洁净药剂灭火系统NFPA标准文档格式.docx

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3.13

通风要求

3.14

计算补充释放量

3.15

组合分配系统

4.0

烟烙尽系统配件

4.1

设备总述

4.2

部件清单

4.3

烟烙尽管路及配件

5.0

安装

5.1

安装前检查工作

5.2

安装指导

6.0

调试

6.1

调试前准备工作

6.2

6.3

完成调试记录表

7.0

操作及保养

7.1

安全条例

7.2

系统操作

7.3

系统保养

1.0概述

本手册旨在提供TMX烟烙尽系统在全淹没灭火应用中有关设计、安装、操作及保养的指示。

所有设计需符合NFPA2001标准（洁净药剂灭火系统标准）

烟烙尽药剂组成：

氮气52%±

2%

氩40%±

二氧化碳8%+0.5%/-0%

最小产品纯度应符合以下压缩气体协会（CGA）的规定：

G-10.1气态氮K级

G-11.1气液混合态氩C级

G-6.2二氧化碳G级

水含量重量最大占0.005%

1.1烟烙尽药剂

烟烙尽是一种不燃烧的混合气体，且与大多数物质不发生反应。

烟烙尽药剂是自然存在的气体所组成的混合物。

其成分为52%氮、40%氩及8%二氧化碳。

对臭氧层及周围环境没有损害。

烟烙尽灭火系统是通过将氧气含量降低至能抑制燃烧的程度来达到其灭火的目的。

当使用烟烙尽进行灭火时，保护区内的人员仍可在氧气含量降低的情况下呼吸。

如果氧气含量降低到15%，大多数可燃物质就不会燃烧。

烟烙尽药剂会降低氧气含量至大约12.5%，同时增加二氧化碳的含量至约3%。

二氧化碳含量的增加会提高人的呼吸频率从而增加吸氧的能力。

1.2烟烙尽灭火系统是如何工作的。

当在房间内释放烟烙尽药剂进行灭火时，空气（含少量烟烙尽药剂）被排出保护区外。

表1.1

表1.2当在房间内释放烟烙尽药剂进行灭火时，如果只有空气被排出保护区外。

490ft3空气x20.9%氧气=10.2%氧气

510ft3烟烙尽x8%二氧化碳=4.1%二氧化碳

表1.3事实上，当在房间内释放烟烙尽药剂进行灭火时，空气和少量烟烙尽被排出保护区。

600ft3空气x20.9%氧气=12.6%氧气

400ft3烟烙尽x8%二氧化碳=3.2%二氧化碳

进入保护区的烟烙尽=全淹没系数=51%

滞留在房间内的烟烙尽=设计浓度=40%

全淹没系数–设计浓度=被排出的烟烙尽

1.3人员安全

烟烙尽药剂可在有人员工作的情况下使用。

符合EPA协会的SNAP规定和国际认证标准

在设计烟烙尽灭火系统时，其设计浓度应限定在图表3.2所示的安全X围内，即要考虑氧气和二氧化碳含量的高低限定。

当设计浓度在图表3.2所示的X围内，对人体的呼吸系统没有负面的影响。

如超过了图表3.2限定的X围（氧气含量过低或二氧化碳含量过高），就需要使用独立的呼吸装置。

在氧气稀薄的环境中，防毒面具会丧失其作用。

事实上，不论使用何种灭火药剂，由于火灾燃烧所产生的分解物，在进入保护区之前，通常需要进行至少5分钟的通风。

如果需要马上进入，就应配备独立的呼吸装置。

烟烙尽钢瓶为加压装置，因此在搬动时要格外小心。

应避免直接接触高压释放的药剂，以及吸入未稀释的烟烙尽药剂。

1.4系统应用

烟烙尽系统适用于全淹没灭火。

通过管道和喷嘴来向封闭的保护区喷发烟烙尽药剂。

在全淹没灭火应用中，保护区应相对密闭以确保在一定时间内保持烟烙尽的浓度，从而达到灭火的目的。

同时，保护区也要相对通风，以缓解药剂喷发时所产生的压力增大。

1.5启动类型

烟烙尽系统有三种主要的启动类型：

电动启动、手动启动和气动启动

1.5.1电动启动

通过控制盘（获UL认证），使用一个电磁阀启动器或者电动销，可以电动启动主钢瓶阀。

当报警系统发出信号，反馈到控制盘，进而启动电动启动器。

电磁启动器在动作后可以复位，因而可以进行多次系统检查。

电动销设计为一次性使用，在动作后，需要进行更换。

这些装置都是由控制盘发出电子信号来驱动的。

当选择电动启动这种模式时，系统也应配备手动释放模式以备用。

1.5.2手动启动

手动启动是通过手动/气动启动器的杠杆来实现的。

手动/气动启动器通过一个相当于适配器的反压启动器安装在瓶头阀上。

拉动杠杆，瓶头阀打开，烟烙尽药剂经由管道和喷嘴释放出来。

1.5.3气动启动

气动启动是通过装有加压至70Bar（1015psi）氮气的5升引导钢瓶来实现的。

手动/气动启动器是通过一个反压启动器安装在主钢瓶阀上，气体压力推动气动启动器内的活塞下移，从而打开瓶头阀，烟烙尽药剂经由管道和喷嘴释放出来。

1.6烟烙尽灭火系统适用场所：

烟烙尽灭火系统能在许多场所中安全使用，例如：

-舰船应用-控制室

-航空-服务/电缆道

-涡流机-电信

-计算机室-齿轮室

-电机室-博物馆

1.7系统限制

储存烟烙尽钢瓶的温度X围为0℃-54℃（32°

F-130°

F）

最小设计浓度37.5%

在有人员存在的区域，最大设计浓度42.9%

喷嘴覆盖X围7.0mx7.0m（23ftx23ft）

保护区最小高度25cm（10inches）

集流管同一集流管上的烟烙尽钢瓶必须是同一规格

降压孔距离第一个弯头或三通的最小距离为十倍的管道直径。

系统启动后，为使保护区内的氧气浓度达到14%，烟烙尽药剂的释放时间不应少于30秒，但不超过60秒。

最小喷嘴压力19bar（275psi）

最大的管道容积/钢瓶容积66%

TMX烟烙尽系统只能使用CAPS电脑程序来进行计算。

表1管道最大及最小流速表

2.0计划

2.1保护区分析

2.1.1总述

在进行防火保护时，正确认识保护区的情况非常重要。

要对保护区做完善的调查，以确定使用烟烙尽进行灭火保护是否合适。

要全面分析保护区情况，以确定所需的消防保护。

考虑所有的因素，并记录有关的信息。

这些信息用来确定烟烙尽灭火系统的尺寸和位置。

系统安装后，若保护区的情况发生任何变动，都需要参考这些信息。

记录保护区的尺寸、保护区内障碍物、开口以及任何能影响到系统运作的因素。

保护区只能由烟烙尽系统进行防火保护，不能含有其它灭火气体。

2.1.2保护区类型

简明描述保护区的类型。

如可能，要记录保护内任何设备的厂家型号。

并对保护区内任何特殊的地方进行标注。

2.1.3保护区整体性测试

应进行保护区整体性测试，以确定保护区的自然通风区域及烟烙尽药剂在保护区内的滞留时间。

本手册的设计部分（3.0章）有对通风区域的具体要求。

NFPA2001，附录B中的保护区整体性测试程序会提供有关整体测试的详细资料。

考察整个保护区来确定主要的可关闭和不可关闭的开口。

在进行测试前，要关闭空调和排烟阀等。

任何大的未关闭的开口都会导致测试失败。

因此在测试前，要事先关闭类似的开口。

2.1.4保护区环境

如果保护区被设计为防爆型，那么控制系统、释放装置以及电动启动器必须安装在保护区外。

系统采取远程控制方式。

只有探测器、分配管和其它非电子部件可以安装在保护区内，否则，必须使用防爆部件。

2.2计划

2.2.1火灾类型

烟烙尽系统必须配备自动早期火灾探测系统用以防止保护区发生深层火灾。

烟烙尽灭火系统适用于以下火灾：

A级-表面火灾

普通可燃物质形成的火灾。

如木材、衣物、纸X、橡胶和多种塑料制品。

B级-可燃液体火灾

可燃液体、油类、油脂、柏油、油漆及可燃气体等形成的火灾。

C级-电气火灾

由电气设备形成的火灾。

在这种火灾保护中，选择不导电的灭火介质很重要

烟烙尽不适用于以下类型火灾中：

D级-可燃金属

活跃金属，如钠、钾、镁、钛和锆

或者是自身能生成氧气的化学物质，如硝酸纤维

或者金属氢化物

2.2.2通风情况

在全淹没灭火系统中，要特别考虑保护区的通风情况。

如可能，在烟烙尽灭火系统启动的同时或之前，要关闭或隔断通风系统。

在任何需要阻挡火灾蔓延至保护区的地方，要考虑安装防火阀，以加强灭火保护的有效性。

2.2.3保护区内的电器情况

在烟烙尽灭火系统释放前，要切断任何与保护区相连的电源供应，以消除由电力引发火灾的潜在危险。

2.2.4温度X围

必须确定以下温度X围，以保证烟烙尽灭火系统及报警/控制部件的妥善安装及正常运作。

2.2.4.1保护区

确定保护区的设计温度和最大温度。

此为分配管道和探头的温度X围。

只有烟烙尽药剂钢瓶、控制系统以及配件安装在保护区外。

在计算所需药剂量时，要考虑保护区内的预计设计温度。

在最高预计温度时，计算烟烙尽浓度，确保不超过NFPA2001中所示的NOAEL值，即烟烙尽设计浓度为43%。

2.2.4.2烟烙尽药剂钢瓶

烟烙尽钢瓶必须在室内放置。

温度X围在0℃-54℃（32°

2.2.5扣减体积

观察保护区内的情况，在整个保护区体积中扣减固定的，不可移动的物件，如梁、柱子和永久分隔物的体积。

2.2.6其它可能影响到系统计划的因素

在彻底分析保护区情况时，需要考虑以下因素：

2.2.6.1标牌

要安装醒目的标志，确保所有人员，包括有听觉和视觉障碍的人，都能认识到系统的运作情况。

2.2.6.2后备系统

若要求安装后备系统，确定此后备系统是否永久连接且安装在建筑物内。

提供后备系统会增加工程的预算。

2.2.6.3烟烙尽钢瓶及配件位置

钢瓶及启动装置一定不能露天放置。

与业主协商，选择符合以下条件的放置位置：

●在规定的存放钢瓶的温度X围内

●不超过管道限制

●配件不会被损坏

●能安装手动释放装置且便于操作

2.2.6.4药剂释放测试

确定是否需要进行药剂释放测试，在测试前，要进行准备工作，且要考虑进行释放测试会增加工程的预算。

2.2.6.5消防政府部门

联络业主和消防政府部门，就以下方面制定具体的要求：

●探头的最大/最小间距

●可接受的报警和控制系统类型

●验收或者监控释放测试

●确定是否需要后备系统

3.0设计

在完成计划后，就要按照表3-1的流程来进行系统设计。

3.1烟烙尽系统的应用方法

烟烙尽系统只用于全淹没灭火，不能用于局部灭火保护。

图3-1

设计流程图

确定保护区→计算保护区体积→使用表3.1和3.2来选择所需全淹没系数→计算所需烟烙尽药剂量（药剂量=全淹没系数x保护区体积）→确定所需钢瓶数量（钢瓶数量=所需药剂量/单个钢瓶的容积）→计算实际全淹没系数→确定喷嘴位置→计算每个喷嘴的流量→确定集流管、孔板和分配管道的布局→预测管道规格→绘制系统管道布局，输入CAPS程序→计算机计算管道、孔板和喷嘴规格，氧气浓度及释放时间→检查最终设计浓度和氧气含量→准备合同图纸→确定通风要求

3.2确定保护区情况

3.2.1总述

在确定保护区时，要考虑以下几个方面：

●确定保护区内可能助长燃烧的燃料。

●确定保护区内能影响到烟烙尽系统正常运作的可关闭和不可关闭的开口

●决定烟烙尽系统是否设计为普通灭火型还是高强度灭火型

●选择合适的全淹没系数/设计浓度

●决定保护区内的设计温度

3.2.2空间

以下空间必须处于保护：

1.所有的地板下空间

2.超过800mm的天棚上空间

3.不足800mm的棚上空间，若存在以下情况：

a）棚上有需保护的物品

b）棚内有通往主保护区的不可关闭的开口

c）棚上空间是通风系统的一部分

3.3确定保护区体积

用内部尺寸计算保护区体积。

扣减不可移动的固体物件，如梁和柱子的体积，来计算保护区的净体积。

3.4计算所需烟烙尽药剂量

正确的系统设计会确保在烟烙尽药剂释放后，保护区内烟烙尽的浓度不低于最小设计浓度。

由于在烟烙尽释放过程中，空气和少量烟烙尽被排出保护区，所以在计算实际所需药剂量时，要考虑一定的补充量。

使用全淹没系数来计算实际所需烟烙尽药剂量。

全淹没系数乘以保护区体积即可得出确保最小设计浓度的烟烙尽药剂量。

结合表3.1和3.2来选择在保护区设计温度下，能确保最小设计浓度的全淹没系数。

例：

计算机程序

保护区净体积=4110cu.ft（116m3）

设计温度=70°

F（21℃）

全淹没系数=0.51

设计浓度=40%

所需烟烙尽药剂量=保护区净体积x全淹没系数

=4110X0.51

=2096cu.ft（59.4m3）

表3.1普通灭火型全淹没系数

全淹没系数

设计浓度%

氧气含量%

CO2含量%

锅炉室

0.34

29.1

14.8

2.3

齿轮室

0.47

37.5

13.1

0.51

40.0

12.6

安全窗限制

0.56

42.9

12.0

10%O2限制

0.74

52.5

10.0

5%CO2限制

0.98

62.5

7.8

如果表内没有保护区内油料的类型，请向生产商咨询有关的信息

表3.2高强度灭火型全淹没系数

Methane/空气混合气

0.57

43.0

11.8

Propane/空气混合气

0.68

49.0

10.6

涡轮机室

0.72

51.0

10.2

如果全淹没系数高于0.56（即氧气含量低于12%），且在120秒内，能完成对保护区的疏散，烟烙尽系统可以设定为自动模式。

如果不能完成疏散，在有人员工作的保护区，烟烙尽灭火系统必须设定为手动操作。

表3.3药剂释放后，保护区内各种气体含量

表3.4全淹没系数：

烟烙尽（IG-541）-公制

3.4.1高度影响因素

在计算出保护区内所需药剂量后，就需要考虑系统安装地点的高度对所需药剂量的影响。

如果高度在海拔高度和914米（3000ft）之间，药剂量可以不做调整。

若低于或高于这个X围，就需要根据表3.5内提供的调整系数乘以所需药剂量得出新的药剂充装量。

表3.5高度调整系数

图3-2烟烙尽系统设计安装窗

3.5确定所需烟烙尽钢瓶数

用所需烟烙尽药剂量除以钢瓶实际容量可得出所需钢瓶的数量。

钢瓶规格为80L，可存储12.6m3（445ft3）的药剂

所需烟烙尽药剂量=2096ft3（59.4m3）

如使用80L钢瓶，每个钢瓶存储12.6m3（445ft3）的药剂

2096ft3/445ft3=4.71钢瓶

四舍五入

需要5个80L的钢瓶

若保护区体积大于2000m3（70629ft3），且烟烙尽钢瓶放置在保护区外，那么所需烟烙尽药剂量要包括钢瓶和保护区外分配管的内容积。

3.6计算实际全淹没系数

钢瓶数乘以钢瓶容积得出实际释放在保护区内的药剂量。

实际药剂量除以保护区净体积可得出实际全淹没系数。

5x445ft3=2225ft3（63.0m3）

2225ft3/4110ft3=0.545

3.7检查实际烟烙尽设计浓度

在最大预计温度下，确认得出的设计浓度是否在37.5%-42.9%这个可接受的X围内。

参见表3.4，使用计算出的实际全淹没系数。

如果实际设计浓度超过42.9%，（淹没系数大于0.56），有人员工作的保护区必须采取手动控制保护方式。

若保护区内有无人工作的地板下空间，系统的管道可设计为在有人员工作的区域保持实际全淹没系数低于0.56，把剩余烟烙尽药剂导入无人工作的地板下区域。

3.8确定喷嘴位置

喷嘴可以在保护区中央均匀分布，但需要考虑以下规定：

●喷嘴最多喷放50m3（1765ft3）烟烙尽药剂

●最大覆盖面积：

房间内49m2（527ft2）

地板下20m2（215ft2）<

1m（3.3ft）高

●喷嘴最大高度：

4m（13ft）。

若高度更高，要另安装一排喷嘴

若有梁或电缆槽阻隔烟烙尽药剂和空气的混合，就需要增加喷嘴

3.9计算每个喷嘴的流量

根据以下步骤来计算每个喷嘴的流量

a）保护区体积乘以实际全淹没系数（见3.4），得出要释放的药剂量

b）用药剂量除以喷嘴数量就得出每个喷嘴释放的流量

3.10集流管、孔板和管道的布局

烟烙尽灭火系统应用50mm（2in）DN集流管，这种集流管可带20个钢瓶。

因为钢瓶中储存的烟烙尽药剂压力为150bar（2175psi），在集流管中会产生大约135bars（1958psi）的运作压力，因此所有系统都需要安装孔板来降低集流管的压力。

在孔板下游，压力降低至不足60bar（870psi）。

要对管道进行液压计算以确保喷嘴最小压力为20bars（290psi）。

1）一个50mm（2in）直集流管最多能带20个钢瓶

2）孔板前后的管道长度应等同于10倍的管道直径。

孔板下游连接500mm长50mmN.B.直管道以确保压力降低。

3）若系统内有选择阀，孔板应安装在选择阀上游。

管道在孔板和喷嘴在之间平行分布。

根据以前计算出来的烟烙尽流速来估计管道规格。

为大型系统或/和有较长管道的系统做烟烙尽灭火设计时，要选择尺寸大一号的管道。

表3.6烟烙尽灭火系统管道规格（估算）

表3-3至表3-5为不同系统中，集流管和孔板连接情况的图示

3.11计算烟烙尽系统性能

把数据输入烟烙尽计算程序，并运行程序。

电脑程序会根据输入的资料和信息分析系统性能，反复完善系统，优化管道规格。

结论会储存在输出文件中。

具体信息参见CAPS电脑程序。

3.12准备合同图纸

管路图是计算设计工作的一部分。

必须包含以下信息：

●管道直径

●喷嘴流速

●节点数

●合同单号

●系统标题

●日期

●是最初设计图纸、修改图纸还是竣工图纸

●参考号/工程师名称

3.12.2总体安排图纸

必须提供比例图纸和保护区的相关信息：

●主要结构特征

●比例管道线路图

●支架位置及具体细节

●管道规格

●钢瓶组位置

●集流管位置

●孔板位置

●专用材料清单

3.13通风要求

在大多数保护区内，烟烙尽的滞留性要比二氧化碳等其它灭火药剂要好得多。

因为烟烙尽的比重和空气比重大致相同。

所以保护区不需要特别严格的密闭。

烟烙尽药剂释放时，空气被排出保护区，大于最小规格的通风口有助于避免保护区内高压和对保护区造成的潜在危害。

3.13.1有关通风要求的公式

研究表明在药剂释放后2-4秒间，会产生瞬间高压。

但这种高压很快会消失

用以下公式来研究这种高压

A为最小通风区域（m2）

Q为烟烙尽流速（m3/sec）。

研究表明在产生高压时，流速等于整个贮备药剂的2.5%（假设在标准释放速度和全淹没系数为51%的情况下）

P为墙体可承受压力

保护区内墙体的可承受压力如下：

●普通建筑500pa（10.4lb/ft2）

●轻型建筑（如隔墙）250pa（5.2lb/ft2）

VS为21℃（70°

F）时，烟烙尽药剂和空气混合气的蒸汽比容。

ρ空气=1.29

ρ烟烙尽=1.406

全淹没系数为51%，设计浓度为40%，烟烙尽/空气蒸汽比容

=（60%空气：

40%烟烙尽）

=0.748（21℃）

注：

有关有棚上和地板下空间的保护区的通风情况，请参见3.13.5

保护区体积：

5120ft3（145m3）

对于轻型建筑，能承受的压力为5.2lb/ft2（250pa）

全淹没系数：

使氧气浓度达到15%的标准释放时间不足60秒。

所需烟烙尽药剂量：

5120ft3x0.51=2612ft3（73.95m3）

一个80L的钢瓶储存445ft3（12.6m3）烟烙尽药剂

钢瓶数量=2612ft3/445ft3=5.9钢瓶

四舍五入为6个钢瓶

实际烟烙尽药剂量=2670ft3（75.6m3）

实际全淹没系数=0.521

产生瞬间高压时，烟烙尽药剂流速为

Q=2670ft3x0.025

=66.7cu.ft./sec.（1.89m3/sec）

用以下公式来计算所需最小通风区域

.

3.13.2保护区可承受的压力

业主必须提供保护区所能承受的不会对其造成损害的压力数值。

标准建筑和轻型建筑所能承受的墙体压力分别为500pa（10.4lb/ft2）和250pa（5.2lb/ft2），此数据仅供参考。

某些结构所能承受的压力可能更低，尤其是棚上空间不受保护的吊顶。

我们不能决定保护区所能承受的压力，这个数值必须由业主来提供。

如果业主未要求安装减压阀，就必须认真研究每个保护区，并进行整体性测试以确定实际通风区域。

所有合同文件都必须有文本形式记录，以确保履行了正确的设计程序。

3.13.3吊顶

为了避免在烟烙尽药剂喷放过程中吊顶脱离，保护区的吊顶必须安装牢固。

所有天花瓦都要带固定夹，以防在药剂释放过程中由于气流冲击而移位。

3.13.4带棚上和地板下空间的保护区

从理论上讲，保护区的每个部分，主空间，棚上空间，地板下空间都需要进行单独的通风计算。

如果自然通风不充分，每个空间都应该配备独立的泄压口。

事实上，大多数业主只希望在主空间安装一个或两个泄压口。

而天棚和地板下的压力增大后，就会进入主空间，然后由主泄压口排出。

3.13.5有火灾保护的天棚/地板下空间

根据天棚/地板下空间的体积，由电脑程序计算其所需的通风面积。

3.13.6不受火灾保护的天棚/地板下空间

对保护区天棚/地板下的空间进行防火保护是很必要的。

但如果这些棚上和地板下空间不仅是保护区的一部分，而且是其它房间的一部分时，可以考虑不对这些空间进行保护。

当未对棚上空间进行防火保护时，吊顶必须安装牢固并用交叉房梁加固，以防止其中心部位弯曲。

吊顶的建筑结构相对薄弱，不能承受太大的压力。

作为可拆卸的建筑结构，中心部位有可能弯曲。

吊架拉杆可防止吊顶向上移动并支撑天花板的重量。

不对吊顶上空间进行防火保护是最有风险的方案。

有关这种情况下的压力通风问题，请联系TSP技术服务部。

若不受防火保护的空间受到损害，会使保护区内烟烙尽药剂泄露，从而导致保护区内的药剂浓度降低。

3.13.7整体性测试

并不是所有的保护区都需要安装减压阀，但是每个保护区都需要进行整体性测试，以确定其实际通风面积。

实践表明如果没有进行特别的密闭，小型和中型保护区通常有足够的自然通风。

而大型保护区（需安装20个以上钢瓶）一般需要安装减压阀，因为大型保护区的表面面积与体积的比率相对比较低。

若自然通风面积大于所需最小通风面积时，使用