气体灭火系统设计技术规范

1、气体灭火系统设计技术规范76.1 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(HFC23） 、七氟丙烷(HFC227ea)和惰性气体(1C541) 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、

2、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。762 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(HFC227ea)、三氟甲烷(HFC23） 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990，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0001为佳，无效的剩余杂质最大为005smL。IC541，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

3、如下：主要气体体积百分比为：N2-524，Ar-404，CO：-8+100，水的重量含量小于0005。2 灭火性能。1) 三氟甲烷，分子式为CHF，HFC23，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156，其储存压力为47MPa，输送距离不宜超过60m。2） 七氟丙烷分子式为CF3CHFCF，HFC227ea，NOAEL浓度为90，LOAEL浓度是大于105，LC50(有50的试验小鼠致死在暴露4h的

4、灭火剂浓度)为大于80，设计灭火浓度为7510，其储存压力有2种，24MPa和42MPa，一般其输送距离不宜大于30m，当采用42MPa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）IC541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150MPa，另一种是200MPa，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。763 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20

5、003。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05h；吊顶的耐火极限不应低于025h；围护结构所能承受内压的允许压强不宜低于12kPa。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23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

6、算： (7631）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7631； Q洁净气体在防护区的喷放速率，单位及计算方法见表7631； Pf 围护结构承受内压的允许压强(Pa)。表7.6.31 泄压口面积计算参数表IG541HFC227eaHFC23k泄压口面积系数0.01350.150.0872Q洁净气体在防护区的喷射效率计算公式Q=2.7WtQ=WtQ=Wt单位m3minm3sm3s注：1 W为灭火剂的设计用量，IG541的单位为m3，HFC227ea、HFC23为kg。 2 t为药剂喷射时间，IG541的单位为min，HFC227ea、HFC23为s。764 洁

7、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13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12倍，B类火灾为13倍，C类火灾不少于A类；IS014520-2000规定为13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

8、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：防护区灭火设计用量应按下式计算： (7641) 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

9、： S=0.3164+0.0012t式中 t为防护区最低环境温度()。管网及容器瓶内的剩余量按设计用量的12考虑。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。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764-1、表764-2、表764-3的规定取值；表中未给出的，应经试验确定。表7.6.41 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（NFPA20012000）16.812（ISO15420）15.6A类物体表面1519.5表7.6.42 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

10、浓度（）最小设计浓度（）丙酮12.015.6庚烷12.015.6甲醇16.321.2甲苯9.212.0表7.6.42 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22.2b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195。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168。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168。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。七氟丙烷灭火剂设计用量应按下式计算： (

11、764-2）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(m3kg)，按下式计算： 管网及容器瓶内的剩余量按设计用量的12考虑。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。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764-4、表764-5、表764-6的规定取值；表中未给出的，应经实验确定。表7.6.44 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

12、2000）8.56.6（ISO15420）8.6A类危险物体表面5.87.5表7.6.45 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6.58.5乙醇7.69.9乙二醇7.810.1甲醇9.912.9甲苯5.16.6表7.6.46 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12.41氯1.1二氯乙烷（HCFC1416）2.91.1二氯乙烷（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12.8b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

13、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83。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。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。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 (764-3） 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764-7） ，S一IG541过热蒸汽比容(m3kg)，可由下式近似求得： S=065799+000239T，式中 T防护区内预期最低环境温度()； C灭火剂设计浓度； Vs20C时灭火剂比容，

14、取0707m3kg。表7.6.47 IG541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%403020100102030405060708090100管网及容器瓶内的剩余量按设计用量的12考虑。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。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764-8、表764-9、表764-10的规定取值；表中未给出的，应经实验确定。表7.6.48 IG541参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（NFPA20012000）40.333.8（ISO1

15、4520）43.9A类物体表面28.136.5表7.6.49 部分可燃物火灾的IG541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30.335.3乙氰26.734.7航空汽油10029.535.4Avtur（JetA）36.247.11丁醇37.248.4环已酮42.154.7柴油2号35.846.5二乙醚34.945.4乙烷29.538.4乙醇35.045.5醋酸乙酯32.742.5乙烯42.154.7己烷31.137.5异丙醇28.333.9甲烷15.420.0甲醇44.257.5丁醇35.846.5甲基异丁基酮32.342.0辛烷35.846.5戊烷37.248.4石油醚

16、35.045.5丙烷32.342.0普通汽油35.846.5甲苯25.030.0醋酸乙烯酯34.444.7真空泵油32.041.6表7.6.410 部分可燃物火灾的IG541的最小设计浓度燃料最小设计浓度（）甲烷47.3丙烷53.9b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375；IC541灭火时的浸渍时间不宜小于10min。765 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

17、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。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；IC541是单一气相流流动，计算应按照单相流流体力学计算。系统管网计算时，应采用防护区的正常环境温度。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。储存容器应能承受最高环境温度下灭

18、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765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IG54115.021.91.10七氟丙烷2.54.80.244.26.80.34三氟丙烷4.26.80.342） 三氟甲烷。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42MPa的储存压力。储存容器中三氟甲烷的充装率，不应大于860kgm3。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。三氟甲烷喷嘴出口前的压力不宜小于1.0MPa，且不应低于075MPa。喷嘴的

19、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。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。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。三氟甲烷的喷放时间不应大于10s。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。七氟丙烷依靠N：增压灭火，储存压力有24MPa和42MPa两种。储存容器中七氟丙烷的充装率，不应大于1150kgm3。喷头工作压力Pc的计算结果，应符合下列规定：Pc08MPa，且应有Pc

20、Pm2(Pm为中期状态工作压力)。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。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。管网布置宜设计为均衡系统。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。七氟丙烷的喷放时间不应大于10s。4） 惰性气体(1C541) 管网计算的一般规定：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。喷嘴出口前的压力一般不应小于22MPa。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。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。管道容积与储存容器的容积比不应超过66。喷嘴孔径与其连接管道直径之比应在20至70范围内。