洁净气体灭火剂Novec1230介绍及其设计计算

洁净气体灭火剂Novec1230介绍及其设计计算摘要：印尼某项目业主指定采用Novec1230系统对控制室、机柜间、变配电室等电气设备房间进行防护，设计遵循美国消防规范NFPA2001。通过对Novec1230、七氟丙烷HFC-227、IG541混合气体几种气体灭火系统进行比较，以简单介绍Novec1230的物理化学性能、灭火计算及其灭火性能。同时结合美国消防规范NFPA2011（2018年版）对系统的设计计算以及主要参数的取值进行介绍，为国内的相关设计计算提供参考。关键词：Novec1230，气体灭火系统，绿色环保，系统设计在电子设备室、通讯设备室、机柜间、变配电室等房间，经常有人工作而需要设置气体保护的区域或场所。一般选择洁净气体灭火系统。洁净气体主要有卤化烃类和惰性气体等，虽然品种繁多，但由于费用、灭火效率和毒性等原因，七氟丙烷HFC-227、IG541在国内的消防设计中最为常见。美国3M公司研发的Novec1230这一新型产品，很快被美国环保部门和消防部门认可并编入洁净气体灭火系统规范NFPA2001［1］。我国颁布的《气体灭火系统设计规范》GB50370为国内气体灭火设计提供指导，七氟丙烷HFC-227和IG541混合气体，国标、技术措施等材料都有详细介绍。1Novec1230、七氟丙烷HFC-227、IG54混合气体三种灭火剂性能介绍Novec1230属于氟化酮类，在常温下是一种清澈、无色、微味、容易气化的液体灭火剂，不属于危险物品，释放后不留残余物，加上储罐内压力低，运输和储藏都十分方便和稳定［2］。Novec1230其化学分子式CF3CF2C(O)-F(CF3)2，分子量316.04。主要灭火机理：物理化学-通过吸收热量使燃烧过程停止。机柜间、变配电室等场所电气火灾最小设计灭火浓度：4.5%，NOAEL：10%，LOEAL＞10%。机柜间、变配电室等场所灭火剂设计喷放时间≤10

s。灭火剂贮存压力(21℃)/：2.5MPa

，系统最大工作压力(50℃)：3.5MPa

，喷嘴入口工作压力(21℃)（绝对压力）：0.8MPa

，灭火剂输送距离（当量长度）≤25m，灭火剂储存形态：液态。防护区面积与容积限制：单个喷嘴最大保护面积≤150m2。灭火剂在大气中寿命：0.014年

，空气密度比（喷放状态）：10.5(遇火分解)。全球变暖潜能值GWP≤1。七氟丙烷HFC-227常温下气态，无色、无臭、不导电、无腐蚀。其灭火机理与卤代烷相同，为中断燃烧链，灭火速度极快，这对抢救性保护精密电子设备及贵重物品是有利的［3］。七氟丙烷HFC-227化学分子式CF3CHFCF3

，分子量170.03。主要灭火机理：与卤代烷相同，为中断燃烧链。机柜间、变配电室等场所电气火灾最小设计灭火浓度：8%，NOAEL：9%，LOEAL：10.5%。机柜间、变配电室等场所灭火剂设计喷放时间≤8

s。灭火剂贮存压力(21℃)/：2.5MPa/4.2MPa/5.6MPa

，系统最大工作压力(50℃)：4.2MPa/6.7MPa/7.2MPa

，喷嘴入口工作压力(21℃)（绝对压力）：0.6MPa/0.7MPa/0.8MPa

，灭火剂输送距离（当量长度）：内贮压式系统2.5MPa≤30m；4.2MPa≤45m；5.6MPa≤60m；外贮压式系统≤150m。灭火剂储存形态：液态。防护区面积与容积限制：有管网系统面积不宜大于800m2，且容积不宜大于3600m3；预制系统面积不宜大于500m2，且容积不宜大于1600m3。灭火剂在大气中寿命：31~42年

，空气密度比（喷放状态）：5.52(遇火分解)。全球变暖潜能值GWP=3550。IG-541混合气体的三个组成成份均为不活泼气体，为大气基本成分。无色、无味、不导电、无腐蚀，无环保限制，在灭火过程中无任何分解物［4］。IG-541混合气体组成成份：氮气(50%),氩气(42%),二氧化碳(8%)，平均分子量34.1。主要灭火机理：稀释氧气，窒息灭火。机柜间、变配电室等场所电气火灾最小设计灭火浓度：37%，NOAEL：43%，LOEAL：52%。机柜间、变配电室等场所灭火剂设计喷放时间：喷放至设计用量的95%时，不应大于60s，且不应小于48s。灭火剂贮存压力(21℃)：15MPa/20MPa，系统最大工作压力(50℃)：17.2MPa/23.2MPa，喷嘴入口工作压力(21℃)（绝对压力）：2.0MPa/2.1MPa，灭火剂输送距离（当量长度）≤150m。灭火剂储存形态：气态。防护区面积与容积限制：有管网系统面积不宜大于800m2，容积不宜大于3600m3。灭火剂在大气中寿命：~

，空气密度比（喷放状态）：1.17。全球变暖潜能值GWP=0。2Novec1230的技术优势与七氟丙烷HFC-227灭火系统比较，Novec1230的优点是对环境更友好；使用过程中设计浓度为4%-6%，安全余量高；通过去除火灾现场热量进行灭火，灭火浓度低。缺点为其成本高。鉴于国际环境保护的要求，2021年9月15日生效的《〈关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书〉基加利修正案》管控18种HFCs，规定了氢氟碳化物削减时间表，包括我国在内的第一组发展中国家应从2024年起将受控用途生产和使用冻结在基线水平并逐年降低，2045年起不超基线的20%。在指定灭火剂时，不仅要考虑其对地球环境的影响，还要考虑在法规淘汰之后潜在的成本和可用的替代剂。Novec1230灭火剂的GWP值低于1，不消耗臭氧层，不在大气中停留，因此不会成为法规限制或淘汰的目标。与IG541混合气体灭火系统比较，Novec1230的优点是气体流出时间短；灭火浓度低，灭火剂用量少；设备占用空间小；沸点高、低蒸气压、在室温下为液态，无需高压钢瓶，能采用桶装运输，运输方便；系统维护成本低；适合全淹没及局部喷射的灭火形式；在储瓶中用氮气加压时，当灭火器或系统中储瓶瓶阀的密封出现泄漏，氮气能容易地被排出，而灭火剂不会发生泄漏。其不足之处为保护区和钢瓶间之间的距离小，对防护区的限制较多。IG541混合气体灭火浓度过大时，二氧化碳的含量接近4%时，有可能对人体造成危险。贮存压力高达15MPa，对各部件的性能、制造工艺及输送管道的承压标准有较高要求。综上所述，Novec1230灭火系统的技术优势为：1）气体流出时间<10sec；2）适用于有人的场所；3）灭火剂用量减少；4）设备占用空间较小；5)适用于电子数据中心和通讯机房；6)FM/UL认证，目前唯一具有明确的组合分配系统FM认证。另外，Novec1230具有高沸点、低蒸气压、在室温下为液态等优点，故能采用桶装运输。在用氮气加压的Novec1230灭火系统中，一旦发生泄漏，大多数情况下它只要更换密封件，重新充氮密封就可以了.因为在室温下逃逸的仅仅是氮气，器材内的绝大部分灭火剂仍能保留下来。其他气体灭火剂在同样情况下，将会全部泄漏。3Novec1230系统灭火剂用量计算印尼某项目业主指定采用Novec1230系统对控制室、机柜间、变配电室等电气设备房间进行防护。Novec1230与七氟丙烷HFC-227灭火系统工作原理基本相同，主要由气体灭火控制盘、探测器、储存容器、管路及各类元器件等组成。灭火剂设计用量的计算流程与国内七氟丙烷气体灭火系统的基本一致。NFPA2001规定灭火剂用量计算公式为W=(V/S)*[C/(100-C)]。式中：W-防护区内Novec1230气体灭火剂的设计用量（Kg）；V-防护区净容积（包括天花板和电缆沟等区域）（m3）；C-设计浓度（%）；S-Novec1230在设计温度（t℃）时的气体比容（m3/Kg），S=0.0664+0.0002741t。Novec1230系统设计首先考虑的重要参数是设计浓度，直接关系到灭火是否能够实现。NFPA2001中规定对于电气火灾，Novec1230最低灭火浓度为4.5%。特殊场合的设计浓度还需要经过实际测试方可实施。国内有文献指出，Novec1230的灭火浓度宜为4%～6%。当设计温度为20℃时，设计灭火浓度4%时，单位体积防护区所需的Novec1230灭火剂用量为0.5796Kg/m3；设计灭火浓度5%时，单位体积防护区所需的Novec1230灭火剂用量为0.7322Kg/m3，设计灭火浓度6%时，单位体积防护区所需的Novec1230灭火剂用量为0.8879Kg/m3。计算出灭火剂最小用量后，按照NFPA2001中设计因子（designfactor,DF）和海拔高度修正系数的概念修正灭火剂用量。设计因子（designfactor,DF）与三通等管件数量有关。设计因子、海拔高度修正系数均可在NFPA2001（2018）年版中查表获得，从而计算得出灭火剂的最终用量。

4结语Novec1230灭火剂具有无腐蚀、毒性低、绝缘性强，以及储存气压低、运输性能好、安全环保等众多优点，对多种火灾类型有很好的扑灭效果。Novec1230已经获得了UL和FM认证，得到了世界多国的认可。虽然Novec1230灭火系统如今在国内还未被广泛应用，国内暂未有针对该灭火剂的标准规定。相信随着该灭火系统不断地发展，作为新型绿色环保灭火材料，将为推动绿色发展、改善环境质量发挥重要作用，未来将会有广阔的市场前景。5参考文献【1】米欣，张杰，王晓文.新型洁净灭火剂Novec1230介绍及应用[J].消防技术与产品信息