陳元璋

(中城建（福建）建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司， 福建 福州 350008)

0 引言

伴隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，消防工程技術(shù)水平也不斷提高，出現(xiàn)了各式各樣的滅火設(shè)施，其中氣體滅火系統(tǒng)滅火效果突出，在消防工程領(lǐng)域得到了大范圍的應(yīng)用，用以替代不適用采用水滅火的場(chǎng)所，如計(jì)算機(jī)房、網(wǎng)絡(luò)機(jī)房、配電房、重要文物檔案庫、貴重設(shè)備等，配電房設(shè)置氣體滅火系統(tǒng)在消防工程領(lǐng)域中尤為常見。七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)在我國消防工程領(lǐng)域應(yīng)用較多，具有安全可靠、滅火成功率高等優(yōu)點(diǎn)，獲得了業(yè)內(nèi)的一致好評(píng)。

1 特點(diǎn)

七氟丙烷是一種以化學(xué)滅火為主兼有物理滅火作用的潔凈氣體化學(xué)滅火劑。優(yōu)點(diǎn)是單一系統(tǒng)相對(duì)占地面積小，重量輕；對(duì)單一的保護(hù)空間而言滅火劑用量少；滅火劑的噴射時(shí)間不大于10秒，大大地減少了火災(zāi)時(shí)被保護(hù)設(shè)備的損壞度，為業(yè)主減少損失；滅火劑噴放不會(huì)對(duì)人體造成傷害；能以較低的滅火濃度，可靠快速的撲滅B、C類及電氣火災(zāi)。缺點(diǎn)是滅火劑輸送距離短，不適用于保護(hù)區(qū)之間高差大或輸送距離遠(yuǎn)的工程；滅火劑成本高，滅火劑存在較大的溫室效應(yīng)。

2 分類

七氟丙烷滅火系統(tǒng)采用的是全淹沒滅火方式，分為有管網(wǎng)和無管網(wǎng)（柜式、懸掛式）兩種形式。與有管網(wǎng)滅火系統(tǒng)相比，無管網(wǎng)滅火系統(tǒng)具有安裝靈活方便、無管網(wǎng)阻力損失、滅火速度更快、效果更佳等特點(diǎn)。其中，有管網(wǎng)系統(tǒng)又分為內(nèi)貯壓系統(tǒng)、外貯壓系統(tǒng)、單元獨(dú)立滅火系統(tǒng)和組合分配滅火系統(tǒng)。無管網(wǎng)滅火系統(tǒng)指氣體滅火劑設(shè)在需要保護(hù)的防護(hù)區(qū)內(nèi)，火災(zāi)時(shí)，直接在防護(hù)區(qū)內(nèi)噴放滅火劑滅火而不需要經(jīng)過管路；單元獨(dú)立滅火系統(tǒng)指用一套儲(chǔ)存裝置通過管網(wǎng)只保護(hù)一個(gè)防護(hù)區(qū)的滅火系統(tǒng)；組合分配滅火系統(tǒng)指用一套儲(chǔ)存裝置通過管網(wǎng)的選擇閥，保護(hù)多個(gè)防護(hù)區(qū)的滅火系統(tǒng)；內(nèi)貯壓系統(tǒng)指通常采用在滅火劑儲(chǔ)瓶內(nèi)充裝氮?dú)庠鰤旱姆绞?，外貯壓系統(tǒng)是將七氟丙烷滅火劑和動(dòng)力氣體（氮?dú)猓┰诓煌钠績?nèi)分別貯存，滅火時(shí)，把動(dòng)力氣體輸入滅火劑儲(chǔ)瓶內(nèi)，使其壓力迅速增大，滅火劑通過管道快速輸出，使滅火劑達(dá)到較好的霧化效果，提高了滅火效率。內(nèi)貯壓系統(tǒng)和外貯壓系統(tǒng)的主要區(qū)別在于滅火劑的輸送距離不同。

3 設(shè)計(jì)用量計(jì)算

防護(hù)區(qū)滅火設(shè)計(jì)用量或惰化設(shè)計(jì)用量計(jì)算公式為W=K*（V/S）*C1/（100-C1）K為海拔高度修正系數(shù)，可根據(jù)《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄B進(jìn)行取值， S為滅火劑過熱蒸汽在101KPa大氣壓和防護(hù)區(qū)最低環(huán)境溫度下的比容，可根據(jù)防護(hù)區(qū)最低環(huán)境溫度計(jì)算，V為防護(hù)區(qū)凈容積，C為滅火設(shè)計(jì)濃度或惰化設(shè)計(jì)濃度，可根據(jù)防護(hù)區(qū)保護(hù)物質(zhì)類別根據(jù)《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》3.3.1～3.3.6條規(guī)定進(jìn)行相應(yīng)取值。但需注意防護(hù)區(qū)實(shí)際應(yīng)用的濃度不應(yīng)大于滅火設(shè)計(jì)濃度的1.1倍，其目的是防止滅火濃度被隨意的加大，保證滅火時(shí)的人身以及設(shè)備的安全，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)此進(jìn)行復(fù)核。

4 剩余用量計(jì)算

滅火時(shí)或多或少總有一些滅火劑殘留在儲(chǔ)瓶以及非均衡管網(wǎng)的管道中，從儲(chǔ)瓶內(nèi)完全噴放出去是不可能的。為了保證滅火設(shè)計(jì)用量全部噴放到防護(hù)區(qū)里，保證滅火效果，需在儲(chǔ)瓶內(nèi)多儲(chǔ)存一些滅火劑，使其等于在噴放時(shí)的剩余量。均衡管網(wǎng)和只含一個(gè)封閉空間的非均衡管網(wǎng)，其管網(wǎng)內(nèi)的剩余量均可不計(jì)。儲(chǔ)瓶內(nèi)的滅火劑剩余量，按儲(chǔ)瓶內(nèi)引升管管口以下的容器容積量換算，可參考圖集07S207《氣體消防系統(tǒng)選用、安裝與建筑滅火器配置》第28頁根據(jù)所計(jì)算出來的設(shè)計(jì)用量選出的滅火劑規(guī)格進(jìn)行相應(yīng)取值。當(dāng)防護(hù)區(qū)內(nèi)含兩個(gè)或兩個(gè)以上封閉空間的非均衡管網(wǎng)時(shí)，滅火劑在管網(wǎng)內(nèi)的剩余量，為各支管與最短支管之間長度差值的容積量。系統(tǒng)滅火劑儲(chǔ)存量為滅火劑設(shè)計(jì)用量和剩余量之和。

5 管網(wǎng)布置

管網(wǎng)布置應(yīng)盡量設(shè)計(jì)成均衡系統(tǒng)。設(shè)計(jì)成均衡系統(tǒng)有三點(diǎn)好處：其一是能使滅火劑噴放更均勻，滅火效果更好；其二是滅火劑在管網(wǎng)中的剩余量可忽略不計(jì)，降低了造價(jià)；其三是使計(jì)算量減少，設(shè)計(jì)時(shí)只要選擇一種規(guī)格的噴頭，計(jì)算一個(gè)點(diǎn)的管網(wǎng)阻力損失就行。

6 管徑計(jì)算

首先確定各管道中滅火劑的流量，一般采用平均設(shè)計(jì)流量，并根據(jù)各管道設(shè)計(jì)流量初選的管徑計(jì)算管網(wǎng)的阻力損失，管網(wǎng)的阻力損失應(yīng)根據(jù)管道類別計(jì)算，設(shè)計(jì)多采用鍍鋅鋼管，最后求出噴頭的工作壓力。如求出來的噴頭工作壓力不滿足規(guī)范要求，應(yīng)調(diào)整管徑重新計(jì)算。管網(wǎng)計(jì)算比較繁瑣，實(shí)際計(jì)算中不可能依賴手工對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行精確計(jì)算。在施工圖設(shè)計(jì)階段，宜在氣體滅火系統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè)或氣體消防工程公司的配合下采用由其提供的計(jì)算方法或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)軟件進(jìn)行滅火劑輸送管網(wǎng)的計(jì)算。

7 控制方式

預(yù)制滅火系統(tǒng)須有自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種控制方式。管網(wǎng)氣體滅火系統(tǒng)須有自動(dòng)控制、手動(dòng)控制和機(jī)械應(yīng)急操作三種控制方式。

8 七氟丙烷滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中需要注意的問題

1）采用組合分配系統(tǒng)時(shí)，因不同的防護(hù)類別滅火設(shè)計(jì)濃度不同，防護(hù)區(qū)體積最大并不一定設(shè)計(jì)用量就最大，應(yīng)分別對(duì)不同防護(hù)類別的防護(hù)區(qū)進(jìn)行計(jì)算，取最大值為設(shè)計(jì)用量。

2）七氟丙烷滅火系統(tǒng)采用的是全淹沒系統(tǒng)，對(duì)防護(hù)區(qū)的密閉性有嚴(yán)格要求，滅火劑噴放前除泄壓口外的開口應(yīng)能自動(dòng)關(guān)閉。

3）噴頭或預(yù)制滅火系統(tǒng)的儲(chǔ)存容器在防護(hù)區(qū)內(nèi)應(yīng)均勻布置，只有這樣才能使滅火劑在防護(hù)區(qū)內(nèi)均勻分布，滅火效果更佳。

4）設(shè)計(jì)過程中應(yīng)及時(shí)將需要其它專業(yè)配合的內(nèi)容提資給其它專業(yè)設(shè)計(jì)人員。設(shè)計(jì)過程中往往容易忽視將需要設(shè)置氣體滅火系統(tǒng)的防護(hù)區(qū)告知建筑以及結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計(jì)人員，主要是因?yàn)橐?guī)范中對(duì)防護(hù)區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)承受內(nèi)壓的允許壓強(qiáng)、防護(hù)區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)及門窗的耐火極限、儲(chǔ)瓶間的地面承載力等均有要求。

9 設(shè)計(jì)案例

針對(duì)以上所述，結(jié)合筆者近期設(shè)計(jì)的項(xiàng)目連江縣馬鼻中心小學(xué)遷建項(xiàng)目綜合樓、體藝樓，對(duì)七氟丙烷滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算過程做簡要的闡述。本工程為二類高層綜合樓，一層設(shè)置有變配電房，根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，變配電房設(shè)置七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)保護(hù)，由于只有一個(gè)防護(hù)區(qū)，故采用柜式預(yù)制滅火系統(tǒng)。防護(hù)區(qū)凈面積為105平方米，凈高為3.9米，根據(jù)《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》，滅火設(shè)計(jì)濃度采用9%,滅火設(shè)計(jì)噴放時(shí)間為10s，防護(hù)區(qū)最低環(huán)境溫度為10℃，質(zhì)量體積S=0.1269+0.000513*10=0.13203，海拔高度修正系數(shù)K取1，滅火設(shè)計(jì)用量W=1*（105*3.9/0.13203）*9/（100-9）=307Kg，根據(jù)圖集07S207《氣體消防系統(tǒng)選用、安裝與建筑滅火器配置》第28頁，選用滅火劑儲(chǔ)瓶容積為70L/瓶，滅火劑充裝量為80.5Kg/瓶，儲(chǔ)瓶內(nèi)的滅火劑剩余量為2.5Kg/瓶，瓶數(shù)n=307/(80.5-2.5)=3.94,取4瓶，均勻布置，并根據(jù)公式W=K*（V/S）*C1/（100-C1）反推計(jì)算出防護(hù)區(qū)實(shí)際應(yīng)用的濃度C1為9.2%，滿足防護(hù)區(qū)實(shí)際應(yīng)用的濃度不應(yīng)大于滅火設(shè)計(jì)濃度的1.1倍的要求。最后計(jì)算防護(hù)區(qū)的泄壓口面積，F(xiàn)=0.15Q/，滅火劑在防護(hù)區(qū)內(nèi)的平均噴放速率Q=312/10=31.2Kg/s，防護(hù)區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)承受內(nèi)壓的允許壓強(qiáng)P取1200Pa，計(jì)算得F=0.15*31.2/=0.135m2，在變配電房外墻上沿梁底設(shè)一個(gè)0.5m*0.3m的泄壓口。

10 結(jié)語

在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，采用柜式預(yù)制氣體滅火系統(tǒng)較為普遍，主要原因是工程設(shè)計(jì)中所接觸到的大部分需配置七氟丙烷滅火系統(tǒng)的防護(hù)區(qū)面積及體積一般情況下均在允許設(shè)置柜式預(yù)制氣體滅火系統(tǒng)的要求范圍內(nèi)，且防護(hù)區(qū)數(shù)量較少，采用柜式預(yù)制氣體滅火系統(tǒng)計(jì)算量少，系統(tǒng)簡單，可以大大的減少工作量，縮短設(shè)計(jì)周期。當(dāng)然，雖然規(guī)范對(duì)采用單元獨(dú)立系統(tǒng)和組合分配系統(tǒng)并無強(qiáng)制要求，但是作為一名優(yōu)秀的設(shè)計(jì)師，還是應(yīng)倡導(dǎo)厲行節(jié)約，對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上的防護(hù)區(qū)我們還是應(yīng)盡可能的采用組合分配系統(tǒng)，盡量做到經(jīng)濟(jì)合理。在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，對(duì)于個(gè)別特別重要的場(chǎng)所，可考慮采用單元獨(dú)立系統(tǒng)。