气体灭火系统设计规范-条文说明

气体灭火系统设计规范-条文说明内容摘要：

氟丙烷灭火设计浓度规定宜采用 9%，是依据 ISO 50 ／ 14520 标准提供的相关灭火浓度数据，取安全系数约为 确定的。 通讯机房、计算机房中的陈设、存放物，主要是电子电器设备、电缆导线和磁盘、纸卡之类，以及桌椅办公器具等，它们应属固体表面火灾的保护。 依据 ISO／ 14520 标准的数据，固体表面火灾的七氟丙烷灭火浓度为 %，最低灭火设计浓度可取 ％。 但是，由于防护区内陈设、存放物多样，不能单纯按电子电器设备可燃物类考虑；即使同是电缆电线，也分塑胶与橡胶电缆电线，它们灭火难易不同。 我国国家标准“ l301”设计规范，对通讯机房、电子计算机房规定“ 1301” 的灭火设计浓度为 5％，而固体表面火灾“ 1301”的灭火浓度为 ％，取的安全系数是 ；国外的情况，像美国，计算机房用“ 1301”保护，一般都取 ％灭火设计浓度，安全系数为。 从另外一个角度来说，七氟丙烷与“ 1301”比较，在火场上它比“ 1301”的分解产物多，其中主要成分是 HF， HF对人体与精密设备是有伤害和浸蚀影响的，但据美国 Fessisa的试验报告指出，提高七 氟丙烷的灭火设计浓度，可以抑制分解产物的生成量，提高 20％就可减少 50％的生成量。 正是考虑上述情况， 本《规范》 确定七氟丙烷对通讯机房、电子计算机房的保护，采用灭火设计浓度为 8％，安全系数取的是。 本条所作规定，目的是限制随意增加灭火使用浓度，同时也为了保证应用时的人身安全和设备安全。 一般来说，采用卤代烷气体灭火的地方都是比较重要的场所，迅速扑灭火灾，减少火灾造成的损失，具有重要意义。 因此，卤代烷灭火都规定灭初期火灾，这也正能发挥卤代烷灭火迅速的特长；否则，还会造成卤代烷灭 火的困难。 对于固体表面火灾，火灾预燃时间长了才实行灭火，有发展成深位火灾的危险，显然是很不利于卤代烷灭火的；对于液体、气体火灾，火灾预燃时间长了，有可能酿成爆炸的危险，卤代烷灭火可能要从灭火设计浓度改换为惰化设计浓度。 由此可见，采用卤代烷灭初期火灾，缩短灭火剂的喷放时间是非常重要的。 故国际标准及国外一些工业发达国家的标准， 51 都将卤代烷的喷放时间规定不应大于 10s。 另外，七氟丙烷遇热时比“ 1301”的分解产物要多出很多，其中主要成分是 HF，它对人体是有伤害的；与空气中的水蒸汽结合形成 氢氟酸，还会造成对精密设 备的浸蚀损害。 根据美国 Fesseisa 的试验报告，缩短卤代烷在火场的喷放时间，从 10s 缩短为 5s，分解产物减少将近一半。 为有效防止 灭火时 HF 对通讯机房、电子计算机房等防护区的损 害，宜将七氟丙烷的喷放时间从一般的 10s 更缩短一些，故本条中规定为 8s。 这样的喷放时间经试验论证，一般是可以做到的， 在一些工业发达国家里也是被提倡的。 当然，这会增加系统设计和产品设计上的难度，尤其是对于那些离储瓶间远的防护区和组合分配系统中的个别防护区，它们的难度会大一些。 故 本《规范》 采用了 (等级 )条件 供选用。 本条是对七氟丙烷灭火时在防护区的浸渍时间作出规定，针对不同的保护对象提出不同要求。 对扑救木材、纸张、织物类固体表面火灾，规定灭火浸渍时间宜采用 20min。 这是借鉴以往卤代烷灭火试验的数据。 例如，公安部天津消防研究所以小木楞垛 (12mm 12mm140mm， 5 排 7 层 )动态灭火试验，求测固体表面火灾的灭火数据 (美国也曾做过这类试验 )。 他们的灭火数据中，以“ 1211”为工质，达到 ％的浓度，灭明火；欲继续将木楞垛中的阴燃火完全灭掉，需要提高到 6~8％的浓度，并保持此 浓度 6~7min；若以 ~4％的浓度完全灭掉阴燃火，保持时间要增至 30min 以上。 在 中规定本类火灾的灭火设计浓度为 10％，安全系数取 ，按惯例该安全系数 取的偏低点。 鉴于七氟丙烷市场价较高，不宜将设计浓度取高， 而是可以考虑将浸渍时间稍加长些，仍然达到安全应用的目的。 故本条规定了扑救木材、纸张、织物类灭火的浸渍时间为 20min。 这样做符合本《规范》 总则中“安全可靠”、“经济合理”的要求；在国外标准中，也有卤代烷灭火浸渍时间采用 20min 的规定。 至于其它类固体火灾，灭火一般要比木材、纸张类容易些 (热固性塑料等除外 )，故 灭火浸渍时间规定为宜采用 52 10min。 通讯机房、电子计算机房的灭火浸渍时间，在 本《规范》里不像其它类固体火灾规定的那么长， 系出于 以下两方面的考虑： 1． 尽管它们同属固体表面火灾保护，但电子、电器类不像木材、纸张那样容易趋近构成深位火灾，扑救起来要容易得多；同时，国内外对电子算计机房这样的典型应用场所，专门做过一些试验，试验表明，卤代烷灭火时间都是在 1min内完成的，完成后无复燃现象。 2． 通讯机房、计算机房所采用的是精密设备，通导性和清洁性都要求非常高，应考虑到七氟丙烷在火场所产生的分解物，可能会对它们造成 危害。 所以在保证灭火安全的前提下，尽量缩短浸渍时间是必要的。 利于灭火之后尽快将七氟丙烷及其分解产物从防护区里清除出去。 但从灭火安全考虑，也不宜将灭火浸渍时间取得过短，故 本《规范》 规定，通讯机房、计算机房等防护区的灭火浸渍时间为 5min。 气体液体火灾都是单纯的表面火灾。 所有气体、液体灭火试验表明，当气体灭火剂达到灭火浓度后都能立即灭火。 考虑到一般的冷却要求， 本《规范》 规定它们的灭火浸渍时间不应小于 1min。 如果 灭火前的燃 烧 时间较长，冷却不容易，浸渍时间应适当加长。 七氟丙烷 20℃时的蒸气压为 (绝对压力 )，七氟丙烷在环境温度下储存，其自身蒸气压不足以将灭火剂从灭火系统中输送喷放到防护区。 为此，只有在储存容器中采用其它气体给灭火剂增压。 规定采用的增压气体为氮气，并规定了它的允许含水量，以免影响灭火剂质量和保证露点要求。 这都等同采用了 ISO／ 14520 及 NFPA2020 标准的规定。 为什么要对 增压 压力作出规定，而不可随意选取呢。 这其中的主要缘故是七氟丙烷储存的初始压力，是影响喷头流量的一个固有因素。 喷头的流量曲线是按初始压力为条件预先作定的，这就要求初始充压压力不能随意选取。 为了设计方 便，设定了三个级别：系统管网长、流损大的，可选用 及 增压级；管网短、流损小的， 53 可选用 MPa 增压级。 及 是等同采用了ISO/14520 及 NFPA2020 标准的规定；增加的 增压级是为了满足我国最通常采用的组合分配系统的设计需要，在一些距离储瓶间较远防护区也能达到喷射时间不大于 8s 的设计条件。 对单位容积充装量上限的规定，是从储存容器使用安全考虑的。 因充装量过高时，当储存容器工作温度 (即环境温度 )上升到某一温度之后，其内压随温度的增加会 由缓增变为陡增，这会危及储存容器的使用安全，故而应对单位容积充装量上限作出恰当而又明确的规定。 充装量上限由实验得出，所对应的最高设计温度为 50℃，各级的储存容器的设计压力应分别不小于：一级 ；二级 (焊接容器 )和 (无缝 容器 )；三级。 系统计算过程中初选充装量，建议采用 800~900kg /m3左右。 本条所作的规定，是为保证七氟丙烷在管网中的流动性能要求及系统管网计算方法上的要求所需设定的。 我国国家标准 GBJ5016392 和美国标准 NFPA12A 中 都有相同的规定。 管网设计布置为均衡系统有三点好处：一是灭火剂在防护区里容易做到喷放均匀，利于灭火；二是可不考虑灭火剂在管网中的剩余量，做到节省；三是减少设计工作的计算量，可只选用一种规格的喷头，只要计算“最不利点”这一点的阻力损失就可以了。 均衡系统本应是管网中各喷头的实际流量相等，但实际系统大都达不到这一条件。 因此，按照惯例，放宽条件，符合一定要求的，仍可按均衡系统设计。 这种规定，其实质在于对各喷头间工作压力最大差值容许有多大。 过去，对于可液化气体的灭火系统，国内外标准一般都按流程总损失的10％确定允许最大差值。 如果 本《规范》 也采用这一规定，在按 本《规范》 设计的七氟丙烷灭火系统中，按第二级增压的条件 计算，可能出 现的最大的流程 总损失为 MPa(－ )，允许的最大差值将是。 即当“最不利点”喷头工作压力是 时，“最利点”喷 54 头工作压力可达 0. 75 MPa，由此计算得出喷头之间七氟丙烷流量差别接近 20％ (若按第三级增压条件计算其差别会更大 )。 差别这么大，对七氟丙烷灭火系统来说，要求喷射时间短、灭火快，仍将其认定是均衡系统，显然是不合理的。 上述制定允许最大差值的方法有值得商榷的地方。 管网各喷头工作压力差别，是由系统管网进 入 防护区后的管网布置所产生的，与储存容器管网、汇流管和系统的主干管没有关系，不应该用它们来规定“允许最大差值”；更何况上述这些管网的损失占流程总损失的大部分，使最终结果误差较大。 本《规范》 从另一个角度考虑 —— 相互间发生的差别用它们自身长短去比较，故规定为：“在管网上，从第 1 分流点至各喷头的管道阻力损失，其相互之间的最大差值不应大于 20％”。 虽然允许差值放大了，但喷头之间的流量差别却减小了。 经测算，当第 1 分流点至各喷头的管道阻 力损失最大差值为 20％时，其喷头之间流量最大差别仅为 10％左右。 设计用量 1 本款是等同采用了 ISO/14520及 NFPA2020标准的规定。 公式中 C１ 值的取用，取百分数中的实数 (不带百分号 )。 公式中 K(海拔高度修正系数 )值，对于在海拔高度 0~1000m以内的防护区灭火设计，可取 K=1．即可以不修正。 对于采用了空调或冬季取暖设施的防护区，公式中的 S 值，可按20℃进行计算。 2 本款是等同采用了 ISO／ 14520 及 NFPA200l 标准的规定。 3 一套七氟丙烷灭火系统需要储存七氟丙烷的量，就是 本条规定系统的储存量。 条计算出来的“灭火设计用量”，是必须储存起来的，并且在灭火时要全部喷放到防护区里去，否则就难以实现灭火的目的。 但是要把容器中的灭火剂全部从系统中喷放出去是不可能的，总会有一些剩留在容器里及部分非均衡管网的管道中。 为了保证“灭火设计用量”都能从系统中喷放出去，在系统容器中预先多充装一部分，这多装的量正好等于在喷放时剩留的，即可保证“灭火设计用量” 全部喷放到防护区里去。 55 5 非均衡管网内剩余量的计算，参见下图说明： 从管网第一分支点计算各支管的长度，分别取各长支管与最短支 管长度的差值为计算剩余量的长度；各长支管在末段的该长度管道内容积量之和，等量于灭火剂在管网内剩余量的体积量。 其中 bc＜ bd， bx=bc 及 ad+bc=ae+ex2 喷放时，系统管网里七氟丙烷剩余量 (容积量 )等于管道xd 段、 x2f 段、 fg段与 fh 段的管道内容积之和。 管网计算 4 本款规定了七氟丙烷灭火系统管网的计算方法。 由于七氟丙烷灭火系统是采用了氮气增压输送，氮气增压方法是采用的定容积的密封蓄压方式，在七氟丙烷喷放过程中无氮气补 充增压。 故七氟丙烷灭火系统喷放时，是定容积的蓄压气体自由膨胀输送七氟丙烷，形成不定流、不定压的随机流动过程。 这样的管流计算是比较复杂的，细致的计算应采用微分的方法，但工程应用计算上很少采用这种方法。 历来，工程应用计算，在保证应用精度的条件下，力求简单方便。 卤代烷灭火系统计算也。