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作者：石峥嵘
摘
要：
本文主要就气体消防灭火剂的备用问题进行了探讨，并针对工程实例，提出了解决问题的方法。
关键词：气体灭火
备用量
设置条件
设置方式
启动方式
近年来，气体消防设备的应用较为广泛，笔者在设计和施工中，发现人们对灭火剂备用量问题存在较模糊认识，相关国家规范也没有提出具体设计要求。本文在此作一探讨。
备用量的设置条件
气体灭火剂种类较多，但得以广泛应用的仅有二氧化碳、卤代烷（1211、1301）以及近几年从国外引进的七氟丙烷（FM200）和烟烙尽（INERGEN）等。气体灭火剂一般高压贮存在灭火剂瓶内，当出现灭火剂已施放或泄露、设备检修或设备故障等情况时，可能造成系统保护中断。设置备用量的目是为了保证防护的连续性。我国规范提出：重点保护对象的防护区或超过一定防护区数量的组合分配系统应设置灭火剂备用量。重点保护对象是指性质重要、发生火灾后损失大、影响大的场所，对这些场所有必要进行不间断保护。组合分配系统的防护区数量增多，系统可靠性降低，火灾发生的机率增加，也有必要进行不间断保护。在国外，有的国家要求组合分配系统必须设置备用量，甚至有的国家不允许采用组合分配系统。
根据我国和国外相关规范，将不同灭火剂的备用量设置条件列表如下：
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卤代烷
（1211、1301）
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二氧化碳
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七氟丙烷（FM200）
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烟烙尽（INERGEN）
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需设置备用量的组合分配系统防区个数
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大于八个
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大于四个
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大于八个
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大于八个
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需设置备用量的重点保护对象
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1、中央级电视发射塔微波室；2、超过一百万人口城市的通信机房；3、大型电子计算机房或贵重设备室；4、省级或藏书超过200万册图书馆的珍藏室；5、中央及省级的重要文物、资料、档案库。
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注：七氟丙烷和烟烙尽组合分配系统应设置备用量的最大防区个数仅作参考。
备用量的数量
备用量是为了保证系统防护的连续性，其中包括扑救二次火灾，因此备用量不应少于设计用量。
备用量的设置
有关备用量的设置方法，规范中只提出了备用量的贮存容器应能与主贮存容器交换使用，至于具体设置方式，未作规定，国内很多生产厂家也不能做出正确的说明。实际中，备用系统的设置存在着两种不同的情况，以下作详细说明：
1、通过主动瓶启动灭火瓶组的系统。
目前很多进口设备为此种形式，灭火瓶组由主动瓶和从动瓶组成，启动信号开启主动瓶组容器阀，主动瓶组的高压气体再启动从动瓶组。它的一用一备系统设置只需将灭火瓶组对称加倍，并在集流管上增加单向阀。主备系统的切换通过手动或自动切换盒实现。具体方式见图一。
2、通过启动瓶启动灭火瓶组的系统。
目前国产设备一般为此种形式，灭火瓶由高压启动瓶中的高压氮气驱动。启动瓶中的压力一般达5MPa以上，启动瓶的故障率是相当高的，笔者考察过几个国内大厂产品，发现它们的启动瓶普遍存在掉压现象，且电磁阀故障率较高。在笔者所调查的工地中，启动瓶的故障率比灭火瓶组的故障率高出一倍以上。单个灭火剂贮瓶的掉压可能仅会对灭火效果产生影响，但启动瓶掉压或电磁阀故障会导致系统瘫痪。很多单位在设计备用量时没有考虑启动瓶的备用，这是一种错误的做法，正确的设计方式见图二。
四、启动方式的实现
笔者查阅了大量的国内外资料，发现目前的备用系统均是通过手动转换开关实现，这种设置方式无法实现自动转换，并不适合于无人值班和重要场所的保护。笔者通过简单的电器线路解决了灭火系统的自动转换问题。下面以一工程实例说明：
某电信无人值守机房，共有两个防护区，为确保系统保护的不间断，笔者设计了全自动的一用一备七氟丙烷灭火系统，见图三，下面以防护一区为例说明主备系统的自动实现过程：
一区发生火灾，现场或控制中心发出灭火剂喷放指令，启动信号通过自动切换盒27启动瓶9，高压氮气开启选择阀7和灭火瓶组5，灭火剂经由集流管、集散管和选择阀7进入一区管路，一区压力讯号器动作，反馈信号进入自动切换盒27，切换盒确认灭火启动成功，向控制中心发送主用瓶组启动成功信号。切换盒27在发出一区灭火指令的同时开始倒计时，如在10秒内仍未收到一区压力讯号器的返回信号，则确认主用瓶组启动失败，向控制中心发送主用瓶组启动失败信号，并立即启动备用瓶组15的一区启动瓶19，如此时一区压力讯号器返回信号，则确认备用瓶组15启动成功，向控制中心发送备用瓶组启动成功信号。在本系统中，主备系统切换盒是关键，切换盒内线路和器件均为双回路设计。压力讯号器采用两个并联，也是为了提高系统的可靠性。
通过以上方式，安全可靠地实现了一用一备系统的自动切换问题。工程竣工一年后，笔者进行了反复的运行实验，非常成功。
总结
设置备用量的目的是为了确保防护的不间断，怎样使业主的投资落到实处每一个设计工作者都应充分考虑的问题。
| 表2
常用灭火剂性能一览表 |
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1211 |
1301 |
FM200(七氟丙烷) |
二氧化碳 |
INERGEN(IG-541) |
气溶胶 |
| 成份/分子式 |
CF2ClBr |
CF3Br |
HFC-227ea(别名)
CF3CHFCF3 |
CO2 |
氮气、氩气、CO2混合气
比例52:40:8 |
金属盐类.金属氧化物.水蒸汽.CO2.N2等 |
| 分子量 |
165.8 |
148.9 |
170.03 |
44 |
平均34.1 |
--- |
| 沸点(101.3kPa)/℃ |
-3.4 |
-57.8 |
-16.4 |
-78.5（升华） |
--- |
--- |
| 冰点(101.3kPa)/℃ |
-160.5 |
-168 |
-131 |
--- |
--- |
--- |
| 灭火机理 |
化学抑制为主 |
化学抑制为主 |
化学抑制为主 |
窒息为主 |
窒息 |
化学抑制为主 |
| 设计灭火浓度(1)/% |
5.0 |
5.0 |
8.0 |
40-62 |
37.5-42.8 |
--- |
| NOAEL(2)
/% |
--- |
5.0 |
9.0 |
--- |
43 |
--- |
| 灭火剂施放时间/s |
≤10 |
≤10 |
≤8 |
≤60 |
≤60 |
≤60 |
| 灭火剂在防护区的扩散速度 |
快，且分布均匀 |
快，且分布均匀 |
快，且分布均匀 |
快，且分布均匀 |
快，且分布均匀 |
慢，不易分布均匀 |
| 系统分类 |
有管网/无管网 |
有管网/无管网 |
有管网/无管网 |
高压/低压/局部 |
有管网 |
无管网 |
| 灭火剂贮存压力(21℃)/MPa |
2.5/4.0 |
2.5/4.2 |
2.5/4.2 |
2.07/5.17 |
15 |
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| 灭火剂喷射后形态 |
气态、清洁 |
气态、清洁 |
气态、清洁 |
气态、清洁 |
气态、清洁 |
胶体(尘埃) |
| 灭火剂喷射后房间环境效应 |
有一定噪声和喷射气流，环境温度降低，产生薄雾,不严重影响视觉. |
有一定噪声和喷射气流，环境温度降低，产生薄雾,不严重影响视觉. |
有一定噪声和喷射气流，环境温度降低，产生薄雾,不严重影响视觉. |
有较大噪声和喷射气流,环境温度骤降,产生浓雾,影响视觉. |
有较大的噪声和喷射气流,环境温度基本正常,很少薄雾,不影响视觉. |
有一定喷射气流,环境温度升高,产生大量高浓度尘埃,严重影响视觉. |
| 灭火剂毒性 |
有一定毒性,但短时接触对人体无严重影响。 |
NOAEL值等于设计浓度,短时接触对人体无大影响 |
NOAEL值大于设计浓度,短时接触对人体无影响 |
4%的浓度人体即有不适感觉,20%浓度可致死亡 |
控制设计浓度,短时接触对人体无影响。 |
短时接触对人体无严重影响 |
| 灭火剂及分解物对设备影响 |
无 |
无 |
无 |
无 |
无 |
胶体颗粒极易粘附设备,难清洗,有腐蚀,空气电导率增加 |
| 贮瓶间面积比例 |
1.05 |
1 |
2 |
6(高压) |
6 |
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| 灭火剂有效贮存期/年 |
＞30 |
＞30 |
＞30 |
＞30 |
＞30 |
＜10 |
| 灭火剂在大气中寿命/年 |
12.5 |
87～110 |
31～42 |
--- |
--- |
--- |
| 环境污染 |
有,破坏大气臭氧层 |
有,破坏大气臭氧层 |
无 |
有,温室效应 |
无 |
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| 国家停止使用年限 |
2005 |
2010 |
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| 系统相对造价 |
较低 |
一般 |
高 |
一般 |
高 |
低 |
| 技术成熟性和是否有适用于计算机房的国家法规 |
有成熟的使用经验和适用于电子机房的规范。 |
有成熟的使用经验和适用于电子机房的规范。 |
有较成熟的使用经验和适用于电子机房的规范,我国规范草案已出,亦可使用NFPA2001(3)标准。 |
有较成熟的使用经验和适用于电子机房的规范。 |
有较成熟的使用经验,一般使用NFPA2001标准。 |
国际和国内均无适用于电子机房的规范，使用经验少，不属清洁灭火剂。 |
| 注:（1）
灭火浓度：灭火浓度是指在101.325kPa大气压和规定的温度条件下，扑灭某种可燃物质火灾所需灭火剂与该灭火剂和空气混合气体的体积百分比。 |
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（2） NOAEL（无毒性反映的最高浓度）：可观察到的，在生理上或毒物反映上产生影响的最高体积浓度。 |
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（3） NFPA2001：即清洁灭火剂灭火系统标准，系由卤代烷替代物防护方案委员会(美国)所编制，并由美国标准协会发布，以上的FM200和INERGEN均在可选替代物之列，其主要防护对象为电气.电子、通信设施、易燃可燃液体气体以及其它价值高的财产。 |
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