陳飛雪 
 文章摘要：

隨著國家經(jīng)濟建設的迅速發(fā)展，大批工業(yè)和民用建筑尤其是高層建筑的不斷涌現(xiàn)，更隨著高科技的發(fā)展，設備對滅火劑的要求越來越高，對于撲滅可燃氣體、可燃液體、電器火災以及計算機房、重要文物檔案庫、通信廣播機房、微波機房等不可式不宜用水滅火的火災，氣體消防作為*有效*干..

? 氣體

? 設計

? 防護

? 計算

詳細內容：

眾所周知，在消防領域應用*廣泛的滅火劑就是水。隨著國家經(jīng)濟建設的迅速發(fā)展，大批工業(yè)和民用建筑尤其是高層建筑的不斷涌現(xiàn)，更隨著高科技的發(fā)展，設備對滅火劑的要求越來越高，對于撲滅可燃氣體、可燃液體、電器火災以及計算機房、重要文物檔案庫、通信廣播機房、微波機房等不可式不宜用水滅火的火災，氣體消防作為*有效*干凈的滅火手段，日益受到重視。其中，《建筑設計防火規(guī)范）（GBJ16一87）和（高層民用建筑設計防火規(guī)范）（GBJ50045--95）已明確規(guī)定了應設置氣體滅火系統(tǒng)的場所?？梢?，氣體消防系統(tǒng)在各類滅火系統(tǒng)中占有很重要的地位。

20世紀以來相繼出現(xiàn)了鹵代烷及其替代滅火系統(tǒng)和二氧化碳滅火系統(tǒng)。由于我國已加入了蒙特利爾環(huán)境保護公約，鹵代烷已被消防部門限制使用。所以，目前的氣體滅火系統(tǒng)主要有鹵代烷替代滅火系統(tǒng)和二氧化碳滅火系統(tǒng)，它們具有滅火迅速、不導電、不污染被保護體的特點，但由于二氧化碳滅火系統(tǒng)本身具有窒息性（即降低空間的含氧量）和冷卻作用，因而有較大的副作用，其*小滅火設計濃度為34％，超過了人的致死濃度，對人體危害大，不宜用于經(jīng)常有人停留的場所：而且二氧化碳使用鋼瓶數(shù)量多，儲存空間要求很大，浪費了大量空間。二氧化碳滅火系統(tǒng)在噴放時造成的冷卻作用容易產(chǎn)生霧化，冷凝現(xiàn)象，使得電子設備特別是計算機和玻璃產(chǎn)品遭受損壞。滅火時氣體噴放時間需60秒以上，相對滅火時間較長，由于這些缺點，限制了二氧化碳滅火系統(tǒng)的使用場所。***00（七氟丙烷）氣體消防克服了前述的不足之處，已被廣泛使用。公安部于20011年8月1日發(fā)布了公消［2001］217號（關于進一步加強哈龍?zhí)娲芳捌浼夹g管理的通知》，通知中**推薦M200（七氟丙烷）氣體自動滅火系統(tǒng)屬于全淹沒系統(tǒng)，可隊撲滅A，B，C類和電器火災，可用于保護經(jīng)常有人的場所。

***00是碳、氟和氫的化合物，分子式為CF3CHFCF3，密度比空氣大六倍，以化學和物理機理相結合進行滅火，不會影響氧的含量，它是一種無色、無味、不導電、無二次污染的滅火劑。國際上有配套的設計和工程規(guī)范，全世界已有上萬例的成功應用。

在我國，***00作為一種新型的替代鹵代烷的潔凈氣體滅火劑，由于其使用時間不長，至今設計施工的國家規(guī)范還在送審稿階段。實際工程中***00的設計依據(jù)為：《七氟丙烷潔凈氣體滅火系統(tǒng)設計及使用暫行規(guī)定》，《氣體滅火系統(tǒng)施工及驗收規(guī)范）（GB50263－97），生產(chǎn)廠家提供的***00系統(tǒng)的各種技術數(shù)據(jù)及材料。設計中可參考：目前已出臺的地方規(guī)范：廣東省工程建設地方標準《七氟丙烷（HFC227ea）潔凈氣體滅火系統(tǒng)設計現(xiàn)范》（DBJ15-23-1999）和上海地方規(guī)程《七氟丙烷（HFC227ea）潔凈氣體滅火系統(tǒng)技術規(guī)程）（DG/TJ08－307-2002）及《鹵代烷1301滅火系統(tǒng)設計現(xiàn)范》。

幾年來，筆者設計了數(shù)個***00氣體滅火系統(tǒng)的項目，大部分工程已驗收達標，整理出設許過程中的一些心得體會，與同仁探討。以圖8—1為例，通訊機房（A區(qū)：凈面積設定為：425m2，凈高設定為：4.5m，無吊頂，地臺高度：28cm）是需要設計***00氣體滅火系統(tǒng)（假定選用江蘇無錫消防器材廠產(chǎn)品）的防護區(qū)，通過計算過程，筆者得出一些結論。

（一）防護區(qū)的基本參數(shù)：

防護區(qū)的凈面積：F＝425m2，凈高：H=4.5m，防護區(qū)的體積：V=×425×4．5=1912m2防護區(qū)的保護對象：電子計算機房→設計滅火濃度：8％；噴放時間：≤7S；浸漬時間：3min噴頭的*大保護高度：不宜大于5.0m，*小保護高度：不應小于0．3m——地臺內不需設噴頭，故本例僅做一層噴頭即可。

小結：防護區(qū)的基本參數(shù)是氣體消防設計的前提條件。防護區(qū)是指能滿足氣體滅火要求的有限封閉空間，封閉結構是難燃燒體或非燃燒體，且該空間內能將該滅火劑濃度保持一段時間。規(guī)范對防護區(qū)有環(huán)境溫度、大小、圍護結構的耐火性能、耐壓性能、防護區(qū)開口、機械通風、生產(chǎn)操作、地壓、**等多方面的要求，根據(jù)這些要求．由相關專業(yè)配合實現(xiàn)。防護區(qū)的大小是出于**方面的考慮，根據(jù)人員疏散要求，報警后疏散時間不大于30S，防護區(qū)面積不能太大。根據(jù)廣東省工程建設地方標準《七氟丙烷（HFC227ea）潔凈氣體滅火系統(tǒng)設計現(xiàn)范）（DBJ15-23-1999）規(guī)定：當采用無管網(wǎng)裝置時，單個防護區(qū)的面積不宜超過100m2，容積不宜超過300m3；采用有管網(wǎng)滅火系統(tǒng)時，單個防護區(qū)的面積不宜超過500m2，容積不宜超過2000m3：大于以上規(guī)定時，宜采用分隔的方法，由于防護區(qū)圍護結構的特殊要求，設計者在劃分單個防護區(qū)時，應綜合考慮使用功能分區(qū)因素。

（二）設計用且計算：（計算草圖詳圖8－2）

1．設計用量：W=（KV／S）*C（100-C）＝（1*1912．5/0．13716）*8/（100－8）＝1212.48kg（本公式中各參數(shù)的意義均可查相關規(guī)范，基本常量系數(shù)均有表可查，本文中不再贅述，以下令同。）

2．初選鋼瓶數(shù)：根據(jù)計算經(jīng)驗，每瓶藥劑量在45kg左右，故n=1212.48/45≈48/45≈27瓶

3．驗算初選瓶組數(shù)是否滿足設計要求：以下計算表格（表一）即為計算過程，至于計算步驟中的細節(jié)非本文論述的重點，不再贅述。

4、表二小結：該表表示因增加瓶組數(shù)而減少充裝密度是*直接*有效的調整方法。

5、表四小結：該表表示因放大干管的管徑大幅度減少了“損失”，管網(wǎng)內容積增加和過程中點的儲瓶內壓力降低的幅度相對小，計算結果表明放大干管的管徑，效果很明顯的達到了減少鋼瓶數(shù)的目的。僅用初選的27瓶即可，因為，瓶***00的氣瓶價約為3萬元，DN150的無縫鋼管約300元/米，所以從工程造價考慮，放大干管的管徑是優(yōu)選的調整方法。

6、表三小結：該表以放大支管的管徑減少損失的同時，管網(wǎng)內容積增加，過程中點的儲瓶內壓力降低，計算結果表明放大支管的管徑，難以達到減少鋼瓶數(shù)的目的。所以建議不要用此法進行調整計算。

表一 表二 表三 表四管徑計算管段流量（kg/s) 管徑（mm） 同左 管徑 管徑 f-g （1212 .48/7）=173.21 DN125 --DN150f-e173.21(/2)=86.61 DN100 -- DN125 d-e (86.61/2)=43.31 DN80DN100/ c-d(43.31/2)=21.66 DN65 DN80 / b-c (21.66/2)=10.83 DN50DN65 /a-b(10.83/2)=5.42 DN40 DN50 / 儲瓶內剩余量（kg）27×3.5=94.531×3.5=108.530×3.5=10527×3.5=94.5充裝密度（kg/m3）[1212.48+94.5+0)/(0.07×27)=691.53[(1212.48+108.5+0)/(0.07×31)]=608.75627.37691.53 管網(wǎng)內容積計算 管段 管長（m）管徑（mm） 單位容積（dm3/m） 容積（dm3） 同左 容積 管徑單位容積 容積f-g 24.7 DN125 12.27303.069 -- DN150 17.66 436.20 f-e 27.3DN1008.33 227.409 -- DN12512.27 334.97 d-e 16.4 DN80 4.90 80.36136.61 // / c-d 26.4 DN653.42 90.29 129.36 / / / b-c 32.8 DN501.96 64.29112.18 / / / a-b59.2 DN40 1.19 70.45 116.03 / / / 小計835.86 10251076.56管網(wǎng)損失計算（鋼瓶間損失約為0.03MPa） 管段 管徑(mm） △P/L(MPa/m)當量長度（m） 損失MPa 同左△P/L當量長度 損失 管徑 △P／L 當量長度 損失 f-g DN125 0.01 56.900.569 / / /DN1500.005 63.70 0.319 f-e DN100 0.0085 28.85 0.245 / // DN1250.00441.35 0.165 d-e DN80 0.006 10.5 0.063 0.0015 11.40.017 / /11.000.066 c-d DN65 0.0045 8.80 0.040 0.0012 9.70 0.012 // / / b-cDN500.004 6.45 0.026 0.0012 9.50 0.011 / / / / a-b DN400.00323.300.011 0.0012 5.75 0.007 / / / /0.8610.626全部儲瓶的氣相總容積V0=n×Vb（1-N/r）=27×0.07×(1-691.53/1407)=0.961m31.231m31。164m30.961m3過程中點的儲瓶內壓力：Pm=p0×V0/(V0+W/2r+Vp)=4.3×0.961/(0.961+(1212.48+94.5)/(2×1407×)+0.953)=1.827MPa2.087Mpa1.884MPa1.652Mpa 高程壓頭Ph=10-6r×H×g10-6×1407×4×9.8=0.055MPa 同左 同左同左噴頭工作壓力力：Pc=Pm-(∑△P±Ph）1.827-(0.953+0.03+0.110)=0.789MPa1.049MP0.937MPa 0.941MPa 結論Ph＞0.5MPa

Pc＜（Pm/2）=0.914

不能滿足要求，應重新調整計算Ph＞0.5MPa

Pc＜(Pm/2)=1.044

能滿足要求 Ph＞0.5MPa

Pc＜(Pm/2)=0。924

不能滿足要求，應重新調整計算Ph＞0.5MPa

Pc＜(Pm/2)=0.826

能滿足要求

小結：

1）氣體消防系統(tǒng)計算過程繁瑣，需要不斷調整計算，各個計算數(shù)據(jù)都是息息相關的，一個數(shù)據(jù)的改變都需要重新校核計算結果。所以，在施工現(xiàn)場，應要求施工單位嚴格按設計圖紙中的管道位置施工，當與其它管道矛盾時，應遵循其它管道讓氣體管道的原則。

2）充裝率是計算的靈魂數(shù)據(jù)，當采用選擇組合分配系統(tǒng)保護滅火時，若系統(tǒng)中滅火設計用量*大的防護區(qū)與其它防護區(qū)的體積相差較多時，在按*大防護區(qū)的用量計算選擇好氣瓶的充裝率后，應校核其他防護區(qū)的實際滅火濃度，若滅火濃度超過12％，不僅對人員的身體健康有害而且防護區(qū)的維護結構易被破壞。所以，當核核其他防護區(qū)的滅火濃度超過12％時；應增加氣瓶數(shù)量，降低氣體的充裝率。

3）本例噴頭布置成均衡系統(tǒng)，管網(wǎng)內的剩余量不計。防護區(qū)中含兩個或兩個以上封閉空間的非均衡管網(wǎng)，應計算管網(wǎng)內的容積剩余量。所以，即使兩個防護區(qū)的面積，容積一樣，平面卻不一樣，導致管網(wǎng)布置不一樣，管網(wǎng)內的容積剩余量不一樣，也會導致氣瓶設計用量不一樣。設計時系統(tǒng)應優(yōu)先考慮設計威均衡系統(tǒng)。

4）當計算結果不能滿足要求時，可以從以下幾個方面進行調整：

a．按表一的方法逐瓶增加瓶組數(shù)，減少充裝密度，直至31瓶方能滿足設計要求，見表二。

b．將鋼瓶數(shù)減少至30瓶，放大支管管徑，看能否滿足計算要求，見表三；

c．選用初選瓶組27瓶，放大干管管徑，看能否滿足計算要求，見表四。

（三）結論：

***00是一種現(xiàn)代化消防設備，是優(yōu)異潔凈滅火系統(tǒng)的代名詞。設許計算過程中，系統(tǒng)應優(yōu)先考慮設許成均衡管網(wǎng)，當初選的瓶組數(shù)不能滿足設計要求時，應首先考慮放大干管的管徑，如果結果仍不能滿足要求，則逐瓶增加瓶組數(shù)減少充裝密度直至滿足設計要求。充裝率是計算的靈魂數(shù)據(jù)，當采用選擇組合分配系統(tǒng)保護滅火時，應校核其他防護區(qū)的實際滅火濃度，通過降低充裝率，使每個防護區(qū)的實際滅火濃度小于12％。

氣體消防已成為國內外的熱門話題和重要的研究課題。***00做為潔凈滅火劑更是大有作為，隨著***00國家規(guī)范的出臺，***00的設計會日趨成熟。愿本文的只言片語能引發(fā)同仁的探討興趣，不當之處，敬請專家同仁指正。

參考文獻：

1、廣東省工程建設地方標準《七氟丙烷（HFC227ea）潔凈氣體滅火系統(tǒng)設計》（DBJ15－23）。

2、上海地方規(guī)程《七氟丙烷（HFC令令審ea）潔凈氣體滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》（DBJ15-23-1999)。

3、江蘇無錫消防器材廠提供的***00設計技術參數(shù)
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