氣體滅火系統(tǒng)選擇報告

35

注1：含N₂52％；Ar40％；CO₂8％。

本工程采用全淹沒滅火系統(tǒng)，將被保護房間劃分為六個保護區(qū)，CO₂的設(shè)計用量按下式計算：

M=K_b(K₁A+ K₂V)

式中：M—CO₂設(shè)計用量（kg）；

  K_b—物質(zhì)系數(shù)；

  K₁—面積系數(shù)（kg/m²）,取0.2 kg/m²；

  K₂—體積系數(shù)（kg/m³）,取0.7 kg/m³；

A—折算面積（m²）；

V—防護區(qū)的凈容積（m³）；

各防護區(qū)的劃分情況及設(shè)計用量詳見表4.2—1。按《二氧化碳滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB50193—93）的規(guī)定，依據(jù)各防護區(qū)可燃物的類型，其設(shè)計濃度應(yīng)為47％，物質(zhì)系數(shù)為1.50。

表4.2—1

項目

建筑幾何尺寸

（L×B×H）

總表面積（m²）

體積（m³）

設(shè)計濃度％

滅火劑設(shè)計用量（kg）

單元控制室

13.5×21×5.2

925.8

1474.2

47

1826

工程師站

4.6×8×5.2

204.64

191.36

47

262

SIS功能站/機房

4.6×8×5.2

204.64

191.36

47

262

電子裝置室

（21×21－4.6×16）×5.2

1219.44

1910.48

47

2372

電子設(shè)備間

4.6×21×5.2

459.44

502.32

47

665

鍋爐熱控配電間

7×12.1×5.2

368.04

440.44

47

573

對于組合分配系統(tǒng)，CO₂的儲存量不應(yīng)小于最大一個防護區(qū)的儲存量，本工程以電子裝置室所需的滅火劑用量（2372kg）為最大，按此進行設(shè)計。由于總用量不大，因此設(shè)計考慮采用高壓滅火系統(tǒng)，該系統(tǒng)由儲存裝置、選擇閥與噴頭、管道及其附件等組成，系統(tǒng)儲存量為2562 kg，需容量為70L、充裝率取0.60 kg/L的儲瓶組61套。本期工程集中控制樓中，設(shè)二套高壓CO₂滅火系統(tǒng)（一備一用）。

4.2.2 七氟丙烷（FM200）

七氟丙烷（美國商標(biāo)名稱為FM200）滅火劑是一種無色、幾乎無味、不導(dǎo)電的氣體，密度大約為空氣的6倍，采用高壓液化儲存。

七氟丙烷（FM200）的滅火機理為抑制化學(xué)鏈反應(yīng)，其滅火機理及滅火效率與鹵代烷“1301”相類似，為主動滅火，在幾種替代物中是較為有效的一種。

七氟丙烷（FM200）是毒性較低、無色、無味、無二次污染的氣體，對人體產(chǎn)生不良影響的體積濃度臨界值為9％，其最小設(shè)計滅火濃度為7％，因此，正常情況下對人體不會產(chǎn)生不良影響，可用于經(jīng)常有人活動的場所，特別是它不破壞大氣臭氧層，符合環(huán)境要求。由于滅火濃度較低，因而儲瓶數(shù)量較少，占地面積也較小，而且各項指標(biāo)較為合理，系統(tǒng)功能完善、工作準(zhǔn)確可靠，長期儲存不泄露。但其滅火系統(tǒng)也有自身的弱點：輸送距離短，因為滅火劑的釋放必須在十秒種之內(nèi)完成，達到滅火濃度，否則產(chǎn)生的酸性分解物對人體有害，對被保護設(shè)施也有腐蝕性，用于組合分配系統(tǒng)時，各防護區(qū)位置應(yīng)相對集中。另外滅火劑價格也較高。

七氟丙烷（FM200）只用于全淹沒系統(tǒng)，其滅火設(shè)計用量按下式計算：

W=（KV/S）·C/（100－C）

式中：W—七氟丙烷（FM200）設(shè)計用量（kg）；

  C—設(shè)計滅火濃度（％）；

  V—防護區(qū)的凈容積（m³）；

  K—海拔高度修正系數(shù)，取K=1.0；

  S—七氟丙烷（FM200）過熱蒸汽在101Kpa和防護區(qū)最低環(huán)境溫度下的比容（m³/ kg）；

七氟丙烷（FM200）不同溫度下的過熱蒸汽比容，應(yīng)按下式計算：

S=K₁+K₂×T

式中：T—溫度（℃）取20℃；

  K₁—0.1269；

  K₂—0.000513；

  S=0.1372 m³/ kg；

各防護區(qū)的幾何尺寸及設(shè)計用量詳見表4.2—2。

表4.2—2

項目

建筑幾何尺寸

（L×B×H）

體積（m³）

設(shè)計濃度％

滅火劑設(shè)計用量（kg）

單元控制室

13.5×21×5.2

1474.2

8

934

工程師站

4.6×8×5.2

191.36

8

121

SIS功能站/機房

4.6×8×5.2

191.36

8

121

電子裝置室

（21×21－4.6×16）×5.2

1910.48

8

1211

電子設(shè)備間

4.6×21×5.2

502.32

8

318

鍋爐熱控配電間

7×12.1×5.2

440.44

8

279

集控樓該層各個房間布置較為緊湊，因此各房間自身為一防護區(qū)，設(shè)一套六組組合分配系統(tǒng)，其儲存量按最大一個防護區(qū)的儲存量考慮，本工程以電子裝置室所需的滅火劑用量（1211 kg）為最大，采用儲瓶容積為70L的17個（容量70L，充裝量75 kg，充裝壓力2.5MPa）FM200氣體鋼瓶及6個氣體啟動鋼瓶，總儲量為1275 kg。系統(tǒng)由儲存裝置、氣體滅火控制器、控制閥、壓力釋放閥、噴頭、管道及其附件等組成。本期工程集中控制樓設(shè)一套組合分配系統(tǒng)。

4.2.3 煙烙盡（IG—541）

煙烙盡滅火劑由52％氮、40％氬、8％二氧化碳三種氣體組成，比空氣略重，屬于惰性氣體滅火劑，以氣態(tài)儲存，其儲存壓力為15MPa。

煙烙盡的滅火機理是通過降低防護區(qū)中的氧氣濃度（由空氣正常含氧量的21％降至12.5％），使其不能維持燃燒而達到滅火的目的，為物理反應(yīng)，屬被動滅火。

煙烙盡是一種綠色環(huán)保型滅火劑，在滅火時不會發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)，不污染環(huán)境，無毒、無腐蝕，具有良好的電絕緣性能，不會對被保護設(shè)備構(gòu)成危害，也無須延遲噴放，這是其它滅火劑所不具備的特點。IG541混合氣體滅火劑在42.8％的滅火濃度下，人或者動物不會感到不適應(yīng)，這是由于此時保護區(qū)內(nèi)的二氧化碳含量在4％～5％之間，提高了人或動物的呼吸頻率，這樣可以使人或動物氧氣的攝入量與在正?？諝庀卵鯕鈹z入量保持一致。另外，混合氣體以設(shè)計濃度和空氣混合后，可以在較長的時間內(nèi)保持這一滅火濃度，即使保護區(qū)沒有采取特別的密封措施，系統(tǒng)也能在20分鐘后保持滅火所需的濃度。另外滅火劑價格便宜，輸送距離也很長，這對于保護相距較遠的保護區(qū)十分有利，由于滅火氣體可充分與空氣混合，故能有效防止復(fù)燃。但因是被動滅火，其滅火效果略差，其高壓氣態(tài)儲存方式帶來了儲瓶數(shù)量大，占地面積大，系統(tǒng)造價高的缺點。

煙烙盡只用于全淹沒系統(tǒng)，其滅火設(shè)計用量按下式計算：

W=2.303V/S［lg100/（100－C）］V_S·β

式中：W—煙烙盡設(shè)計用量（m³）；

  S=0.65799+0.00239T；

  T—防護區(qū)內(nèi)最低溫度℃；

  C—煙烙盡容積百分比濃度（％）；

  V—防護區(qū)的凈容積（m³）；

  V_S—20℃時比容，V_S=0.707 m³/kg；

  β—海拔高度修正系數(shù)，取β=1.0；

各防護區(qū)的幾何尺寸及設(shè)計用量詳見表4.2—3。

表4.2—3

項目

建筑幾何尺寸

（L×B×H）

體積（m³）

設(shè)計濃度％

滅火劑設(shè)計用量（m³）

單元控制室

13.5×21×5.2

1474.2

37.5

741

工程師站

4.6×8×5.2

191.36

37.5

96

SIS功能站/機房

4.6×8×5.2

191.36

37.5

96

電子裝置室

（21×21－4.6×16）×5.2

1910.48

37.5

960

電子設(shè)備間

4.6×21×5.2

502.32

37.5

252

鍋爐熱控配電間

7×12.1×5.2

440.44

37.5

221

對于組合分配系統(tǒng)，煙烙盡的儲存量不應(yīng)小于最大一個保護區(qū)的儲存量，本工程以電子設(shè)備間所需的滅火劑用量960 m³為最大，按此進行設(shè)計。該系統(tǒng)為高壓系統(tǒng)，由儲存裝置、選擇閥與噴頭、減壓孔板、管道及其附件等組成。本工程在集中控制樓設(shè)一套煙烙盡滅火系統(tǒng)，每套系統(tǒng)設(shè)有12.4m³容量的儲瓶組78套，儲存滅火劑量967.2m³.

4.3 滅火系統(tǒng)選擇比較

根據(jù)以上確定的各滅火系統(tǒng)，初步計算出幾種滅火系統(tǒng)的設(shè)備器材價格，詳見表4.3—1。

  表4.3—1

項目

高壓CO₂滅火系統(tǒng)

FM200滅火系統(tǒng)

煙烙盡滅火系統(tǒng)

設(shè)計滅火濃度（％）

47

8

37.5

滅火劑儲量

2562 kg

1275 kg

967.2m³

儲存裝置數(shù)量（套）

61

17

78

滅火器儲存壓力（20℃Pa）

5.75

2.5

15

儲瓶間面積比例（％）

6（高壓）

2

6

設(shè)備器材價（萬元）

168

121

134

 注：CO₂滅火系統(tǒng)備用量等于儲存量2562 kg，其氣體及相應(yīng)設(shè)備價格取成套設(shè)備的0.7。

5 結(jié)論

通過上述的技術(shù)經(jīng)濟比較可以看出，雖然CO₂滅火系統(tǒng)在單位價格上相對較低，但根據(jù)《二氧化碳滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB50166—92）中3.1.5條規(guī)定：當(dāng)組合分配系統(tǒng)保護5個及以上的防護區(qū)或保護對象時，或者在48h內(nèi)不能恢復(fù)時，二氧化碳應(yīng)有備用量，備用量不應(yīng)小于系統(tǒng)設(shè)計的儲存量。因此，二氧化碳滅火系統(tǒng)造價最高，而且考慮到本工程各防護區(qū)的特點（六個防護區(qū)中有四個為有人場所）設(shè)計不采用CO₂滅火系統(tǒng)。FM200有很好的滅火效果，并被美國環(huán)境保護署推薦，得到美國NFPA2001及ISO的認可。FM200滅火系統(tǒng)與煙烙盡滅火系統(tǒng)比較，前者在滅火效果上和系統(tǒng)造價方面略有優(yōu)勢，因此，本階段設(shè)計推薦采用FM200滅火系統(tǒng)。