1.前言

　　哈龍滅火系統自問(wèn)世以來(lái)，由于在滅火方面具有濃度低、滅火效率高、不導電等優(yōu)異性能，在世界各地獲得了廣泛的應用。其主要應用于大型電子計算機房、通訊機房、高低壓配電室、檔案館等重要場(chǎng)所。然而，大量的科學(xué)實(shí)驗證明哈龍對大氣臭氧層有破壞作用，有礙人類(lèi)的生存環(huán)境。為保護人類(lèi)健康及賴(lài)以生存的地球環(huán)境，聯(lián)合國制定了《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書(shū)》，發(fā)達國家自1994年1月1日，停止生產(chǎn)和使用哈龍滅火劑，發(fā)展中國家則可延長(cháng)到2010年。于是尋找新的滅火劑替代哈龍成為必然。目前哈龍滅火劑的替代物主要有兩大方向：一是以其他滅火系統替代哈龍滅火系統，如二氧化碳、細水霧等滅火系統。二是新型的“潔凈氣體”滅火劑和相應的滅火系統，如鹵代烴滅火系統、惰性氣體滅火系統。在各種潔凈滅火劑中，具有實(shí)際應用價(jià)值的是七氟丙烷和煙烙盡。

　　下面就二氧化碳滅火系統、煙烙盡滅火系統和七氟丙烷滅火系統，對其滅火效率、系統投資、保護生命等方面進(jìn)行比較分析。并說(shuō)明XXX片區樞紐樓的最佳氣體滅火系統的選擇是七氟丙烷滅火系統。

　　二氧化碳滅火系統和煙烙盡滅火系統都是使氧氣濃度下降，對燃燒產(chǎn)生窒息作用，從而撲滅火災的。七氟丙烷在火災中有抑制燃燒過(guò)程基本化學(xué)反應的能力，其分解物能夠中斷燃燒過(guò)程中化學(xué)連鎖反應的鏈傳遞，因而滅火能力強，滅火速度快。由此可見(jiàn)，二氧化碳滅火系統、煙烙盡滅火系統和七氟丙烷滅火系統是兩種不同的滅火機理，這兩種不同的滅火機理決定了七氟丙烷滅火系統在設計濃度上要遠遠低于二氧化碳滅火系統和煙烙盡滅火系統。三種滅火系統的最小設計濃度7%、34%、37.5%.所以七氟丙烷的滅火效率是最高的，市場(chǎng)上經(jīng)常使用的氣體滅火劑綜合性能如表1.1所示。

　　生產(chǎn)廠(chǎng)家美國大湖公司國產(chǎn)美國安素國產(chǎn)

　　適用范圍同1301，但由于惰性大，高度和氣瓶間距離均受一定限制與`1301同，適用于無(wú)人區域與1301同，但保護面積不可超過(guò)1000米2 A、B、C類(lèi)及電氣火災，通常適用于無(wú)人區域

　　滅火方式化學(xué)與物理物理化學(xué)

　　設計濃度8-10% 34-75% 37.5-42.8% 5-9.4%

　　滅火速度快最慢慢最快

　　貯存壓力2.5/4.2Mpa 5.8MPa 15Mpa 2.5/4.2Mpa

　　工作壓力2.5/4.2Mpa 15Mpa 2.5/4.2Mpa

　　噴嘴壓力≥0.8Mpa≥1.4Mpa≥0.8Mpa

　　酸性值中等低最低

　　毒性值中等（含氫氟酸）

　　低無(wú)低

　　LOAEL 10.5濃度大于20%人員死亡52 7.5

　　NOAEL 9.0 43 5.0

　　氣體產(chǎn)物HF CO2 N2、CO2、Ar2 HF、HBr

　　啟動(dòng)產(chǎn)物N2

　　氣體與空氣重量比5.8 1.51 1.22 5.05

　　影響系統投資的主要因素是系統設備投資、系統瓶站建筑投資及系統的維護保養費用等。目前市場(chǎng)上二氧化碳、煙烙盡與七氟丙烷的單價(jià)比為1：13：110.但二氧化碳滅火系統和煙烙盡滅火系統需要的滅火濃度高，自然滅火劑的用量就大。值得注意的是，煙烙盡滅火系統其氣體是以高壓氣態(tài)儲存的，其輸送距離可長(cháng)達150米，大大超過(guò)了其它以液態(tài)儲存的滅火劑的輸送距離。所以它一套組合分配的裝置可以保護的防護區數量可以很多，這樣煙烙盡滅火系統的經(jīng)濟性是顯而易見(jiàn)的。瓶站的建筑面積與滅火劑的用量是聯(lián)系在一起的，所以七氟丙烷滅火系統需要的瓶站的建筑面積要大大小于二氧化碳滅火系統和煙烙盡滅火系統。但由于煙烙盡滅火系統保護的距離長(cháng)，所以需要的瓶站的數量也少。二氧化碳滅火系統需要的儲存容器，系統體積大、重量高，需要瓶站的建筑面積大，瓶站的建筑投資大。關(guān)于系統的維護保養費用，10年時(shí)間二氧化碳、煙烙盡與七氟丙烷系統滅火劑的再充填的費用比約為1：4：85，所以二氧化碳和煙烙盡的再填充費用是相對低的。通過(guò)上述各方面比較煙烙盡滅火系統的系統投資是最低的。

　　在保護人身安全方面，七氟丙烷人未觀(guān)察到不良反應的濃度為9%，系統最小設計濃度為7%，煙烙盡人未觀(guān)察到不良反應的濃度為43%，系統最小設計濃度為37.5%，所以七氟丙烷和煙烙盡在防護區噴放對人體是相對安全的。但七氟丙烷在高溫條件下會(huì )產(chǎn)生對人體有害的HF，所以它使用時(shí)的濃度必須低于NOAEL值，而且滅火時(shí)的拖放時(shí)間不能過(guò)長(cháng)。而二氧化碳在34%以上會(huì )使人窒息死亡。據統計，近幾年世界上由于火災中被二氧化碳窒息而死的人每年多達80余人。所以二氧化碳系統不適合人員出入較多的場(chǎng)所。

　　XXX片區樞紐樓需要氣體保護的區域多為通信機房、尋呼機房、交換機房等，工作人員和值班人員較多。六層以下多為商務(wù)中心等公共場(chǎng)所，人流量也較大。該建筑需要氣體保護的防護區多，空間也較大，組合分配的系統也多。綜合考慮以上各方面，雖然二氧化碳滅火系統具有來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉、無(wú)腐蝕性、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，但瓶組占地面積大、泄露點(diǎn)多，給以后的維修會(huì )帶來(lái)一系列的難度。而且氣體容易從液壓站的開(kāi)口處流失，保證其滅火濃度也較難。滅火劑的沉降也較快，特別是在高度和空間較大的情況下，高處火災就難以撲滅。煙烙盡滅火系統雖然系統投資低，對人體安全等許多優(yōu)點(diǎn)，但目前在國內還沒(méi)有完整的設計規范。所以該建筑采用的最適合的氣體滅火系統為七氟丙烷滅火系統。它的滅火效率高，對大氣臭氧層的損耗潛能值ODP值為零，對人體相對安全，瓶組占地面積小，但它只適用于撲滅固體表面火災，不適宜撲救固體深位火災。

　　七氟丙烷滅火系統設計

　　工程概況

　　XXX片區樞紐樓地上十七層，地下兩層，裙房三層，輔房三層。建筑面積23000平米，建筑高度為67.7米。四層到十六層層高3.9米，其中七至十六層的通信機房、電力室、電池室、傳輸機房、LS機房、ATM機房、網(wǎng)管中心、軟件中心、計費中心和新技術(shù)發(fā)展用房，需要用氣體滅火系統進(jìn)行保護，采用七氟丙烷滅火系統對其進(jìn)行保護。

　　根據《高層民用建筑防火設計規范》該建筑為一類(lèi)建筑，耐火等級為一級，危險等級為中危險等級Ⅰ級。七層到十六層需要氣體保護的區域，設有防靜電地板，地板高0.5米，凈空高為3.4米（比例為5：34）。

　　七氟丙烷（FM — 200 ）滅火系統

　　七氟丙烷氣體滅火劑性能及滅火機理

　　七氟丙烷滅火劑HFC-227ea（美國商標名稱(chēng)為FM-200）是一種無(wú)色無(wú)味、低毒性、電絕緣性好，無(wú)二次污染的氣體，對大氣臭氧層的耗損潛能值（ODP）為零。其化學(xué)結構式為CF3-CHF-CF3.在一定壓強下呈液態(tài)儲存。在火災中具有抑制燃燒過(guò)程基本化學(xué)反應的能力，其分解產(chǎn)物能夠中斷燃燒過(guò)程中化學(xué)連鎖反應的鏈傳遞，因而滅火能力強、滅火速度快。

　　七氟丙烷滅火系統工作程序及原理當防護區發(fā)生火災時(shí)，滅火系統有三種啟動(dòng)方式：

　　自動(dòng)啟動(dòng)：此時(shí)感溫探測器、感煙探測器發(fā)出火災信號報警，經(jīng)甄別后由報警和滅火控制裝置發(fā)出聲光報警，下達聯(lián)動(dòng)指令，關(guān)閉聯(lián)鎖設備，發(fā)出滅火指令，延遲0-30秒電磁閥動(dòng)作，啟動(dòng)啟動(dòng)容器和分區選擇閥，釋放啟動(dòng)氣體，開(kāi)啟各儲氣瓶容器閥，從而釋放滅火劑，實(shí)施滅火。

　　手動(dòng)啟動(dòng)：將滅火控制盤(pán)的控制方式選擇鍵撥到“手動(dòng)”位置。此時(shí)自動(dòng)控制無(wú)從執行。操作滅火控制盤(pán)上的滅火手動(dòng)按鈕，仍將按上述即定程序實(shí)施滅火。一般情況，保護區門(mén)外設有手動(dòng)控制盒。盒內設緊急啟動(dòng)按鈕和緊急停止按鈕。在延遲時(shí)間終了前可執行緊急停止。

　　應急啟動(dòng)：在滅火控制裝置不能發(fā)出滅火指令時(shí)，可進(jìn)行應急啟動(dòng)。此時(shí)，人為啟動(dòng)聯(lián)動(dòng)設備，拔下電磁啟動(dòng)器上的保險蓋，壓下電磁鐵芯軸。釋放啟動(dòng)氣體，開(kāi)啟整個(gè)滅火系統，釋放滅火劑，實(shí)施滅火。

　　系統設計

　　滅火方式

　　按防護區的特征和滅火方式采用全淹沒(méi)滅火系統，管網(wǎng)輸送方式為組合分配系統。

　　全淹沒(méi)滅火系統是在規定的時(shí)間內，向防護區噴放設計規定用量的七氟丙烷，并使其均勻的充滿(mǎn)整個(gè)防護區的滅火系統。組合分配系統是用一套七氟丙烷的儲存裝置通過(guò)管網(wǎng)的選擇分配，保護兩個(gè)或兩個(gè)以上防護區的滅火系統。優(yōu)點(diǎn)是減少滅火劑的用量，大大節省系統投資。因為本建筑需要氣體保護的機房較多多，所以采用組合分配系統最為經(jīng)濟可行。

　　防護區的劃分《規范》中規定：防護區宜以固定的單個(gè)封閉空間劃分；當同一區間的吊頂層和地板下需同時(shí)保護時(shí)，可合為一個(gè)防護區；當采用管網(wǎng)滅火系統時(shí)，一個(gè)防護區的面積不宜大于500m²，容積不宜大于2000m³.

　　根據《規范》規定，把該組合分配系統四個(gè)系統中各個(gè)防護區的劃分歸納于下表，其中最大保護區的面積為310.25m²，容積為1210m³.

　　防護區的工作區和地板下均設置噴頭和探測器，防護區設有彈簧門(mén)不需單設泄壓口。

　　管網(wǎng)系統本系統的管網(wǎng)布置為非均衡管網(wǎng)，但工作區和地板下的管網(wǎng)布置都為均衡管網(wǎng)�！兑幏丁分幸幎�，均衡管網(wǎng)要符合下列要求：

　�、俟芫W(wǎng)中各個(gè)噴頭的流量相等；

　�、谠诠芫W(wǎng)上，從第一分流點(diǎn)至各噴頭的管道阻力損失，其相互間的最大差值不應大于20%.

　　管網(wǎng)設計布置為均衡系統有利于滅火劑在防護區噴放均勻，利于滅火�？刹豢紤]管網(wǎng)中的剩余量，做到節省�？芍贿x用一種規格的噴頭，只計算“最不利點(diǎn)”的阻力損失就可以了。雖然對整個(gè)系統來(lái)說(shuō)是非均衡管網(wǎng)，但因把工作區和地板下都盡量布置為均衡，所以該系統工作區中的噴頭型號相同，地板下的噴頭型號相同，工作區和地板下為不同型號的噴頭。在管網(wǎng)設計時(shí)，考慮到經(jīng)濟性，應盡量減少管段長(cháng)度，減少彎頭數量。做到管網(wǎng)布置合理、經(jīng)濟。

　　增壓方式根據《規范》規定：七氟丙烷滅火系統應采用氮氣增壓輸送。氮氣的含水量不應大于0.006%.額定增壓壓力選用4.2±0.125MPa級別。

　　系統組件系統主要組件有：?jiǎn)��?dòng)鋼瓶組、儲氣鋼瓶組以及單向閥、壓力繼電器、選擇閥、泄氣卸壓閥、金屬軟管、集流管、噴頭及管路附件、滅火劑輸送管網(wǎng)、儲氣鋼瓶架、啟動(dòng)鋼瓶架等。

　　啟動(dòng)鋼瓶組由電動(dòng)啟動(dòng)閥、電磁閥、壓力表組成。儲氣鋼瓶組由容器閥、導管、鋼瓶組成。單向閥包括氣控單向閥和液流單向閥。

　　系統設計與管網(wǎng)計算

　　系統設計計算系統：

　�。ㄒ唬� 確定滅火設計濃度

　　依據《七氟丙烷潔凈氣體滅火系統設計規范》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)規范）

　　取C%=8%

　�。ǘ�） 計算保護空間實(shí)際容積

　　1區、2區、3區、5區容積相同：

　　V5區＝14.8×22.4×3.9＝1292.93（m3）   其中地板下：165.76 m³   工作區：1127.17 m³

　　4區容積：

　　V4區＝（7.6×21.6-8.2×0.9）×3.9＝611（m³ ）其中地板下：78.33 m³   工作區：532.67 m³

　�。ㄈ�）計算滅火劑設計用量

　　依據《規范》中規定W=K×（V/S）×C/（100-C）

　　其中K=1，S=0.1269+0.000513×20 ℃=0.13716（m³/kg）

　　1區、2區、3區、5區滅火劑設計用量相同：

　　W=1×（1292.93/0.13716）×8/（100－8）=819.69（kg）

　　其中地板下：104.7kg   工作區：714.99kg

　　根據單瓶設計儲量為819.69Kg/59Kg/瓶=13.89（瓶）

　　需要14只儲瓶，所以W取826 kg

　　工作區W1=720（kg ）  地板下W2=106（kg）

　　4區滅火劑設計用量：

　　W=1×（611/0.13716）×8/（100－8）=387.4（kg）

　　根據單瓶設計儲量為387.4 Kg/59Kg/瓶=6.57（瓶）

　　需要7只儲瓶，所以W取413 kg

　　工作區W1=360（kg）   地板下W2=53（kg）

　　設定滅火噴放時(shí)間

　　依據《規范》規定，取t=7s

　　設定噴頭布置與數量

　　選用JP型噴頭，其保護半徑為7.5m，最大保護高度為5m.工作區布置8只噴頭，按保護區平面均勻噴灑布置噴頭。地板下與工作區的布置形式相同。