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茂名圖書館新館氣體滅火系統選用及設計

日期：2025-04-24 03:00
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摘要：
1、工程概況
    茂名圖書館新館位于茂名市文化廣場，是市（地）級公共圖書館，是茂名地區的藏書目
    錄、館際協作和業務輔導的中心。新館藏書規模達120萬冊，每天接待讀者2000人，閱覽座位約1000個，是茂名市文化廣場的一座重要建筑物。新館的總建筑面積21781.8m2，地上四層、地下一層，總建筑高度18.40m，內設中央空調。
    現考慮在圖書館地下層的柴油發電機房，首層的消防控制中心及計算機，四層古籍文獻閱覽室及地方文獻內參資料閱覽室采用氣體消防滅火系統。
    2、氣體滅火系統的選擇
    一九八七年九月在加拿大的蒙特利爾，世界各國一致簽署了為保護地球臭氧層和挽救整個地球生態環境，而在全球范圍內**禁止生產和使用氟氯烴和鹵代碳氫化合物的“蒙特利爾協定書”。至此，一直作為一種極其有效的滅火系統并被廣泛使用的鹵代烷1301滅火系統和其它類似的滅火系統，開始被絕大多數國家禁止使用。目前國內替代1301的潔凈氣體滅火劑主要有煙烙盡（IG-541）、七氟丙烷（HFC-227ea）、三氟甲烷（HFC-23）和CO2四種，現對以上四種產品進行比較（見表一）。
名稱/項目
IG-541
HFC-227ea
HFC-23
CO2
化學組成
52%N2,40%Ar,8%CO2
CH3CHFCH3
CHF3
CO2
設計濃度(%)
37.5%~43%
7.5%~10%
不小于15.6%
40%
氣體釋放時間
不大于60s
不大于10s
不大于10s
不大于60s
浸漬時間
不小于10min
不小于10min
不小于10min
不小于20min
貯存壓力
15/20MP
2.5MPa
 
15MPa
輸送距離
150m
30m
60m
80m
NOAEL濃度
43%
9.0%
50%
20%時人死亡
LOAEL濃度
>52%
>10.5%
>50%
LC50濃度
無
>80%
>65%
溫室效應
無
有
有
有
無
產生HF酸,對設備有腐蝕
產生HF酸,對設備有腐蝕
有霧化現象
藥劑價格
較高
高
高
低
    注：NOAEL濃度：未觀察到在生理上或毒性反應上產生影響的*高濃度。
    LOAEL濃度：可觀察到在生理上或毒性反應上產生影響的*低濃度。
    LC50濃度：有50％試驗小鼠致死在暴露4h的滅火劑濃度。
    綜合上述各氣體滅火系統的優缺點，結合防護區特點（如體積小、分散、輸送距離遠、經常有人工作等）,適合本設計的氣體滅火系統只有煙烙盡（IG-541）氣體滅火系統。
    3、烙盡氣體滅火系統的設計
    3．1、設計原理
    通過噴放惰性氣體，降低空氣中氧氣的比例（1min內氧氣濃度降低至12.5％），以阻止燃燒；同時CO2濃度提高至4％，以刺激肺部呼吸。
    3．2、系統組成
    儲存裝置（儲存容器、容器閥、高壓軟管、單向閥、**泄壓閥、集流管和壓力指示器）、減壓孔板、選擇閥、壓力開關、管道、噴頭，煙感溫感探測系統、報警裝置和控制盤等。
    3．3、計參數
    *小設計滅火濃度37.5%(16℃時)，*大設計滅火濃度42.8%(32℃時)。
    3．4、滅火劑設計用量
    a.煙烙盡氣體滅火劑設計用量按下式計算，
    M=XV
    式中M－滅火劑設計用量（m3）
    V－防護區凈容積（m3）
    X－淹沒系數，X=2.303x(VS/S)xLog［100/（100-C）］，S－煙烙盡過熱蒸汽比容（m3/kg），可由下式近似求得：S=0.65799+0.00239T
    式中T－防護區內預期*低環境溫度（℃）
    C－滅火劑設計濃度
    Vs－20℃時滅火劑比容，取0.707m3/kg
    b.管網及容器瓶內的剩余量按設計用量的1％～2％考慮。
    c.系統滅火劑用量，應為防護區滅火劑設計用量與系統中噴放不凈的剩余量之和。
    3．5、統管網設計
    a.滅火劑噴射時間，應保證在1min之內達到*小設計濃度的95％。
    b.噴嘴出口前壓力一般不應小于2.2Mpa。
    c.噴嘴的*大安裝高度為6.0m，超過6.0m時應在高度方向另外加設噴嘴。
    d.管道容積與儲存容器的容積比不應超過66％。
    e.集流管中減壓孔板孔徑與其連接管道直徑之比應在13％～55％范圍內。
    3．6、防護區設計
    a.當采用管網系統時，一個防護區的面積不宜大于500m2，容積不宜大于2000m3。
    b.防護區圍護結構的耐火等級不應低于0.5h；吊頂耐火等級不應低于0.25h；圍護結構所能承受內壓的允許壓強不宜低于1.2Kpa。
    c.防護區滅火時應保持封閉條件，除泄壓口外的其他開口，應能在潔凈氣體前自動關閉。
    d.防護區泄壓口設置
    一般來說，若保護區設有外開門、彈性閉門器或彈簧門，如果其開口面積不小于泄壓口的計算面積，該保護區可不設泄壓口。泄壓口計算面積公式如下：
    Af=Kq/Pf0.5
    式中Af－泄壓口面積（m2）
    K－泄壓口面積系數，K=0.0135
    Q－滅火劑的噴放速率，Q=2.7M/t，其中M為滅火劑設計用量，t(min)為噴放時間。
    Pf－圍護結構承受內壓的允許壓強。
    4、系統的自動控制
    4．1、自動控制
    自動控制應具有自動探測火災和自動啟動系統的功能。滅火系統的自動控制應在收到防護區內兩個獨立的火災報警信號后才能啟動。自動控制啟動時可以設置*長為30秒的延時，以使防護區內人員撤離和關閉通風管道中的防火閥。
    4．2、手動控制
    每一個防護區應設置一個手動/自動選擇開關，選擇開關上的手動和自動位置應有明顯標識。防護區入口處應設置緊急停止噴放裝置。在所有情況下，手動啟動控制應優先于緊急停止功能。手動啟動可不經過延時而直接啟動。
    4．3、機械應急操作
    當自動控制和手動控制均失靈時，需要采用機械應急操作來啟動，工作人員可通過鋼瓶上的釋放閥或選擇閥上的手動啟動器來啟動整個氣體滅火系統。
    5、結束語
    煙烙盡氣體滅火系統其成分均為惰性氣體，氣體取自于大自然。其優點是滅火前后的氣體對人無傷害，對環保無任何影響，氣體價格便宜。但是其缺點是，鋼瓶數量多，而且儲存及工作壓力大，滅火濃度要求高，這些對進一步推廣和使用煙烙盡氣體滅火系統帶來了一些困難。但是，相對于其他氣體滅火系統，茂名圖書館選用煙烙盡作為氣體滅火劑，仍不失為一種理想的哈龍替代物。（作者單位：廣東省建筑設計研究院）
    參考文獻
    1、上海市工程建設規程《惰性氣體IG-541滅火系統技術規程》DG/TJ08-306-2001，J10112-2001
    2、廣東省標準《七氟丙烷（HFC-227ea）潔凈氣體滅火系統設計規范》DBJ15-23-1999
    3、中華人民共和國國家標準《二氧化碳滅火系統設計規范》GB50193-93
    4、國內民用建筑工程設計技術措施－給水排水