氣體、干粉滅火系統(tǒng)消防設(shè)計(jì)

關(guān)于民用建筑消防設(shè)計(jì)相關(guān)問題的探討-氣體、干粉滅火系統(tǒng)摘要：本文介紹了目前主要的兩種氣體滅火系統(tǒng)和一種超細(xì)干粉滅火系統(tǒng)，依據(jù)各系統(tǒng)的特點(diǎn)簡要分析了適用的建筑類型及場所。希望可以通過各系統(tǒng)優(yōu)缺的點(diǎn)比較為民用建筑氣體（干粉）消防方案的選擇和制定提供一些有價(jià)值的參考意見。關(guān)鍵詞：氣體滅火系統(tǒng) CO2 七氟丙烷 超細(xì)干粉1、 氣體滅火系統(tǒng)的特點(diǎn) 氣體滅火系統(tǒng)是指平時(shí)滅火劑以液體、液化氣體或氣體狀態(tài)存貯于壓力容器內(nèi)，滅火時(shí)以氣體（包括蒸汽、氣霧）狀態(tài)噴射作為滅火介質(zhì)的滅火系統(tǒng)。并能在防護(hù)區(qū)空間內(nèi)形成各方向均一的氣體濃度，而且至少能保持該滅火濃度達(dá)到規(guī)范規(guī)定的浸漬時(shí)間，實(shí)現(xiàn)撲滅該防護(hù)區(qū)的空間、立體火災(zāi)。系統(tǒng)主要包括貯存容器、容器閥、選擇閥、液體單向閥、噴嘴和閥驅(qū)動(dòng)裝置組成。以下以CO2 和七氟丙烷作為氣體滅火的代表進(jìn)行分析。 1.1、CO2氣體滅火系統(tǒng)CO2自動(dòng)滅火系統(tǒng)根據(jù)其設(shè)計(jì)應(yīng)用形式可分為全湮沒滅火系統(tǒng)方式、局部應(yīng)用滅火系統(tǒng)方式。全湮沒滅火系統(tǒng)方式指在一定的時(shí)間內(nèi)，向防護(hù)區(qū)內(nèi)噴射一定濃度的滅火劑，并使其均勻地充滿整個(gè)防護(hù)區(qū)的滅火方式。對事先無法預(yù)計(jì)火災(zāi)產(chǎn)生部位的封閉防護(hù)區(qū)應(yīng)采用全湮沒滅火系統(tǒng)方式進(jìn)行火災(zāi)防護(hù)。局部應(yīng)用滅火系統(tǒng)方式直接向保護(hù)對象以設(shè)計(jì)噴射強(qiáng)度噴射滅火劑，并持續(xù)一定的時(shí)間的滅火方式。對事先可以預(yù)計(jì)火災(zāi)產(chǎn)生部位的無封閉圍護(hù)的局部場所可采用局部應(yīng)用滅火系統(tǒng)方式進(jìn)行火災(zāi)防護(hù)。CO2氣體滅火系統(tǒng)主要是通過稀釋空氣中的氧含量來達(dá)到滅火的目的，在濃度很低時(shí)，對人體生理不會(huì)有如何反應(yīng)，當(dāng)空氣中二氧化碳的濃度達(dá)到2%（體積分?jǐn)?shù)）時(shí)，就會(huì)使人產(chǎn)生不愉快感。隨著二氧化碳濃度的增加，人體血液中二氧化碳的分壓上升，刺激呼吸中樞。當(dāng)濃度超過4%時(shí)，會(huì)刺激眼、咽喉、使人頭痛、耳鳴。當(dāng)濃度達(dá)到8%-9%時(shí)會(huì)造成呼吸困難、嘔吐、感覺麻木、神志錯(cuò)亂，在這個(gè)濃度下，人只能停留幾分鐘。當(dāng)空氣中二氧化碳濃度達(dá)到10%時(shí)，會(huì)使人的視力變壞，頭暈、發(fā)抖、1min內(nèi)會(huì)失去知覺，長時(shí)間接觸會(huì)死亡。當(dāng)濃度達(dá)到20%時(shí)，會(huì)很快使人的中樞神經(jīng)麻痹，短時(shí)間內(nèi)就會(huì)死亡，但是為了保證滅火和規(guī)范要求二氧化碳滅火濃度基本上都不小于34%此濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于前面所述的對人體造成傷害的任意濃度。因此它對人員的具有不安全性，公安部在2001年關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)哈龍?zhí)娲芳捌涮娲夹g(shù)管理的通知中明確規(guī)定，不能用于保護(hù)經(jīng)常有人的場所。故民用建筑中極少采用CO2氣體滅火系統(tǒng)。1.2、七氟丙烷（FM200）氣體滅火系統(tǒng)FM200的滅火機(jī)理與鹵代烷系列滅火劑的滅火機(jī)理相似，屬于化學(xué)滅火的范疇，通過滅火劑的熱分解產(chǎn)生含氟的自由基，與燃燒反應(yīng)過程中產(chǎn)生支鏈反應(yīng)的H 、OH-、O2-活性自由基發(fā)生氣相作用，從而抑制燃燒過程中化學(xué)反應(yīng)來實(shí)施滅火。七氟丙烷HFC227ea的化學(xué)分子式為CF3CHFCF3。FM200是一種較為理想的哈龍?zhí)娲?，對大氣的臭氧層沒有破壞作用，消耗大氣臭氧層的潛能值ODP為零，但有很大的溫室效應(yīng)，其潛能值GWP高達(dá)2050。FM200具有良好的滅火效率，滅火速度較快、效果好，滅火濃度（8-10%）也較低，基本接近哈龍1301滅火系統(tǒng)的滅火濃度（5-8%）。因FM200具有的優(yōu)良滅火效果，一度被美國環(huán)境保護(hù)署推薦和認(rèn)可。但在大家注意到FN200顯著優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)。大量的實(shí)驗(yàn)證明，含氟鹵代烷滅火劑在滅火現(xiàn)場的高溫下，會(huì)產(chǎn)生大量的氟化氫（HF）氣體，經(jīng)與氣態(tài)水結(jié)合，形成氫氟酸（白霧狀），氫氟酸是一種腐蝕性很強(qiáng)的酸，對皮膚、皮革、紙張、玻璃、精密儀器有強(qiáng)烈的酸蝕作用。美國航空航天局一項(xiàng)針對FM200的實(shí)驗(yàn)證明：FM200滅火系統(tǒng)隨著火災(zāi)規(guī)模和噴放時(shí)間的越長，產(chǎn)生的HF濃度越高，對精密儀器和設(shè)備的酸蝕作用越強(qiáng)，對人的皮膚腐蝕作用隨之增強(qiáng)。同時(shí)，因FM200在噴放時(shí)產(chǎn)生“白霧”，具有腐蝕性，在氣體疏散的過程中具有更大的危害性。針對FM200的類似特性，我國在氣體滅火設(shè)計(jì)規(guī)范中強(qiáng)條規(guī)定了“在通訊機(jī)房和電子計(jì)算機(jī)房等防護(hù)區(qū)，設(shè)計(jì)噴房事件不應(yīng)大于8s；在其他防護(hù)區(qū)，設(shè)計(jì)噴房時(shí)間不應(yīng)大于10s?！倍鶕?jù)不同火災(zāi)類型，浸漬時(shí)間最長也不超過20min。通過這些相關(guān)的條款，盡可能保證在FM200滅火的同時(shí)保護(hù)滅火對象不收到損傷。因FM200的儲(chǔ)存壓力為2.5Mpa/4.2Mpa,要求噴嘴的工作壓力為不小于0.8Mpa,所以在輸送距離上受到很大的限制，尤其應(yīng)用于組合分配系統(tǒng)，則較為困難，在消防實(shí)踐上不主張使用組合分配系統(tǒng)，特別是當(dāng)保護(hù)區(qū)多、輸送距離要求長的工程，更要引起注意?？梢姡現(xiàn)M200在有人場所、精密儀器場所和遠(yuǎn)距離輸送場所和使用必須加以注意，對高溫裂解的產(chǎn)物HF給與重視，以免造成損失。七氟丙烷系統(tǒng)具有已批準(zhǔn)的國家標(biāo)準(zhǔn)（GB 50370-2005），設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收規(guī)范的支撐以及大量應(yīng)用的實(shí)踐、經(jīng)驗(yàn)和滅火技術(shù)的成熟、有一套比較方便的手算方法，便于設(shè)計(jì)人員掌握系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施。七氟丙烷滅火系統(tǒng)是現(xiàn)階段用量最大的氣體滅火系統(tǒng)，此系統(tǒng)出了不能用于局部滅火外，其他性能是當(dāng)今氣體滅火系統(tǒng)中最為突出的。2、 超細(xì)干粉滅火系統(tǒng)特點(diǎn) 超細(xì)干粉滅火劑是近年來我國替代“哈龍”研究的新產(chǎn)品，其干粉顆粒比普通干粉細(xì)，是一種無毒、無害，對人體皮膚無刺激，對保護(hù)物無腐蝕；在常態(tài)下不分解、不吸濕、不結(jié)塊，平均粒徑小于10微米的超細(xì)干粉滅火劑，流動(dòng)性好，有良好抗復(fù)燃性、彌散性和電絕緣性。其滅火機(jī)理是以化學(xué)滅火為主，通過化學(xué)、物理雙重滅火機(jī)能撲滅火焰。從物理上具有冷卻、窒息與對熱輻射的遮蓋作用：超細(xì)粉體滅火劑的基料在火焰的高溫下發(fā)生一系列的分解反應(yīng)，分解反應(yīng)產(chǎn)生的一些不活性體如二氧化碳、水蒸氣等，可吸收火焰的部分熱量，并對燃燒區(qū)的氧濃度稀釋，從而起到冷卻和窒息作用。使用超細(xì)粉體滅火時(shí)，大量的粉末以霧狀形式噴向火焰，當(dāng)與火焰相混合，可以降低殘存火焰對燃燒物表面的熱輻射。磷酸鹽等混合物還具有導(dǎo)致碳化的作用，它附著于燃燒物表面炭化。炭化層是熱的不良導(dǎo)體，可使火焰的溫度降低，使燃燒過程變的緩慢。這些作用是超細(xì)粉體滅火劑附加的對熱的輻射遮隔。化學(xué)方面，有焰燃燒是一種鏈?zhǔn)椒磻?yīng)過程。燃燒分子在燃燒的高溫下或其它形成的能量下被活化，在氧氣的存在下產(chǎn)生自由基或是活性團(tuán)機(jī)，并靠這些具有很高能量的自由基傳播反應(yīng)，維持燃燒的進(jìn)行。OH和H是維持燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的關(guān)鍵自由基，它們具有很高的能量，非?；顫?，一旦生成，就立即發(fā)生下一步反應(yīng)，生成更多的自由基，使燃燒過程得以延續(xù)，且不斷擴(kuò)大。超細(xì)粉體中的滅火組分使對燃燒的反應(yīng)的不活性物質(zhì)，當(dāng)它們進(jìn)入燃燒區(qū)與火焰中的自由基接觸時(shí)，自由基被瞬時(shí)吸附在粉末表面，并發(fā)生如下的反應(yīng)：M （粉末）+OH（自由基）MOHMOH+H（自由基）M+H2O上述反應(yīng)的結(jié)果使火焰中的OH和H被消耗的速度大于生產(chǎn)的速度，OH和H很快就耗盡，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)歷程即被中止，火焰即熄滅。上述作用稱為對燃燒的化學(xué)抑制作用和負(fù)催化作用。滅火劑與火焰反應(yīng)產(chǎn)生的大量玻離狀物質(zhì)吸附著在被保護(hù)物表面形成一層隔離層；因此既能應(yīng)用于相對封閉空間全淹沒滅火，也可用于開放場所局部保護(hù)滅火。超細(xì)干粉滅火系統(tǒng)的用量計(jì)算與氣體滅火類似，都是以保護(hù)空間體積為基礎(chǔ)。但其工作狀態(tài)類似于干粉滅火器，可以簡單的概括為點(diǎn)對點(diǎn)滅火，即通過儲(chǔ)罐對保護(hù)對象有針對性的布置，將防護(hù)空間分區(qū)域防護(hù)，這樣可以在出現(xiàn)火災(zāi)隱患的時(shí)刻更加高效的發(fā)揮滅火功能?；诔?xì)干粉滅火系統(tǒng)的工作狀態(tài)，“常壓工況”成為了一大亮點(diǎn)，相比于氣體滅火需要空間密閉的要求，超細(xì)干粉可以無需設(shè)置泄壓口，無需門窗具備承壓和密閉的設(shè)計(jì)要求。因此超細(xì)干粉的使用條件更廣，環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)更低，使用代價(jià)也更經(jīng)濟(jì)。隨著超細(xì)干粉滅火系統(tǒng)的不斷升級(jí)，滅火劑儲(chǔ)罐也得到了改良，常壓儲(chǔ)罐的出現(xiàn)延長了整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)周期。不存在罐體管路泄壓的特點(diǎn)也保證了意外發(fā)生時(shí)系統(tǒng)啟動(dòng)的成功率。3、 方案應(yīng)用在布置滅火系統(tǒng)的過程中，需要綜合考慮一系列的因素，如滅火系統(tǒng)的使用環(huán)境，保護(hù)對象的用途、可燃物種類、環(huán)境溫度等，滅火系統(tǒng)需要有完整的組件、配件和設(shè)施，并且與國家相關(guān)規(guī)范要求所符合。3.1、氣體滅火系統(tǒng) 根據(jù)CO2滅火劑自身特點(diǎn)及滅火方式，CO2滅火系統(tǒng)可用于撲救： 滅火前能切斷氣源的氣體火災(zāi)； 液體火災(zāi)或石蠟、瀝青等可熔化的固體火災(zāi)； 固體表面火災(zāi)及棉毛、織物、紙張等部分固體深位火災(zāi)； 電氣火災(zāi)，如變壓器、油開關(guān)、電子設(shè)備等。CO2滅火系統(tǒng)不得撲救下列火災(zāi)：硝化纖維、火藥等含氧化劑的化學(xué)制品火災(zāi)。鉀、鈉、鎂、鈦、鋯等活潑金屬火災(zāi)。氫化鉀、氫化鈉等金屬氫化物火災(zāi)。根據(jù)CO2滅火系統(tǒng)以上的特點(diǎn)，該系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于電廠、電站、軋機(jī)、印刷機(jī)、浸漬油槽、造漆、制藥等易發(fā)生火災(zāi)的重要部位的消防保護(hù)。CO2滅火系統(tǒng)也可以用于計(jì)算機(jī)房、圖書館、檔案館、珍品庫、電訊中心等場所，但值得注意的是，當(dāng)CO2滅火系統(tǒng)用于民用建筑的時(shí)候，一定要首先確認(rèn)防護(hù)空間內(nèi)無駐留人員，避免發(fā)生意外。對于無法保證人員及時(shí)撤離的場所，不建議采用CO2滅火系統(tǒng)。根據(jù)七氟丙烷滅火系統(tǒng)的自身特點(diǎn)和滅火機(jī)理，該氣體滅火系統(tǒng)適用于：電子計(jì)算機(jī)房、圖書館、檔案館、貴重物品庫、電站（變壓器室）、電訊中心、潔凈廠房等重點(diǎn)部位的消防保護(hù)。針對于小面積、小體積的保護(hù)空間，可采用無管網(wǎng)系統(tǒng)；針對于保護(hù)對象需要高效有針對性的消防要求，可采用火探管系統(tǒng)；而對于大面積，大凈空，設(shè)備密集且無特殊消防要求的環(huán)境，可采用有管網(wǎng)系統(tǒng)。結(jié)合以上兩種氣體滅火系統(tǒng)的特點(diǎn)，筆者認(rèn)為，針對保護(hù)空間可以達(dá)到一定氣密性，且人員較少并可以及時(shí)撤離的防護(hù)空間，根據(jù)保護(hù)對象的安全要求以及經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，可選擇CO2和七氟丙烷為代表的氣體滅火系統(tǒng)。3.2、超細(xì)干粉自動(dòng)滅火系統(tǒng)根據(jù)工作原理及使用特點(diǎn)，超細(xì)干粉滅火裝置廣泛應(yīng)用于工廠、配電機(jī)房、電纜隧道、飛機(jī)庫、檔案/圖書/博物館、通訊基站、微機(jī)房、船舶、地鐵、地下隧道、辦公室等場所，考慮到超細(xì)干粉在激發(fā)時(shí)的狀態(tài)，筆者建議不要將超細(xì)干粉自動(dòng)滅火系統(tǒng)設(shè)置于人員密集區(qū)域。而針對于開放式（無法做到保持密閉性）空間，例如廠房，仿古建筑，半開放式建筑；及嚴(yán)格防止腐蝕、防止黏