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氣體滅火系統的應用與選型

日期：2024-12-19 16:58
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摘要：
文章來源于：路景志  （南京理工大學）

一  國內幾種氣體滅火系統的技術參數和性能特點
 
　　氣體滅火系統是以化學氣體為滅火劑，與探測報警系統相配合形成的自動滅火系統。氣體滅火系統可以用來撲滅固體表面火災，液體火災，氣體火災和電氣火災。氣體滅火系統滅火效率高，速度快，滅火后對物體不損壞，無污染，不留痕跡，開窗通風后馬上可以恢復使用。上述這些優點是水噴淋和干粉滅火系統無法作到的，因此，氣體滅火系統自從問世以來就很快得到了廣泛的推廣和應用。
　　多年來的使用實踐表明，撲滅液體火災，氣體火災，電氣火災以及固體表面火災*為適宜。國家公安部消防局目前公布在國內使用的氣體滅火系統有：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等。此外還有氣溶膠滅火裝置。
1.國內幾種氣體滅火系統的技術參數
 
系統類型
技術指標
三氟甲烷
七氟丙烷
IG--54（煙烙燼）
高壓二氧化碳
滅火劑代號
HFC--23
HFC--227
IG--541
CO2
儲存壓力（200C）MPa
4.2
2.54.2 5.6
15
5.17
儲存狀態
液態
液態
氣態
液態
*大工作壓力MPa
13.7
4.26.710.5
17.2
15
使用環境溫度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
設計濃度（V/V%）
14~23
8~10
35~43
34~75
滅火劑噴放時間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.國內幾種氣體滅火系統的主要性能特點
滅火系統類型
主 要 性能 特 點
三氟甲烷
（1）      滅火速度快，效率高，保護同樣空間滅火劑用量*少。
（2）      滅火劑價格便宜，工程造價低。
（3）      使用環境溫度范圍廣，-20~+500C。
（4）      以自身飽和蒸汽壓為噴放動力，液體比重小，因此輸送距離遠，實用于樓層較高，管網較大的工程。
（5）      由于充裝密度?。ǜ邏簾o縫瓶）增加了瓶組數量。
（6）      潔凈型滅火劑，可用在有人工作的場所。
七氟丙烷
（1）      滅火速度快，效率高，無毒害，潔凈型滅火劑。
（2）      工作壓力低，充裝密度大，可以大容量儲存，特別適用于柜式滅火裝置。
（3）      以充壓氮氣作為噴放動力，所以輸送距離不能太遠。不適用高樓層，大管網工程。
（4）      使用**可靠，可以用在經常有人工作的場所。
IG--541（煙烙燼）
（1）      滅火劑是環保型潔凈氣體，不破壞大氣臭氧層。
（2）      無毒害，無氣味，可以使用在有人工作的場所。
（3）      由于是氣態儲存，滅火時需要的滅火劑濃度高，滅火氣體需要量大，所以滅火劑儲瓶數量大，工程造價高。
（4）      儲存和工作壓力高，儲存容器和系統管網強度要求高，增加了制造成本。
二氧化碳
（1）      二氧化碳滅火系統具有氣體滅火系統的共同優點，技術成熟，使用**可靠。
（2）      滅火劑來源廣泛，價格低廉，工程總體造價低。
（3）      二氧化碳氣體滅火系統的滅火原理主要是物理（冷卻和窒息）滅火原理。
（4）      二氧化碳滅火系統具有全淹沒和局部應用兩種方式。
（5）      二氧化碳滅火系統不能使用在經常有人工作的場所。
氣溶膠滅火裝置
（1）      氣溶膠屬于非潔凈型滅火劑。不能用來保護精密儀器，珍貴物品，計算機房和通訊設備。
（2）      氣溶膠屬于全淹沒滅火，適用于小型發電機房，配電間，電纜溝，電纜夾層等，相對密封的小空間。
（3）      氣溶膠不能用在經常有人的場所，不能用于保護易燃易爆品。
（4）      氣溶膠不能多機連用保護大型空間。

 

二 氣體滅火系統的應用范圍和典型場所
　　在國家標準《建筑設計防火規范》GBJ16--87（2006版）和《高層民用建筑設計防火規范》GB50045--95（2005版）中對氣體滅火系統的應用場所及使用范圍作了規定。為了便于使用，現將氣體滅火系統典型使用場所列
防火對象分類
典    型    場   所
帶電設備室
發電機房、變壓器室、電池室、變配電室、電器室、UPS電源室等。
通信設備室
通訊機房、無線機房、電話交換機房、磁力辦公桌室、電傳室、電話交換臺、通訊調整機房、數據印刷室、電子計算機房等。
機械設備室
電梯機械室、空調機械室、燃油鍋爐房、熱源機械室、泵房、制冷機房、冷溫水機房等。
加工作業室
光學安裝室、噴漆工作室、金屬加工室、發貨室、包裝室、印刷室、描圖室、制造設備室、焊接室、腐蝕室、切割室等。
圖書館、博物館
書庫、資料室、文件庫、圖書室、病歷室、美術品保管庫、重要文物保管庫、閱覽室等。
廣播、電視設施
電視實況轉播室、播音室、照明控制室、遙控中心、調整室、控制室、音響器材室、廣播器材室、放影室、轉播室、調光室、VTR等。
航空管、控中心
管制室、電力控制室、操作室、控制室、動力計器室、中央管理室。
倉     庫
架式倉庫、冷凍庫、冷藏室、保冷庫、包裝倉庫、紙庫、**庫、皮毛庫、紡織品庫、垃圾室、收藏室等。
研究實驗室
實驗室、技師房、研究室、開發室、分析室、試驗室、**室、電波暗室、病理室、CT室、X光室等。
通用保護場所
鍋爐房、焚燒室、燃料泵房、供暖機械室、水蒸氣汽輪機室、燃氣氣輪機、鑄造室、干燥室、城市管道煤氣站、集中加油設備、LPG家具室。
室內儲藏室
室內油罐儲藏所、室內油罐室、地下油罐豎井等。
電 纜 室
EPS（傳動軸）、共用電纜槽、電纜井、電纜溝、地下豎井、FDM室、局內互通電纜室等。
影象品保管室
膠片保管室、錄象帶室、影碟庫房等。
停車場與汽車庫
自動式平地停車場、機械式立體車庫、斜坡式、車道式停車場等。
展覽館、檔案館
展覽大廳、資料存儲室、珍品暫存庫、檔案資料室、檔案庫等。
汽車修配廠
汽車修配車間、汽車研究室、汽車收藏室等。
印刷行業場所
印刷機房、轉動機房、制版室、成品倉庫、裝訂間等。
 金融業、保險業
電子計算機房、管理監控中心、業務檔案室、金庫、帳庫等。
艦  船
機倉、貨倉、作戰指揮室。


 
 
三．目前國內現有幾種氣體滅火劑使用性能比較：
 
滅火系統
哈龍滅火系統
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%
設計濃度
 5.0%
16.2%
8%
34%
37.5%
滅火系數
0.32Kg/m3
0.567Kg/m3
0.634Kg/m3
0.8Kg/m3
0.47m3/m3
儲瓶比例（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
1.5
2.8
1.3
----
1.2
使用場所
有人
有人
有人
無人
有人
使用環境
-10`~500C
-20~500C
-10~500C
0~490C
0~500C
保 護 區
≤2000m3
≤4000m3
≤3600m3
———
≤3600m3
≤500m2
≤1000m2
≤800m2
———
≤800m2


四．氣體滅火系統在工程應用中的選型原則
　　合理地正確地選擇氣體滅火系統是建筑防火設計中的重要問題之一。通常情況下，應按如下原則進行：首先要滿足使用場所要求；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要求。
1．所選用的氣體滅火設備應滿足該保護區域內被保護物質的要求
（1）對于經常有人的工作場所和不能離人操作的防護區域，如監控中心、
計算機房、通訊機房、電子設備和精密儀器操作室、作戰指揮中心等場所，就應首先選取對人身無毒害的，**系數較高的潔凈氣體滅火系統。如三氟甲烷滅火系統、七氟丙烷滅火系統、或IG-541滅火系統。
（2）對于要求滅火劑潔凈程度高、滅火后對被保護物沒有影響、無滅火殘留痕跡的保護區，如精密儀器間、文物珍品是、博物館、銀行金庫、帳庫等場所，就不能選用氣溶膠類滅火系統。
（3）對于一些有特殊要求的保護區，如保護區面積很大、相互距離較遠、樓層相差很高、使得管網系統較大、輸送距離較遠時，就應選擇三氟甲烷、二氧化碳或IG-541滅火系統，而*好不要選用七氟丙烷滅火系統。
（4）當保護區是非封閉型的自動生產線、貨物傳送帶、移動性產品加工間等（如噴漆生產線、金屬軋制設備、印刷生產線、汽車裝配流水線等），需要采用局部保護方式進行滅火，目前**能當此任的只有二氧化碳滅火系統。
（5）對于經常無人工作的封閉型保護區，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、價格低廉的二氧化碳滅火系統。當保護區容積較小時，也可以選用氣溶膠滅火裝置。                                       
（6）對于滅火后潔凈程度要求較高的帶電工作場所，就不能選用滅火后生成物存在有導電離子的滅火設備。                                                         
 2 所選用的氣體滅火系統應能滿足該保護區滅火效率的要求
滅火效率要求主要是指在規定的時間內能迅速將火熄滅。這就要求在滿足上述要求的前提下，所選用的滅火系統要滅火效率高、滅火速度快、滅火劑用量少。對于同樣大小的保護區、同樣的被保護物質，使用的滅火劑越少，需要的儲瓶也就越少，設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判斷。因為滅火濃度給出的是滅火氣體的體積比，而不同的滅火劑單位質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生34.04m3的可滅火氣體，而100Kg的七氟丙烷滅火劑只能產生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量也不相同。因此，在選擇滅火系統時要充分考慮這些因素。
3所選擇的氣體滅火系統應能滿足使用**性要求
在選用氣體滅火系統時，除滿足上述兩項要求外，還應作到滅火后無污染、毒性小、**系數大。**性要求主要有兩方面：一方面是對人體生命的保護，另一方面是對所保護財產物品的保護。
對人體生命的保護主要表現在所選用的滅火劑滅火過程中和滅火后對人體的毒害程度。通常認為滅火劑的設計濃度小于該滅火劑對人體無害的*高濃度（NOAEL）,就認為是**的。例如，七氟丙烷滅火劑的設計濃度為8%，無毒性反應的*高濃度NOAER=9%,有毒反應的*低濃度LOAER=10.5%;三氟甲烷的設計濃度為16.2%，NOAER=50%,LOAER=65%;IG-541的設計濃度為37%，NOAER=43%，LOAER=52%。因此，通常認為以上三種滅火劑可以用在有人工作的場所。二氧化碳的*低設計濃度為34%，而其對人體生命的致死濃度約為20%，顯然，二氧化碳滅火系統不能用在有人工作的場所。應當指出的是，盡管前面三種滅火劑都可以用在有人工作的場所，但其**程度也是不同的。在選用時應根據不同要求有區別的選擇。
對被保護物體的**要求主要是指滅火系統在滅火后，對物體不造成損壞、腐蝕、污染或影響使用等**后果。
4所選用的滅火系統經濟性要求---綜合造價*低
選擇滅火系統時，在滿足以上三項要求的基礎上，*終還要滿足工程造價*低的要求。現在評價工程的優劣主要看其性價比。所選用的滅火系統能滿足前面三條，才能作到性能優良，滿足第四條（綜合造價*低）才能得到好的性價比。
氣體滅火系統的工程造價主要由一次性投資和日常維護保養費用組成。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、設備費、附件及專用工具費和設備用房投資費用。同樣一個氣體滅火工程，滅火劑用量越少，其設備投資也越少，相應的附件、專用工具和設備占地用房也就越少，以后的日常維護保養費也就越低。
總之，在選擇氣體滅火系統時，應根據實際情況，進行充分的比較，在保證使用性能的前提下，盡可能作到工程總造價低。
 
參考文獻
【1】   ISO14520《氣體滅火系統物理性能和技術標準》
【2】   NFPA2001（1996年版）《潔凈滅火劑和系統標準》
【3】   日本日探株式會社《三氟甲烷滅火系統技術說明書》