七氟丙烷气体灭火系统设计

PAGEPAGE80PAGE本科生毕业设计姓名：学号：学院：专业：设计题目：上饶电信七氟丙烷气体灭火系统设计专题：钢结构防火涂料指导教师：职称：摘要由于七氟丙烷（FM-200）气体灭火剂具有较高的灭火效率和无污染等特点，针对国内越来越多的重要场所需要使用七氟丙烷（FM-200）气体灭火系统进行保护的要求，该论文叙述了该气体灭火剂及其气体灭火系统的发展方向和应用特点，并结合工程实例，对该场所选用七氟丙烷（FM-200）气体灭火系统的设计浓度、系统管网布置方式进行了设计。本系统一共包括三个方面：七氟丙烷气体灭火系统设计、火灾自动报警设计、安全疏散设计。关键词：七氟丙烷；设计浓度；火灾自动报警；安全疏散AbstractBecauseFM-200gaseousfireextinguishingagentisefficienttoputoutfireanditisenvironmentfriendly.MoreandmoreimportantplacesinChinaneedtobeprotectedbyFM-200fireextinguishingsystem.ThepaperpresentsthedevelopmenttendencyandapplyingcharacteristicsofFM-200gaseousagentandthesystem.Basedontheengineeringpractice,thedesignconcentrationandthesystempipenetworksofFM-200gaseousfireextinguishingsystemhavebeendesignedThissystemincludesthreepointasfollowing:fireprotectionsystemdesignofFM-200,fireantomaticalarm,designofsafetevacuation.keywords:FM-200；designconcentration；fireautomaticalarm；safeevacuation目录1前言2建筑工程设计条件2.1设计依据与原则2.1.1设计依据2.1.2设计原则2.2建筑工程基本概况2.3交通与地理位置2.4自然气候条件2.5建筑消防工程基本情况2.5.1建筑耐火等级与要求2.5.2建筑防火分区3气体灭火系统3.1气体灭火系统现状和发展趋势3.2七氟丙烷灭火系统简介3.2.1七氟丙烷物理化学特性3.2.2灭火机理3.2.4七氟丙烷的优点及发展前景3.3采用七氟丙烷气体灭火系统的必要性3.4七氟丙烷气体灭火系统的基本构成及应用3.4.1基本构成3.4.2应用4七氟丙烷气体灭火系统设计4.1气体魅惑系统设计原则及要求4.1.1设计原则4.1.2设计的一般规定4.1.3设计的要求4.1.4气体灭火系统的组成4.2灭火方式4.2.1灭火方式4.2.2防护区设置4.2.3防护区的划分4.3七氟丙烷气体灭火系统管网设置4.3.1管道设置4.3.2管网设置4.4存储容器设置4.5灭火系统设计与管网计算4.5.1管网系统类型及构成、增压方式4.5.2灭火系统设计计算4.6系统主要组件和设计型号4.6.1系统组件4.6.2设计型号4.7七氟丙烷灭火系统的安装要求与原则5火灾自动报警系统5.1火灾自动报警系统概述5.1.1设计原则5.1.2设计要求5.2报警区域和探测区域5.2.1报警区域的划分5.2.2探测区域的划分5.3火灾探测器的选择和种类5.3.1火灾探测原理和探测器的种类5.3.2火灾探测器的选择5.3.3火灾探测器的布置和安装5.5灭火系统的动作方式6.安全疏散设计6.1安全疏散的规定6.1.1疏散要求6.1.2疏散安全分区6.1.3允许疏散时间6.1.4安全疏散距离6.2安全疏散距离1前言哈龙灭火系统自问世以来，由于在灭火方面具有浓度低、灭火效率高、不导电等优异性能，在世界各地获得了广泛的应用。其主要应用于大型电子计算机房、通讯机房、高低压配电室、档案馆等重要场所。然而，大量的科学实验证明哈龙对大气臭氧层有破坏作用，有碍人类的生存环境。为保护人类健康及赖以生存的地球环境，联合国制定了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，发达国家自1994年1月1日，停止生产和使用哈龙灭火剂，发展中国家则可延长到2010年。于是寻找新的灭火剂替代哈龙成为必然。目前哈龙灭火剂的替代物主要有两大方向：一是以其他灭火系统替代哈龙灭火系统，如二氧化碳、细水雾等灭火系统。二是新型的“洁净气体”灭火剂和相应的灭火系统，如卤代烃灭火系统、惰性气体灭火系统。在各种洁净灭火剂中，具有实际应用价值的是七氟丙烷和烟烙尽。烟烙尽灭火系统虽然系统投资低，对人体安全等许多优点，但目前在国内还没有完整的设计规范。所以该建筑采用的最适合的气体灭火系统为七氟丙烷灭火系统。它的灭火效率高，对大气臭氧层的损耗潜能值ODP值为零，对人体相对安全，瓶组占地面积小，但它只适用于扑灭固体表面火灾，不适宜扑救固体深位火灾。2建筑工程设计条件2.1设计依据与原则2.1.1设计依据气体灭火系统设计规范(GB50370-2005)建筑设计防火规范(GBJ16-87)七氟丙烷（HFC-227ea）洁净气体灭火系统设计规范（建议草案）、洁净灭火剂灭火系统标准（NFPA2001）中的相关规定进行火灾自动报警系统设计规范其他建筑消防设计规范2.1.2设计原则（1）本设计应遵守国家有关消防设计法规、行业标准，在符合环保、防火安全、人防设置和抗震的前提下，优化设计，使本工程能够取得较好的社会效益与经济效益；（2）依据上饶市规划、消防部门要求，严格按照各项法规进行设计；（3）合理组织交通流线，减少不同车、人流之间的干扰；（4）结合地形，着眼于平面布置合理，力求造型丰富，新颖美观，体现出建筑的现代风貌和时代特征。2.2建筑工程基本概况本次设计的建筑是上饶市电信局大楼，高36m。该建筑共12层，各层高均为3.0m。其中二﹑三、四层需要气体灭火系统进行保护。二层为两个房间（只有一个房间需要保护），三、四层都为一个房间，二层为通信机房﹑三层为交换机房，四层为寻呼机房，房间尺寸为净宽13.7图2.1上饶电信大楼总体平面布置图图2.2上饶电信大楼标准层平面布置图2.3交通与地理位置上饶电信局大楼坐落于这所中心城市偏北，南邻凤凰大道，拥有卓越的地理位置和交通优势。大楼周围二百米之内，金融、保险、证券投资机构林立；工商、税务、行政管理机关齐全；各种形式的商场、超市、酒店、宾馆、公寓为商务活动提供便利。经纬度为东经117度54分北纬28度24分，地面交通地理位置图见图2.5中5所示。标准层平面布置层2.4自然气候条件自然气候条件：属亚热带湿润季风气候，夏长冬次之，春秋较短，春夏降水多于秋冬。一月平均气温为4℃，七月平均气温为28℃。年平均相对湿度78%。无霜期始于二月下三月上旬，长约8-10个月。日平均气温稳定通过0℃和10℃的日数分别为300天左右和234-276天。年降水量13002.5建筑消防工程基本情况2.5.1建筑耐火等级与要求上饶市电信局大楼36m，属高层建筑，其建筑燃烧性能和耐火极限应满足国家关于高层建筑构件的燃烧性能和耐火极限的规定。所谓耐火等级，是衡量建筑物耐火程度的标注，它是由组成表2.1燃烧性能和耐火等级 耐火等级构件名称高层建筑一级二级墙防火墙非燃烧体3.00非燃烧体3.00承重墙、楼梯间、电梯井和住宅单元之间的墙非燃烧体2.00非燃烧体2.00非承重外墙、疏散走道两侧的隔墙非燃烧体1.00非燃烧体1.00房间隔墙非燃烧体0.75非燃烧体0.50柱支撑多（高）层的柱非燃烧体3.00非燃烧体2.50支撑单层的柱梁非燃烧体2.00非燃烧体1.50楼板非燃烧体1.50非燃烧体1.00屋顶承重构件非燃烧体1.50非燃烧体1.00疏散楼梯非燃烧体1.50非燃烧体1.00吊顶（包括吊顶搁栅）非燃烧体0.25非燃烧体0.25一般说来，一级耐火等级建筑是钢筋混凝土结构或砖混结构。二级耐火等级建筑和一级耐火等级建筑基本上相似，但其构件的耐火极限可以较低，而且可以采用未加保护的钢屋架。2.5.2建筑防火分区建筑属于二类高层，其防火分区的最大建筑面积规定为1500m2，如下表所示表2.2建筑类别每个防火分区建筑面积（m2）备注无自动灭火系统有自动灭火系统一般建筑一类建筑10002000一类电信楼可增加50%二类建筑15003000地下室5001000裙房25005000裙房和主体必须有可靠的防火分隔大型公共建筑商业营业厅、展览厅地上部分4000必须具备①设有自动喷水灭火系统②设有火灾自动报警系统③采用不燃或难燃材料装修地下部分2000所以每层划分一个防火分区。3气体灭火系统简介3.1气体灭火系统现状和发展趋势传统哈龙产品——卤代烷1211及1301在我国气体消防行业的应用历史中占有非常重要的地位，目前系统的装备量约占气体灭火系统总装备量的80％以上。由于哈龙灭火剂是破坏大气臭氧层的主要因素，为了保护人类共同的生存环境，造福子孙后代，我国政府于1989及1991年分别签署了《保护臭氧层维也纳公约》、《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，并决定于2005年停产1211，2010年停产1301。这标志着淘汰哈龙，开发新型灭火剂已成为大势所趋。发达国家已经停止生产和使用卤代烷。哈龙替代技术发展的一个方面是用已有的其他灭火系统替代哈龙灭火系统，如采用二氧化碳、水喷雾、泡沫、干粉、易安龙(气溶胶)灭火系统等。这些灭火系统有的存在技术缺陷，尚未形成正式的技术规范和市场；有的尽管较为成熟，但难以解决灭火剂的污染问题，只能在那些“非必要场所”替代哈龙灭火系统。如传统灭火剂二氧化碳，虽然其应用历史较长，且技术已经规范化，但其最低设计浓度高于对人体的致死浓区，故在保护经常有人的场所时须慎重。另一个发展方向是开发不污染被保护对象、不破坏大气臭氧层、温室效应小、对人体无害的灭火剂，即洁净气体灭火剂和相应的灭火系统，这是当前发展的主流。（1）积极开发新型环保灭火剂，EBM气溶胶，IG541灭火剂；（2）继续寻找符合环保要求的卤代烷灭火剂，HFC227ea（七氟丙烷)；（3）继续发展和完善原有惰性气体灭火系统，改进原有系统的不足。哈龙替代趋势的含义应包含二个方面，即哈龙替代产品的趋势及非哈龙替代技术的趋势。哈龙替代品是指不破坏大气臭氧层能最大限度替代哈龙的气体灭火剂，主要用于替代已建成哈龙系统中的灭火剂；非哈龙替代技术则是指不破坏大气臭氧层，并在灭火机理上与哈龙不同，但仍能满足保护防护区安全要求的新的灭火技术，主要用于替代哈龙系统保护新建的防护区。哈龙替代品是指不破坏大气臭氧层能最大限度替代哈龙的气体灭火剂，主要用于替代已建成哈龙系统中的灭火剂。作为哈龙替代品，首先要不破坏大气臭氧层，并与哈龙同样的灭火机理及相似的物理特性；目前主要气体灭火剂替代品有以下两种：（1）EBM气溶胶灭火系统EBM气溶胶灭火剂是液体或固体微粒，悬浮于气体介质中的一种物体。这些微粒的粒径大部分小于1μm，具有非常大的比表面积，因此其灭火效率接近于哈龙“1301”的4倍，无毒害、无污染、不损耗大气臭氧层。它是利用负催化原理，将灭火剂以气溶胶形态通过抑制火焰的燃烧反应实现全淹没、全方位、快速灭火。电气绝缘性良好。它的设计灭火剂量70－100g/m3（2）七氟丙烷(七氟丙烷)灭火系统七氟丙烷是一种化学灭火剂，在目前新开发的哈龙灭火剂替代物中，被认为是研究开发比较成功的一种产品，它是一种无色无味的气体，在一定的压强下呈液态储存，在火灾中具有抑制燃烧过程基本化学反应的能力，其分解物能够中断燃烧过程中化学连锁反应的链传递，因而灭火能力强、灭火速度快。此外，它还有不导电、不破坏大气臭氧层、毒性较低等优点。可适用于有人工作的场所，对电子仪器、设备、重要资料等不会造成损害。非哈龙替代技术则是指不破坏大气臭氧层，并在灭火机理上与哈龙不同，但仍能满足保护防护区安全要求的新的灭火技术，主要用于替代哈龙系统保护新建的防护区。现阶段非哈龙替代物主要有以下两种：（1）二氧化碳灭火系统二氧化碳气体灭火系统自五十年代起开始在我国应用，至今仍在一些特定场所被大量使用。二氧化碳是一种良好的灭火剂，属于不导电惰性气体，生产容易，价格低廉。它的灭火原理主要是通过窒息、隔绝氧气而灭火，在液态二氧化碳灭火剂变成气态二氧化碳时，会由于膨胀作用吸热，使燃烧区温度降低而灭火，其设计灭火浓度为34%－75%，适合于扑灭液体火灾及电气火灾，对经常有人停留或工作的场所，不宜设该系统。（2）烟烙尽灭火系统烟烙尽气体灭火剂是由52%氮气、40%氩气及8%二氧化碳混合而成的一种惰性气体（NFPA2001标准中Inergen的代号IG-541就是气体中三种组份简单归结为50%、40%、10%后的简称）。它的灭火原理是窒息作用，因这些气体都是惰性气体，将它喷向火焰发生地后可迅速降低氧气浓度，使燃烧迅速终止。其设计灭火浓度为37.5%—42.8%，工作压力15MPa，满足环保要求，适于经常有人停留和工作及对保护对象不产生二次损害的场所。合理的非哈龙替代技术，必须针对保护对象的特点，遵循安全可靠、方便使用、技术先进、经济合理的原则，同时兼顾生命、财产、环境这三个因素。只有在灭火效率，系统投资，保护环境、生命这三个方面性能指标均能满足要求，才能在新建防护区内替代哈龙成为非哈龙替代技术趋势。现将几种气体灭火系统的扑救火灾范围及保护场所列表如下：表3.1灭火剂类型扑救火灾范围应用场所CO2适用于扑救:①灭火前可切断气源的气体火灾;②液体火灾或石腊、沥青等可熔化的固体火灾;③固体表面火灾及棉毛、织物、纸张等固体深位火灾;④带电设备与电气设备的火灾,不得用于扑救：①硝化纤维、火药等含氧化剂的化学制品火灾;②钾、钠、镁、钛等活泼金属火灾;③氢化钾、氢化钠等金属氢化物火灾。在工业建筑中:可以应用于烟草库、食品库、棉花库、皮毛库等场所;在民用建筑中，大、中型电子计算机房、贮藏库、贵重设备室、自备发电机房等重要部位可以采用二氧化碳灭系统。但对经常有人停留或工作的场所，不宜设置该系统。FM200适用于扑救:①电气火灾;②液体火灾或可熔化的固体火灾;③固体表面火灾:④灭火前能切断气源的气体火灾。不适用于扑救下列物品火灾:①含氧化剂的化学混合物，如硝化纤维，硝酸钠等;②活泼金属，如镁、钠等;③金属氧化物，如氧化钾等;④能自行分解的化学物质，如过氧化氢等。适用场所:电子仪器、设备及贵重物品场所，经常有人的场所。不适用于非常灵敏或无法更换的电子设备的保护。气溶胶可以有效地扑灭A类表面火灾、B,C类火灾和普通电气引起的火灾，对烃类物的灭火效果尤其明显。气溶胶灭火系统对小空间封闭场所有很好的灭火效果。不适用于:易燃、易爆场所，精密仪器和设备房，较大空间场所、洁净厂房等洁净度要求高的场所，长期有工作人员的场所、图书馆、档案馆等场所。IG541适用扑救.①A类可燃固体表面火灾，例如木材和纤维材料;②B类可燃液体火灾，如汽油火灾;③带电设备火灾，例如计算机房、控制室、变压器等场所的设备火灾。不适用于扑救:D类可燃金属火灾:如钠、镁等金属;含有氧化剂的化合物；如硝酸纤维的火灾；金属氢化物的火灾。适用场所:计算机房、通讯程控机房、控制中心、贵重设备室、文物资料珍藏库、图书馆和档案库、喷漆生产线等，还有必须使用不导电的灭火剂的场所;使用其他灭火剂易产生腐蚀或损坏设备、污染环境、造成清洁困难等问题的场所;保护区内经常有人工作的场所。3.2七氟丙烷灭火系统简介3.2.1七氟丙烷物理化学特性七氟丙烷灭火剂是不导电介质，不含水性物质，不含有固体粉尘、油渍，它是液态储存，气态释放。喷放后可自然排出或由通风系统迅速排除。现场无残留物，不会受到污染，善后处理方便。其物理特性见下表表3.2七氟丙烷主要物理性能表沸点(1atm)（℃）冰点（℃）临界温度（℃）临界压力（kPa）达沸点时的汽化潜热（环境25℃-16.4-131.0101.72912132.6蒸气压(25℃储存压力(20℃储存容器最小工作压力(kPa)最大充装密度(kg/m3)457.7250035001150ODP(%,v/v)GWP(%，v/v)LC50(%，v/v)大气中存活寿命(年)00.3－0.5>80.031－42注：ODP—破坏臭氧潜能；GWP—地球变暖潜能；LC50—半数致死浓度3.2.2灭火机理七氟丙烷灭火机理为抑制化学链反应,其灭火原理及灭火效率与卤代烷相类似，对于A类和B类火灾均能起到良好的灭火作用。3.2在灭火的过程中会产生对人体有伤害的气体，主要有一氧化碳、氟氰酸以及烟气。但通过恰当的安装、使用、及早探测报警，此类生成物可减至最小。噪音：高速喷射会产生令人吃惊的噪声；会使直对的物体移动，其涡流可以导致未固定好的纸张和重量轻的物体被卷走。冷凝、能见度：喷出的蒸气灭火剂遇到物体时会产生冷凝现象；遇到潮湿空气时短时间会降低能见度。防护区也会因缺氧，热量的副反应对人体不利。3.七氟丙烷是无色无味的气体，由美国大湖化学公司研究开发，是一种洁净的气态化学灭火剂七氟丙烷。具备1301灭火剂的众多优点，达到哈龙代替物八项基本要求的若干项，可以说是所有被建议的代替品中最接近的。作为新型灭火剂是第一个由美国保险商试验所（UL)检测认可；美国制造商保险协会（FMRC）检测通过；符合美国国家防火协会2001标准；被美国环境保护署（EPA）认可为新型1301代替物；被美国计划所（SNAP）“重要新代替品政策委员会”批准容许使用于有人值守区域，而且无使用限制。七氟丙烷得到香港消防署的批准作为1301的代替品在香港地区使用。已经中国国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检测中心于1996年12月检测，并获准使用。七氟丙烷不含溴和氯元素，因而对大气臭氧层无破坏作用，即ODP=0。全球温室效应潜能值GWP＝2050（100年积累）也是比较低的。大气中存留时间也是比较短，大约31～42年，比1301存留时间要低的多。七氟丙烷通过UL1508检测表明，能有效扑救A级、B级、C级各类型火灾，能安全有效的使用在人畜占有的任何场所。七氟丙烷与1301有非常相似的特性，系统硬件也极为类似，因此能与1301的控制设备兼容，相对组成系统的硬件、软件技术成熟，替代更换1301系统也极为方便。七氟丙烷是新型、高效、低毒的灭火剂。对70个动物及类人动物的试验表明：七氟丙烷被证实是安全的。七氟丙烷的新陈代谢作用不明显，所以七氟丙烷吸进与排出的气体数量变化不大，因而一些化学家提出将七氟丙烷用作医学上的吸入装置。已在医学方面治疗哮喘病时作为吸入器的药物推进剂也足以说明它的低毒性。毒性测试表明，其毒性比1301还要低，所以适用于经常有人工作的防护区。七氟丙烷由于缺乏对臭氧层具有破坏作用而对灭火有很好效果的溴元素，因而要求灭火浓度偏高。但其灭火机理是对火产生化学反应（1301产生化学反应），而且进行淹没式设计，使其整个灭火过程高效、快速，而且不可能发生再燃。七氟丙烷气体灭火系统要求所占的钢瓶存储空间虽比1301略大，但它仍是液态储存，比惰性气体灭火系统所占空间要小的多。七氟丙烷是不导电介质，且不含水性物质。不会对电气设备、磁带、资料等造成损害，并能提供有效的防护。七氟丙烷不含有固体粉尘、油渍，它是液体储存，气态释放。喷放后可自然排出或由通风系统迅速排除。现场无残留物，不会受到污染，善后处理方便。根据美国的EPA环境保护局SNAP计划HFC类之评估报告结果．七氟丙烷灭火剂是众多卤代烷(Halon)“1301‘’替代品中较为有效的一种替代品。七氟丙烷在美国、德国、意大利等国家得到广泛的应用，它的专利技术保护于1998年到期，使其在世界范围内的推广应用成为可能。我国已经推出了《气体灭火系统设计规范》。我国的七氟丙烷的生产能力在逐年提高，国外一些著名的消防代理商在几年前就已将七氟丙烷推向我国市场，所有这一切为七氟丙烷在我国较大规模的推广应用提供了基础和保障。3.3采用七氟丙烷气体灭火系统的必要性下面就二氧化碳灭火系统、烟烙尽灭火系统和七氟丙烷灭火系统，对其灭火效率、系统投资、保护生命等方面进行比较分析。并说明上饶电信局的最佳气体灭火系统的选择是七氟丙烷灭火系统。二氧化碳灭火系统和烟烙尽灭火系统都是使氧气浓度下降，对燃烧产生窒息作用，从而扑灭火灾的。七氟丙烷在火灾中有抑制燃烧过程基本化学反应的能力，其分解物能够中断燃烧过程中化学连锁反应的链传递，因而灭火能力强，灭火速度快。由此可见，二氧化碳灭火系统、烟烙尽灭火系统和七氟丙烷灭火系统是两种不同的灭火机理，这两种不同的灭火机理决定了七氟丙烷灭火系统在设计浓度上要远远低于二氧化碳灭火系统和烟烙尽灭火系统。三种灭火系统的最小设计浓度7%、34%、37.5%。所以七氟丙烷的灭火效率是最高的。影响系统投资的主要因素是系统设备投资、系统瓶站建筑投资及系统的维护保养费用等。目前市场上二氧化碳、烟烙尽与七氟丙烷的单价比为1：13：110。但二氧化碳灭火系统和烟烙尽灭火系统需要的灭火浓度高，自然灭火剂的用量就大。值得注意的是，烟烙尽灭火系统其气体是以高压气态储存的，其输送距离可长达150米，大大超过了其它以液态储存的灭火剂的输送距离。所以它一套组合分配的装置可以保护的防护区数量可以很多，这样烟烙尽灭火系统的经济性是显而易见的。瓶站的建筑面积与灭火剂的用量是联系在一起的，所以七氟丙烷灭火系统需要的瓶站的建筑面积要大大小于二氧化碳灭火系统和烟烙尽灭火系统。但由于烟烙尽灭火系统保护的距离长，所以需要的瓶站的数量也少。二氧化碳灭火系统需要的储存容器，系统体积大、重量高，需要瓶站的建筑面积大，瓶站的建筑投资大。关于系统的维护保养费用，虽然10年时间二氧化碳、烟烙尽与七氟丙烷系统灭火剂的再充填的费用比约为1：4：85，所以二氧化碳和烟烙尽的再填充费用是相对低的。通过上述各方面比较烟烙尽灭火系统的系统投资是最低的。在保护人身安全方面，七氟丙烷人未观察到不良反应的浓度为9%，系统最小设计浓度为7%，烟烙尽人未观察到不良反应的浓度为43%，系统最小设计浓度为37.5%，所以七氟丙烷和烟烙尽在防护区喷放对人体是相对安全的。但七氟丙烷在高温条件下会产生对人体有害的HF，所以它使用时的浓度必须低于NOAEL值，而且灭火时的拖放时间不能过长。而二氧化碳在34%以上会使人窒息死亡。据统计，近几年世界上由于火灾中被二氧化碳窒息而死的人每年多达80余人。所以二氧化碳系统不适合人员出入较多的场所。上饶电信局需要气体保护的区域多为通信机房、寻呼机房、交换机房等，工作人员和值班人员较多。多为商务中心等公共场所，人流量也较大。该建筑需要气体保护的防护区多，空间也较大，组合分配的系统也多。综合考虑以上各方面，虽然二氧化碳灭火系统具有来源广泛、价格低廉、无腐蚀性、不污染环境等优点，但瓶组占地面积大、泄露点多，给以后的维修会带来一系列的难度。而且气体容易从液压站的开口处流失，保证其灭火浓度也较难。灭火剂的沉降也较快，特别是在高度和空间较大的情况下，高处火灾就难以扑灭。烟烙尽灭火系统虽然系统投资低，对人体安全等许多优点，但目前在国内还没有完整的设计规范。所以该建筑采用的最适合的气体灭火系统为七氟丙烷灭火系统。它的灭火效率高，对大气臭氧层的损耗潜能值ODP值为零，对人体相对安全，瓶组占地面积小，但它只适用于扑灭固体表面火灾，不适宜扑救固体深位火灾。3.4七氟丙烷气体灭火系统的基本构成及应用3.4.1基本构成①火灾探测控制单元包括火灾探测器、报警控制器、气体灭火控制盘、声光讯响器、喷洒指示灯、紧急启动/停止按钮等。②灭火系统单元包括七氟丙烷灭火瓶、钢瓶架、单向阀、集流管、安全泄放装置、驱动装置、软管、选择阀、管网及喷嘴等。图3-1七氟丙烷灭火系统的原理图图3-2七氟丙烷组合分配灭火系统图火情火情电气手动目视火灾探测器火灾电气手动目视火灾探测器机械应急手动火灾报警控制器机械应急手动火灾报警控制器设备联动（关门窗、开事故照明，通讯广播）灭火控制器设备联动（关门窗、开事故照明，通讯广播）灭火控制器火警显示（声光报警）延时30秒火警显示（声光报警）延时30秒开启容器阀，选择阀开启容器阀，选择阀开启灭火剂储瓶开启灭火剂储瓶喷放显示喷放灭火剂喷放显示喷放灭火剂通风换气灭火通风换气灭火图3-3七氟丙烷灭火系统的程序控制图3.4.2应用①应用范围：1七氟丙烷灭火剂可以扑救的火灾：A.可燃气体火灾，如甲烷、乙烯、煤气、天然气等；B.甲、乙、丙类液体火灾，如烃类、醇类、有机溶剂类等；C.可燃固体表面火灾；D．电气火灾。防护区内一般含不致发展成固体深位火灾的固体燃料、电器设备或存有少量可燃液体。其典型燃料为：A．PC板：B．绝缘电线电缆；C．散布于各处的纸张、档案等；D．少量无盖或翻覆的可燃液体(如酒精、油脂、油漆等)。2不适用于如下材料所发生的火灾A．无空气仍能迅速氧化的化学物质的火灾，如硝酸纤维、火药等火灾；B．活泼金属的火灾，如钠、钾、镁、钛和铀；C．金属氢化物、强氧化剂、能自燃的物质的火灾；D．能自行分解的化学物质的火灾，如有机氧化合物和联胺。3人员暴露限制A．9％体积浓度以下，人员暴露无限制；B．大于9％至10.5％，限制人员暴露至1minC．10.5％以上的体积浓度避免暴露。②启动方式当防护区发生火灾时，灭火系统有三种启动方式：自动启动：此时感温探测器、感烟探测器发出火灾信号报警，经甄别后由报警和灭火控制装置发出声光报警，下达联动指令，关闭联锁设备，发出灭火指令，延迟0-30秒电磁阀动作，启动启动容器和分区选择阀，释放启动气体，开启各储气瓶容器阀，从而释放灭火剂，实施灭火。手动启动：将灭火控制盘的控制方式选择键拨到“手动”位置。此时自动控制无从执行。操作灭火控制盘上的灭火手动按钮，仍将按上述即定程序实施灭火。一般情况，保护区门外设有手动控制盒。盒内设紧急启动按钮和紧急停止按钮。在延迟时间终了前可执行紧急停止。应急启动：在灭火控制装置不能发出灭火指令时，可进行应急启动。此时，人为启动联动设备，拔下电磁启动器上的保险盖，压下电磁铁芯轴。释放启动气体，开启整个灭火系统，释放灭火剂，实施灭火。4七氟丙烷气体灭火系统设计4.1气体灭火系统设计原则及要求4.1.1设计原则（1）为合理设计气体灭火系统，减少火灾危害，保护人身和财产的安全。（2）应遵循国家有关方针和政策，做到安全可靠，技术先进，经济合理。（3）设计采用的系统产品及组件，必须符合国家有关标准和规定的要求。（4）气体灭火系统设计，除应符合本规范外，还应符合国家现行有关标准的规定。4.1.2设计的一般规定1、采用气体灭火系统保护的防护区，其灭火设计用量或惰化设计用量，应根据防护区内可燃物相应的灭火设计浓度或惰化设计浓度经计算确定。2、有爆炸危险的气体、液体类火灾的防护区，应采用惰化设计浓度；无爆炸危险的气体、液体类火灾和固体类火灾的防护区，应采用灭火设计浓度。3、几种可燃物共存或混合时，灭火设计浓度或惰化设计浓度，应按其中最大的灭火设计浓度或惰化设计浓度确定。4、两个或两个以上的防护区采用组合分配系统时，一个组合分配系统所保护的防护区不应超过8个。5、组合分配系统的灭火剂储存量，应按储存量最大的防护区确定。6、灭火系统的灭火剂储存量，应为防护区的灭火设计用量与储存容器内的灭火剂剩余量和管网内的灭火剂剩余量之和。7、灭火系统的储存装置72小时内不能重新充装恢复工作的，应按系统原储存量的100%设置备用量。8、灭火系统的设计温度，应采用20℃9、同一集流管上的储存容器，其规格、充压压力和充装量应相同。10、同一防护区，当设计两套或三套管网时，集流管可分别设置，系统启动装置必须共用。各管网上喷头流量均应按同一灭火设计浓度、同一喷放时间进行设计。11、管网上不应采用四通管件进行分流。12、喷头的保护高度和保护半径，应符合下列规定：（1）最大保护高度不宜大于6.5m（2）最小保护高度不应小于0.3m（3）喷头安装高度小于1.5m时，保护半径不宜大于4.5（4）喷头安装高度不小于1.5m时，保护半径不应大于7.513、喷头宜贴近防护区顶面安装，距顶面的最大距离不宜大于0.5m14、一个防护区设置的预制灭火系统，其装置数量不宜超过10台。15、同一防护区内的预制灭火系统装置多于1台时，必须能同时启动,其动作响应时差不得大于2s。16、单台热气溶胶预制灭火系统装置的保护容积不应大于160m3；设置多台装置时，其相互间的距离不得大于10m17、采用热气溶胶预制灭火系统的防护区，其高度不宜大于6.0m18、热气溶胶预制灭火系统装置的喷口宜高于防护区地面2.0m[3、5]。4.1.3设计的要求1、七氟丙烷灭火系统的灭火设计浓度不应小于灭火浓度的1.3倍，惰化设计浓度不应小于惰化浓度的1.1倍。2、固体表面火灾的灭火浓度为5.8%，其它灭火浓度可按本规范规定取值，惰化浓度可按本规范附录A中附表A-2的规定取值。本规范附录A中未列出的，应经试验确定。3、图书、档案、票据和文物资料库等防护区，灭火设计浓度宜采用10%。油浸变压器室、带油开关的配电室和自备发电机房等防护区，灭火设计浓度宜采用9%。4、通讯机房和电子计算机房等防护区，灭火设计浓度宜采用8%。5、防护区实际应用的浓度不应大于灭火设计浓度的1.1倍。6、在通讯机房和电子计算机房等防护区，设计喷放时间不应大于8s；在其它防护区，设计喷放时间不应大于10s。7、灭火浸渍时间应符合下列规定：（1）、木材、纸张、织物等固体表面火灾，宜采用20min；（2）、通讯机房、电子计算机房内的电气设备火灾，应采用5min；（3）、其它固体表面火灾，宜采用10min；（4）、气体和液体火灾，不应小于1min。8、七氟丙烷灭火系统应采用氮气增压输送。氮气的含水量不应大于0.006%。9、储存容器的增压压力宜分为三级，并应符合下列规定：（1）一级2.5+0.1MPa(表压)；（2）二级4.2+0.1MPa(表压)；（3）三级5.6+0.1MPa(表压)。10、七氟丙烷单位容积的充装量应符合下列规定：（1）一级增压储存容器，不应大于1120kg/m3；（2）二级增压焊接结构储存容器，不应大于950kg/m3；（3）三级增压无缝结构储存容器，不应大于1120kg/m3；（4）四级增压储存容器，不应大于1080kg/m3。11、管网的管道内容积，不应大于流经该管网的七氟丙烷储存量体积的80%。12、管网布置宜设计为均衡系统，并应符合下列规定：（1）喷头设计流量应相等；（2）管网的第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20%。（3）均衡管网和只含一个封闭空间的非均衡管网，其管网内的灭火剂剩余量均可不计。13、防护区中含两个或两个以上封闭空间的非均衡管网，其管网内的灭火剂剩余量，可按各支管与最短支管之间长度差值的容积量计算。气体灭火系统的类型、分类、特点与组成。气体灭火系统的类型较多，通常按灭火应用方式、系统结构特点、储存压力等级、管网布置形式进行分类，具体见表4.1－4.3。表4－1气体灭火系统的类型：（1）按应用方式分类系统类型定义灭火剂适用条件优、缺点全淹没灭火系统在规定的时间内，向防护区喷射一点浓度的灭火剂，并使其均匀充满整个防护区的灭火系统二氧化碳，七氟丙烷，烟烙烬，EBM气溶胶防护区应是一个开口率不超过3%的封闭空间，并在此空间内能够建立有效扑灭火灾的灭火剂浓度，并将灭火剂浓度保持一段所需要的时间，对于深位火灾，保护区内除泄压口外，其余开口均应在灭火剂喷发前自动关闭可扑灭表面火灾和深位火灾，但要求防护区封闭良好，对防护区内的开口有严格的限制局部应用灭火系统向保护对象以设计喷射率直接喷射灭火剂，并持续一定时间的灭火系统二氧化碳保护区在灭火过程中不能封闭，或虽然能够封闭但不符合全淹没系统要求表面火灾所采用的灭火系统可扑灭表面火灾，但不能扑灭深位火灾，对防护区要求不高（2）按系统结构特点分类表4.2系统类型定义灭火剂适用条件优、缺点管网系统组合分配系统组合分配系统用一套灭火剂储存装置保护两个或两个以上保护区或保护对象的灭火系统二氧化碳，七氟丙烷，烟烙烬系统总的灭火剂储存量只考虑按照需要灭火剂最多的保护区配置，如组合中某个防护区需要灭火，则通过选择阀、容器阀等控制，定向释放灭火剂储存容器数和灭火剂用量可以大幅度减少，造价低，维护方便，但设计复杂单元独立系统单元独立系统用一套灭火剂储存装置保护一个防护区的灭火系统二氧化碳，七氟丙烷，烟烙烬，EBM气溶胶用单元独立系统保护的防护区在位置上是单独的离其他防护区较远不便于组合，或是两个防护区相邻，但有同时失火的可能设计简单，系统安全可靠，但储存容器数和灭火剂用量较大，造价高，维护困难无管网系统由灭火剂储存装置、固定喷头以及控制系统组成的成套设备二氧化碳，七氟丙烷，烟烙烬，EBM气溶胶适用于保护体积和面积比较小的防护区和设备系统简单，维护方便，可以不设储瓶间，节约用地，但防护区域不宜过大（3）按储存方式分类表4.3系统类型定义灭火剂适用条件优、缺点高压系统灭火剂在常温下储存的灭火系统，二氧化碳储存压力为5.17MP；FM-200储存压力为2.5及4.2MPa；烟烙烬储存压力为15MPa二氧化碳，七氟丙烷，烟烙烬高压储存容器中灭火剂的温度随储存地点的环境温度的变化而变化，储存容器必须能够承受最高预期温度时所产生的压力。储存容器中的压力还受灭火剂充装密度的影响，在最高储存温度下的充装密度要注意控制，防止充装密度过大。该系统宜用于小型消防工程用于大中型消防工程时，瓶组多、占地多、阀门管件多、压力比较高、维护复杂、受环境温度影响大低压系统二氧化碳灭火剂在-18℃-18二氧化碳以电力操纵，用压力开关自动控制。宜用于温度环境在-30℃——-50与高压系统相比，性能更完善，灭火更迅速，操作更方便，可以按预定时间喷放灭火剂，并可以随时手动开启或关闭系统来控制灭火器的喷发。4.1.气体灭火系统一般为管网灭火系统。管网灭火系统由储存容器、容器阀、连接软管、液体单向阀、集流管、选择阀。输送灭火剂的管道、管道附件、喷嘴、泄压装置、应急操作机构、启动瓶组、电磁瓶头阀、启动气体管路、固定支架及相应的火灾探测、报警、控制装置等组成。1.储存容器气体灭火系统的储存容器，按压力可分为高、低压两种规格。高压系统的储存压力为4.2Mpa：低压系统的储存压力为2.48Mpa2.容器阀指安装在储存容器上的阀门，用来封闭及释放气体灭火剂，是气体灭火系统的重要组成部分。3.连接软管连接容器阀与集流管的重要部件。它可使储存容器与集流管之间的安装间距存在一定的误差，便于系统安装与维修时更换容器，也能减缓灭火剂释放时对管网的冲击力。4.液体单向阀安装于连接软管与集流管之间，防止灭火剂回流。5.集流管从储存容器中释放的气体灭火剂，通过集流管汇集后，到达被保护的防护区。6.选择阀在多防护区的组合分配系统中，每个防护区在集流管上均应设置与该防护区相对应的选择阀。阀门平时处于关闭状态，当该防护区发生火灾时，由控制系统开启选择阀，使气体灭火剂从排出支管，通过选择阀进入火灾区进行灭火。7.输送灭火剂的管道及管道附件气体灭火系统中使用的管道及管道附件是保证气体灭火剂可靠输送到防护区的重要部分。管道及附件应能承受最高环境温度下的工作压力，应选用符合国家相关标准的无缝钢管，且必须进行双面镀锌处理以防管道锈蚀。8.喷嘴用于全淹没灭火系统的喷嘴有很多种，要在规定的时间内将灭火剂释放出去，并能使防护区内的灭火剂均匀分布。局部应用系统的喷嘴应将灭火剂成扇形或锥形喷射到特定的被保护物周围的局部范围里。9.泄压装置一般安装在储存容器的容器阀上，以及组合分配系统中的集流管上，是保证气体灭火系统储存容器和集流管的压力安全。10.启动瓶组及电磁瓶头阀气体灭火系统的启动气体通常使用氮气，储存于专用的容器中。电磁瓶头阀安装在启动容器上，防护区发生火灾时，由控制系统开启瓶头阀，使气体从储瓶内排出。11.启动气体管路目前国内大都采用紫铜管（φ8×1）来输送启动气源。12.火灾探测器、报警控制盘、执行控制装置气体灭火系统中，在每个需要保护的防护区都要设置火灾探测器，用于探测并输出火灾信号。根据火灾探测器的探测功能及用途，可分为感温探测器、感烟探测器、感光探测器、复合探测器和可燃气体探测器等五大类。依据国家相关消防规范和工程的实际要求，为保证统的可靠，防止误动作，气体灭火系统中，防护区应设置两种不同类型或两路同一类型的火灾探测器。报警控制盘是用来接收防护区内设置的火灾探测器发出的火灾信号，并且发出火灾警报，提醒人员注意，同时将火灾信号输送到消防控制中心。若报警控制盘同时接收到两种或两路火灾探测器发出的火灾信号，除发出警报外，还将灭火信号的指令送至执行控制盘，启动火火系统扑灭火灾；执行控制装置接收到报警控制盘传来的两种或两路火灾信号后，立即发出警报，指示人员疏散，经过延时0—60秒(根据灭火剂的种类、灭火剂的喷洒浓度、防护区的大小及出口数量的多少来确定，一般选择30秒)，报警控制盘开始启动灭火剂储存容器瓶的启动瓶阀和相应的防护区选择阀，释放灭火剂进行灭火，同时报警控制盘发出灭火剂释放警告声。另外，执行控制装置还具有紧急切断、人工启动、时钟显示、联动控制、故障检测、状态显示、试验装置及备用电源等功能和装置[6]。4.2灭火方式及防护区的划分4.2.1灭火方式按防护区的特征和灭火方式采用全淹没灭火系统，管网输送方式为组合分配系统。全淹没灭火系统是在规定的时间内，向防护区喷放设计规定用量的七氟丙烷，并使其均匀的充满整个防护区的灭火系统。组合分配系统是用一套七氟丙烷的储存装置通过管网的选择分配，保护两个或两个以上防护区的灭火系统。优点是减少灭火剂的用量，大大节省系统投资。因为该建筑需要气体保护的区域多，所以采用组合分配系统。4.2.2防护区设置①防护区宜以固定的单个封闭空间划分；当同一区间的吊顶层和地板下需同时保护时，可合为一个防护区；当采用管网灭火系统时，一个防护区的面积不宜大于800m2，容积不宜大于3600m3；当采用无管网灭火装置时，一个防护区的面积不应大于500m2②防护区的最低环境温度不应低于-10℃，系统设计额定温度为20③防护区灭火时应保持封闭条件，除泄压口以外的开口、防火阀等开口，在喷放七氟丙烷前应做到关闭。④防护区的泄压口宜设在外墙上，应位于防护区净高的2/3以上。泄压口的面积可按下式计算： 式中：—泄压口面积（㎡）；Q—七氟丙烷在防护区内的平均喷放速度（kg/s）；—维护结构承受内压的允许压强（Pa）。当设有外门弹性闭门器或弹簧门的防护区，其开口面积不小于泄压口计算面积的，不需另设泄压口。⑤防护区应有足够的疏散通道和出口，保证人员在30s内撤出防护区。当防护区内的工作人员不能在30s内撤出时，防护区七氟丙烷的设计浓度不应大于9％。4.2.3防护区的划分组合分配系统要求以固定的封闭空间来划分防护区，且全淹没系统要求每个防护区的净容积不得超过3600m3。该建筑最大房间的净容积为1565.1m3，小于3600m3。所以，该建筑共3层4个房间，需要对其中的3个房间进行保护，每个房间为一个防护区。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，系统设计不考虑地板下安装喷头，按各防护取得总容积计算灭火剂用量，满足相关规范的要求。同时，防护区内管道的布置采用均衡系统布置，既可省去管网内灭火剂的剩余量，降低工程造价，也能较少系统安装时的工作量。表4.2各防护区的基本情况序号防护区名称面积m2高度m容积m31四层机房4263.012782三层机房4263.012783二层机房2133.06394.3七氟丙烷气体灭火系统管网设置4.3.1管道设置①在通向每个防护区的灭火系统主管道上，应设压力讯号器或流量讯号器。②在组合分配系统中，相对于每个防护区应设置控制灭火剂流向的选择阀，其公称直径应与该防护区灭火系统的主管道公称直径相等。选择阀的位置应靠近储存容器且便于操作，选择阀宜设有指明其工作防护区的表牌。③喷头宜贴近防护区顶面安装，距顶面的最大距离不应大于0.5m。④喷头的保护高度和保护半径，应符合下列规定：1)最大保护高度，不宜大于6.5m;2)最小保护高度，不应小于0.3m；3)当防护区高度h<1.5m时，喷头的保护半径，不应大于4.5m;4)当防护区高度h≥1.5m时，喷头的保护半径，不应大于7.5m。⑤喷头应以其喷射流量和保护半径进行合理配置，满足七氟丙烷在防护区均匀分布的要求。⑥喷头应有表示其型号、规格的永久性标志。⑦设置在有粉尘的防护区的喷头，应增设在喷射时自行脱落的防尘罩。⑧管网管道及管道附件应能承受最高观景温度下的工作压力，并应符合下列规定：1）输送七氟丙烷的管道应采用无缝钢管。其质量应符合现行国家标准《冷拔或冷轧精密无缝钢管》和(无缝钢管》等的规定，无缝钢管内外应镀锌。2)输送七氟丙烷的管道安装在有腐蚀镀锌层的场所，宜采用不锈钢管。其质量应符合现行国家标准《不锈钢无缝钢管》的规定。3)输送启动气体的管道，宜采用铜管，其质量应符合现行国家标准《拉制铜管》的规定4)管道的连接，当公称直径小于或等于80mm时，宜采用螺纹连接：大于80mm时，宜采用法兰连接。钢制管道附件应内外镀锌。在有腐蚀镀锌层介质的场所，应采用铜合金或不锈钢的管道附件。4.3.2管网布置《规范》中规定，均衡管网要符合下列要求：管网中各个喷头的流量相等；在管网上，从第一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20%。系统管网的管道内容积，不宜大于该系统七氟丙烷充装容积的80%。管道中不应采用四通管件进行分流。管网设计布置为均衡系统有利于灭火剂在防护区喷放均匀，利于灭火。可不考虑管网中的剩余量，做到节省。可只选用一种规格的喷头，只计算“最不利点”的阻力损失就可以了。虽然对整个系统来说是非均衡管网，但我把工作区和地板下都尽量布置为均衡，所以该系统工作区中的喷头型号相同，地板下的喷头型号相同，工作区和地板下为不同型号的喷头。在管网设计时，考虑到经济性，我尽量减少管段长度，减少弯头数量。做到了管网布置合理、经济。非均衡管网非均衡管网系统是不具备均衡管网条件的系统。各部分灭火剂难以均化，各部分空间难以同时达到设计浓度，影响灭火效率，管网灭火剂剩余量多，浪费多，管网计算复杂。本工程灭火系统采用均衡管网系统。4.4存储容器设置七氟丙烷储存装置分为两个储压等级：环境温度为20℃时，储存压力分别为2.5MPa和4.2MPa。本设计中选择4.2MPa，目的是为了满足喷头的工作压力。1)储存压力为2.5MPa时，应为4.8±0.4MPa2)储存压力为4.2MPa时，应为6.8±0.4MPa。储存容器中七氟丙烷的充装密度，不应大于1150kg／m3。在容器阀和集流管之间的管道上应设单向阀，单向阀与容器阀或单向阀与集流管之间应采用软管连接。储存容器和集流管应采用支架固定。备用量的储存容器与主用量的储存容器应连接在同一集流管上，并能切换使用。在储存装置上应设耐用的固定表牌。标明每个容器的编号、皮重、灭火剂名称、充装量、充装日期和储存压力等。储存装置宜设在靠近防护区的专用储瓶间内。该房间的耐火等级不应低于二级。室温应为-10～50℃，应有直接通向室外或疏散走道的出口。储存装置的布置，应便于操作、维修及防止阳光照射。操作面距墙面或两操作面之间的距离，不宜小于lm。4.5灭火系统设计与管网计算4.5.1管网系统类型及构成、增压方式按管网布置形式分为均衡管网系统和非均衡管网系统：管网灭火系统组成灭火系统由储存装置（灭火剂贮瓶、容器阀、单向阀、集流管等）、管道系统（送气管路、选择阀、喷头等）、增压系统（氮气贮瓶、瓶头阀、氮气管路等）、自控系统（灭火控制盘、手动控制盒、自动报警系统）四部分组成。系统设自动控制、手动控制和机械应急操作三种启动方式。本系统采用贮气瓶式灭火系统。贮气瓶式灭火系统是系统中增压气体N2与七氟丙烷灭火剂分开贮存，当施放灭火剂时，增压气体即通过减压阀进入灭火剂贮存容器将灭火剂压出。这种方式的优点是：保持恒定的喷嘴压力，便于计算；可提高灭火剂储存量，充装比可达0.9；4.5.2结合七氟丙烷灭火系统中喷头对压力的要求，对建筑的三层共三个防护区设置一套组合分配系统，共用一个钢瓶间，即在四层设置钢瓶间，分别保护二层﹑三、四层。消防控制室设在一层，对整个灭火系统进行联动控制。在确定储瓶间钢瓶数量以及灭火剂用量时，应该考虑两个因素：一个是各分区气体设计用量，另一个是各分区的阻力损失。灭火剂设计用量必须要满足用量最大的那个防护区，但同时喷头的工作压力还必须满足相应规范及产品性能的要求，一组系统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是可行的。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，A、各分区气体设计用量；B、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瓶的数量成正比）具体计算过程如下：（1）七氟丙烷灭火系统设计规范规定，通讯机房和电子计算机机房等防护区灭火设计浓度宜采用8%，七氟丙烷的最大喷放时间t=8s。保护空间实际容积为：四层Va×b×h29.6×14.4×3.0≈1279(m3)式中：a房间净长(m)；b-房间净宽(m)；h房间净高(m)。（2）计算灭火剂设计用量。按下式计算：W=(KV/S)×C/(100-C)1×1279/(0.12690.000513×20))×8/(1008)810.86（㎏）式中:W-防护区七氟丙烷设计用量（㎏）；K-海拔高度修正系数，取1；V-防护区的净容积(m3)；S-七氟丙烷过热蒸汽在101kPa和防护区最低环境温度下的比容(m3/㎏)。七氟丙烷在不同温度下的过热蒸汽比容，应按下式计算：S=K1+K2T式中：T-系统设计额定温度(℃），取20；K10.1269；K20.000513。C-七氟丙烷灭火设计浓度（%）；（3）选定灭火剂储瓶规格及数量。根据W=810.86㎏，选用JR120/54储瓶12只，储瓶增压压力为二级增压PO4.3MPa（绝对压力）。（4）喷头布置与数量。选用JP型喷头，其保护半径R5m，因为保护区的房间净高大于1.5m。根据其保护半径的大小，选用（5）计算管道平均设计流量。a.主干管：Qw=W/t=810.86/8=101.36㎏/sb.喷头：QP=Qg/16=6.335㎏/sc.储瓶出流口:Q1-2=W/nt=810.86/（12×8）=8.45㎏/sd.支管:Q3-4=QW/2=50.68㎏/sQ4-5=Q3-4/2=25.34㎏/sQ5-6=Q4-5/2=12.67㎏/sQ6-7=Q5-6/2=6.34㎏/s（6)估算管网管道直径。根据管道平均设计流量，查图4.1，得各管段管径，将结果标在管网计算图上,见附图：图４.１镀锌钢管阻力损失与七氟丙烷流量的关系（7）计算充装密度：系统设置用量：Ws=W+△W1+△W2WS—系统的设计用量（㎏）；△W1—储存容器内的剩余量（㎏）；△W2—管道内的灭火剂剩余量（㎏）。均衡管网管网内的剩余量可以不计,△W2=0△W1=12×0.120×31.18=44.90(㎏)Ws=W+△W1+△W2=810.86+44.90=855.58(㎏)η=Ws/（Vbn）=855.58/(12×0.12)=594.15(㎏/m3)小于1120㎏/m3，符合条件。（8)计算管网内容积先按管道内径求出单位长度的内容积，然后依据管网计算图上管段长度求算：VP=8.33×(4.4+1.4+16.98+6.25)+4.9×（8+7.8）+3.42×7.2×2+1.96×（8.4×2+7.2+8.2）+1.19×(3.6×8+0.2×16)=245.15+77.42+49.248+63.112+38.08≈470dm3=0.(9)计算管网内全部储瓶气相总容积V0=nVb(1-η/)其中：Vb：储存容器的容量（m3）；η：充装量；：七氟丙烷液体密度，常温下为1407kg/m3。V0=120.12(1-781.97/1407)=0.(10)计算“过程中点”储瓶压力,根据公式Pm=P0V0/(V0+W/2+Vp)其中：Pm：喷放“过程中点”储存容器内绝对压力(MPa)；P0：储存容器额定增压的绝对压力(MPa)。Pm=P0V0/(V0+W/2+Vp)=4.3×0.640/[0.640+810.86/（2×1407）+0.47]≈1.9683MPa(11）计算管路阻力损失1-2段以Q1-2=W/nt=810.86/（12×8）=8.45㎏/s及DN=40mm，查图4.1得：(∆P/L)1-2=0.007Mpa/mL1-2=3.6+3.5+0.5=7.6m∆P1-2=(∆P/L)1-2×L1-2=0.007×7.6=0.0532Mpa2-3段以Q2-3=101.36㎏/m及DN=100mm，查图4.1得(∆P/L)2-3=0.008Mpa/mL2-3=0.5+6.4+1+7.3+1.4+6.4+0.3+16.68+6.4+6=5∆P2-3=(∆P/L)2-3×L2-3=0.008×52.38=0.4190Mpa3-4段以Q3-4=QW/2=50.68㎏/s及DN=80mm，查图4.1得：(∆P/L)3-4=0.008Mpa/mL3-4=0.6+7.3+8=15.9∆P3-4=(∆P/L)3-4×L3-4=0.008×15.9=0.1275Mpa4-5段以Q4-5=Q3-4/2=25.34㎏/s及DN=65mm，查图4.1(∆P/L)4-5=0.005Mpa/mL4-5=0.5+5.8+3.6=9.∆P4-5=(∆P/L)4-5×L4-5=0.005×9.9=0.0495Mpa5-6段以Q5-6=Q4-5/2=12.67㎏/s及DN=50mm，查图4.1得：(∆P/L)5-6=0.005Mpa/mL5-6=0.4+5.0+4.6=10∆P5-6=(∆P/L)5-6×L5-6=0.005×10=0.05Mpa6-7段Q6-7=Q5-6/2=6.335㎏/s及DN=40mm，查图4.1得：(∆P/L)6-7=0.004Mpa/mL6-7=0.3+4.0+1.8=6.1∆P6-7=(∆P/L)6-7×L6-7=0.004×6.1=0.0244Mpa求得管路总损失：=∆P1-2+∆P2-3+∆P3-4+∆P4-5+∆P5-6+∆P6-7=0.0532+0.4190+0.1275+0.0495+0.05+0.0244=0.7248Map（12)计算高程压头，依据《规范》中公式：Ph=10-6Hγg其中，H=2.6m（喷头高度相对“过程中点所以Ph=10-6×1407×2.6×9.81=0.0359Map（13）计算喷头工作压力，根据公式4-10：Pc=Pm-(∑ΔP+Ph)=1.9683-0.7248-0.0359=1.2076（Mpa，绝压）（14）验算设计计算结果：①Pc≥0.7（Mpa，绝压）②Pc≥Pm/2=0.9842（Mpa，绝压）③各个喷头设计流量相等；④管网从第一分流点至各喷头的管道阻力损失，其相互间的最大差值不会大于20%；⑤系统管网的管道内容积，不大于本系统七氟丙烷充装容积量的80%；以上各条件皆满足，符合要求，故设计合理，且管网为均衡系统[46]。（15）、计算喷头计算面积及确定喷头规格：喷头等效孔口面积计算公式：(4.8)式中：——喷头等效孔口面积(cm2)；——等效孔口单位面积喷射率[(kg/s)/cm2]。图４.２七氟丙烷ＪＰ６－３６型喷头流量曲线由Pc＝1.0327Mpa，查图4.２得喷头计算单位面积流量＝2kg/(s.cm2)，喷头平均设计流量＝6.335kg/s.得喷头计算面积：＝6.335/2≈3.168（cm2)查表4.14，选用JP-26型喷头16个。（16）四层七氟丙烷气体灭火系统的计算结果：表4.3四层丙烷气体灭火系统计算结果防护区名称灭火设计用量（kg）储瓶容积（L）储瓶数喷头规格喷头数中点压力（MPa）喷头动作压力（MPa）喷头孔口面积（cm2）四层机房810.861209JP-26161.96831.03273.345三层七氟丙烷气体灭火系统的计算结果和四层完全相同，故不再重复二层：（1）Va×b×h14.8×14.4×3.0≈639(m3)式中：a房间净长(m)；b-房间净宽(m)；h房间净高(m)。（2）计算灭火剂设计用量。按下式计算：式中:W-防护区七氟丙烷设计用量（㎏）；K-海拔高度修正系数，取1；V-防护区的净容积(m3)；S-七氟丙烷过热蒸汽在101kPa和防护区最低环境温度下的比容(m3/㎏)。七氟丙烷在不同温度下的过热蒸汽比容，应按下式计算：S=K1+K2T式中：T-系统设计额定温度(℃），取20；K10.1269；K20.000513。C-七氟丙烷灭火设计浓度（%）；（3）选定灭火剂储瓶规格及数量。根据W=405.43㎏，选用JR120/54储瓶6只，储瓶增压压力为二级增压PO4.3MPa（绝对压力）。（4）喷头布置与数量。选用JP型喷头，其保护半径R7.5m。根据其保护半径的大小，选用8（5）计算管道平均设计流量。a.主干管：Qw=W/t=405.43/8=50.68㎏/sb.喷头：QP=Qg/8=6.34㎏/sc.储瓶出流口:Q1-2=W/nt=405.43/（6×8）=8.45㎏/sd.支管:Q3-4=QW/2=25.34㎏/sQ4-5=Q3-4/2=12.67㎏/sQ5-6=Q4-5/2=6.34㎏/s（6)估算管网管道直径。根据管道平均设计流量，查图4.1，得各管段管径，将结果标在管网计算图上,见附图(7）计算充装密度：系统设置用量：Ws=W+△W1+△W2WS—系统的设计用量（㎏）；△W1—储存容器内的剩余量（㎏）；△W2—管道内的灭火剂剩余量（㎏）。均衡管网管网内的剩余量可以不计,△W2=0实际充装量Ws=594.15×6×0.12=427.79(㎏)(8)计算管网内容积先按管道内径求出单位长度的内容积，然后依据管网计算图上管段长度求算：VP=8.33×4+4.9×（1.6+3.0+25.2+5.7）+3.42×7.2+1.96×（7.2+8.2）+1.19×(3.6×4+0.2×8)=33.32+173.95+24.624+30.184+19.04=281.118≈0.281(9)计算管网内全部储瓶气相总容积V0=nVb(1-η/)其中：Vb：储存容器的容量（m3）；η：充装量；：七氟丙烷液体密度，常温下为1407kg/m3。V0=60.12×(1-594.15/1407)≈0.(10)计算“过程中点”储瓶压力,根据公式Pm=P0V0/(V0+W/2+Vp)其中：Pm：喷放“过程中点”储存容器内绝对压力(MPa)；P0：储存容器额定增压的绝对压力(MPa)。Pm=P0V0/(V0+W/2+Vp)=4.3×0.416/[0.416+405.34/（2×1407）+0.281]=2.127MPa(11）计算管路阻力损失1-2段以Q1-2=W/nt=8.45㎏/s及DN=40mm，查图4.1得：(∆P/L)1-2=0.01Mpa/mL1-2=3.6+3.5+0.5=7.6m∆P1-2=(∆P/L)1-2×L1-2=0.01×7.6=0.076Mpa2-3段以Q2-3=50.7㎏/m及DN=100mm，查图4.1得(∆P/L)2-3=0.003Mpa/mL2-3=2.5+6.4+1.5=10.4∆P2-3=(∆P/L)2-3×L2-3=0.003×58.65=0.176Mpa3-4段以Q3-4=QW/2=50.7㎏/s及DN=80mm，查图4.1得：(∆P/L)3-4=0.01Mpa/mL3-4=6.4+0.6+4.6+5.2+5.4+5.2+25.2=5∆P3-4=(∆P/L)3-4×L3-4=0.009×52.6=0.526Mpa4-5段以Q4-5=Q3-4/2=25.35㎏/s及DN=65mm，查图4.1得：(∆P/L)4-5=0.006Mpa/mL4-5=5.8+0.5+3.6=9.9m∆P4-5=(∆P/L)4-5×L4-5=0.006×9.9=0.0594Mpa5-6段以Q5-6=Q4-5/2=12.67㎏/s及DN=50mm，查图4.1得：(∆P/L)5-6=0.005Mpa/mL5-6=5.0+0.5+4.6=10∆P5-6=(∆P/L)5-6×L5-6=0.005×10.1=0.05Mpa6-7段Q6-7=Q5-6/2=6.34㎏/s及DN=40mm，查图4.1得：(∆P/L)6-7=0.005Mpa/mL6-7=4.0+0.3+1.8+2.8+0.2=9.1∆P6-7=(∆P/L)6-7×L6-7=0.005×9.1=0.0455Mpa求得管路总损失：=∆P1-2+∆P2-3+∆P3-4+∆P4-5+∆P5-6+∆P6-7=0.076+0.176+0.526+0.0594+0.05+0.0455=0.9329Map（12)计算高程压头，依据《规范》中公式：Ph=10-6Hγg其中，H=2.6m（喷头高度相对“过程中点”储瓶液面的位差）。所以Ph=10-6×1407×3.4×9.81=0.0469Map（13）计算喷头工作压力，根据公式4-10：Pc=Pm-(∑ΔP-Ph)=2.127-0.9329+0.0469=1.241（Mpa，绝压）（14）验算设计计算结果：①Pc≥0.7（Mpa，绝压）；②Pc≥Pm/2=1.064（Mpa，绝压）；③各个喷头设计流量相等；④管网从第一分流点至各喷头的管道阻力损失，其相互间的最大差值不会大于20%；⑤系统管网的管道内容积，不大于本系统七氟丙烷充装容积量的80%；以上各条件皆满足，符合要求，故设计合理，且管网为均衡系统[46]。（15）、计算喷头计算面积及确定喷头规格：喷头等效孔口面积计算公式：(4.8)式中：——喷头等效孔口面积(cm2)；——等效孔口单位面积喷射率[(kg/s)/cm2]。由Pc＝1.241Mpa，查图4.2得喷头计算单位面积流量＝2.2kg/(s.cm2)，喷头平均设计流量＝6.34kg/s.得喷头计算面积：＝6.34/2.5≈2.882（cm2)查表4.14，选用JP-26型喷头8个。（16）二层七氟丙烷气体灭火系统的计算结果：表4.4二层丙烷气体灭火系统计算结果防护区名称灭火设计用量（kg）储瓶容积（L）储瓶数喷头规格喷头数中点压力（MPa）喷头动作压力（MPa）喷头孔口面积（cm2）二层机房405.341206JP-2682.1271.2413.3454.6系统主要组件和设计型号4.6.1（1）七氟丙烷储瓶瓶口安装瓶头阀，按设计要求充装七氟丙烷和增压N2。瓶头阀出口与管网系统相连。平时储瓶用来储存七氟丙烷，火灾发生时将七氟丙烷气体释放出去实施灭火。其规格见表4.5规格尺寸表4.5型号容积（L）公称工作压力（MPa）外径D（mm）高度H（mm）瓶重（kg）瓶口连接尺寸材料JR70/54705.4273153082M80×3（阳）锰钢JR100/541005.43661300100M80×3（阳）16MnVJR120/541205.43501600130M80×3（阴）锰钢应用要求：允许最高工作温度为50℃，最低工作温度―10（2）瓶头阀安装在七氟丙烷储瓶瓶口上，具有封存、释放、充装、超压排放等功能。其规格尺寸见表4.6