陳飛雪 
 文章摘要：

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)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(shè)備對(duì)滅火劑的要求越來(lái)越高，對(duì)于撲滅可燃?xì)怏w、可燃液體、電器火災(zāi)以及計(jì)算機(jī)房、重要文物檔案庫(kù)、通信廣播機(jī)房、微波機(jī)房等不可式不宜用水滅火的火災(zāi)，氣體消防作為*有效*干..

? 氣體

? 設(shè)計(jì)

? 防護(hù)

? 計(jì)算

詳細(xì)內(nèi)容：

眾所周知，在消防領(lǐng)域應(yīng)用*廣泛的滅火劑就是水。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)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(shè)備對(duì)滅火劑的要求越來(lái)越高，對(duì)于撲滅可燃?xì)怏w、可燃液體、電器火災(zāi)以及計(jì)算機(jī)房、重要文物檔案庫(kù)、通信廣播機(jī)房、微波機(jī)房等不可式不宜用水滅火的火災(zāi)，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(shè)計(jì)防火規(guī)范）（GBJ16一87）和（高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范）（GBJ50045--95）已明確規(guī)定了應(yīng)設(shè)置氣體滅火系統(tǒng)的場(chǎng)所。可見(jiàn)，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(jì)以來(lái)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(guó)已加入了蒙特利爾環(huán)境保護(hù)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(dǎo)電、不污染被保護(hù)體的特點(diǎn)，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(shè)計(jì)濃度為34％，超過(guò)了人的致死濃度，對(duì)人體危害大，不宜用于經(jīng)常有人停留的場(chǎng)所：而且二氧化碳使用鋼瓶數(shù)量多，儲(chǔ)存空間要求很大，浪費(fèi)了大量空間。二氧化碳滅火系統(tǒng)在噴放時(shí)造成的冷卻作用容易產(chǎn)生霧化，冷凝現(xiàn)象，使得電子設(shè)備特別是計(jì)算機(jī)和玻璃產(chǎn)品遭受損壞。滅火時(shí)氣體噴放時(shí)間需60秒以上，相對(duì)滅火時(shí)間較長(zhǎng)，由于這些缺點(diǎn)，限制了二氧化碳滅火系統(tǒng)的使用場(chǎng)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(hào)（關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)哈龍?zhí)娲芳捌浼夹g(shù)管理的通知》，通知中**推薦M200（七氟丙烷）氣體自動(dòng)滅火系統(tǒng)屬于全淹沒(méi)系統(tǒng)，可隊(duì)撲滅A，B，C類和電器火災(zāi)，可用于保護(hù)經(jīng)常有人的場(chǎng)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(xué)和物理機(jī)理相結(jié)合進(jìn)行滅火，不會(huì)影響氧的含量，它是一種無(wú)色、無(wú)味、不導(dǎo)電、無(wú)二次污染的滅火劑。國(guó)際上有配套的設(shè)計(jì)和工程規(guī)范，全世界已有上萬(wàn)例的成功應(yīng)用。

在我國(guó)，***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(shí)間不長(zhǎng)，至今設(shè)計(jì)施工的國(guó)家規(guī)范還在送審稿階段。實(shí)際工程中***00的設(shè)計(jì)依據(jù)為：《七氟丙烷潔凈氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)及使用暫行規(guī)定》，《氣體滅火系統(tǒng)施工及驗(yàn)收規(guī)范）（GB50263－97），生產(chǎn)廠家提供的***00系統(tǒng)的各種技術(shù)數(shù)據(jù)及材料。設(shè)計(jì)中可參考：目前已出臺(tái)的地方規(guī)范：廣東省工程建設(shè)地方標(biāo)準(zhǔn)《七氟丙烷（HFC227ea）潔凈氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shù)規(guī)程）（DG/TJ08－307-2002）及《鹵代烷1301滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)現(xiàn)范》。

幾年來(lái)，筆者設(shè)計(jì)了數(shù)個(gè)***00氣體滅火系統(tǒng)的項(xiàng)目，大部分工程已驗(yàn)收達(dá)標(biāo)，整理出設(shè)許過(guò)程中的一些心得體會(huì)，與同仁探討。以圖8—1為例，通訊機(jī)房（A區(qū)：凈面積設(shè)定為：425m2，凈高設(shè)定為：4.5m，無(wú)吊頂，地臺(tái)高度：28cm）是需要設(shè)計(jì)***00氣體滅火系統(tǒng)（假定選用江蘇無(wú)錫消防器材廠產(chǎn)品）的防護(hù)區(qū)，通過(guò)計(jì)算過(guò)程，筆者得出一些結(jié)論。

（一）防護(hù)區(qū)的基本參數(shù)：

防護(hù)區(qū)的凈面積：F＝425m2，凈高：H=4.5m，防護(hù)區(qū)的體積：V=×425×4．5=1912m2防護(hù)區(qū)的保護(hù)對(duì)象：電子計(jì)算機(jī)房→設(shè)計(jì)滅火濃度：8％；噴放時(shí)間：≤7S；浸漬時(shí)間：3min噴頭的*大保護(hù)高度：不宜大于5.0m，*小保護(hù)高度：不應(yīng)小于0．3m——地臺(tái)內(nèi)不需設(shè)噴頭，故本例僅做一層噴頭即可。

小結(jié)：防護(hù)區(qū)的基本參數(shù)是氣體消防設(shè)計(jì)的前提條件。防護(hù)區(qū)是指能滿足氣體滅火要求的有限封閉空間，封閉結(jié)構(gòu)是難燃燒體或非燃燒體，且該空間內(nèi)能將該滅火劑濃度保持一段時(shí)間。規(guī)范對(duì)防護(hù)區(qū)有環(huán)境溫度、大小、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耐火性能、耐壓性能、防護(hù)區(qū)開(kāi)口、機(jī)械通風(fēng)、生產(chǎn)操作、地壓、**等多方面的要求，根據(jù)這些要求．由相關(guān)專業(yè)配合實(shí)現(xiàn)。防護(hù)區(qū)的大小是出于**方面的考慮，根據(jù)人員疏散要求，報(bào)警后疏散時(shí)間不大于30S，防護(hù)區(qū)面積不能太大。根據(jù)廣東省工程建設(shè)地方標(biāo)準(zhǔn)《七氟丙烷（HFC227ea）潔凈氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)現(xiàn)范）（DBJ15-23-1999）規(guī)定：當(dāng)采用無(wú)管網(wǎng)裝置時(shí)，單個(gè)防護(hù)區(qū)的面積不宜超過(guò)100m2，容積不宜超過(guò)300m3；采用有管網(wǎng)滅火系統(tǒng)時(shí)，單個(gè)防護(hù)區(qū)的面積不宜超過(guò)500m2，容積不宜超過(guò)2000m3：大于以上規(guī)定時(shí)，宜采用分隔的方法，由于防護(hù)區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的特殊要求，設(shè)計(jì)者在劃分單個(gè)防護(hù)區(qū)時(shí)，應(yīng)綜合考慮使用功能分區(qū)因素。

（二）設(shè)計(jì)用且計(jì)算：（計(jì)算草圖詳圖8－2）

1．設(shè)計(jì)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(guān)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(jì)算經(jīng)驗(yàn)，每瓶藥劑量在45kg左右，故n=1212.48/45≈48/45≈27瓶

3．驗(yàn)算初選瓶組數(shù)是否滿足設(shè)計(jì)要求：以下計(jì)算表格（表一）即為計(jì)算過(guò)程，至于計(jì)算步驟中的細(xì)節(jié)非本文論述的重點(diǎn)，不再贅述。

4、表二小結(jié)：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(diào)整方法。

5、表四小結(jié)：該表表示因放大干管的管徑大幅度減少了“損失”，管網(wǎng)內(nèi)容積增加和過(guò)程中點(diǎn)的儲(chǔ)瓶?jī)?nèi)壓力降低的幅度相對(duì)小，計(jì)算結(jié)果表明放大干管的管徑，效果很明顯的達(dá)到了減少鋼瓶數(shù)的目的。僅用初選的27瓶即可，因?yàn)椋?**00的氣瓶?jī)r(jià)約為3萬(wàn)元，DN150的無(wú)縫鋼管約300元/米，所以從工程造價(jià)考慮，放大干管的管徑是優(yōu)選的調(diào)整方法。

6、表三小結(jié)：該表以放大支管的管徑減少損失的同時(shí)，管網(wǎng)內(nèi)容積增加，過(guò)程中點(diǎn)的儲(chǔ)瓶?jī)?nèi)壓力降低，計(jì)算結(jié)果表明放大支管的管徑，難以達(dá)到減少鋼瓶數(shù)的目的。所以建議不要用此法進(jìn)行調(diào)整計(jì)算。

表一 表二 表三 表四管徑計(jì)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(chǔ)瓶?jī)?nèi)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(nèi)容積計(jì)算 管段 管長(zhǎng)（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(jì)835.86 10251076.56管網(wǎng)損失計(jì)算（鋼瓶間損失約為0.03MPa） 管段 管徑(mm） △P/L(MPa/m)當(dāng)量長(zhǎng)度（m） 損失MPa 同左△P/L當(dāng)量長(zhǎng)度 損失 管徑 △P／L 當(dāng)量長(zhǎng)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?jī)?chǔ)瓶的氣相總?cè)莘eV0=n×Vb（1-N/r）=27×0.07×(1-691.53/1407)=0.961m31.231m31。164m30.961m3過(guò)程中點(diǎn)的儲(chǔ)瓶?jī)?nèi)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(jié)論P(yáng)h＞0.5MPa

Pc＜（Pm/2）=0.914

不能滿足要求，應(yīng)重新調(diào)整計(jì)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(yīng)重新調(diào)整計(jì)算Ph＞0.5MPa

Pc＜(Pm/2)=0.826

能滿足要求

小結(jié)：

1）氣體消防系統(tǒng)計(jì)算過(guò)程繁瑣，需要不斷調(diào)整計(jì)算，各個(gè)計(jì)算數(shù)據(jù)都是息息相關(guān)的，一個(gè)數(shù)據(jù)的改變都需要重新校核計(jì)算結(jié)果。所以，在施工現(xiàn)場(chǎng)，應(yīng)要求施工單位嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙中的管道位置施工，當(dāng)與其它管道矛盾時(shí)，應(yīng)遵循其它管道讓氣體管道的原則。

2）充裝率是計(jì)算的靈魂數(shù)據(jù)，當(dāng)采用選擇組合分配系統(tǒng)保護(hù)滅火時(shí)，若系統(tǒng)中滅火設(shè)計(jì)用量*大的防護(hù)區(qū)與其它防護(hù)區(qū)的體積相差較多時(shí)，在按*大防護(hù)區(qū)的用量計(jì)算選擇好氣瓶的充裝率后，應(yīng)校核其他防護(hù)區(qū)的實(shí)際滅火濃度，若滅火濃度超過(guò)12％，不僅對(duì)人員的身體健康有害而且防護(hù)區(qū)的維護(hù)結(jié)構(gòu)易被破壞。所以，當(dāng)核核其他防護(hù)區(qū)的滅火濃度超過(guò)12％時(shí)；應(yīng)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(nèi)的剩余量不計(jì)。防護(hù)區(qū)中含兩個(gè)或兩個(gè)以上封閉空間的非均衡管網(wǎng)，應(yīng)計(jì)算管網(wǎng)內(nèi)的容積剩余量。所以，即使兩個(gè)防護(hù)區(qū)的面積，容積一樣，平面卻不一樣，導(dǎo)致管網(wǎng)布置不一樣，管網(wǎng)內(nèi)的容積剩余量不一樣，也會(huì)導(dǎo)致氣瓶設(shè)計(jì)用量不一樣。設(shè)計(jì)時(shí)系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先考慮設(shè)計(jì)威均衡系統(tǒng)。

4）當(dāng)計(jì)算結(jié)果不能滿足要求時(shí)，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行調(diào)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(shè)計(jì)要求，見(jiàn)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(jì)算要求，見(jiàn)表三；

c．選用初選瓶組27瓶，放大干管管徑，看能否滿足計(jì)算要求，見(jiàn)表四。

（三）結(jié)論：

***00是一種現(xiàn)代化消防設(shè)備，是優(yōu)異潔凈滅火系統(tǒng)的代名詞。設(shè)許計(jì)算過(guò)程中，系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先考慮設(shè)許成均衡管網(wǎng)，當(dāng)初選的瓶組數(shù)不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)首先考慮放大干管的管徑，如果結(jié)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(shè)計(jì)要求。充裝率是計(jì)算的靈魂數(shù)據(jù)，當(dāng)采用選擇組合分配系統(tǒng)保護(hù)滅火時(shí)，應(yīng)校核其他防護(hù)區(qū)的實(shí)際滅火濃度，通過(guò)降低充裝率，使每個(gè)防護(hù)區(qū)的實(shí)際滅火濃度小于12％。

氣體消防已成為國(guó)內(nèi)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(guó)家規(guī)范的出臺(tái)，***00的設(shè)計(jì)會(huì)日趨成熟。愿本文的只言片語(yǔ)能引發(fā)同仁的探討興趣，不當(dāng)之處，敬請(qǐng)專家同仁指正。

參考文獻(xiàn)：

1、廣東省工程建設(shè)地方標(biāo)準(zhǔn)《七氟丙烷（HFC227ea）潔凈氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)》（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(shè)計(jì)規(guī)范》（DBJ15-23-1999)。

3、江蘇無(wú)錫消防器材廠提供的***00設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)
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