气体灭火系统工程设计

1、气气体体灭灭火火系系统统工工程程设设计计 工工程程概概况况天津市邮电管理局汉沽电信局通讯天津市邮电管理局汉沽电信局通讯楼地上五层，总建筑面积楼地上五层，总建筑面积 4000 平平方米，建筑高度方米，建筑高度 18 米，层高米，层高 3.5 米。一旦发生火灾，造成的直接经米。一旦发生火灾，造成的直接经济损失大，间接经济损失难以估计济损失大，间接经济损失难以估计。其中一至四层的电力室、测量室。其中一至四层的电力室、测量室、程控机房、传输室、监控室、长、程控机房、传输室、监控室、长途机房室、交换机房共七个防护区途机房室、交换机房共七个防护区需设置气体灭火系统保护。该消防需设置气体灭火系统保护。该消防

2、工程为改造项目，本着安全、可靠工程为改造项目，本着安全、可靠、经济的原则选择合适的灭火系统、经济的原则选择合适的灭火系统进行设计。进行设计。选择高压二氧化碳灭火系统、七氟丙选择高压二氧化碳灭火系统、七氟丙烷（烷（fm-200）灭火系统和混合气体（）灭火系统和混合气体（ig541）灭火系统。由于各防护区内基）灭火系统。由于各防护区内基本无人员值守，不考虑各种灭火剂对本无人员值守，不考虑各种灭火剂对人员的伤害作用。人员的伤害作用。根据根据建筑设计防火规范建筑设计防火规范和和二氧二氧化碳灭火系统设计规范化碳灭火系统设计规范(gb50193-93)、气体灭火系统设计规范气体灭火系统设计规范洁洁净灭火剂

3、灭火系统标准净灭火剂灭火系统标准（nfpa2001）中的相关规定进行系统）中的相关规定进行系统设计。设计。防防护护区区基基本本情情况况由于各防护区内无吊顶，地板高度为由于各防护区内无吊顶，地板高度为 150mm 且各种电缆较多，其中多为国际且各种电缆较多，其中多为国际线路和重要的通讯光缆，系统安装不能线路和重要的通讯光缆，系统安装不能影响正常的工作业务。因此，系统设计影响正常的工作业务。因此，系统设计不考虑地板下安装喷头，按各防护区的不考虑地板下安装喷头，按各防护区的总容积计算灭火剂用量，满足规范的要总容积计算灭火剂用量，满足规范的要求。同时，防护区内管道的布置采用均求。同时，防护区内管道的布

4、置采用均衡系统布置，既可省去管网内灭火剂的衡系统布置，既可省去管网内灭火剂的剩余量，降低工程造价，也能减少系统剩余量，降低工程造价，也能减少系统安装时的工作量。安装时的工作量。防护区的基本要求 采用二氧化碳灭火系统进行全淹没灭火系统的防护采用二氧化碳灭火系统进行全淹没灭火系统的防护区，应符合下列规定：区，应符合下列规定：1 对气体、液体、电气火灾和固体表面火灾，在喷对气体、液体、电气火灾和固体表面火灾，在喷放二氧化碳前不能自动关闭的开口，其面积不应大放二氧化碳前不能自动关闭的开口，其面积不应大于防护区总内表面积的于防护区总内表面积的3，且开口不应设在底面。，且开口不应设在底面。2 对固体深位火

5、灾，除泄压口以外的开口，在喷放对固体深位火灾，除泄压口以外的开口，在喷放二氧化碳前应自动关闭。二氧化碳前应自动关闭。3 防护区的维护结构及门、窗的耐火极限不应低于防护区的维护结构及门、窗的耐火极限不应低于0.50 h，吊顶的耐火极限不应低于，吊顶的耐火极限不应低于0.25 h：围护结：围护结构及门窗的允许压强不宜小于构及门窗的允许压强不宜小于1200pa。4 防护区用的通风机和通风管道中的防火阀，在喷防护区用的通风机和通风管道中的防火阀，在喷放二氧化碳前应自动关闭。放二氧化碳前应自动关闭。5 启动释放二氧化碳之前或同时，必须切断可燃、启动释放二氧化碳之前或同时，必须切断可燃、助燃气体的气源。助

6、燃气体的气源。6 组合分配系统的二氧化碳储存量，不应小于所需组合分配系统的二氧化碳储存量，不应小于所需储存量最大的一个防护区或保护对象的储存量。储存量最大的一个防护区或保护对象的储存量。7 当组合分配系统保护当组合分配系统保护8个及以上的防护区或保护对个及以上的防护区或保护对象时，或者在象时，或者在48 h内不能恢复时，二氧化碳应有备内不能恢复时，二氧化碳应有备用量，备用量不应小于系统设计的储存量。用量，备用量不应小于系统设计的储存量。8 对于高压系统和单独设置备用量储存容器的低压对于高压系统和单独设置备用量储存容器的低压系统，备用量的储存容器应与系统管网相连，应能系统，备用量的储存容器应与系

7、统管网相连，应能与主储存容器切换使用与主储存容器切换使用设设计计计计算算高压二氧化碳灭火系统系统设计采用组合分配型式，其优点是减少系统设计采用组合分配型式，其优点是减少灭火剂的用量，提高灭火剂的利用率灭火剂的用量，提高灭火剂的利用率,既节省既节省设备费用又能达到有效保护防护区的目的。设备费用又能达到有效保护防护区的目的。需设置两套灭火剂储存装置。一套对一层电需设置两套灭火剂储存装置。一套对一层电力室、测量室、二层程控机房、传输室进行力室、测量室、二层程控机房、传输室进行保护，一套对三层监控室、长途机房室、四保护，一套对三层监控室、长途机房室、四层交换机房进行保护。为便于各项技术和经层交换机房进

8、行保护。为便于各项技术和经济指标的分析，分为系统济指标的分析，分为系统和系统和系统。各防护区采用全淹没灭火方式各防护区采用全淹没灭火方式,即在规定的时即在规定的时间内，向防护区喷射一定浓度的二氧化碳，间内，向防护区喷射一定浓度的二氧化碳，并使其用量均匀地充满整个防护区的灭火系并使其用量均匀地充满整个防护区的灭火系统。统。在确定储瓶间钢瓶数量以及灭火剂计用量时在确定储瓶间钢瓶数量以及灭火剂计用量时，应该考虑两个因素，应该考虑两个因素，a、各分区气体设计、各分区气体设计用量；用量；b、各分区的阻力损失。灭火剂设计、各分区的阻力损失。灭火剂设计用量必须要满足用量最大的那个防护区，但用量必须要满足用量

9、最大的那个防护区，但是同时喷头的工作压力还必须满足规范的要是同时喷头的工作压力还必须满足规范的要求（喷头的工作压力不得低于求（喷头的工作压力不得低于 1.4mpa）。）。灭火剂设计用量计算：m=kb(k1a+k2v)a=av+30aov=vv-vg全淹没灭火系统二氧化碳的喷射时间不应大于 1min。高压二氧化碳系统的管网起点计算压力为 5.17 mpa。喷头入口压力（绝对压力）不应小于 1.4 mpa。设计计算设计计算高压二氧化碳灭火系统依据二氧化碳系统设计的平面图和轴侧图进行计算：二层程控机房（q3）设计计算设计计算高压二氧化碳灭火系统系统：一层电力室（q1）计算结果设计计算设计计算高压二氧

10、化碳灭火系统一层测量室（q2）设计计算结果表设计计算设计计算高压二氧化碳灭火系统二层传输室（q4）设计计算结果表设计计算设计计算高压二氧化碳灭火系统三层监控室（q5）设计计算结果表设计计算设计计算高压二氧化碳灭火系统三层长机室（q6）设计计算结果表设计计算设计计算高压二氧化碳灭火系统四层交换机房（q7）设计计算结果表七氟丙烷（hfc-227ea）洁净气体灭火系统防护区的划分同二氧化碳灭火系统，共计七个灭火保护区。防护区基本情况见表 。采用组合分配型式进行保护。按相关规范的要求，一组系统储存装置最多可保护八个防护区，因此，该整个工程采用一套灭火剂储存装置，瓶站设置在二层专用房间内。按系统设计的平

11、面图和轴侧图以最大防护区（q3）的面积和容积进行灭火剂设计用量的计算。七氟丙烷（hfc-227ea）洁净气体灭火系统对对 v 的选取有一点需要特别说明的地方：的选取有一点需要特别说明的地方：在确定储瓶间钢瓶数量以及灭火剂计用量在确定储瓶间钢瓶数量以及灭火剂计用量时，应该考虑两个因素，时，应该考虑两个因素，a、各分区气体设、各分区气体设计用量；计用量；b、各分区的阻力损失。、各分区的阻力损失。灭火剂设计用量必须要满足用量最大的那灭火剂设计用量必须要满足用量最大的那个防护区，但是同时喷头的工作压力还必个防护区，但是同时喷头的工作压力还必须满足规范的要求（喷头的工作压力跟钢须满足规范的要求（喷头的工

12、作压力跟钢瓶的数量成正比）。瓶的数量成正比）。二层程控机房（二层程控机房（q3）的灭火剂设计用量无）的灭火剂设计用量无疑应该是这七个防护区最多的，但按照该疑应该是这七个防护区最多的，但按照该区进行钢瓶数量也按照该区进行确定，那区进行钢瓶数量也按照该区进行确定，那么其它防护区的喷头工作压力将不能保证么其它防护区的喷头工作压力将不能保证一定满足要求，因为七区（一定满足要求，因为七区（q7）的管路损）的管路损失比三区（失比三区（q3）的大。在经过计算和比较）的大。在经过计算和比较后我采用了一个能同时达到两个要求又不后我采用了一个能同时达到两个要求又不浪费钢瓶和灭火剂的方法，灭火剂设计用浪费钢瓶和灭火

13、剂的方法，灭火剂设计用量按照三区来取，但是在验算喷头工作压量按照三区来取，但是在验算喷头工作压力时按照七区来算，这样设计用量得到了力时按照七区来算，这样设计用量得到了保证，喷头工作压力也得到了保证。所以保证，喷头工作压力也得到了保证。所以该处的该处的 v 取取 980m3 。七氟丙烷（hfc-227ea）洁净气体灭火系统七氟丙烷（hfc-227ea）洁净气体灭火系统设计计算结果表混合气体（ig541）灭火系统ig541 气体灭火系统设计基本要求之一是应在 60 秒内喷射全部灭火设计用量的 95% 。其系统构成及型式虽然与二氧化碳、fm-200 灭火系统大体相同，但在系统设计计算上要方便许多。因

14、为二氧化碳、fm-200 灭火剂在喷射过程中，在管道内为气液两相流，计算过程较为复杂和繁琐而 ig541 在管道中纯属气相流程，而且各产品生产厂对该系统专门设计了一种与灭火剂储瓶出流能形成匹配定量的喷头，该喷头自身有一定的调压作用，使得储瓶出流不受下游管网和匹配喷头的出流影响，从而不因系统管网长度变化，储瓶出流皆能保证 45 秒出流 90%的灭火设计用量。但 ig541 气体灭火系统的管网不可过长，在满足上述设计方法与结果，其系统的管网容积不应大于该系统所用灭火剂储瓶的总容积。混合气体（ig541）灭火系统由于 ig541 气体灭火系统采用了匹配定量的喷头，系统流程的所有计算，包括喷射时间的计

15、算也可省略ig541 气体灭火系统的设计浓度一般在 37.5%42.8%，扑救电气火灾的设计浓度为 40%混合气体（ig541）灭火系统1.灭火设计用量：w0=2.303lg( 100/100-c )v/s式中：w0灭火设计用量 kgv防护区空间体积 m3sig541 气体在 101kpa 和防护区最低环境温度下的比容，m3/kgc灭火设计浓度 %（v/v）其中 ig541 比容按 s=0.649+0.0024tt温度 混合气体（ig541）灭火系统2.系统设计剩余量（1）储瓶内气体设计剩余量，因系统所采用的设计方法，不需另计算。（2）管网内气体设计剩余量，按w=0.007vp (kg)vp系统管道总容积 （l）混合气体（ig541）灭火系统3.喷头规格与数量 根据防护区的面积、容积，结合灭火剂储瓶数量选取喷头规格与数量。喷头数量只按灭火设计用量所需的储瓶数来选取，无须考虑剩余量增加的储瓶数量。ip-70/15 型 ig541 气体喷头为匹配定量喷头，其流量与 70l 的储瓶出流相匹配，分为四种规格，即 1 瓶、3 瓶、5 瓶、7 瓶用喷头。混合气体（ig541）灭火系统4.管网设计与布置防护区内的管网布置，只需按喷头的喷洒量和喷洒半径（范围）先设置喷头，然后按喷头的布置安排喷洒支管。管网无须象二氧化碳或 fm-200 系统那样布置成均衡系统，支管间的长