲烷、六氟丙烷气体灭火剂垂直输送下降配管和长度不超过4m 的上升配管可不进行补偿。
   (3)IG-541、二氧化碳、IG-100、IG-55、IG-01等纯天然气体灭火剂垂直输送上升及下降配管均不进行补偿。
8  气体灭火剂储瓶间净空高度与环境温度要求
8.1 间净空高度要求:有梁梁底高度不宜小于2.5m,无梁时板底高度不宜小于2.8m
8.2 间环境温度符合下表要求:
储瓶间环境温度
气体灭火
系统名称
七氟丙烷
IG-541
高  压
二氧化碳
低  压
二氧化碳
三氟甲烷
IG-100
六氟丙烷
储瓶间
环境温度
-10℃~50
0℃~49
-23℃~49
-20℃~50
0℃~50
9  灭火剂设计用量计算公式中的海拔高度修正系数
    七氟丙烷、IG-541、IG-100、三氟甲烷和六氟丙烷的灭火剂设计用量计算公式中均有海拔高度修正系数k。海拔高度越高的地区,k值越小。这是因为随着海拔高度的不断增高,空气也逐渐稀薄,大气压力逐渐降低,空气中的氧气含量逐渐减少,气体灭火剂喷放后在防护区内的扩散速度加快,控火、灭火更有效,灭火剂用量也可以相应减少。
    国内《规范》等同采用了国际标准《气体灭火系统-物理性能和系统设计》ISO14520和美国标准《洁净气体灭火剂灭火系统设计规范》NFPA2001的规定。其原则是:当防护区所处地区海拨高度的大气压相差超过11%时,灭火剂设计用量应进行修正。
    k值的近似计算公式为:
            K=5.3788×10-9×H2-1.1975×10-4×H1
海拔高度修正系数表
海拔高度(m
修正系数 k
海拔高度(m
修正系数 k
-1000H0
1.130
2500H3000
0.735
0H1000
1.000
3000H3500
0.690
1000H1500
0.885
3500H4000
0.650
1500H2000
0.830
4000H4500
0.565
2000H2500
0.785
-
-
10  气体灭火系统的工作压力(见下表)
气体灭火系统工作压力
气体灭火
系统名称
灭火剂储存压力(20℃时)
系统*大工作压力
50℃时)
喷嘴工作压力
20℃时)
七氟丙烷
2.5MPa
4.2MPa
0.6MPa
4.2MPa
6.7MPA
0.7MPa
5.6MPa
7.2MPa
0.8MPa
IG-541
15.0MPa
17.2MPa
2.0MPa
20.0MPa
23.2MPa
2.1MPa
二氧化碳
高压系统 5.7MPa
12.1MPa
1.4MPa
低压系统 2.1MPa
(-18℃时)
-
1.0MPa
三氟甲皖
4.2MPa
13.7MPa
0.9MPa
(设计时宜≥1.0MPa)
IG-100
15.0MPa
17.2MPa
1.0MPa
20.0MPa
23.2MPa
六氟丙烷
2.5MPa
(充装密度1200kgm3)
3.1MPa
0.31MPa
且≥Pm2
4.2MPa
(充装密度1200kgm3)
6.7MPa
4.2MPa
(充装密度1140kgm3)
5.3MPa
(注:灭火剂输送管网工作压力一般均小于7.0 MPa
11 气体灭火剂输送管网计算
11.1 气体灭火剂输送管网设计计算相当复杂,计算过程非常繁琐,不可能依赖传统手工方法进行**计算。
11.2 方案和初步设计阶段,可以按照有关《规范》、手册中的公式、例题对管网灭火剂流量、减压孔板孔口孔径、管网阻力损失、管径、喷嘴压力等进行粗略计算。
11.3 施工图设计阶段,宜在气体灭火系统生产供应商或气体消防工程公司的配合下采用由其提供的计算方法或专门计算软件进行灭火剂输送管网的计算。
12  气体灭火剂输送管网要求
12.1 管材
    气体灭火剂输送管道应采用内外壁热浸镀锌无缝钢管,镀锌层厚度不宜小于15μm。安装在腐蚀性较大环境里的气体灭火剂输送管道应采用无缝不锈钢管。
    气体灭火剂输送管道规格详见下表:
气体灭火系统灭火剂输送管道规格
公称直径
DN
灭火剂输送管道规格      外径×壁厚(mm)
七氟丙烷   三氟甲皖
IG-541
IG-100
高、低压CO2封闭端管道
高压CO2
开口端管道
低压CO2
开口端管道
2.5MPa
4.2MPa
5.6MPa
15
22×3
22×4
22×4
22×3
20
27×3.5
27×4
27×4
27×3
25
34×4.5
34×4.5
34×4.5
34×3.5
32
42×4.5
42×5
42×5
42×3.5
40
48×4.5
48×5
48×5
48×3.5
50
60×5
60×5.5
60×5.5
60×4
65
76×5
76×7
76×7
76×5
80
89×5
89×5.5
89×7.5
89×7.5
89×5.5
90
-
-
-
102×8
102×6
100
114×5.5
114×6
114×8.5
114×8.5
114×6
125
-
140×6
140×9.5
140×9.5
140×6.5
150
-
168×7
168×11
168×11
168×7
200
-
-
-
219×12
-
12.2 管道接方式
12.2.1 
气体灭火剂输送管道DN80mm宜采用螺纹连接;DN100mm宜采用法兰连接。管道接件内外壁镀锌。腐采用不锈钢管件。
12.2.2 
螺纹连接时,可采用聚四氟乙烯胶带或厌氧胶带作为密封材料。法兰连接时,一般采用金属垫圈密封。
13  无管网预制灭火系统
13.1 柜式无管网灭火装置是一种预制的、按一定应用条件将灭火剂储存装置和喷放组件等预先设计、组装成套且具有联动控制功能的全淹没灭火系统。与有管网灭火系统相比,具有安装灵活、无管网阻力损失、灭火速度更快、效果更好等特点。
13.2 预制灭火装置直接设置在防护区内,不需要另外布置储瓶间。适用于计算机主机房、档案室、贵重物品库、电信数据中心等面积较小的防护空间。对原有建筑进行功能改造需设置气体灭火系统时,采用预制灭火装置更经济、更合理、更快捷。
13.3 柜式无管网预制灭火装置的设置要求
13.3.1 单机服务面职宜控制在50m2左右。如防护区面积较大,应采用多台分散布置方法。但一个防护区内的设置数量不宜超过10台。
13.3.2 同一个防区内的火装置多于一台能同。其作响应时差不2s
14  气体灭火系统的操作与控制
14.1 有管网气体灭火系统应设自动控制、手动控制和机械应急操作三种启动方式;柜式(无管网)预制灭火系统应设自动控制和手动控制两种启动方式。
14.2 采用自动控制启动方式时,根据人员安全撤离防护区的需要,应有不大于30s的可控灭火剂延迟喷射;对于平时无人工作的防护区,可设置为无延迟灭火剂喷射。
14.3 设有消防控制室的工程项目,应将各防护区灭火控制系统的火警信息、灭火动作、手动与自动转换和系统设备故障信息等相关信息传送至消防控制室。
15  气体灭火系统设计选型要点(小结)
15.1 根据防护区面积大小、数量多少选型
防护区面积较小的宜采用无管网预制灭火装置;面积较大的宜采用有管网灭火系统。
    单元独立系统只在仅有一个防护区时采用;有多个防护区时宜采用组合分配系统。
15.2 根据储瓶间位置与防护区之间的距离远近选型       
    距离较近的,可采用七氟丙烷、三氟甲烷、六氟丙烷或二氧化碳灭火系统;距离较远的,宜采用IG-541、IG-100或外贮压式七氟丙烷灭火系统。
15.3 气体灭火系统适用火灾场所
15.3.1 固体表面火灾。二氧化碳灭火系统还可用于扑救棉毛、织物、纸张等固体物质深位火灾。
15.3.2 液体火灾。二氧化碳、三氟甲烷还可用于扑救石蜡、沥青等可熔化的固体物质火灾。
15.3.3 灭火前可切断气源的气体火灾。
15.3.4 电气设备火灾。
15.3.5 二氧化碳既可用于全淹没灭火系统,也可用于局部应用灭火系统。
15.4 气体灭火系统不适用火灾场所
15.4.1 硝化纤维、硝酸钠等氧化剂或含氧化剂的化学制品火灾。
15.4.2 钾、镁、钠、钛、锆、铀等活泼金属火灾。
15.4.3 氢化钾、氢化钠等金属氢化物火灾。
15.4.4 过氧化氢、联胺等能自行分解的化学物质火灾。
15.4.5 七氟丙烷、IG-541、三氟甲烷、IG-100不适用于扑救可燃固体物质的深位火灾。
15.4.6 IG-541一般不提倡用于扑救主燃料为液体的火灾。
15.5 根据防护区人员工作与停留情况选型
    七氟丙烷、IG-541、三氟甲烷、IG-100、六氟丙烷可用于经常有人工作或长时间停留的场所;
    二氧化碳不适宜用于经常有人工作或停留的场所。
15.6 气体灭火剂输送距离由远到近排序
IG-541、IG-100、外贮压式七氟丙烷;
高压二氧化碳;
    三氟甲烷、低压二氧化碳;
    内贮压式七氟丙烷、六氟丙烷。   
15.7 气体灭火剂灭火效能由高到低排序
    七氟丙烷,六氟丙烷,三氟甲烷,二氧化碳,IG-100,IG-541。
15.8 气体灭火剂储瓶间(储罐间)需用面积由小到大排序
    七氟丙烷,六氟丙烷,三氟甲烷,高压二氧化碳,IG-100,IG-541,低压二氧化碳。
15.9 灭火剂价格与系统工程造价比较
15.9.1 气体灭火剂价格由低到高排序:二氧化碳,IG-100,IG-541,三氟甲烷,七氟丙烷,六氟丙烷。
15.9.2 柜式(无管网)预制灭火系统每m3防护区容积工程造价约需120~260元。
15.9.3 有管网气体灭火系统每m3防护区容积工程造价约需280~550元。
     
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