关键字：气体灭火系统 
1．概 述

1．1背景

国家对气体灭火系统的应用有明确的规定，GBJ16-87《建筑设计防火规范》GB50045-95《高层民用建筑设计防火规范》GBJ98-87《人民防空工程设计防火规范》等国家标准中要求通讯机房、计算机房、档案库、发电机房、贵重设备室等场所应设置气体灭火设备。

最早作为密闭空间的灭火剂哈龙104（四氯化碳），大约于1900年以前开始使用，随后由于其毒性高被高效低毒的哈龙1211、1301所替代。自此哈龙1211、1301作为传统的灭火装置被广泛应用。

1974年，美国两位科学家发现氟氯烃（CFC）和哈龙对大气臭氧层有很强的破坏作用，故此1987年，35个国家签署了有关停止生产臭氧损耗物质的蒙特利尔协议书，我国于1991年签约。我国将于2005年停止生产1211灭火剂，于2010年停止生产1301灭火剂。为此世界各国的科学家都在积极寻找能够替代哈龙的新型灭火剂，但作为哈龙的替代物，它必须在下述几方面有较好的性能：①清洁；②对臭氧层的耗损潜能值（ODP）小；③较好的灭火性能；④低毒或无毒；⑤合成物在大气中存留寿命（ALT）短；⑥经济。

在2001年8月国家消防局下发的217号文件《关于进一步加强卤代烷替代品及其替代技术管理的通知》上列举出几种政策允许的清洁灭火剂，其中包括三氟甲烷、七氟丙烷、六氟丙烷、氮气、氩气、氮氩混合气体和氮氩CO2混合气体，这几种灭火剂都可以用来替代哈龙。另外，原有的CO2灭火剂，也广泛的应用于固定灭火系统中。

最近两年，IG541、七氟丙烷灭火剂由于其可靠的灭火性能、优越的环保特点被广泛的应用于气体灭火系统中，在近四年的实践中这两种灭火系统得到了不断的完善。

1        2灭火剂特点

1．2．1  IG541

组成：52%的氮气、40%的氩气和8%的CO2组成，

灭火机理：物理方式（冷却灭火，窒熄灭火）

特点：

6        IG541是一种无色、无味、无毒不导电的混合气体，不破坏大气臭氧层，对环境无任何不利影响；

7                  灭火过程洁净，灭火后不留痕迹；

8                  非常适用于长期有人滞留的场所；

9                  能够长久保持灭火所需的浓度；

10              不导电，不含水性物质，不会对电器设备、磁带、资料等造成损害。

11              IG541适用于扑救A类表面火灾，B、C类及电气火灾，并且灭火效果优良。

1．2．2七氟丙烷

七氟丙烷也是一种人工合成的灭火剂，属卤代烷烃类灭火剂。

灭火机理：主要依靠化学灭火，伴有物理冷却作用。

特点:

1        储存量大,占地面积小;

2        灭火过程清洁、环保;

3        不导电，不含水性物质，不会对电器设备、磁带、资料等造成损害。

4        七氟丙烷适用于扑救A类表面火灾，B、C类及电气火灾，并且灭火效果优良。

 

在产品方面，执行公安部2002年颁布的GA400-2002《气体灭火系统及零部件性能要求和试验方法》，在设计、施工、验收方面有各地颁布的地方标准予以规范，如IG541灭火系统有陕西省、上海、北京颁布的地方标准；七氟丙烷有广东省1999年颁布的地方规范以及北京2003年颁布的地方规范。因此，灭火系统的设计、施工、验收中存在着选择系统所执行的标准的问题，迫切需要进行统一。

 

2．气体灭火系统的生产情况

国内IG541、七氟丙烷灭火系统的生产始于1999年，在生产初期，由于标准、市场、产品配套等多种因素的影响，产量较低，近一两年，七氟丙烷药剂价格回落，IG541的诸多优点被用户认可，目前这两种系统的生产在国内消防厂家均占主导地位。

在2003年5月1日起IG541、七氟丙烷灭火系统正式执行GA400-2002《气体灭火系统及零部件性能要求和试验方法》公安标准，在其生产、试验过程中严格按照这一标准控制。

气体灭火系统不论其药剂是何种气体，在组成、工作原理诸多方面基本一致，只是根据药剂的不同，其工作压力、通径不同。因此，系统的主要元器件的生产甚至结构都与过去的CO2灭火系统、卤代烷1301灭火系统一致。消防设备的生产厂家在设备、工艺等方面无需多加增添和改动。

根据不完全统计生产IG541、七氟丙烷灭火系统的国内厂家有西安新竹防灾救生设备有限公司、西核卫士（原五二四厂）、南京消防器材厂、杭州新纪元消防有限公司、上海金盾消防有限公司、广东平安、上海万安达、上海倍安消防有限公司、四川消防器材厂、昆山宁华阻燃化学品有限公司、广东番禹胜捷、西安中安消防有限公司、天津消防器材厂、无锡河马消防器材有限公司等。

 

3．气体灭火系统在工程中的应用和监督

3．1产品分布及使用场所

根据对陕西省十一个地区进行的调查结果表明：除一个地区未设置IG541、七氟丙烷灭火系统外，其余十个地区均设置有这两种系统。另外对陕西境内几个消防厂家这两种产品在全国的使用情况调查，发现IG541、七氟丙烷灭火系统使用的场所为机房、银行、办公楼、图书馆、医院、商业大厦、生产厂房等，保护的物质以机房设备为主，还有资料、档案库、油漆间，仓库等。使用场所的分布情况见图1、图2。



从图中可以看出，IG541、七氟丙烷灭火系统多用于计算机房、配电室这些较为重要的场所，这些场所不能用水系统来保护。这些充分体现了，这两种气体系统本身的优越性所在。

3        2气体灭火产品市场占有率

   

    根据调查结果表明，IG541七氟丙烷灭火系统在  气体灭火中的市场占有率很高，占主导地位，被用户普遍接受。

3        3审核、施工、验收的依据

一个灭火系统是否能处于良好的使用状态，关键在于设计、审核、施工、验收各个环节是否有一个科学、合理、可操作的依据。

目前，IG541、七氟丙烷这两种灭火系统的设计、审核、施工、验收都没有国家标准可遵循，都在按照各地的地方标准执行。

IG541灭火系统规范

陕西省颁布的 DB61/296-2002《洁净气体IG541灭火系统设计、施工、验收规范》，

上海市颁布的 GJ/TJ08-306-2001《IG-541灭火系统技术规程》，

北京市颁布的包括DBJ01-75-2003《洁净气体灭火系统设计、施工、验收规范》（包括IG541、三氟甲烷、七氟丙烷灭火系统）

七氟丙烷灭火系统规范

广东省颁布的DBJ15-23-1999《七氟丙烷（HFC-227ea）洁净气体灭火系统设计规范》。

北京市颁布的包括DBJ01-75-2003《洁净气体灭火系统设计、施工、验收规范》

其中对IG541的规定存在的不同见表1，七氟丙烷的规定存在的不同见表2。

表1  IG541规范对照表

项   目
 陕西省标准
 上海标准
 北京标准
 
灭火剂设计用量
 M=k· ·lg 式中： M──全淹没灭火设计用量或惰化设计用量，kg； V──防护区净容积，m 3 ； S──压力为101.325kPa时，对应防护区最低预期温度时IG541的比容，m 3 /kg；可按下式计算：                 s=0.649+0.00237θ 其中:θ──为防护区最低预期温度，℃ C──防护区灭火设计浓度或惰化设计浓度，％； 
 M= ·lg 式中： M-灭火剂设计用量（m3）； S-IG-541过热蒸汽比容（m3/kg），可由下式近似求得       S=0.65799+0.00239T T-防护区内预期最低环境温度（℃）； C-灭火剂设计浓度； V-防护区净容积（m3）；VS-20℃时灭火剂比容，取0.707m3/kg。
 M=XV 式中：M—设计灭火剂用量（m3）； V—防护区净容积（m3）； X—淹没系数，X=VS/S×ln（100/100-C） S—IG541过热蒸汽比溶（m3/kg），S=0.65799+0.00239T；T—防护区的环境温度（℃） C—灭火剂设计灭火浓度（%V/V）
 
系统备用量设置
 8个防护区以上
 当防护区为不间断保护的重要场所，或者在48小时内补充灭火剂有困难者，应设置备用量
 8个及8个以上防护区
 
有人区域最大设计浓度
 42.8%
 43%
 43%
 
防护区面积及体积
 管网系统800m2/3000m3 无管网 100m2/400m3
 无
 管网系统500m2/2000m3 无管网 100m2/300m3
 
泄压口
 A= 式中：A──喷头孔口面积，mm2； Qp──单个喷头的平均设计流量，kg/min； pc──喷头入口压力，MPa； ρc──喷头入口处IG541的密度，kg/m3。
 Af=0.0135Q/P1/2   式中： Af-泄压口面积（m2）； Q-防护区内IG-541的峰值流量（m3/min）， P-围护结构承受内压的允许压强（Pa），
 Ai=KQ/Pi1/2 式中： Ai—泄压口面积（m3） K—泄压口面积系数； Q—灭火剂在防护区的喷放速率m3/min； Pi—围护结构承受内压的允许压强（Pa）。
 
喷头安装的最大高度
 4m
 6m
 无
 
喷头入口前的最小压力
 2.3MPa
 1.9MPa
 2.2MPa
 
管网计算公式
 有
 无
 无
 

表2  七氟丙烷规范对照表

项    目
 广东省标准
 北京标准
 
灭火剂设计用量
 W=K式中：W—防护区七氟丙烷灭火（或惰化）设计用量（Kg）； C—七氟丙烷灭火（或惰化）设计浓度（%）； SV—七氟丙烷过热蒸气在101 Kpa和防护区最低环境温度下的比热容积（m3/Kg）； V—防护区的净容积（m3）。 K—海拔高度修正系数，按附录B的规定取值。
 W= 式中：W—七氟丙烷的设计灭火用量（Kg）； C—七氟丙烷的设计灭火浓度（%v/v）； SV—七氟丙烷过热蒸气在101.3Kpa和防护区最低环境温度下的比热容积（m3/Kg），SV=0.1269+0.000513T，T—防护区的环境温度（℃）； V—防护区的净容积（m3）。
 
计算机房设计浓度
 8%
 7.5%
 
配电室设计浓度
 8.3%
 8.6%
 
施工及验收
 无
 有
 
系统备用量设置
 8个防护区以上
 8个及8个以上防护区
 
防护区面积及体积
 管网系统500m2/2000m3 无管网 100m2/300m3
 管网系统500m2/2000m3 无管网 100m2/300m3
 
喷头的保护高度
 不宜大于5m，不应小于0.3m
 距顶棚的最大距离不宜大于0.5m
 
喷头的工作压力
 大于等于0.5MPa（绝对压力）
 不得低于0.7MPa
 
“过程中点”压力计算公式
 Pm= 
 Pm= 
 

目前，在IG541灭火系统的使用中，根据工程所属的地域选择不同的标准；对于七氟丙烷灭火系统，由于北京的规范实施时间不长，各地多使用广东省的标准。

3．4设置IG541、七氟丙烷灭火系统的防护区情况分析

根据调查可以得出，设置IG541、七氟丙烷灭火系统防护区的容积大小分布，见图4图5。

对于这两种气体灭火系统，不论是哪个规范，对防护区的净容积都有规定，（见表1.表2），如图4、图5所示，IG541、七氟丙烷灭火系统应用中，防护区容积集中在50～1000m3之间。说明规范的规定基本上满足实际需要。在实际的工程中，也存在防护区容积超过规范的规定，在此情况下，一般采用二次分割或双路管道深入防护区予以解决。



3．5系统的验收及运行情况

根据对陕西省内的十一个地区进行调查，设置IG541、七氟丙烷灭火系统的场所，有95%已经验收完毕，5%正在验收中，一次验收合格率为75%。在陕西省内，IG541灭火系统的验收均采用陕西省地方标准DB61/296-2002，七氟丙烷灭火系统执行广东省地方标准DBJ15-23-1999。已经验收的灭火系统运行良好。

4。展望和建议

目前IG541、七氟丙烷灭火系统的应用存在两方面的问题。

14  所述产品的生产、检验执行GA400-2002标准，而设计、审核、施工及验收没有国家标准可以参照，各地执行不同的地标，并且相关条款有差异，这些差异，有的还属于关键条款，不便于执行和统一，如：管网计算方法、备用量设置、灭火浓度的选取等等。建议尽快出台相关的国家标准。

15  灭火系统生产的厂家较多，其中不乏有鱼龙混杂。系统的密封性和可靠性非常关键，尤其是IG541灭火系统，如何保证系统的高压储存和运行的可靠性，不是厂家取得了形式认可就能解决问题。产品的质量控制不仅需要企业自身完整的质量控制体系，还应该有监督机构的定期和不定期的审查，以确保灭火设施的有效性。

   IG541、七氟丙烷灭火系统已经在市场上使用了几年，在技术及市场方面都较为成熟，若能尽快完善在规范方面的不足，加强产品质量的监控，加上自身的特性和良好的灭火效果，将是其它灭火系统取代不了的，在气体消防领域占有相当大的市场份额。