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氣體滅火系統(tǒng)的應(yīng)用與選型
日期：2024-09-19 22:52
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摘要：
文章來(lái)源于：路景志 （南京理工大學(xué)）
一 國(guó)內(nèi)幾種氣體滅火系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)和性能特點(diǎn)
一 國(guó)內(nèi)幾種氣體滅火系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)和性能特點(diǎn)
氣體滅火系統(tǒng)是以化學(xué)氣體為滅火劑，與探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)相配合形成的自動(dòng)滅火系統(tǒng)。氣體滅火系統(tǒng)可以用來(lái)?yè)錅绻腆w表面火災(zāi)，液體火災(zāi)，氣體火災(zāi)和電氣火災(zāi)。氣體滅火系統(tǒng)滅火效率高，速度快，滅火后對(duì)物體不損壞，無(wú)污染，不留痕跡，開窗通風(fēng)后馬上可以恢復(fù)使用。上述這些優(yōu)點(diǎn)是水噴淋和干粉滅火系統(tǒng)無(wú)法作到的，因此，氣體滅火系統(tǒng)自從問世以來(lái)就很快得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。
多年來(lái)的使用實(shí)踐表明，撲滅液體火災(zāi)，氣體火災(zāi)，電氣火災(zāi)以及固體表面火災(zāi)*為適宜。國(guó)家公安部消防局目前公布在國(guó)內(nèi)使用的氣體滅火系統(tǒng)有：七氟丙烷（HFC—227ea）,三氟甲烷（HFC--23）,IG—5641,六氟丙烷（HFC—236）,高壓，低壓二氧化碳滅火系統(tǒng)等。此外還有氣溶膠滅火裝置。
1.國(guó)內(nèi)幾種氣體滅火系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)
系統(tǒng)類型 技術(shù)指標(biāo) | 三氟甲烷 | 七氟丙烷 | IG--54（煙烙燼） | 高壓二氧化碳 |
滅火劑代號(hào) | HFC--23 | HFC--227 | IG--541 | CO2 |
儲(chǔ)存壓力（200C）MPa | 4.2 | 2.54.2 5.6 | 15 | 5.17 |
儲(chǔ)存狀態(tài) | 液態(tài) | 液態(tài) | 氣態(tài) | 液態(tài) |
*大工作壓力MPa | 13.7 | 4.26.710.5 | 17.2 | 15 |
使用環(huán)境溫度0C | -20~+50 | 0~50 | 0~50 | 0~49 |
**泄放壓力MPPa | 18±0.8 | 5.6±0.6 | 20±1 | 17.5±0.75 |
*大充裝密度Kg/m3 | 860 | 950 1120 | 15MPa | 670 |
設(shè)計(jì)濃度（V/V%） | 14~23 | 8~10 | 35~43 | 34~75 |
滅火劑噴放時(shí)間S | ≤10 | ≤10 | ≤60 | ≤60 |
噴頭*低壓力MPa | ≥0.9 | ≥0.8 | ≥1.9 | ≥1.4 |
滅火方式 | 全淹沒 | 全淹沒 | 全淹沒 | 全淹沒、局部 |
2.國(guó)內(nèi)幾種氣體滅火系統(tǒng)的主要性能特點(diǎn)
滅火系統(tǒng)類型 | 主 要 性能 特 點(diǎn) |
三氟甲烷 | （1） 滅火速度快，效率高，保護(hù)同樣空間滅火劑用量*少。 （2） 滅火劑價(jià)格便宜，工程造價(jià)低。 （3） 使用環(huán)境溫度范圍廣，-20~+500C。 （4） 以自身飽和蒸汽壓為噴放動(dòng)力，液體比重小，因此輸送距離遠(yuǎn)，實(shí)用于樓層較高，管網(wǎng)較大的工程。 （5） 由于充裝密度?。ǜ邏簾o(wú)縫瓶）增加了瓶組數(shù)量。 （6） 潔凈型滅火劑，可用在有人工作的場(chǎng)所。 |
七氟丙烷 | （1） 滅火速度快，效率高，無(wú)毒害，潔凈型滅火劑。 （2） 工作壓力低，充裝密度大，可以大容量?jī)?chǔ)存，特別適用于柜式滅火裝置。 （3） 以充壓氮?dú)庾鳛閲姺艅?dòng)力，所以輸送距離不能太遠(yuǎn)。不適用高樓層，大管網(wǎng)工程。 （4） 使用**可靠，可以用在經(jīng)常有人工作的場(chǎng)所。 |
IG--541（煙烙燼） | （1） 滅火劑是環(huán)保型潔凈氣體，不破壞大氣臭氧層。 （2） 無(wú)毒害，無(wú)氣味，可以使用在有人工作的場(chǎng)所。 （3） 由于是氣態(tài)儲(chǔ)存，滅火時(shí)需要的滅火劑濃度高，滅火氣體需要量大，所以滅火劑儲(chǔ)瓶數(shù)量大，工程造價(jià)高。 （4） 儲(chǔ)存和工作壓力高，儲(chǔ)存容器和系統(tǒng)管網(wǎng)強(qiáng)度要求高，增加了制造成本。 |
二氧化碳 | （1） 二氧化碳滅火系統(tǒng)具有氣體滅火系統(tǒng)的共同優(yōu)點(diǎn)，技術(shù)成熟，使用**可靠。 （2） 滅火劑來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，工程總體造價(jià)低。 （3） 二氧化碳?xì)怏w滅火系統(tǒng)的滅火原理主要是物理（冷卻和窒息）滅火原理。 （4） 二氧化碳滅火系統(tǒng)具有全淹沒和局部應(yīng)用兩種方式。 （5） 二氧化碳滅火系統(tǒng)不能使用在經(jīng)常有人工作的場(chǎng)所。 |
氣溶膠滅火裝置 | （1） 氣溶膠屬于非潔凈型滅火劑。不能用來(lái)保護(hù)精密儀器，珍貴物品，計(jì)算機(jī)房和通訊設(shè)備。 （2） 氣溶膠屬于全淹沒滅火，適用于小型發(fā)電機(jī)房，配電間，電纜溝，電纜夾層等，相對(duì)密封的小空間。 （3） 氣溶膠不能用在經(jīng)常有人的場(chǎng)所，不能用于保護(hù)易燃易爆品。 （4） 氣溶膠不能多機(jī)連用保護(hù)大型空間。 |
二 氣體滅火系統(tǒng)的應(yīng)用范圍和典型場(chǎng)所
在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GBJ16--87（2006版）和《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50045--95（2005版）中對(duì)氣體滅火系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)所及使用范圍作了規(guī)定。為了便于使用，現(xiàn)將氣體滅火系統(tǒng)典型使用場(chǎng)所列
防火對(duì)象分類 | 典 型 場(chǎng) 所 |
帶電設(shè)備室 | 發(fā)電機(jī)房、變壓器室、電池室、變配電室、電器室、UPS電源室等。 |
通信設(shè)備室 | 通訊機(jī)房、無(wú)線機(jī)房、電話交換機(jī)房、磁力辦公桌室、電傳室、電話交換臺(tái)、通訊調(diào)整機(jī)房、數(shù)據(jù)印刷室、電子計(jì)算機(jī)房等。 |
機(jī)械設(shè)備室 | 電梯機(jī)械室、空調(diào)機(jī)械室、燃油鍋爐房、熱源機(jī)械室、泵房、制冷機(jī)房、冷溫水機(jī)房等。 |
加工作業(yè)室 | 光學(xué)安裝室、噴漆工作室、金屬加工室、發(fā)貨室、包裝室、印刷室、描圖室、制造設(shè)備室、焊接室、腐蝕室、切割室等。 |
圖書館、博物館 | 書庫(kù)、資料室、文件庫(kù)、圖書室、病歷室、美術(shù)品保管庫(kù)、重要文物保管庫(kù)、閱覽室等。 |
廣播、電視設(shè)施 | 電視實(shí)況轉(zhuǎn)播室、播音室、照明控制室、遙控中心、調(diào)整室、控制室、音響器材室、廣播器材室、放影室、轉(zhuǎn)播室、調(diào)光室、VTR等。 |
航空管、控中心 | 管制室、電力控制室、操作室、控制室、動(dòng)力計(jì)器室、中央管理室。 |
倉(cāng) 庫(kù) | 架式倉(cāng)庫(kù)、冷凍庫(kù)、冷藏室、保冷庫(kù)、包裝倉(cāng)庫(kù)、紙庫(kù)、**庫(kù)、皮毛庫(kù)、紡織品庫(kù)、垃圾室、收藏室等。 |
研究實(shí)驗(yàn)室 | 實(shí)驗(yàn)室、技師房、研究室、開發(fā)室、分析室、試驗(yàn)室、**室、電波暗室、病理室、CT室、X光室等。 |
通用保護(hù)場(chǎng)所 | 鍋爐房、焚燒室、燃料泵房、供暖機(jī)械室、水蒸氣汽輪機(jī)室、燃?xì)鈿廨啓C(jī)、鑄造室、干燥室、城市管道煤氣站、集中加油設(shè)備、LPG家具室。 |
室內(nèi)儲(chǔ)藏室 | 室內(nèi)油罐儲(chǔ)藏所、室內(nèi)油罐室、地下油罐豎井等。 |
電 纜 室 | EPS（傳動(dòng)軸）、共用電纜槽、電纜井、電纜溝、地下豎井、FDM室、局內(nèi)互通電纜室等。 |
影象品保管室 | 膠片保管室、錄象帶室、影碟庫(kù)房等。 |
停車場(chǎng)與汽車庫(kù) | 自動(dòng)式平地停車場(chǎng)、機(jī)械式立體車庫(kù)、斜坡式、車道式停車場(chǎng)等。 |
展覽館、檔案館 | 展覽大廳、資料存儲(chǔ)室、珍品暫存庫(kù)、檔案資料室、檔案庫(kù)等。 |
汽車修配廠 | 汽車修配車間、汽車研究室、汽車收藏室等。 |
印刷行業(yè)場(chǎng)所 | 印刷機(jī)房、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)房、制版室、成品倉(cāng)庫(kù)、裝訂間等。 |
金融業(yè)、保險(xiǎn)業(yè) | 電子計(jì)算機(jī)房、管理監(jiān)控中心、業(yè)務(wù)檔案室、金庫(kù)、帳庫(kù)等。 |
艦 船 | 機(jī)倉(cāng)、貨倉(cāng)、作戰(zhàn)指揮室。 |
三．目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有幾種氣體滅火劑使用性能比較：
滅火系統(tǒng) | 哈龍滅火系統(tǒng) | 三氟甲烷 | 七氟丙烷 | 二氧化碳 | 煙烙盡 | |
滅火劑 | 1301 | HFC-23 | HFC-227ea | CO2 | IG541 | |
滅火效率 | 滅焰濃度 | 3.5% | 12.4% | 6.4% | 20% | 35.5% |
設(shè)計(jì)濃度 | 5.0% | 16.2% | 8% | 34% | 37.5% | |
滅火系數(shù) | 0.32Kg/m3 | 0.567Kg/m3 | 0.634Kg/m3 | 0.8Kg/m3 | 0.47m3/m3 | |
儲(chǔ)瓶比例（等容積） | 1.0 | 1.6 | 1.7 | 2.8 | 7.2 | |
危 害 性 | NOAEL | 5% | 50% | 9% | ---- | 43% |
LOAEL | 7.5% | 65% | 10.5% | ---- | 52% | |
**系數(shù) | 1.5 | 2.8 | 1.3 | ---- | 1.2 | |
使用場(chǎng)所 | 有人 | 有人 | 有人 | 無(wú)人 | 有人 | |
使用環(huán)境 | -10`~500C | -20~500C | -10~500C | 0~490C | 0~500C | |
保 護(hù) 區(qū) | ≤2000m3 | ≤4000m3 | ≤3600m3 | ——— | ≤3600m3 | |
≤500m2 | ≤1000m2 | ≤800m2 | ——— | ≤800m2 | ||
四．氣體滅火系統(tǒng)在工程應(yīng)用中的選型原則
合理地正確地選擇氣體滅火系統(tǒng)是建筑防火設(shè)計(jì)中的重要問題之一。通常情況下，應(yīng)按如下原則進(jìn)行：首先要滿足使用場(chǎng)所要求；其二要滿足滅火效率要求；其三要滿足使用**要求；*后還要滿足綜合造價(jià)要求。
1．所選用的氣體滅火設(shè)備應(yīng)滿足該保護(hù)區(qū)域內(nèi)被保護(hù)物質(zhì)的要求
（1）對(duì)于經(jīng)常有人的工作場(chǎng)所和不能離人操作的防護(hù)區(qū)域，如監(jiān)控中心、
計(jì)算機(jī)房、通訊機(jī)房、電子設(shè)備和精密儀器操作室、作戰(zhàn)指揮中心等場(chǎng)所，就應(yīng)首先選取對(duì)人身無(wú)毒害的，**系數(shù)較高的潔凈氣體滅火系統(tǒng)。如三氟甲烷滅火系統(tǒng)、七氟丙烷滅火系統(tǒng)、或IG-541滅火系統(tǒng)。
（2）對(duì)于要求滅火劑潔凈程度高、滅火后對(duì)被保護(hù)物沒有影響、無(wú)滅火殘留痕跡的保護(hù)區(qū)，如精密儀器間、文物珍品是、博物館、銀行金庫(kù)、帳庫(kù)等場(chǎng)所，就不能選用氣溶膠類滅火系統(tǒng)。
（3）對(duì)于一些有特殊要求的保護(hù)區(qū)，如保護(hù)區(qū)面積很大、相互距離較遠(yuǎn)、樓層相差很高、使得管網(wǎng)系統(tǒng)較大、輸送距離較遠(yuǎn)時(shí)，就應(yīng)選擇三氟甲烷、二氧化碳或IG-541滅火系統(tǒng)，而*好不要選用七氟丙烷滅火系統(tǒng)。
（4）當(dāng)保護(hù)區(qū)是非封閉型的自動(dòng)生產(chǎn)線、貨物傳送帶、移動(dòng)性產(chǎn)品加工間等（如噴漆生產(chǎn)線、金屬軋制設(shè)備、印刷生產(chǎn)線、汽車裝配流水線等），需要采用局部保護(hù)方式進(jìn)行滅火，目前**能當(dāng)此任的只有二氧化碳滅火系統(tǒng)。
（5）對(duì)于經(jīng)常無(wú)人工作的封閉型保護(hù)區(qū)，如電纜溝、電纜隧道、電纜井、變配電室等，可以選用滅火效率高、價(jià)格低廉的二氧化碳滅火系統(tǒng)。當(dāng)保護(hù)區(qū)容積較小時(shí)，也可以選用氣溶膠滅火裝置。
（6）對(duì)于滅火后潔凈程度要求較高的帶電工作場(chǎng)所，就不能選用滅火后生成物存在有導(dǎo)電離子的滅火設(shè)備。
2 所選用的氣體滅火系統(tǒng)應(yīng)能滿足該保護(hù)區(qū)滅火效率的要求
滅火效率要求主要是指在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)能迅速將火熄滅。這就要求在滿足上述要求的前提下，所選用的滅火系統(tǒng)要滅火效率高、滅火速度快、滅火劑用量少。對(duì)于同樣大小的保護(hù)區(qū)、同樣的被保護(hù)物質(zhì)，使用的滅火劑越少，需要的儲(chǔ)瓶也就越少，設(shè)備的一次性投資就低。這里需要指出的是，滅火劑的滅火效率不能單純從該滅火劑的滅火濃度來(lái)判斷。因?yàn)闇缁饾舛冉o出的是滅火氣體的體積比，而不同的滅火劑單位質(zhì)量的氣體生成量是不一樣的。例如，100Kg的三氟甲烷滅火劑可以產(chǎn)生34.04m3的可滅火氣體，而100Kg的七氟丙烷滅火劑只能產(chǎn)生13.71m3的可滅火氣體。相反，由于不同滅火劑的密度不同、充裝比不同，同樣容積的鋼瓶中的滅火劑充裝質(zhì)量也不相同。因此，在選擇滅火系統(tǒng)時(shí)要充分考慮這些因素。
3所選擇的氣體滅火系統(tǒng)應(yīng)能滿足使用**性要求
在選用氣體滅火系統(tǒng)時(shí)，除滿足上述兩項(xiàng)要求外，還應(yīng)作到滅火后無(wú)污染、毒性小、**系數(shù)大。**性要求主要有兩方面：一方面是對(duì)人體生命的保護(hù)，另一方面是對(duì)所保護(hù)財(cái)產(chǎn)物品的保護(hù)。
對(duì)人體生命的保護(hù)主要表現(xiàn)在所選用的滅火劑滅火過程中和滅火后對(duì)人體的毒害程度。通常認(rèn)為滅火劑的設(shè)計(jì)濃度小于該滅火劑對(duì)人體無(wú)害的*高濃度（NOAEL）,就認(rèn)為是**的。例如，七氟丙烷滅火劑的設(shè)計(jì)濃度為8%，無(wú)毒性反應(yīng)的*高濃度NOAER=9%,有毒反應(yīng)的*低濃度LOAER=10.5%;三氟甲烷的設(shè)計(jì)濃度為16.2%，NOAER=50%,LOAER=65%;IG-541的設(shè)計(jì)濃度為37%，NOAER=43%，LOAER=52%。因此，通常認(rèn)為以上三種滅火劑可以用在有人工作的場(chǎng)所。二氧化碳的*低設(shè)計(jì)濃度為34%，而其對(duì)人體生命的致死濃度約為20%，顯然，二氧化碳滅火系統(tǒng)不能用在有人工作的場(chǎng)所。應(yīng)當(dāng)指出的是，盡管前面三種滅火劑都可以用在有人工作的場(chǎng)所，但其**程度也是不同的。在選用時(shí)應(yīng)根據(jù)不同要求有區(qū)別的選擇。
對(duì)被保護(hù)物體的**要求主要是指滅火系統(tǒng)在滅火后，對(duì)物體不造成損壞、腐蝕、污染或影響使用等**后果。
4所選用的滅火系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性要求---綜合造價(jià)*低
選擇滅火系統(tǒng)時(shí)，在滿足以上三項(xiàng)要求的基礎(chǔ)上，*終還要滿足工程造價(jià)*低的要求?，F(xiàn)在評(píng)價(jià)工程的優(yōu)劣主要看其性價(jià)比。所選用的滅火系統(tǒng)能滿足前面三條，才能作到性能優(yōu)良，滿足第四條（綜合造價(jià)*低）才能得到好的性價(jià)比。
氣體滅火系統(tǒng)的工程造價(jià)主要由一次性投資和日常維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用組成。其中一次性投資占絕大部分。一次性投資中主要有滅火劑費(fèi)、設(shè)備費(fèi)、附件及專用工具費(fèi)和設(shè)備用房投資費(fèi)用。同樣一個(gè)氣體滅火工程，滅火劑用量越少，其設(shè)備投資也越少，相應(yīng)的附件、專用工具和設(shè)備占地用房也就越少，以后的日常維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)也就越低。
總之，在選擇氣體滅火系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行充分的比較，在保證使用性能的前提下，盡可能作到工程總造價(jià)低。
參考文獻(xiàn)
【1】 ISO14520《氣體滅火系統(tǒng)物理性能和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》
【2】 NFPA2001（1996年版）《潔凈滅火劑和系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)》
【3】 日本日探株式會(huì)社《三氟甲烷滅火系統(tǒng)技術(shù)說(shuō)明書》