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國內外氣體滅火系統標準規范及研究動態

時間:2018-06-11 10:00:34 來源:公眾號:消防安全驛站

氣體滅火系統是傳統四大滅火系統之一,是以二氧化碳、七氟丙烷、三氟甲烷、IG541、IG55、IG01等氣體為滅火介質的固定滅火系統。氣體滅火系統誕生于20世紀20、30年代,1929年美國頒布了世界上第一個二氧化碳滅火系統標準,1961年日本制定二氧化碳滅火系統技術標準,1962年德國制定二氧化碳滅火系統規程,1968年美國制訂了鹵代烷滅火系統的應用技術標準,1979年英國制定了二氧化碳滅火系統規范并于1986年修訂,1994年美國制訂潔凈氣體滅火系統標準。隨著人們對氣體滅火技術研究的不斷深入,氣體滅火系統的種類越來越多,工作原理也日趨完善,各個國家以及ISO國際標準化組織都制定了相應的產品標準和設計規范。

 

1國內外氣體消防產品標準及規范

 

 

隨著氣體滅火系統的廣泛應用,ISO國際標準化組織及工業發達國家先后頒布了氣體滅火系統的相關產品標準和應用規范,為規范氣體滅火系統產品的設計、生產、使用和監督管理起到了積極的促進作用。從1989年起,我國在參考國外先進標準的基礎上,結合我國氣體滅火系統產品研發、設計、生產和使用的經驗,先后起草并發布實施16個氣體滅火系統的產品標準和應用規范,其涵蓋產品類型、技術要求及相關設計標準基本和國際、國外標準保持一致。同時,根據我國氣體滅火系統產品設計和應用的實際經驗,部分技術條款中也增加了適合于我國國情的條款。對于部分氣體滅火產品,如柜式氣體滅火裝置、懸掛式氣體滅火裝置、探火管滅火裝置等,國外雖然有相應的應用實例,但還未制訂相應的標準或規范,我國已完成了上述產品標準和規范的制訂工作,為這些產品的設計、生產和使用提供了技術依據,促進了產品的廣泛應用。

 

國內已頒布的氣體滅火系統產品標準和規范有:

GB95-1989《鹵代烷滅火系統容器閥性能要求和試驗方法》

GB796-1989《鹵代烷滅火系統噴嘴閥性能要求和試驗方法》

GA13-2006《懸掛式氣體滅火裝置》

GB14103-1993《鹵代烷滅火系統選擇閥性能要求和試驗方法》

GB14104-1993《鹵代烷滅火系統單向閥性能要求和試驗方法》

GB14104-1993《鹵代烷滅火系統閥驅動器性能要求和試驗方法》

GB14104-1993《鹵代烷滅火系統壓力表性能要求和試驗方法》

GB16669-2010《二氧化碳滅火系統及部件通用技術條件》

GB16670-2006《柜式氣體滅火裝置》

GB25972-2010《氣體滅火系統及部件》

GB19572-2004《低壓二氧化碳滅火系統及部件》

GB50370-2005《氣體滅火系統設計規范》

GB50193-2010《二氧化碳滅火系統設計規范》

GB50263-2007《氣體滅火系統施工及驗收規范》

CECS 292:2011《氣體滅火系統選型配置規程》

CECS312-2012《惰性氣體滅火系統技術規程》

CECS 386:2014《外儲壓七氟丙烷滅火系統技術規程》

 

ISO及工業發達國家已頒布的氣體滅火系統產品標準和規范有:

EN12094-1~20《固定滅火系統—氣體滅火系統部件》

ISO6183:1990《消防設備—室內二氧化碳滅火系統—設計與安裝》

ISO14520-1~15:2006《氣體滅火系統—物理性能和系統設計》

NFPA12《二氧化碳滅火系統標準》

NFPA12A《哈龍1301滅火系統標準》

NFPA2001《潔凈氣體滅火系統標準》

VDS2380《惰性氣體滅火系統》

VDS2381《鹵代烴氣體滅火系統》

UL2166《鹵代烴潔凈氣體滅火系統標準》

UL2127《惰性潔凈氣體滅火系統標準》

CEA4007《CO2滅火系統設計及安裝》

ISO/TS13075《氣體滅火系統預設計滅火系統流量計算方法及驗證試驗》

 

2國內外標準、規范相關技術指標對比分析

 

 

2.1 NFPA2001與GB25972-2010和GB50370-2005的對比

 

(1)新型滅火劑的要求。NFPA2001表1.4.1.2中列出的滅火劑中增加了兩種新型滅火劑,分別為FK-5-1-12(俗稱“ NOVEC1230”)和HFCBlendB,并明確了選擇并使用新型滅火劑的原則。我國標準中還未提及上述兩種滅火劑。根據公安部消防局2001年頒布的公消[2001]217號文件《關于進一步加強哈龍替代品及其替代技術管理的通知》的規定,FK-5-1-12和HFCBlendB未包括在內,主要是因為這兩種滅火劑是近幾年研發出的產品,其中FK-5-1-12已經在美國、歐洲、日本等有廣泛的應用,HFCBlendB滅火劑的應用還未見到詳細的報道。

據國外資料報道,FK-5-1-12具有良好的滅火性能和環保性能,其環保性能優于我國目前使用的七氟丙烷、三氟甲烷滅火劑。建議盡早開展這兩種滅火劑的研究和評價工作,確保能科學、合理使用新型環保滅火劑。

 

(2)對人員疏散的要求。NFPA2001中規定,當人員疏散的時間大于30s但小于1min時,使用的滅火劑濃度不應超過LOAEL值;當使用的滅火劑濃度超過LOAEL值時,人員應在30s內完全撤離;預報警和延時時間應滿足相關標準的規定。我國相關規范中僅規定,滅火系統啟動前應有30s的延時時間。實際應用中,有些場所的滅火濃度超過LOAEL值,但沒有做出具體規定,這一條可以在今后的相關規范制訂中參考。

 

(3)暴露時間規定。NFPA2001表1.5.1.21(c)中列出了人員能夠安全暴露在不同七氟丙烷濃度下的最大允許時間。七氟丙烷濃度越大,人員暴露在其中的時間越短。GB50370中雖然未提供人員暴露在不同七氟丙烷濃度下的時間,但規定設計濃度不應大于七氟丙烷的LOAEL值,這樣能夠確保人員的安全。

 

(4)鎖止閥或緊急停止機構。NFPA2001中3.3.17提到的鎖止閥。CEA4007中提到的緊急停止機構,都是指在氣源和噴嘴之間的管道上應安裝能手動操作的閥門,通過關閉閥門阻止滅火劑流向保護區域。設置鎖止閥的目的是當系統發生誤啟動時,可通過人工操作截止滅火劑噴向防護區,防止造成保護區內人員和財產損傷。我國標準或規范中未對此做出規定,其原因有以下幾點:

操作人員通常距離儲瓶間較遠,不能立即到達儲瓶間關閉鎖止閥;潔凈氣體滅火系統噴射時間較短,如鹵代烷烴類滅火系統噴射時間不大于10s,惰性氣體滅火系統噴射時間不大于60s,一旦滅火系統啟動,操作人員在較短的時間內很難到達現場;通過手動關閉鎖止閥截止滅火劑流動,如果設置不當,對操作人員存在潛在的危險。因此,標準中設置鎖止閥可以在滅火系統誤啟動時提高保護區內人員的安全性,但也存在一定的危險,應根據需要適當制訂相關條款。

 

(5)滅火劑要求。NFPA2001中4.1.2分別對鹵代烷烴滅火劑、惰性氣體滅火劑、HCFCBlend A滅火劑、HFCBlend B滅火劑進行了相關規定。對鹵代烷烴滅火劑分別規定了滅火劑純度、酸度、水分、殘留物;對惰性氣體滅火劑分別規定了不同組分的成分、水分;對HCFCBlend A滅火劑規定了不同組分的含量;對HFCBlend B滅火劑規定了不同組分的含量。我國氣體滅火劑標準分別有GB18614-2002《七氟丙烷HFC227ea滅火劑》和GB20128-2006《惰性氣體滅火劑》,其他潔凈氣體滅火劑未制訂相應的標準。NFPA2001中僅對氣體滅火劑的共性問題進行了規定,未對其他性能提出要求;我國氣體滅火劑標準不但規定了共性的要求,而且對氣體滅火劑的其他性能進行了規定。建議制訂其他滅火劑時參考NFPA2001中的相關規定。

 

(6)惰性氣體滅火劑溫度壓力要求。NFPA2001表4.2.1.1.1(a)中規定了減壓裝置上游的壓力和貯存壓力為30Mpa的惰性氣體滅火系統,而GB25972-2010中未對30Mpa滅火系統進行規定。壓力等級30Mpa的惰性氣體滅火系統具有輸送距離長、瓶組數少等優點,建議開展相關研究,并進行可行性評價,探討其在我國應用的可行性。

 

(7)通風開口關閉。NFPA2001中規定不能關閉的開口或通風管道應作為全淹沒系統的一部分;通風系統不關閉時,增加藥劑補償量維持相應的濃度,確保滅火安全。GB50370中3.2.9條規定“滅火劑噴放前,防護區內除泄壓口外的開口應能自行關閉”,其要求就是要防護區內所有開口在滅火劑噴放前均關閉。但實際工況中,有很多開口都存在不能關閉的狀況,且GB50370中未規定開口的補償量的計算問題。關于開口補償量的計算問題也是規范制訂中需要研究的課題。

 

(8)不同火災濃度的確定。NFPA2001中規定了A,B,C類火災的最小設計濃度的確定方法,GB50370標準中3.3.6條規定“實際應用濃度不應大于滅火設計濃度的1.1倍”,對A、B、C類火災未做詳細規定,此項可作為我國今后制訂標準或規范的技術依據。

 

(9)滅火劑量計算。NFPA2001的5.5.1*中表述了哈龍滅火劑量的計算公式,公式中包括了由于氣體膨脹而在空間中產生的允許泄漏,GB50370中未規定此項參數。實際試驗證明,氣體遇火后能膨脹,考慮氣體膨脹產生的泄漏是合理的。NFPA2001的5.5.2*中表述了惰性氣體滅火劑量的計算公式,公式中包含了一般的泄漏,還有兩個等效變化式,也可以用來計算惰性氣體滅火劑量。這兩個變換的公式在國家標準中還沒有出現過,在以后標準進行修訂的時候,可將這個公式作為參考。

 

(10)惰性氣體滅火系統噴射時間。NFPA2001的5.7.1.2.2*中規定:惰性氣體滅火系統對A類火和C類火噴射時間延長至120s,B類火噴射時間60s。惰性氣體撲滅A類火和C類火時,噴射時間越長,滅火可靠性越高。因此,對A類火和C類火噴射時間延長至120s,這一點也會是我國標準下一步修訂的關鍵技術參數。

 

(11)容器檢查。NFPA2001的7.2中規定:美國DOT、加拿大CTC或類似機構規定,自上次檢查之日起,使用5年以上的壓力容器如果沒有進行重新檢驗不應進行再充裝。對貯存鹵代烷烴類滅火劑的壓力容器,應按照49CFR的規定進行全面檢查。處于準工作狀態且沒有釋放過的壓力容器,如果需要,每5年或更高頻率地對容器進行外部全面檢查。外部檢查應滿足CCGAC-6第3部分的要求,除非容器帶壓不需要清空或打標記。檢查應由專業人員進行,檢查應滿足如下兩條要求:每個容器應有永久性標記;提供適當的檢查報告。應為系統的使用者或權威機構代表提供一份完整檢查報告復印件系統使用期內應完整保留檢查報告復印件。當外觀檢查發現容器有損壞現象,應對容器進行額外強度試驗。國內標準中還沒有相應的規定,對容器壽命、外觀檢查等都未做相應的規定,且容器的檢查、檢驗也是氣體滅火系統使用過程中的一項難題。我國在制訂相關標準時可參考采用該項條款的技術要求。

 

(12)保護空間檢查。NFPA2001的7.4中規定:至少每12個月對潔凈氣體保護空間進行檢查,以確定保護空間是否有滲漏而導致滅火劑泄漏的情況,或其他改變保護空間容積的情況發生。當檢查發現保護空間不能維持滅火劑濃度時,應重新對此進行修正。如果還存在不確定情況。應對封閉空間重新進行試驗以滿足相應的要求。對保護空間的檢查要求,國內標準沒有規定。實際應用中,保護空間有可能會出現改變容積或出現開口的情況,這樣,原來的設計就不能滿足要求,應重新進行設計計算,防止出現滅火劑泄漏或濃度不滿足要求的情況。

 

2.2 CEA4007與GB16669、GB19572、GB50263、GB50193-2010的對比分析

 

(1)封閉空間泄壓口的計算公式。CEA4007附錄A9中列出了封閉空間泄壓口的計算公式,是計算泄壓口的通用公式,可為制訂其他氣體滅火系統泄壓口的計算提供技術依據。

 

(2)保護空間耐火性能要求。CEA4007的2.1.7中規定:如果保護物或保護空間有開口,且在發生火災時處于開啟狀態,保護物距離墻壁距離小于5m,建筑物的墻壁應至少承受30min的燃燒或由不燃材料制造,確保封閉空間完整直至抑制時間結束。國內規范中對此沒有做具體規定。

 

(3)備用設置原則。CEA4007的2.5中規定了與設計量等同的備用量設置原則:保護5個或以上防護區的系統;在26h內無法更換的系統。GB50193中的規定“3.1.5當組合分配系統保護5個及以上的防護區或保護對象時,或者在48h內不能恢復時,二氧化碳應有備用量,備用量不應小于系統設計的儲存量。”國內外標準規定技術條款基本相同,只是在備用量及更換時間上有區別,建議采用國外標準規定的技術,避免火災發生時系統不能正常工作。

 

2.3 UL2166、UL2127與GB25972-2010的對比分析

 

(1)流量計算。UL2166、UL2127中都有具體規定,國外進行系統認證時,將滅火系統硬件和流量計算軟件一并提交給權威機構進行驗證。我國對氣體滅火系統的認證模式目前是型式檢驗,按照GB25972的要求僅對系統及部件進行相關試驗,而對滅火系統軟件不做認證要求,這也是我國與國外標準的最大不同點。

軟件和硬件均是氣體滅火系統設計的基礎,只有二者相互配合,才能科學、合理地設計滅火系統,確保系統有效撲滅火災。GB50370提供了七氟丙烷和IG541滅火系統的通用計算公式,各個廠家閥門、管接件的等效長度各有差別,在通用公式的基礎上,還應完善各自的計算程序,但目前我國大部分企業還未做到這一點。2013年,我國制訂了滅火系統軟件認證工作的標準,該標準等效采用了ISO13075國際標準,這一標準的頒布將會近一步推進氣體滅火系統軟件的認證工作。但該標準為推薦性標準,建議在實際應用過程中適時將流量計算的要求納入到GB25972-2010中。

 

(2)30d溫升試驗。UL2166、UL2127的26.1中規定的30d溫升試驗,考慮到了滅火劑瓶組在運輸和儲存中可能存在的兩種狀態,垂直方向和水平方向。GB25972中沒有專門的30d溫升試驗,而是將這項試驗與溫度循環試驗結合進行,只在垂直方向進行試驗,在標準的修訂中應考慮此項內容。

 

(3)閥門工作可靠性試驗。UL2166、UL2127的29.1中規定的閥門工作可靠性試驗要求完成500次循環動作試驗,而GB25972中要求是常溫下100次,最高和最低工作溫度下10次,我國標準規定的嚴格程度沒有UL標準高。可靠性是滅火系統動作的關鍵,提高系統閥門可靠性是保證系統正常動作的關鍵,建議我國標準中對可靠性的要求進一步提高。

 

(4)閥門的密封試驗和加壓試驗。UL2166、UL2127的24.1和25.1中對閥門進行密封試驗和加壓試驗時,保壓時間都是1min,而GB25972要求是5min。由試驗經驗可知,1min時間太短,不能完全說明部件的密封性能和強度性能是否符合要求,GB25972的要求更為科學、合理。

 

(5)超壓試驗。UL2166的25.6和UL2127的25.4中超壓試驗規定系統不設泄壓裝置的,在至少小于或等于8倍的 21°C溫度下的最大工作壓力下系統中的部件不得被沖出來。GB25972沒有針對系統不設泄壓裝置的試驗要求,而是要求系統必須要設置泄壓裝置,以防超壓造成部件或者容器破裂導致人員傷亡和財產損失,此項考慮更為全面、科學和安全。

對于部分氣體滅火產品,如柜式氣體滅火裝置、懸掛式氣體滅火裝置、探火管滅火裝置等,國外雖然有相應的應用實例,但還未制訂相應的標準或規范。我國已完成了上述產品標準和規范的制訂工作,為這些產品的設計、生產和使用提供了技術依據,促進了產品的廣泛應用。

 

3結束語

 

 

筆者分析對比了國內外氣體滅火系統標準規范技術水平、產品涵蓋范圍、計算軟件管理等方面的差異。通過對差異較為明顯的標準進行分析比對,對國外標準中先進的條款內容進行了評價,并提出學習借鑒建議,同時,對我國標準中先進的內容進行了肯定,為標準管理者和制定者提供相關信息,為積極開展相關產品的研究和標準制修訂工作提供可參考的依據。

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