西安市建筑設(shè)計研究院

1、關(guān)于民用建筑消防設(shè)計相關(guān)問題的探討-氣體、干火系統(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)干火系統(tǒng)，依據(jù)各系統(tǒng)的特點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值的參考意見。：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)的特點氣體滅火系統(tǒng)是指平時滅火劑以液體、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到規(guī)范規(guī)定的浸漬時間，實現(xiàn)撲滅該防護區(qū)的空間、火災(zāi)。系統(tǒng)主要包括容器、容器閥、選

2、擇閥、液體單向閥、噴嘴和閥驅(qū)動裝置組成。以下以 CO2 和七氟丙烷作為氣體滅火的代表進行分析。1.1、CO2 氣體滅火系統(tǒng)CO2 自動滅火系統(tǒng)根據(jù)其設(shè)計應(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)方式指在一定的時間內(nèi)，向防護區(qū)內(nèi)噴射一定濃度的滅火劑，并使其均勻地充滿整個防護區(qū)的滅火方式。對事先無法預(yù)計火災(zāi)產(chǎn)生部位的封閉防護區(qū)應(yīng)采用全湮沒滅火系統(tǒng)方式進行火災(zāi)防護。局部應(yīng)用滅火系統(tǒng)方式直接向保護對象以設(shè)計噴射強度噴射滅火劑，并持續(xù)一定的時間的滅火方式。對事先可以預(yù)計火災(zāi)產(chǎn)生部位的無封閉圍護的局部場所可采用局部應(yīng)用滅火系統(tǒng)方式進行火災(zāi)防護。CO2 氣體滅火系統(tǒng)主要是通過稀釋

3、空氣中的氧含量來達到滅火的目的，在濃度很低時，對生理不會有如何反應(yīng)，當(dāng)空氣中的濃度達到 2%（體積分?jǐn)?shù)）時，就會使人產(chǎn)生不愉。隨著濃度的增加血液中的分壓上升，刺激呼吸中樞。當(dāng)濃度超過 4%時，會刺激眼、咽喉、使人頭痛、耳鳴。當(dāng)濃度達到 8%-9%時會造成呼吸困難、感覺麻木、神志錯亂，在這個濃度下，人只能停留幾分鐘。當(dāng)空氣中濃度達到 10%時，會使人的視力變壞，頭暈、發(fā)抖、1min 內(nèi)會失去知覺，長時間接觸會。當(dāng)濃度達到 20%時，會很快使人的中樞神經(jīng)麻痹，短時間內(nèi)就會，但是為了保證滅火和規(guī)范要求滅火濃度基本上都不小于 34%此濃度遠遠高于前面所述的對造成傷害的任意濃度。因此它對的具有不安全性，

4、在 2001 年關(guān)于進一步加強哈龍?zhí)娲芳捌涮娲夹g(shù)管理中明確規(guī)定，不能用于保護經(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 的滅火機理與鹵代烷系列滅火劑的滅火機理相似，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铮瑢Υ髿獾某粞鯇記]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

5、值 GWP 高達 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，一度被環(huán)境保護署和認(rèn)可。但在大家注意到 FN200 顯著優(yōu)點的同時。大量的實驗證明，含氟鹵代烷滅火劑在滅火現(xiàn)場的高溫下，會產(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的酸，對皮膚、皮革、紙張、玻璃、精密儀器有酸蝕作用。航空航天局一項針對 FM200 的實驗證明：FM200 滅火系統(tǒng)隨著火災(zāi)規(guī)模和噴放時間的越長，產(chǎn)生的 HF 濃度越高，對精密儀器和設(shè)

6、備的酸蝕作用越強，對人的皮膚腐蝕作用隨之增強。同時，因 FM200 在噴放時產(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)計規(guī)范中強條規(guī)定了“在通訊機房和電子計算機房等防護區(qū)，設(shè)計噴件不應(yīng)大于 8s；在其他防護區(qū)，設(shè)計噴房時間不應(yīng)大于10s?！倍鶕?jù)不同火災(zāi)類型，浸漬時間最長也不超過 20min。通過這些相關(guān)的條款，盡可能保證在 FM200 滅火的同時保護滅火對象不收到損傷。因FM200 的壓力為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，在消防

7、實踐上不主張使用組合分配系統(tǒng)，特別是當(dāng)保護區(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（GB 50370-2005），設(shè)計、施工、驗收規(guī)范的支撐以及大量應(yīng)用的實踐、經(jīng)驗和滅火技術(shù)的成熟、有一套比較方便算方法，便于設(shè)計人員掌握系統(tǒng)的設(shè)計和實施。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，其他性能是氣體滅火系統(tǒng)中最為突出的。2、超細(xì)干火系統(tǒng)特點超細(xì)干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

8、毒、無害，對皮膚無刺激，對保護物無腐蝕；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)干火劑，性好，有良好抗復(fù)燃性、彌散性和電絕緣性。其滅火機理是以化學(xué)滅火為主，通過化學(xué)、物理雙重滅火機能撲滅火焰。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、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，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

9、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)生基或是活性團機，并靠這些具有很高能量的基反應(yīng)，維持燃燒的進行。OH 和 H 是維持燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的關(guān)鍵基，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)，生成的基，使燃燒過程得以延續(xù)，且不斷擴大。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)它們進入燃燒區(qū)與火焰中的基接觸時，基被瞬時吸附在粉末表面，并發(fā)生如下的反應(yīng)：M （粉末）+OH（基）MOHMOH+H（基）M+H2O上述反應(yīng)的

10、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)生的大量狀物質(zhì)吸附著在被保護物表面形成一層層；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滅火。超細(xì)干火系統(tǒng)的用量計算與氣體滅火類似，都是以保護空間體積為基礎(chǔ)。但其工作狀態(tài)類似于干火器，可以簡單的概括為點對點滅火，即通過儲罐對保護對象有針對性的布置，將防護空間分區(qū)域防護，這樣可以在出現(xiàn)火災(zāi)隱患的時刻更加高效的發(fā)揮滅火功能?；诔?xì)干火系統(tǒng)的工作狀態(tài)，“常壓工況”成為了一大亮點，相比于氣體滅火需要空間密

11、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，使用代價也更經(jīng)濟。隨著超細(xì)干火系統(tǒng)的不斷升級，滅火劑儲罐也得到了改良，常壓儲罐的出現(xiàn)延長了整個系統(tǒng)的保養(yǎng)周期。不存在罐體管路泄壓的特點也保證了意外發(fā)生時系統(tǒng)啟動的成功率。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，如滅火系統(tǒng)的使用環(huán)境，保護對象的用途、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

12、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、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，該系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于電廠、電站、軋機、印刷機、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。CO2 滅火系統(tǒng)也可以用于計算機房、館、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)用于民用建筑的時候，一定要首先確認(rèn)防護空間內(nèi)無駐留，避免發(fā)生意外。對于無法保證及時的場所，不建議采用 CO2 滅火

13、系統(tǒng)。根據(jù)七氟丙烷滅火系統(tǒng)的自身特點和滅火機理，該氣體滅火系統(tǒng)適用于：電子計算機房、館、館、貴重物品庫、電站（變壓器室）、電訊中心、潔凈廠房等重點部位的消防保護。針對于小面積、小體積的保護空間，可采用無系統(tǒng)；針對于保護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，設(shè)備密集且無特殊消防要求的環(huán)境，可采用有系統(tǒng)。結(jié)合以上兩種氣體滅火系統(tǒng)的特點，筆者認(rèn)為，針對保護空間可以達到一定氣密性，且較少并可以及時的防護空間，根據(jù)保護對象的安全要求以及經(jīng)濟技術(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)干粉自動滅火系統(tǒng)根據(jù)工作原理及使用特點，超細(xì)干火裝置廣泛應(yīng)用于工廠、配電機房、電纜隧道、飛機庫、/博物館、通訊、微機房、船舶、地鐵、隧道、等場所，考慮到超細(xì)干粉在激發(fā)時的狀態(tài)，筆者建議不要將超細(xì)干粉自動滅火系統(tǒng)設(shè)置于密集區(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