氣體滅火系統設計規范條文說明

目錄TOC\o"1-2"\h\z1.總則 392.術語與符號 412.1術語 413.設計要求 423.1一般規定 423.2系統設置 453.3七氟丙烷滅火系統 483.4IG541混合氣體滅火系統 623.5熱氣溶膠預制滅火系統 684.系統組件 694.1一般規定 695.操作與控制 706.安全要求 71

1.總則1.0.1本條闡明本《規范》1.0.2本《規范》氣體滅火系統的設置部位，應根據國家標準《建筑設計防火規范》、《高層民用建筑設計防火規范》等其它有關國家標準的規定及消防監督部門針對保護場所的火災特點、財產價值、重要程度等所作出的有關要求確定。當今，國際上已開發出化學合成類及惰性氣體類等多種替代哈龍的氣體滅火劑。其中七氟丙烷及IG541混合氣體滅火劑在我國哈龍替代氣體滅火系統中應用較廣，且已應用多年，有較好的效果，積累了一定經驗。七氟丙烷是目前替代物中效果較好的產品。其對臭氧層的耗損潛能值ODP=0，溫室效應潛能值GWP＝0.6，大氣中存留壽命ALT=31(年)，滅火劑毒性——無毒性反應濃度NOAEL=9％，滅火設計基本濃度C=8％，具有良好的清潔性——在大氣中完全汽化不留殘渣、良好的氣相電絕緣性及良好的適用于滅火系統使用的物理性能，自20世紀90年代初，工業發達國家首選用其替代哈龍滅火系統并取得成功。IG541滅火劑由N2、Ar、CO2三種惰性氣體，按一定比例混合而成，其ODP=0，使用后以其原有成分回歸自然，滅火設計濃度一般在37%~43%之間，在此濃度內人員短時間停留不會造成生理影響。系統壓源高，管網可布置較遠。1994年1月美國率先制定出潔凈氣體滅火系統設計標準(NFPA2001)，國際標準化組織(ISO)亦制訂了國際標準《潔凈氣體滅火劑一物理性能和滅火系統設計》(ISO14520)。應用實踐表明，七氟丙烷滅火系統和IG541混合氣體滅火系統均能有效地達到預期的保護目的。熱氣溶膠滅火技術是由我國消防科研人員于20世紀六十年代首先提出的，自90年代中期始，熱氣溶膠產品作為哈龍替代技術的重要組成部分在我國得到了大量使用。基于以下考慮，將熱氣溶膠預制滅火系統列入本《規范》：1)熱氣溶膠中60％以上是由N2等氣體組成，其中含有的固體微粒，平均粒徑極小(小于1μm)，并具有氣體的特性(不易降落、可以繞過障礙物等)，故在工程應用上可以把熱氣溶膠當做氣體滅火劑使用。2)十余年來，熱氣溶膠技術歷經改進已趨成熟。但是，由于國內外各廠家采用的化學配方不同，氣溶膠的性質也不盡相同，故一直難以進行規范。2004年6月，公安部發布了公共安全行業標準《氣溶膠滅火系統第1部分：熱氣溶膠滅火裝置》(GA499.1-2004)，在該標準中，按熱氣溶膠發生劑的化學配方將熱氣溶膠分為K型、S型、其它型三類，從而為熱氣溶膠設計規范的制定提供了基本條件；同時，大量的研究成果，工程實踐實例和一批地方設計標準的頒布實施也為國家規范的制定提供了可靠的技術依據。3)美國環保局(EPA)哈龍替代物管理署(SNAP)已正式批準熱氣溶膠為重要的哈龍替代品。國際標準化組織也已于2005年初將氣溶膠滅火系統納入國際標準ISO14520中。本《規范》目前將上述三種氣體滅火系統列入。其他種類的氣體滅火系統，如：三氟甲烷、六氟丙烷等，若確實需要并待時機成熟，也可考慮分階段列入。二氧化碳等氣體滅火系統仍執行現有的國家標準，由于本《規范》中只規定了全淹沒滅火系統的設計要求和方法，故本《規范》的規定不適用于局部應用滅火系統的設計，因兩者有著完全不同的技術內涵，特別需要指出的是：二氧化碳滅火系統是目前唯一可進行局部應用的氣體滅火系統。1.0.3本條規定了根據國家政策進行工程建設應遵守的基本原則。以安全為本，要求必保達到預期目的；“技術先進”，則要求火災報警、滅火控制及滅火系統設計科學，采用設備先進、成熟；“經濟合理”2.術語與符號2.1術語2.1.72.1.11“過程中點”的概念，系參照《鹵代烷1211滅火系統設計規范》GBJ110-87條文說明中有關“中期狀態”的概念提出的，其涵義基本一致。但由于滅火劑噴放50%的狀態僅為一瞬時(時間點)，而不是一個時期，故“過程中點”的概念比“中期狀態”2.11)S型熱氣溶膠TypeScondensedfireextinguishingaerosol由含有硝酸鍶[Sr(NO3)2]和硝酸鉀(KNO3)復合氧化劑的固體氣溶膠發生劑經化學反應所產生的滅火氣溶膠。其中復合氧化劑的組成(按質量百分比)硝酸鍶為35%～50%，硝酸鉀為10%～20%。2)K型熱氣溶膠TypeKcondensedfireextinguishingaerosol由以硝酸鉀為主氧化劑的固體氣溶膠發生劑經化學反應所產生的滅火氣溶膠。固體氣溶膠發生劑中硝酸鉀的含量(按質量百分比)不小于30%。3)其它型熱氣溶膠Othertypescondensedfireextinguishingaerosol非K型和S型熱氣溶膠。3.設計要求3.1一般規定3.1.4我國是一個發展中的國家，搞經濟建設應厲行節約，故按照本《規范》總則中所規定的“經濟合理”組合分配系統能減少設備用量及設備占地面積，節省工程投資費用。但是，一個組合分配系統包含的防護區不能太多、太分散。因為，各個被組合進來的防護區的滅火系統設計，都必須分別滿足各自系統設計的技術要求，而這些要求必然限制了防護區分散程度和防護區不能包容太多。何況，組合多了還應考慮火災機率的問題。此外，滅火設計用量較小且與組合分配系統的設置用量相差太懸殊的防護區，不宜參加組合。3.1.5共同防護的涵義，是指被組合的任一防護區里發生火災，都能實行滅火并達到滅火要求。那么，組合分配系統滅火劑的儲存量，按其中所需的系統儲存量最大的一個防護區的儲存量來確定。但須指出，單純防護區面積、體積最大，或是采用滅火設計濃度最大，其系統儲存量不一定最大。3.1本條規定備用量應按系統原儲存量的100%確定，是按撲救第二次火災需要來考慮的；同時參照了德國標準DIN14496的規定。一般來說，依據我國現今情況，極大多數地方3天內都能夠完成重新充裝和檢修工作。在重新恢復工作狀態前，要安排好臨時保護措施。3.1.8做系統設計、管網計算時，必需運用與涉及一些技術參數。例如與滅火劑有關的氣相液相密度、蒸氣壓力等，與系統有關的單位容積充裝量、充壓壓力、流動特性、噴嘴特性、阻力損失等，它們無不與溫度存在直接或間接的關系。因此采用同一的溫度基準是必要的，國際上大都取20℃為應用計算的基準，本《規范》中所列公式和數據(3.1.9必要時，IG541混合氣體滅火系統的儲存容器的大小(容量3.1.10本條所作出的規定，是為了盡量避免使用或少使用管道三通的設計，因其設計計算與實際間在流量上存在的誤差會帶來較大的影響，在某些應用情況下它們可能會釀成不良后果(如在一防護區里包含一個以上封閉空間的情況3.1.113.1.12在噴頭噴射角一定的情況下，降低噴頭安裝高度，會減小噴頭覆蓋面積；并且，當噴頭安裝高度小于1.5m時，遮攔物對噴頭覆蓋面積影響加大，故噴頭保護半徑應隨之減小。3.1.14本條規定，一個防護區設置的預制滅火系統裝置數量不宜多于10臺。這是考慮預制滅火系統在技術上和功能上還有不如固定式滅火系統的地方；同時，數量設多了會增大失誤的機率。故應在數量上對它加以限制。具體考慮到本《規范》對設置預制滅火系統防護區的規定和對噴頭的各項性能要求等，認為限定為“不宜超過10臺”3.1.153.1.16實驗證明，用單臺滅火裝置保護大于160m3的防護區時，規定時間內，裝置噴放的滅火劑在較遠的區域均有達不到滅火濃度的情況，所以本《規范》將單臺滅火裝置的保護容積限定在160m3以內。也就是說，對一個容積大于160m3的防護區即使設計一臺裝藥量大的滅火裝置能滿足

3.2系統設置3.2.1和3.2.2這兩條內容等效采用ISO／14520和NFPA2001標準的技術內涵；沿用了我國氣體滅火系統國家標準，如GB50163-92的表述方式。從廣義上明確地規定了各類氣體滅火劑可用來撲救的火災與不能撲救的某些物質的火災，即是對其應用范圍進行了劃定。但是，從實際應用角度方面來說，人們愿意接受另外一種更實際的表述方式——氣體滅火系統的典型應用場所或對象：1電器和電子設備；2通訊設備；3易燃、可燃的液體和氣體；4其它高價值的財產和重要場所(部位)這些的確都是氣體滅火系統的應用范圍，而且是最適宜的。凡固體類(含木材、紙張、塑料、電器等)火災，本《規范》都指撲救表面火災而言，所作的技術規定和給定的技術數據，都是在此前提下給出的；不僅是七氟丙烷和IG541滅火系統如此，凡鹵代烷氣體滅火系統，以及除二氧化碳滅火系統以外的其他惰性氣體滅火系統概無例外。也就是說，本《規范》的規定不適用于固體深位火災。對于IG541混合氣體滅火系統，因其滅火效能較低，以及在高壓噴放時可能導致可燃易燃液體飛濺及汽化，有造成火勢擴大蔓延的危險，一般不提倡用于撲救主燃料為液體的火災。3.2.3對于熱氣溶膠滅火系統，其滅火劑采用多元煙火藥劑混合制得，從而有別于傳統意義的氣體滅火劑，特別是在滅火劑的配方選擇上，各生產單位相差很大。制造工藝、配方選擇不合理等因素均可導致發生嚴重的產品責任事故。在我國，曾先后發生過熱氣溶膠產品因誤動作引起火災、儲存裝置爆炸、噴放后損壞電器設備等多起嚴重事故，給人民生命財產造成了重大損失。因此，必須在科學、審慎的基礎上對熱氣溶膠滅火技術的生產和應用進行嚴格的技術、生產和使用管理。多年的基礎研究和應用性實驗研究，特別是大量的工程實踐例證證明：S型熱氣溶膠滅火系統用于撲救電氣火災后不會造成對電器及電子設備的二次損壞，故可用于撲救電氣火災；K型熱氣溶膠滅火系統噴放后的產物會對電器和電子設備造成損壞；對于其它型熱氣溶膠滅火系統，由于目前國內外既無相應的技術標準要求，也沒有應用成熟的產品，本著“成熟一項，納入一項”的基本原則，本《規范》提出了對K型和其它型熱氣溶膠滅火系統產品在電氣火災中應用的限制規定。今后，若確有被理論和實踐證明不會對電器和電子設備造成二次損壞的其它型熱氣溶膠產品出現時，本條款可進行有關內容的修改。當然，對于人員密集場所、有爆炸危險性的場所及有超凈要求的場所(如：制藥、芯片加工等處)，不應使用熱氣溶膠產品。3.2.4不宜以二個或以上封閉空間劃分防護區，即使它們所采用滅火設計濃度相同，甚至有部分聯通，也不宜那樣去做。這是因為在極短的滅火劑噴放時間里，兩個及兩個以上空間難于實現滅火劑濃度的均勻分布，會延誤滅火時間，或造成滅火失敗。對于含吊頂層或地板下的防護區，各層面相鄰，管網分配方便，在設計計算上比較容易保證滅火劑的管網流量分配，為節省設備投資和工程費用，可考慮按一個防護區來設計，但需保證在設計計算上細致、精確。對采用管網滅火系統的防護區的面積和容積的劃定，是沿用了我國國家標準《鹵代烷1301滅火系統設計規范》GB50163-92的規定。根據應用的實際需要稍有擴大。熱氣溶膠滅火系統，其藥劑用量是其它氣體的1/5左右，又是固體常壓儲存，在體積重量上輕巧了許多；在多臺聯動方面，采用電信號直接啟動多臺裝置，有效地提高了可靠性，為在同一防護區內使用較多臺數的熱氣溶膠滅火裝置提供了可能。采用熱氣溶膠預制滅火系統的防護區，其面積和容積的規定是參考GB50163-92的規定并結合我國熱氣溶膠技術的現狀確定的。3.2.53.2.6熱氣溶膠滅火劑在實施滅火時所產生的氣體量比七氟丙烷和IG541要少50％以上，再加上噴放相對緩慢，不會造成防護區內壓力急速明顯上升，所以，當采用熱氣溶膠滅火系統時可以放寬對圍護結構承壓的要求。3.2.7有了泄壓口，一定有滅火劑從它流失。在滅火設計用量公式中，對于噴放過程階段內的流失量已經在設計用量中考慮；而滅火浸漬階段內的流失量卻沒有包括。對于浸漬時間要求10min以上，而門、窗縫隙比較大，密封較差的防護區，其泄漏的補償問題，可通過門風扇試驗進行確定。由于七氟丙烷滅火劑比空氣重，為了減少滅火劑從泄壓口流失，泄壓口應開在防護區凈高的2/3以上，即泄壓口下沿不低于防護區凈高的2/3。3.2.8條文中“泄壓口宜設在外墻上”3.2.9對防護區的封閉要求是全淹沒滅火的必要技術條件，因此不允許除泄壓口之外的開口存在；例如自動3.2.10由于固體的氣溶膠發生劑在啟動、產生熱氣溶膠速率等方面受溫度和壓力的影響不顯著，通常對使用熱氣溶膠的防護區環境溫度可以放寬到不低于-20℃。但溫度低于3.3七氟丙烷滅火系統3.3.1滅火設計濃度不應小于滅火濃度1.3倍及惰化設計濃度不應小于惰化濃度1.1倍的規定，是等同采用ISO／14520及NFPA200l標準的規定。有關可燃物的滅火濃度數據及惰化濃度數據，也是采用了ISO／14520及NFPA200l標準的數據。采用惰化設計濃度的，只是對有爆炸危險的氣體和液體類的防護區火災而言。即是說，無爆炸危險的氣體、液體類的防護區，仍采用滅火設計濃度進行消防設計。那么，如何認定有無爆炸危險呢？首先，應從溫度方面去檢查。以防護區內存放的可燃、易燃液體或氣體它們的閃點(閉口杯法)溫度為標準，檢查防護區的最高環境溫度及這些物料儲存(或工作)溫度，不高過閃點溫度的，且防護區滅火后不存在永久性火源，而防護區又經常保持通風良好，則可認為無爆炸危險，可按滅火設計濃度進行設計。還須提請注意的是：對于撲救氣體火災，滅火前應做到切斷氣源。當防護區最高環境溫度或可燃、易燃液體的儲存(或工作)溫度，高過其閃點(閉口杯法)溫度時，可進一步再作檢查：如果在該溫度下，液體揮發形成的最大蒸汽濃度小于它的燃燒下限濃度值的50％時，仍可考慮按無爆炸危險的滅火設計濃度進行設計。如何在設計時確定被保護對象(可燃、易燃液體)的最大蒸汽濃度是否會小于其燃燒下限濃度值的50％呢？這可轉換為計算防護區內被保護對象的允許最大儲存量；并可參考下式進行計算：式中——允許的最大儲存量，kg；——該液體(保護對象)蒸汽在空氣中燃燒下限濃度，％(v/v)；——該液體的分子量；——防護區最高環境溫度或該液體工作溫度(按其中最大值，絕對溫度)——防護區的容積，m3。3.3.3本條規定了圖書、檔案、票據及文物資料等防護區的滅火設計濃度宜采用10％。首先應該說明，依據本《規范》3.2.固體類可燃物大都有從表面火災發展為深位火災的危險；并且，在燃燒過程中表面火災與深位火災之間無明顯的界面可以劃分，是一個漸變的過程。為此，在滅火設計上，立足于撲救表面火災，顧及到淺度的深位火災的危險；這也是制定鹵代烷滅火系統設計標準時，國內外一貫的做法。如果單純依據ISO/14520標準所給出的七氟丙烷滅固體表面火災的滅火濃度為5.8％的數據，而規定上述防護區的最低滅火設計濃度為7.5％，是不恰當的。因為那只是單純的表面火災滅火濃度，ISO/14520標準所給出的這個數據，是以正庚烷為燃料的動態滅火試驗中測得的，它當然是單純的表面火災，只能在熱釋放速率等方面某種程度上代表固體表面火災，而對淺度的深位火災的危險性，正庚烷火不可能準確體現。本條規定了紙張類為主要可燃物防護區的滅火設計濃度，它們在固體類火災中發生淺度深位火災的危險，比之其它可能性更大。撲滅深位火災的滅火濃度要遠大于撲滅表面火災的滅火濃度；且對于不同的滅火浸漬時間，它的滅火濃度會發生變化，浸漬時間長，則滅火濃度會低一些。制定本條標準應以試驗數據為基礎，但七氟丙烷撲滅實際固體表面火災的基本試驗迄今未見國內外報導，無法借鑒。現今只有借鑒以往國內外制定其它鹵代烷滅火系統設計標準的有關數據，它們對上述保護對象，其滅火設計濃度約取滅火濃度的1.7~2.0倍，浸漬時間大都取10min。故本條規定七氟丙烷在上述防護區的滅火設計濃度為10％，是滅火濃度的1.72倍。3.3.43.3.5通訊機房、計算機房中的陳設、存放物，主要是電子電器設備、電纜導線和磁盤、紙卡之類，以及桌椅辦公器具等，它們應屬固體表面火災的保護。依據ISO／14520標準的數據，固體表面火災的七氟丙烷滅火濃度為5.8%，最低滅火設計濃度可取7.5％。但是，由于防護區內陳設、存放物多樣，不能單純按電子電器設備可燃物類考慮；即使同是電纜電線，也分塑膠與橡膠電纜電線，它們滅火難易不同。我國國家標準“l301”設計規范，對通訊機房、電子計算機房規定“1301”的滅火設計濃度為5％，而固體表面火災“1301從另外一個角度來說，七氟丙烷與“1301”比較，在火場上它比“1301”的分解產物多，其中主要成分是HF，HF對人體與精密設備是有傷害和浸蝕影響的，但據美國Fessisa的試驗報告指出，提高七氟丙烷的滅火設計濃度，可以抑制分解產物的生成量，提高20％就可減少50％的生成量。正是考慮上述情況，本《規范》確定七氟丙烷對通訊機房、電子計算機房的保護，采用滅火設計濃度為8％，安全系數取的是1.38。3.3.63.3.7另外，七氟丙烷遇熱時比“1301”的分解產物要多出很多，其中主要成分是HF，它對人體是有傷害的；與空氣中的水蒸汽結合形成 氫氟酸，還會造成對精密設備的浸蝕損害。根據美國Fesseisa的試驗報告，縮短鹵代烷在火場的噴放時間，從10s縮短為5s，分解產物減少將近一半。為有效防止滅火時HF對通訊機房、電子計算機房等防護區的損害，宜將七氟丙烷的噴放時間從一般的10s更縮短一些，故本條中規定為8s。這樣的噴放時間經試驗論證，一般是可以做到的，在一些工業發達國家里也是被提倡的。當然，這會增加系統設計和產品設計上的難度，尤其是對于那些離儲瓶間遠的防護區和組合分配系統中的個別防護區，它們的難度會大一些。故本《規范》采用了5.6MPa增壓(等級)條件供選用。3.3.對撲救木材、紙張、織物類固體表面火災，規定滅火浸漬時間宜采用20min。這是借鑒以往鹵代烷滅火試驗的數據。例如，公安部天津消防研究所以小木楞垛(12mm×12mm×140mm，5排×7層)動態滅火試驗，求測固體表面火災的滅火數據(美國也曾做過這類試驗)。他們的滅火數據中，以“1211”為工質，達到3.5％的濃度，滅明火；欲繼續將木楞垛中的陰燃火完全滅掉，需要提高到6~8％的濃度，并保持此濃度6~7min；若以3.5~4％的濃度完全滅掉陰燃火，保持時間要增至30min以上。在3.3.3中規定本類火災的滅火設計濃度為10％，安全系數取1.72，按慣例該安全系數取的偏低點。鑒于七氟丙烷市場價較高，不宜將設計濃度取高，而是可以考慮將浸漬時間稍加長些，仍然達到安全應用的目的。故本條規定了撲救木材、紙張、織物類滅火的浸漬時間為20min。這樣做符合本《規范》總則中“安全可靠”、“經濟合理”至于其它類固體火災，滅火一般要比木材、紙張類容易些(熱固性塑料等除外)，故滅火浸漬時間規定為宜采用10min。通訊機房、電子計算機房的滅火浸漬時間，在本《規范》里不像其它類固體火災規定的那么長，系出于以下兩方面的考慮：1．盡管它們同屬固體表面火災保護，但電子、電器類不像木材、紙張那樣容易趨近構成深位火災，撲救起來要容易得多；同時，國內外對電子算計機房這樣的典型應用場所，專門做過一些試驗，試驗表明，鹵代烷滅火時間都是在1min內完成的，完成后無復燃現象。2．通訊機房、計算機房所采用的是精密設備，通導性和清潔性都要求非常高，應考慮到七氟丙烷在火場所產生的分解物，可能會對它們造成危害。所以在保證滅火安全的前提下，盡量縮短浸漬時間是必要的。利于滅火之后盡快將七氟丙烷及其分解產物從防護區里清除出去。但從滅火安全考慮，也不宜將滅火浸漬時間取得過短，故本《規范》規定，通訊機房、計算機房等防護區的滅火浸漬時間為5min。氣體液體火災都是單純的表面火災。所有氣體、液體滅火試驗表明，當氣體滅火劑達到滅火濃度后都能立即滅火。考慮到一般的冷卻要求，本《規范》規定它們的滅火浸漬時間不應小于1min。如果滅火前的燃燒時間較長，冷卻不容易，浸漬時間應適當加長。3.3.9七氟丙烷20℃時的蒸氣壓為0.39MPa(為什么要對增壓壓力作出規定，而不可隨意選取呢？這其中的主要緣故是七氟丙烷儲存的初始壓力，是影響噴頭流量的一個固有因素。噴頭的流量曲線是按初始壓力為條件預先作定的，這就要求初始充壓壓力不能隨意選取。為了設計方便，設定了三個級別：系統管網長、流損大的，可選用4.2MPa及5.6MPa增壓級；管網短、流損小的，可選用2.5MPa增壓級。2.5MPa及4.2MPa是等同采用了ISO/14520及NFPA2001標準的規定；增加的5.6MPa增壓級是為了滿足我國最通常采用的組合分配系統的設計需要，在一些距離儲瓶間較遠防護區也能達到噴射時間不大于8s的設計條件。3.3.10對單位容積充裝量上限的規定，是從儲存容器使用安全考慮的。因充裝量過高時，當儲存容器工作溫度(即環境溫度)上升到某一溫度之后，其內壓隨溫度的增加會由緩增變為陡增，這會危及儲存容器的使用安全，故而應對單位容積充裝量上限作出恰當而又明確的規定。充裝量上限由實驗得出，所對應的最高設計溫度為50℃，各級的儲存容器的設計壓力應分別不小于：一級4.0MPa；二級5.6MPa(焊接容器系統計算過程中初選充裝量，建議采用800~900kg/m3左右。3.3.11本條所作的規定，是為保證七氟丙烷在管網中的流動性能要求及系統管網計算方法上的要求所需設定的。我國國家標準GBJ50163-92和美國標準NFPA12A3.3.12管網設計布置為均衡系統有三點好處：一是滅火劑在防護區里容易做到噴放均勻，利于滅火；二是可不考慮滅火劑在管網中的剩余量，做到節省；三是減少設計工作的計算量，可只選用一種規格的噴頭，只要計算“最不利點”均衡系統本應是管網中各噴頭的實際流量相等，但實際系統大都達不到這一條件。因此，按照慣例，放寬條件，符合一定要求的，仍可按均衡系統設計。這種規定，其實質在于對各噴頭間工作壓力最大差值容許有多大。過去，對于可液化氣體的滅火系統，國內外標準一般都按流程總損失的10％確定允許最大差值。如果本《規范》也采用這一規定，在按本《規范》設計的七氟丙烷滅火系統中，按第二級增壓的條件計算，可能出現的最大的流程總損失為l.5MPa(4.2MPa/2－0.6MPa)，允許的最大差值將是0.15MPa。即當“最不利點”噴頭工作壓力是0.6MPa時，“最利點”噴頭工作壓力可達0.75MPa，由此計算得出噴頭之間七氟丙烷流量差別接近20％(若按第三級增壓條件計算其差別會更大)。差別這么大，對七氟丙烷滅火系統來說，要求噴射時間短、滅火快，仍將其認定是均衡系統，顯然是不合理的。上述制定允許最大差值的方法有值得商榷的地方。管網各噴頭工作壓力差別，是由系統管網進入防護區后的管網布置所產生的，與儲存容器管網、匯流管和系統的主干管沒有關系，不應該用它們來規定“允許最大差值”；更何況上述這些管網的損失占流程總損失的大部分，使最終結果誤差較大。本《規范》從另一個角度考慮——相互間發生的差別用它們自身長短去比較，故規定為：“在管網上，從第1分流點至各噴頭的管道阻力損失，其相互之間的最大差值不應大于20％”。雖然允許差值放大了，但噴頭之間的流量差別卻減小了。經測算，當第1分流點至各噴頭的管道阻力損失最大差值為20％時，其噴頭之間流量最大差別僅為10％左右。3.3.141本款是等同采用了ISO/14520及NFPA2001標準的規定。公式中C１值的取用，取百分數中的實數(不帶百分號)。公式中K(海拔高度修正系數)值，對于在海拔高度0~1000m以內的防護區滅火設計，可取K=1．即可以不修正。對于采用了空調或冬季取暖設施的防護區，公式中的S值，可按20℃2本款是等同采用了ISO／14520及NFPA200l標準的規定。3一套七氟丙烷滅火系統需要儲存七氟丙烷的量，就是本條規定系統的儲存量。3.3.13.1條計算出來的“滅火設計用量”，是必須儲存起來的，并且在滅火時要全部噴放到防護區里去，否則就難以實現滅火的目的。但是要把容器中的滅火劑全部從系統中噴放出去是不可能的，總會有一些剩留在容器里及部分非均衡管網的管道中。為了保證“滅火設計用量”都能從系統中噴放出去，在系統容器中預先多充裝一部分，這多裝的量正好等于在噴放時剩留的，即可保證“滅火設計用量”全部噴放到防護區里去。5非均衡管網內剩余量的計算，參見下圖說明：從管網第一分支點計算各支管的長度，分別取各長支管與最短支管長度的差值為計算剩余量的長度；各長支管在末段的該長度管道內容積量之和，等量于滅火劑在管網內剩余量的體積量。其中bc＜bd，bx=bc及ad+bc=ae+ex2噴放時，系統管網里七氟丙烷剩余量(容積量)等于管道xd段、x2f3.3.154本款規定了七氟丙烷滅火系統管網的計算方法。由于七氟丙烷滅火系統是采用了氮氣增壓輸送，氮氣增壓方法是采用的定容積的密封蓄壓方式，在七氟丙烷噴放過程中無氮氣補充增壓。故七氟丙烷滅火系統噴放時，是定容積的蓄壓氣體自由膨脹輸送七氟丙烷，形成不定流、不定壓的隨機流動過程。這樣的管流計算是比較復雜的，細致的計算應采用微分的方法，但工程應用計算上很少采用這種方法。歷來，工程應用計算，在保證應用精度的條件下，力求簡單方便。鹵代烷滅火系統計算也不例外，以往的鹵代烷滅火系統的國際國外標準都是這樣做的(但迄今為止，國際國外標準尚未提供潔凈氣體滅火劑滅火系統的管網計算方法)。對于這類管流的簡化計算常采用的辦法，是以平均流量取代過程中的不定流量。已知流量還不能進行管流計算，還需知道相對應的壓頭。尋找簡化計算方法，也就是尋找相應于平均流量的壓頭。在七氟丙烷噴放全過程中，必然存在這樣的某一瞬時，其流量會正好等于全過程的平均流量，那么該瞬時的壓頭即是所需尋找的壓頭。對于現今工程上通常所建立的鹵代烷滅火系統，經過精細計算，鹵代烷噴放的流量等于平均流量的那一瞬時，是系統的鹵代烷設計用量從噴頭噴放出去50％的瞬時(準確地說，是非常接近50%的瞬時)；只要是在規范所設定的條件下進行系統設計，不會因為系統的某些差異帶來該瞬時點的較大的偏移。將這一瞬時，規定為噴放全過程的“過程中點”。本《規范》對七氟丙烷滅火系統的管網計算就采用了這個計算方法。它不是獨創，也是沿用了以往國際標準和國外標準對鹵代烷滅火系統的一貫做法。5噴放“過程中點”儲存容器內壓力的含義，請見上一款的說明。這一壓力的計算公式，是按定溫過程依據波義爾——馬略特定律推導出來的。6本款是提供七氟丙烷滅火系統設計進行管流阻力損失計算的方法。該計算公式可以做成圖示(圖3.3.15-1)，更方便與計算使用。圖3.3.15-1七氟丙烷管流阻力損失的計算，現今的ISO／14520及NFPA2001標準都未提供出來。為了建立這一計算方法，首先應該了解七氟丙烷在滅火系統中的管流狀態。為此進行了專項實驗，對七氟丙烷在20℃圖3.3.15-2從測試結果得知，七氟丙烷在管道中的流動，即使在大壓力降的條件下，基本上仍是液相流。據此，依據流體力學的管流阻力損失計算基本公式和阻力平方區的尼古拉茨公式，建立了本《規范》中的七氟丙烷管流的計算方法。將這一計算方法轉換為對鹵代烷1211的計算，與NFPA12B標準和BS5306標準上的計算進行校核，得到基本一致的結果。本款中所列3.3.15-5式和圖3.3.15-1有關管件的局部阻力損失當量長度選列如下，可供設計參考使用：螺紋接口彎頭局部損失當量長度表3.3.15規格ND(mm)20253240506580法蘭100法蘭125當量長度(m)0.670.851.131.311.682.012.501.702.10螺紋接口三通局部損失當量長度表3.3.15規格(mm)2025324050當量長度(m)直路支路直路支路直路支路直路支路直路支路0.270.850.341.070.461.40.521.650.672.1規格(mm)6580法蘭100法蘭125當量長度(m)直路支路直路支路直路支路直路支路0.822.51.013.111.404.11.765.1螺紋接口縮徑接頭局部損失當量長度表3.3.15規格(mm)25×2032×2532×2040×3240×25當量長度(m)0.20.20.40.30.4規格(mm)50×4050×3265×5065×4080×65當量長度(m)0.30.50.40.60.5規格(mm)80×50法蘭100×80法蘭100×65法蘭125×100法蘭125×80當量長度(m)0.70.60.90.81.13.3.16最小Pc值是參照實驗結果確定的。Pc≥Pm/2(MPa，絕對壓力)，它是對七氟丙烷系統設計通過“簡化計算”后精確性的檢驗；如果不符合，說明設定條件不滿足，應該調整重新計算。下面用一個實例，介紹七氟丙烷滅火系統設計的計算演算：有一通訊機房，房高3.2m，長14m，寬7m，設七氟丙烷滅火系統進行保護(引入的部件的有關數據是取用天津盛達安全科技實業公司的ZYJ-100系列產品)。1)確定滅火設計濃度依據本《規范》中規定，取=8%2)計算保護空間實際容積=3.2×14×7=313.6(m3)3)計算滅火劑設計用量依據本《規范》中規定，，其中，=1；=0.1269+0.000513×20(℃)=0.13716(m3/kg)4)設定滅火劑噴放時間依據本《規范》中規定，取=7s5)設定噴頭布置與數量選用JP型噴頭，其保護半徑R=7故設定噴頭為2只；按保護區平面均勻布置噴頭6)選定滅火劑儲存容器規格及數量根據W=198.8kg，選用100升的JR-100/54儲存容器3只。7)繪出系統管網計算圖8)計算管道平均設計流量主干管：支管：=/2=14.2(kg/s)儲存容器出流管：9)選擇管網管道通徑以管道平均設計流量，依據本《規范》條文說明3.3.15第6款中圖3.3.15-1選取，其結果，標在管網計算圖上。10)計算充裝率系統儲存量：管網內剩余量：=0儲存容器內剩余量：=×3.5=3×3.5=10.5(kg)充裝率：11)計算管網管道內容積先按管道內徑求出單位長度的內容積，然后依據管網計算圖上管段長度求算：=29×3.42+7.4×1.96=113.7(dm3)12)選用額定增壓壓力依據本《規范》中規定，選用=4.3Mpa(絕對壓力)。13)計算全部儲存容器氣相總容積依據本《規范》公式=3×0.1(1-697.7/1407)=0.1512(m3)14)計算“過程中點”儲存容器內壓力依據本《規范》公式=(4.3×0.1512)/[0.1512+198.8/(2×1407)+0.1137]=1.938(MPa，絕對壓力)15)計算管路損失(1)a-b段以=9.47kg/s及Dn=40mm，查圖3.3.15-1得：(ΔP/L)ab=0.0103MPa/m計算長度Lab=3.6+3.5+0.5=7.6(m)ΔPab=(ΔP/L)ab×Lab=0.0103×7.6=0.0783(MPa)(2)b-b’段以0.55=15.6kg/s及DN=65mm，查圖3.3.15-1得：(ΔP/L)bb’=0.0022MPa/m計算長度Lbb’=0.8(m)ΔPbb’=(ΔP/L)bb’×Lbb’=0.0022×0.8=0.00176(MPa)(3)b’-c段以=28.4/kg/s及DN=65mm，查圖3.3.15-1得：(ΔP/L)b’c=0.008MPa/m計算長度Lb’c=0.4+4.5+1.5+4.5+26=36.9(m)ΔPb’c=(ΔP/L)b’c×Lb’c=0.008×36.9=0.2952(MPa)(4)c-d段以=14.2kg/s及DN=50mm，查圖3.3.15-1得：(ΔP/L)cd=0.009MPa/m計算長度Lcd=5+0.4+3.5+3.5+0.2=12.6(m)ΔPcd=(ΔP/L)cd×Lcd=0.009×12.6=0.1134(MPa)(5)求得管路總損失：=ΔPab+ΔPbb’+ΔPb’c+ΔPcd=0.4887(MPa)16)計算高程壓頭依據本《規范》中公式，其中，H=2.8m(“過程中點”時，噴頭高度相對儲存容器內液面的位差)∴=10-6×1407×2.8×9.81=0.0386(MPa)17)計算噴頭工作壓力依據本《規范》中公式，=1.938-0.4887-0.0386=1.411(MPa，絕對壓力)18)驗算設計計算結果依據本《規范》的規定，應滿足下列條件：(1)≥0.7(MPa，絕對壓力)；(2)≥=1.938/2=0.969(MPa，絕對壓力)。皆滿足，合格。19)計算噴頭等效孔口面積及確定噴頭規格以=1.411MPa從本《規范》附錄C表C-2中查得，噴頭等效孔口單位面積噴射率：=3.1[(kg/s)/cm2]又，噴頭平均設計流量：=/2=14.2kg/s由本《規范》中公式求得噴頭等效孔口面積：=14.2/3.1=4.58(cm2)由此，即可依據求得的值，從產品規格中選用與該值相等(偏差eq\o(\s\up7(+9),\s\do3(-3))%)、性能跟設計一致的噴頭為JP-30。3.3.18一般噴頭的流量系數在工質一定的紊流狀態下，只由噴頭孔口結構所決定，但七氟丙烷滅火系統的噴頭，由于系統采用了氮氣增壓輸送，部分氮氣會溶解在七氟丙烷里，在噴放過程中它會影響七氟丙烷流量。氮氣在系統工作過程中的溶解量與析出量3.4IG541混合氣體滅火系統3.4.6泄壓口面積是該防護區采用的滅火劑噴放速率及防護區圍護結構承受內壓的允許壓強的函數。噴放速率小，允許壓強大，則泄壓口面積小；反之，則要求泄壓口面積大。泄壓口面積可通過計算得出。由于IG541滅火系統噴放過程中，初始噴放壓力高于平均流量的噴放壓力，約高出平均流量噴放壓力1倍。推算結果，初始噴放的峰值流量約是平均流量的倍。因此，條文中的計算公式是按平均流量的倍求出的。建筑物的內壓允許壓強，應由建筑結構設計給出。下列數據供參考：建筑物的內壓允許壓強表3.4.建筑物類型允許壓強(Pa)輕型和高層建筑1200標準建筑2400重型和地下建筑48003.4.73此式按系統設計用量完全釋放時，當時儲瓶內溫度和管網管道內平均溫度計算IG541滅火劑密度而求得。3.4.82該式是根據1.1倍平均流量對應噴頭容許最小壓力下，以及釋放近95%設計用量，管網末端壓力接近于0.5MPa(表壓)時，它們的末端流速皆小于臨界流速條件下求得。在計算選用時，在選用范圍內，下游支管宜偏大選用；噴頭接管按噴頭接口尺寸選用。4此式是以釋放95%設計用量的一半時的系統狀況，按絕熱過程求出。6此式是根據亞臨界壓差流量計算公式，即，其中以初始溫度代入而求得。式的推導，是設定IG541噴放的系統流程為絕熱過程，得=常量求取孔口和孔口前二截面的方程式，并以代入，得相對于，相當小，從而忽略項，得又；最終即可求出式。減壓孔板可按右圖設計：d——孔口直徑；D——孔口前管道內徑；d/D——0.25~0.55。當d/D≤0.35，=0.6；0.35<d/D≤0.45，=0.61；0.45<d/D≤0.55，=0.62。7系統流程損失計算，采用了可壓縮流體絕熱流動計入摩擦損失為計算條件，建立管流的方程式：最后推算出：其中：由于該式中，壓力流量間是隱函數，不便求解，故將計算式改寫為條文中形式。下面用實例，介紹IG541混合惰性滅火系統設計的計算演算：某機房為20×20×3.5m，最低環境溫度20℃見如下系統圖：減壓孔板前管道(a~b)長15m，減壓孔板后主管道(b~c)長75m，管道連接件當量長度9m；一級支管(c~d)長5m，管道連接件當量長度11.9m；二級支管(d~e)長5m，管道連接件當量長度6.3m；三級支管(e~f)長2.5m，管道連接件當量長度5.4m；末端支管(f~g)長2.6m，管道連接件當量長度7.1m。1)確定滅火設計濃度依據本《規范》，取=37.5%。2)計算保護空間實際容積=20×20×3.5=1400(m3)。3)計算滅火劑設計用量依據本《規范》，，其中，=1，=0.6575+0.0024×20(℃)=0.7055(m3/kg)，=932.68(kg)。4)設定滅火劑噴放時間依據本《規范》，取=55s。5)選定滅火劑儲存容器規格及儲存壓力級別選用70升的15MPa存儲容器,根據=932.68kg，充裝系數η=211.15kg/m3，儲瓶數n=(932.68/211.15)/0.07=63.1，取整后，n=64(只)。6)計算管道平均設計流量主干管：=0.95×932.68/55=16.110(kg/s)；一級支管：=/2=8.055(kg/s)；二級支管：=/2=4.028(kg/s)；三級支管：=/2=2.014(kg/s)；末端支管：=/2=1.007(kg/s)，即=1.007kg/s。7)選擇管網管道通徑以管道平均設計流量，依據本《規范》，初選管徑為：主干管：125mm；一級支管：80mm；二級支管：65mm；三級支管：50mm；末端支管：40mm。8)計算系統剩余量及其增加的儲瓶數量=0.1178m3，=1.1287m3，=+=1.2465m3；=0.07×64=4.48m3；依據本《規范》，≥14.589(kg)，計入剩余量后的儲瓶數：n1≥[(932.68+14.589)/211.15]/0.07≥64.089取整后，n1=65(只)9)計算減壓孔板前壓力依據本《規范》，=4.954(MPa)。10)計算減壓孔板后壓力依據本《規范》，=0.52×4.954=2.576(MPa)。11)計算減壓孔板孔口面積依據本《規范》，；并初選=0.61，得出=20.570(cm2)，d=51.177(mm)。d/D=0.4094；說明選擇正確。12)計算流程損失根據=2.576(MPa)，查本《規范》附錄E表E-1，得出b點=566.6，=0.5855；依據本《規范》，，代入各管段平均流量及計算長度(含沿程長度及管道連接件當量長度)，并結合本《規范》附錄E表E-1，推算出：c點=656.9，=0.5855；該點壓力值=2.3317MPa；d點=705.0，=0.6583；e點=728.6，=0.6987；