超大防护区的气体灭火系统设计

1概述

GB 50370•2005《气体灭火系统设计规范》（以下简称《气规》）3.2.4条规定：1．防护区宜以单个封闭空间划分；同一区间的吊顶层和地板下需同时保护时，可合为一个防护区；2．采用管网灭火系统时，一个防护区的面积不宜大于800 m2，且容积不宜大于3600 m3。

在实际工程设计中，经常会遇到面积与体积超出《气规》要求的防护区，如：指挥大厅、监控大厅、调控中心等。本文将以超大监控大厅为例，对超大防护区的备压式七氟丙烷气体灭火系统设计进行分析与探讨。
 

2系统设计的分析与讨论

2.1各种系统优缺点比较

（1）监控大厅内往往设有超大监控屏幕、控制台和计算机等重要设备，不宜采用水系统、泡沫灭火系统和 气溶胶系统进行保护，宜采用洁净气体进行保护。目前市场上常见的洁净气体灭火系统有二氧化碳气体灭 火系统、IG 541混合气体灭火系统、储压式七氟丙烷气体灭火系统、备压式七氟丙烷气体灭火系统等。二氧化碳气体灭火系统设计浓度较高，有可能使未能从防 护区安全撤离的人员发生窒息死亡，不宜用于经常有人停留或工作的监控大厅。IG541混合气体灭火系统钢瓶容量小，钢瓶使用数量多，要求较大的存储空间、 维修管理复杂，系统储存压力高，喷放时较危险且对管网要求较高，不宜用于面积和容积均超出规范要求的超大监控大厅。储压式七氟丙烷气体灭火系统喷射距 离有限，喷口压力和喷射时间不能保证，钢瓶存储空间 大，不适合保护重要性较高的超大监控大厅。 

（2）备压式七氟丙烷气体灭火系统具有以下优点： 1．钢瓶存储面积小，便于储存。2．系统工作压力低，危险系数低，对管网耐压要求低。3．喷放时间短，利于迅速灭火。4.喷口压力相对稳定，灭火效果好。5.输送距离远，适用于大空间灭火。6.灭火效果好，灭火迅速，灭火后没有残余物。7.可以深人设备内部进行灭火。8.不降低氧气浓度，对人安全。9.综合性价比较高等优点，比较适宜用于超大监控大厅的保护。
 

2 • 2设计思路与相关规范的矛盾

（1）对于一般气体灭火防护区，在遇到面积或体积超出规范要求时，可以通过将防护区中间增加隔断的方式，将单个防护区的体积缩小到规范允许的范围内。而监控大厅等超大防护区往往为重要性场所，且设有大屏幕和多组控制台，由于其使用功能的限制，不可能将其一分为二，故此以上增加隔断的办法是很难实现的。

 为此，采取了另一种解决办法，即将该防护区视为相同大小的两个防护区的共同体，人为将该防护区的灭火系统一分为二，两套系统分别通过两套管网同时喷放到防护区内。

（2）根据《气规》3.2.4的条文解释，对采用管网灭火系统的防护区的面积和容积的划定，是在国家标准 GB 50163-1992《卤代烷1301灭火系统设计规范》（以下简称《卤代烷规范》）相关规定的基础上，通过有关工程应用实践验证，根据实际需求而稍有扩大。从以上条文解释可以看出：《气规》对防护区面积和体积的限定主要是依据《卤代烷规范》中2.0.1规定，当采用管网灭火系统时，一个防护区的面积不宜大于500m²，容积不宜大于2000m³

作出以上规定，是出于以下几方面的考虑：1．保护一个防护区的洁净气体灭火剂量同防护区的容积成正比。防护区大，需要的灭火剂量多。同时输送灭火剂的管道的通径和管网中离储存容器最近的喷头与最不利点喷头之间的管道容积增大，使灭火剂在管网中的剩余量增加，故系统所需储存的灭火剂量也很大，造成系统成本增高。在一个大的防护区内，同时发生多处火灾的可能性极小，不如采用非燃烧体隔墙将其划分为几个较小的防护区，采用组合分配系统来保护更为经济（即：为了使系统更加经济，减少浪费）。2.为了保证人身安全，当释放灭火药剂前应使人员能在30 s内撤离，当防护区过大时，人员难以迅速疏散出去（即：为了利于安全疏散）。3．当防护区过大时，输送灭火剂的管网将相应增长，这将出现两个不利因素，一是为了保证喷嘴的正常喷射，需要较高的贮存压力；二是从贮存容器启动到喷头开始喷灭火剂的时间，即灭火剂充满管道的时间增加，这对要求迅速扑灭初期火灾是不利的（即：为了保证喷口压力和喷射时间）。4.目前国内采用卤代烷1301灭火系统的防护区最大面积和容积分别在500m2和2 000m3以下。还没有设计更大系统的成熟经验。此外，我国生产的系统主要部件尺寸较小，也难以保护更大的防护区（即：有待更多工程实例的验证）。
 

2 • 3解决方案

我们认为如果使用备压式七氟丙烷系统按照我们的设计方案，完全可以满足规范在以上4个方面对系统体积超大区的气体灭火系统的期待和要求。

(1)使用更加经济与使用功能限制之间的矛盾。从相关规范中可以看出，限制防护区的面积和体积最主要的还是考虑到输送灭火剂的管道的管径和管网中离储存容器最近的喷头与最不利点喷头之间的管道容积增大，使灭火剂在管网中的剩余量增加，以及从经济角度来考虑。而当我们人为将调控中心看作两个相邻的模拟防护区域时，其大小已经在规范允许范围内，因此不存在防护区过大造成的用气量过多、管径过大、管网剩余量过多的问题。

由于调控中心主要功能为通过监控大屏幕来及时的调控油气资源的相关各项工作，因此将调控中心一分为二，中间设置实体隔断是不现实的，该变化将严重影响其使用效果，而因此造成的经济损失将可能会远远大于气体灭火系统节省下来的造价。因此，当从造价角度考虑系统设计时，我们原则上要尊重用户的使用要求，即保留原有防护区大小而不进行隔断的分割。

(2) 安全疏散的问题。由于防护区域过大，从而影响人员疏散问题。针对这个问题，可以建议装修设计师在防护区两侧增设疏散通道与出口，保证人员在 30 s内疏散完毕。

(3) 如何保证迅速灭火的问题。当保护区过大时，输送灭火剂的管网将相应增长，这将出现两个不利因素，一是为了保护喷头的正常喷射，需要较高的贮存压力；二是从贮存容器启动到喷头开始喷灭火剂的时间，即灭火剂充满管道的时间增加。这对贮压系统的考虑是必要的，因为在贮压系统中，灭火剂同用于保证系统工作压力、喷射时间及输送距离的氮气贮存于同一药剂瓶内，这就造成了氮气的贮存量有限及输送过程中氮气溢出后阻力增大、流速减慢的问题，故而对于贮压系统而言，为了满足喷口压力及充满时间、喷射时间的要求，系统的传输距离一般不应超过30 m。所以，对贮压系统而言，限制防护区的大小是必要的。

而对于备压式七氟丙烷灭火系统，即使防护区面积较大，也不会对气体传输距离造成本质的影响，因为，备压式气体灭火系统采用氮气与药剂分别贮存的形式，如此，就大大地增加了氮气的贮存量，并使得输送过程无氮气溢出的现象，从而使系统最远传输距离可达100m以上，其喷口压力及喷射时间、充满时间都能够符合规范的要求。故此，由于防护区过大造成传输距离过远而影响系统喷射时间和喷口压力及充满时间的问题迎刃而解。
 

2 • 4工程实例

到目前为止，依据我们已经完成的工程经验，如国家电力调控中心的调控指挥中心、海淀公安局指挥中心和中国石油大厦油气调控中心等相似工程均曾遇到过同样的问题，其保护容积超过了国家规范的规定，我们当时也采用了上述设计方案，即人为将一个防护区看作两个大小相等并且完全对称的虚拟防护区，设计两套备压式七氟内烷气体灭火系统管网，共同保护这个实体防护区。现上述工程均已通过消防验收，并已投人使用，见表1。

 

3结束语

（1）        建议采用备压式七氟丙烷气体灭火系统对超大防护区进行保护。
（2）        对超大防护区进行气体灭火系统设计时，将该防护区视为相同大小的两个防护区的共同体，人为将该防护区的灭火系统一分为二，采用两套系统分别通过两套管网同时喷放到防护区内。
（3）        本文的设计方案已经运用于实际工程中，已通过消防验收，并已投人使用。