气体灭火系统设计技术规范.docx
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气体灭火系统设计技术规范
气体灭火系统设计技术规范
7．6.1一般规定。
1因保护大气臭氧层，而淘汰灭火效率较高的卤代烷灭火剂J301和1211，从而使气体灭火系统使用二氧化碳及其他替代物，但因二氧化碳灭火系统对人有致命的危害，一般很少在民用建筑中应用，因此本《措施》仅推荐三氟甲烷（HFC—23）、七氟丙烷（HFC—227ea）和惰性气体（1C—541）等洁净气体，以及气溶胶灭火剂。
2洁净气体灭火系统可用于扑救下列火灾：
电气火灾；液体火灾或可熔化的固体火灾；灭火前应能切断气源的气体火灾；固体表面火灾。
3洁净气体灭火系统不得用于扑救下列物质的火灾：
含氧化剂的化学制品及混合物，如硝化纤维、硝酸钠等；活泼金属，如钾、钠、镁、钛、锆、铀等；金属氢化物，如氢化钾、氢化钠等；能自行分解的化学物质，如过氧化氢、联胺等。
7．6．2灭火剂的性能。
目前国内替代1301的洁净气体灭火剂有IG541、七氟丙烷（HFC—227ea）、三氟甲烷（HFC—23）和CO：
四种，有些场所采用细水雾和气溶胶灭火系统替代1301，但上述替代物各有优缺点，在实践中根据具体情况确定。
1灭火剂的组分。
七氟丙烷和三氟甲烷的组成如下：
要求的摩尔纯度最小为99．0％，酸的含量相当于HCl的重量当量不大于3ppm，水的重量含量最大以0．001％为佳，无效的剩余杂质最大为0．05s／mL。
IC—541，是由52％的氮气N：
、40％的氩气厶r和8％的二氧化碳CO：
组成，其?
昆合气体的组成如下：
主要气体体积百分比为：
N2--52％±4％，Ar--40％±4％，CO：
---8％+1％—0．0％，水的重量含量小于0．005％。
2灭火性能。
1）三氟甲烷，分子式为CHF，，HFC—23，NOAEL（未观察到在生理上或毒性反应上产生影响的最高浓度）浓度为50％，LOAEL（可观察到在生理上或毒性反应上产生影响的最低浓度）浓度是大于50％，LC50（有50％的试验小鼠致死在暴露4h的灭火剂浓度）为大于65％，设计灭火浓度不低于为15．6％，其储存压力为4．7MPa，输送距离不宜超过60m。
2）七氟丙烷分子式为CF3CHFCF，，HFC—227ea，NOAEL浓度为9．0％，LOAEL浓度是大于10．5％，LC50（有50％的试验小鼠致死在暴露4h的灭火剂浓度）为大于80％，设计灭火浓度为7．5％～10％，其储存压力有2种，2．4MPa和4．2MPa，一般其输送距离不宜大于30m，当采用4．2MPa时，输送距离略大一些。
采用两相流的计算公式，经特殊认证可延长输送距离。
3）IC—541的NOAEL浓度为43％，I,OAEL浓度是大于52％。
但气体目前的储存压力有两种规
格，一是15．0MPa，另一种是20．0MPa，目前这种气体的储存压力较高，系统管网计算复杂，最大输送距离不宜超过为150m。
7．6．3防护区。
1防护区宜为单个封闭空间，当同一区间的吊顶和地板下空间需同时保护时，可作为一个防护区。
2当采用管网系统时，一个防护区的面积不宜大于500m2，容积不宜大于20003。
3当采用预制灭火系统肘，—个防护区的面积不宜大于100m2；容积不宜大于300m3；经特殊认证的几个预制灭火系统同时保护一个防护区时，防护区面积可适当增加。
4防护区的最低环境温度不应低于—10℃，且防护区的最高环境温度不应于50℃。
5防护区围护结构的耐火极限均不应低于0．5h；吊顶的耐火极限不应低于0．25h；围护结构所能承受内压的允许压强不宜低于1．2kPa。
6防护区灭火时应保持封闭条件，除泄压口以外的其他开口（如排烟口、通风门等），应能在喷放洁净气体前，自动关闭。
7防护区应设泄压口，泄压口宜设在外墙或屋顶，并应位于防护区净高的2／3以上。
8洁净气体灭火系统防护区泄压门面积应按下列公式计算：
（7．6．3—1）
式中Af——泄压口面积（m2）；
k——泄压口面积系数，不同的灭火剂其系数见表7．6．3—1；
Q——洁净气体在防护区的喷放速率，单位及计算方法见表7．6．3—1；
Pf——围护结构承受内压的允许压强（Pa）。
表7.6.3－1泄压口面积计算参数表
IG－541
HFC—227ea
HFC～23
k泄压口面积系数
0.0135
0.15
0.0872
Q洁净气体在防护区的喷射效率
计算公式
Q=2.7W／t
Q=W／t
Q=W／t
单位
m3／min
m3／s
m3／s
注：
1W为灭火剂的设计用量，IG541的单位为m3，HFC—227ea、HFC23为kg。
2t为药剂喷射时间，IG541的单位为min，HFC—227ea、HFC—23为s。
7．6．4洁净气体灭火剂设计用量。
1一般规定。
1）采用洁净气体灭火系统保护的防护区，其洁净气体设计用量，应根据防护区可燃物相应的灭火设计浓度经计算确定。
2）灭火剂的设计灭火浓度不应小于灭火浓度的1．3倍（关于设计浓度与灭火浓度的倍数关系，NFPA2001--2000规定A类火灾为1．2倍，B类火灾为1．3倍，C类火灾不少于A类；IS014520--2000规定为1．3倍）。
3）存在多种可燃物时，灭火剂的设计浓度应根据可燃物中数量较多、火灾危险性较大的可燃物的设计浓度来确定。
4）洁净气体灭火剂的设计用量，应包括设计灭火用量和剩余量等。
5）组合分配系统的设计用量，应按该组合中需洁净气体灭火剂量最多的一个防护区的设计用量计算。
组合分配系统的储存量，应按所需系统储存量最大的防护区的系统储存量进行设置。
6）用于需不间断保护的防护区的灭火系统和超过8个防护区组合成的组合分配系统，应设洁净气体备用量，备用量按原设置用量的100％确定。
7）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。
备用量应为100％灭火剂设计用量。
2设计用量。
1）三氟甲烷（HFC3）设计用量：
①防护区灭火设计用量应按下式计算：
（7．6．4－1）
式中W——三氟甲烷灭火设计用量（kg）；
V——防护区的净容积（m3）；
C——三氟甲烷的灭火设计浓度（％）；
S——三氟甲烷过热蒸汽在101kPa和防护区最低环境温度下的比容，按下式计算：
S=0.3164+0.0012t
式中t——为防护区最低环境温度（℃）。
②管网及容器瓶内的剩余量按设计用量的1％～2％考虑。
③系统的灭火剂用量，应为防护区灭火设计用量与系统中喷放不尽的剩余量之和。
④确定灭火剂设计浓度时应符合以下规定：
a．有关可燃物的灭火设计浓度，可按表7．6．4-1、表7．6．4-2、表7．6．4-3的规定取值；表中未给出的，应经试验确定。
表7.6.4－1部分可燃物火灾的三氟甲烷参考灭火浓度和设计浓度
燃料
灭火浓度（％）
最小设计浓度（％）
庚烷
12.9（NFPA2001－2000）
16.8
12（ISO15420）
15.6
A类物体表面
15
19.5
表7.6.4－2部分可燃物火灾的三氟甲烷参考灭火浓度和设计浓度
燃料
灭火浓度（％）
最小设计浓度（％）
丙酮
12.0
15.6
庚烷
12.0
15.6
甲醇
16.3
21.2
甲苯
9.2
12.0
表7.6.4－2部分可燃物火灾的三氟甲烷最小设计浓度
燃料
最小设计浓度（％）
甲烷
22.2
丙烷
22.2
b．图书、档案、票据、文物资料库、国家重点文物保护单位等防护区，三氟甲烷的设计灭火浓度宜采用19．5％。
c．油浸变压器室、带油开关的配电室和自备发电机房、电力控制室等防护区，三氟甲烷的灭火设计浓度宜采用16．8％。
d．通讯机房、电子计算机房、电话局交换室、UPS室等防护区，三氟甲烷的灭火设计浓度宜采用16．8％。
⑤三氟甲烷灭火时的浸渍时间不宜小于10min。
2）七氟丙烷设计用量。
①七氟丙烷灭火剂设计用量应按下式计算：
（7．6．4-2）
式中W——防护区七氟丙烷灭火（或惰化）设计用量（kg）；
C——七氟丙烷灭火设计浓度（％）；
V——防护区的净容积（m3）；
S——七氟丙烷过热蒸气在lOlkPa和防护区最低环境温度下的比容（m3／kg），按下式计算：
②管网及容器瓶内的剩余量按设计用量的1％~2％考虑。
③系统的灭火剂用量，应为防护区灭火设计用量与系统中喷放不尽的剩余量之和。
④确定灭火剂设计浓度时应符合以下规定：
a．有关可燃物的灭火设计浓度，可按表7．6．4-4、表7．6．4-5、表7．6．4-6的规定取值；表中未给出的，应经实验确定。
表7.6.4－4部分可燃物火灾的七氟丙烷参考灭火浓度和设计浓度
可燃物
灭火浓度（％）
最小设计浓度（％）
庚烷
6.5（NFPA2001－2000）
8.5
6.6（ISO15420）
8.6
A类危险物体表面
5.8
7.5
表7.6.4－5部分可燃物火灾的七氟丙烷参考灭火浓度和设计浓度
燃料
灭火浓度（％）
最小设计浓度（％）
丙酮
6.5
8.5
乙醇
7.6
9.9
乙二醇
7.8
10.1
甲醇
9.9
12.9
甲苯
5.1
6.6
表7.6.4－6部分可燃物火灾的七氟丙烷最小设计浓度
燃料
最小设计浓度（％）
异丁烷
12.4
1－氯－1.1－二氯乙烷（HCFC1416）
2.9
1.1－二氯乙烷（HCFC152A）
9.5
二氯甲烷（HCFC32）
3.9
乙烯氧化物
15.0
甲烷
8.8
戊烷
12.8
丙烷
12.8
b．图书、档案、票据和文物资料库等防护区，七氟丙烷的灭火设计浓度宜采用10％。
c．油浸变压器、带油开关的配电室和自备发电机房等防护区，七氟丙烷的灭火设计浓度宜采用8．3％。
d．通讯机房和电子计算机房等防护区，七氟丙烷的灭火设计浓度宜采用8％。
⑤七氟丙烷灭火时的浸渍时间不宜小于10min。
3）惰性气体（1G-541）设计用量。
①惰性气体灭火剂设计用量按下式计算，也可用本规程附录A中淹没系数乘以防护区净容积确定：
M=XV（7．6．4-3）
式中M——灭火剂设计用量（m’）；
V——防护区净容积（m’）；
X——淹没系数（见表7．6．4-7），
，S一IG－541过热蒸汽比容（m3／kg），可由下式近似求得：
S=0．65799+0．00239T，
式中T——防护区内预期最低环境温度（℃）；
C——灭火剂设计浓度；
Vs——20~C时灭火剂比容，取0．707m3／kg。
表7.6.4－7IG－541灭火剂淹没系数
淹没系数设计浓度
温度（℃）
34%
38%
42%
46%
50%
54%
58%
62%
－40
－30
－20
－10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
②管网及容器瓶内的剩余量按设计用量的1％～2％考虑。
③系统的灭火剂用量，应为防护区灭火设计用量与系统中喷放不尽的剩余量之和。
④确定灭火剂设计浓度时应符合以下规定：
a．有关可燃物的灭火设计浓度，可按表7．6．4-8、表7．6．4-9、表7．6．4-10的规定取值；表中未给出的，应经实验确定。
表7.6.4－8IG－541参考灭火浓度和设计浓度
燃料
灭火浓度（％）
最小设计浓度（％）
庚烷
31（NFPA2001－2000）
40.3
33.8（ISO14520）
43.9
A类物体表面
28.1
36.5
表7.6.4－9部分可燃物火灾的IG－541灭火浓度和最小设计浓度
燃料
灭火浓度（％）
最小设计浓度（％）
丙酮
30.3
35.3
乙氰
26.7
34.7
航空汽油100
29.5
35.4
Avtur（JetA）
36.2
47.1
1－丁醇
37.2
48.4
环已酮
42.1
54.7
柴油2号
35.8
46.5
二乙醚
34.9
45.4
乙烷
29.5
38.4
乙醇
35.0
45.5
醋酸乙酯
32.7
42.5
乙烯
42.1
54.7
己烷
31.1
37.5
异丙醇
28.3
33.9
甲烷
15.4
20.0
甲醇
44.2
57.5
丁醇
35.8
46.5
甲基异丁基酮
32.3
42.0
辛烷
35.8
46.5
戊烷
37.2
48.4
石油醚
35.0
45.5
丙烷
32.3
42.0
普通汽油
35.8
46.5
甲苯
25.0
30.0
醋酸乙烯酯
34.4
44.7
真空泵油
32.0
41.6
表7.6.4－10部分可燃物火灾的IG－541的最小设计浓度
燃料
最小设计浓度（％）
甲烷
47.3
丙烷
53.9
b．扑灭可燃液体火灾、电气火灾的最小设计浓度应为40％。
c．可熔化固体火灾、可燃固体的表面火灾、电气火灾的最小设计浓度应为37．5％；
⑤IC—541灭火时的浸渍时间不宜小于10min。
7．6．5系统选择与管网计算。
1系统选择。
1）气体灭火系统根据灭火剂释放范围可分为全淹没系统和局部应用系统两种。
2）根据管网是否要设计人员进行水力计算而分为预制系统和工程系统两种。
3）预制系统是指通过试验，并经权威机构认证的气体灭火系统，一般其灭火剂用量、保护面积和
管网均不可变更。
4）工程系统是工程技术人员根据工程实际情况，经设计确定系统的保护面积、灭火剂量、管网、喷头等。
5）在工程实践中应采用全淹没灭火系统，并宜采用预制系统。
2管网计算。
1）一般原则。
①三氟甲烷、七氟丙烷在管道中是以气液两相流流动，计算应按照气液两相流流体力学计算；IC—541是单一气相流流动，计算应按照单相流流体力学计算。
②系统管网计算时，应采用防护区的正常环境温度。
③计算公式应是权威机构发布或经认证机构的认证的计算机软件计算，设计单位对灭火剂用量计算负责，产品供应商应对水力计算结果负责。
④储存容器应能承受最高环境温度下灭火剂的储存压力，储存容器上应设泄压装置。
泄压动作压力值应符合表7．6．5的规定：
表7.6.5不同灭火剂储存容器上泄压装置的动作压力值（MPa）（20℃）
名称
储存压力
泄压动作压力值
IG－541
15.0
21.9±1.10
七氟丙烷
2.5
4.8±0.24
4.2
6.8±0.34
三氟丙烷
4.2
6.8±0.34
2）三氟甲烷。
①系统设计与管网计算的设计额定温度，应采用20℃。
三氟甲烷由于蒸汽压较高，常温（20℃）下具有4．2MPa的储存压力。
②储存容器中三氟甲烷的充装率，不应大于860kg／m3。
③系统管网的管道内容积，不宜大于该系统三氟甲烷充装容积量的80％。
④三氟甲烷喷嘴出口前的压力不宜小于1.0MPa，且不应低于0．75MPa。
⑤喷嘴的数量和口径应满足喷嘴最大保护半径和灭火剂喷放量的要求。
⑥喷嘴的最大安装高度不宜超过5.0m，超过5.0m时应在高度方向另外加设喷嘴。
⑦管网布置宜设计为均衡系统。
均衡系统管网应符合下列规定：
a．各个喷头，应取相等设计流量；
b．在管网上，从第1分流点至各喷头的管道阻力损失，其相互间的最大差值不应大于10％。
⑧三氟甲烷的喷放时间不应大于10s。
⑨管网应采用三通管件进行水平分流，其侧向出口必须为两路分流中较小部分。
3）七氟丙烷。
①七氟丙烷依靠N：
增压灭火，储存压力有2．4MPa和4．2MPa两种。
②储存容器中七氟丙烷的充装率，不应大于1150kg／m3。
③喷头工作压力Pc的计算结果，应符合下列规定：
Pc≥0．8MPa，且应有Pc≥Pm／2（Pm为中期状态工作压力）。
④喷嘴的数量和口径应满足喷嘴最大保护半径和灭火剂喷放量的要求。
⑤喷嘴的最大安装高度不宜超过5.0m，超过5.0m时应在高度方向另外加设喷嘴。
⑥管网布置宜设计为均衡系统。
⑦管网应采用三通管件进行水平分流，其侧向出口必须为两路分流中较小部分。
⑧七氟丙烷的喷放时间不应大于10s。
4）惰性气体（1C—541）管网计算的一般规定：
①灭火剂的喷射时间（min），应保证在1min之内达到最小设计浓度的95％。
②喷嘴出口前的压力一般不应小于2．2MPa。
③喷嘴的数量和口径应满足喷嘴最大保护半径和灭火剂喷放量的要求。
④喷嘴的最大安装高度为6.0m，超过6.0m时应在高度方向另外加设喷嘴。
⑤管道容积与储存容器的容积比不应超过66％。
⑥喷嘴孔径与其连接管道直径之比应在20％至70％范围内。
⑦集流管中减压孔板孔径与其连接管道直径之比应在13％至55％范围内。
⑧ 管道分流应采用三通水平分流，通过三通的IC—541最大允许分流百分比为95％：
5％。
而且对于直流三通，其侧向出口必须为两路分流中较小部分。
7.6.6气溶胶灭火系统。
1适用场所和不适用场所：
1）变电间、发电机房、电缆夹层、电缆井、沟等无人、相对封闭、空间较小有电气火灾可能的场所。
2）生产、贮存柴油（—35号柴油除外）、重油、润滑油等丙类液体火灾的相对空间较小的封闭场所。
3）可燃固体物质表面火灾场所。
4）除本《措施》7．6．1条第3款规定的不适用场所外，还有下列场所不适用：
①含有不能承受气溶胶释放后的残留物影响的精密仪器、电子数据储存设备等的场所。
②该装置不应用于存在爆炸危险性的场所。
③经常有人活动的场所。
5）防护区的面积不宜大于100m2，并考虑泄压口，其他同本书7．6．3条第4、5、6、7款的要求。
2产品性能要求：
1）气溶胶灭火剂的释放温度应低于180℃，并有降温装置；
2）外壳温度应低于100℃；
3）气溶胶灭火剂发生剂的燃点应不小于350℃；
4）全淹没系统气溶胶灭火剂的发生时间应不大于90s；
5）点火装置应可靠不误动作，一般不宜采用雷管点火。
3系统设计。
1）灭火剂设计用量应根据厂商提供的试验资料进行设计计算，但灭火剂设计用量最低不应低于60g／m3；且不应高于120g／m3。
2）灭火装置的最大保护距离应按各生产企业的实验并经有资格的检测部门检测合格后的数据设计，但应不宜大于7m。
3）灭火装置的保护高度应不大于5m。
4）防护区内的灭火装置宜均匀分散布置。
5）单台最大药剂量应不大于20kg。
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