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超大防護區的氣體滅火系統設計

時間:2019-02-13 11:04:49 來源:祁亞娟,申勇

摘要:在實際工程設計中,經常會遇到面積與體積超出GB50370一2005《氣體滅火系統設計規范》中要求的超大防護區。以超大監控大廳采用備壓式七氟丙烷氣體滅火系統設計為例,對超大防護區氣體滅火系統的選型、設計思路、解決方案進行了分析與探討。

1概述
GB 50370•2005《氣體滅火系統設計規范》(以下簡稱《氣規》)3.2.4條規定:1.防護區宜以單個封閉空間劃分;同一區間的吊頂層和地板下需同時保護時,可合為一個防護區;2.采用管網滅火系統時,一個防護區的面積不宜大于800 m2,且容積不宜大于3600 m3。
在實際工程設計中,經常會遇到面積與體積超出《氣規》要求的防護區,如:指揮大廳、監控大廳、調控中心等。本文將以超大監控大廳為例,對超大防護區的備壓式七氟丙烷氣體滅火系統設計進行分析與探討。
 
2系統設計的分析與討論
2.1各種系統優缺點比較
(1)監控大廳內往往設有超大監控屏幕、控制臺和計算機等重要設備,不宜采用水系統、泡沫滅火系統和 氣溶膠系統進行保護,宜采用潔凈氣體進行保護。目前市場上常見的潔凈氣體滅火系統有二氧化碳氣體滅 火系統、IG 541混合氣體滅火系統、儲壓式七氟丙烷氣體滅火系統、備壓式七氟丙烷氣體滅火系統等。二氧化碳氣體滅火系統設計濃度較高,有可能使未能從防 護區安全撤離的人員發生窒息死亡,不宜用于經常有人停留或工作的監控大廳。IG541混合氣體滅火系統鋼瓶容量小,鋼瓶使用數量多,要求較大的存儲空間、 維修管理復雜,系統儲存壓力高,噴放時較危險且對管網要求較高,不宜用于面積和容積均超出規范要求的超大監控大廳。儲壓式七氟丙烷氣體滅火系統噴射距 離有限,噴口壓力和噴射時間不能保證,鋼瓶存儲空間 大,不適合保護重要性較高的超大監控大廳。 
(2)備壓式七氟丙烷氣體滅火系統具有以下優點: 1.鋼瓶存儲面積小,便于儲存。2.系統工作壓力低,危險系數低,對管網耐壓要求低。3.噴放時間短,利于迅速滅火。4.噴口壓力相對穩定,滅火效果好。5.輸送距離遠,適用于大空間滅火。6.滅火效果好,滅火迅速,滅火后沒有殘余物。7.可以深人設備內部進行滅火。8.不降低氧氣濃度,對人安全。9.綜合性價比較高等優點,比較適宜用于超大監控大廳的保護。
 
2 • 2設計思路與相關規范的矛盾
(1)對于一般氣體滅火防護區,在遇到面積或體積超出規范要求時,可以通過將防護區中間增加隔斷的方式,將單個防護區的體積縮小到規范允許的范圍內。而監控大廳等超大防護區往往為重要性場所,且設有大屏幕和多組控制臺,由于其使用功能的限制,不可能將其一分為二,故此以上增加隔斷的辦法是很難實現的。
 為此,采取了另一種解決辦法,即將該防護區視為相同大小的兩個防護區的共同體,人為將該防護區的滅火系統一分為二,兩套系統分別通過兩套管網同時噴放到防護區內。

(2)根據《氣規》3.2.4的條文解釋,對采用管網滅火系統的防護區的面積和容積的劃定,是在國家標準 GB 50163-1992《鹵代烷1301滅火系統設計規范》(以下簡稱《鹵代烷規范》)相關規定的基礎上,通過有關工程應用實踐驗證,根據實際需求而稍有擴大。從以上條文解釋可以看出:《氣規》對防護區面積和體積的限定主要是依據《鹵代烷規范》中2.0.1規定,當采用管網滅火系統時,一個防護區的面積不宜大于500m2,容積不宜大于2000m3

作出以上規定,是出于以下幾方面的考慮:1.保護一個防護區的潔凈氣體滅火劑量同防護區的容積成正比。防護區大,需要的滅火劑量多。同時輸送滅火劑的管道的通徑和管網中離儲存容器最近的噴頭與最不利點噴頭之間的管道容積增大,使滅火劑在管網中的剩余量增加,故系統所需儲存的滅火劑量也很大,造成系統成本增高。在一個大的防護區內,同時發生多處火災的可能性極小,不如采用非燃燒體隔墻將其劃分為幾個較小的防護區,采用組合分配系統來保護更為經濟(即:為了使系統更加經濟,減少浪費)。2.為了保證人身安全,當釋放滅火藥劑前應使人員能在30 s內撤離,當防護區過大時,人員難以迅速疏散出去(即:為了利于安全疏散)。3.當防護區過大時,輸送滅火劑的管網將相應增長,這將出現兩個不利因素,一是為了保證噴嘴的正常噴射,需要較高的貯存壓力;二是從貯存容器啟動到噴頭開始噴滅火劑的時間,即滅火劑充滿管道的時間增加,這對要求迅速撲滅初期火災是不利的(即:為了保證噴口壓力和噴射時間)。4.目前國內采用鹵代烷1301滅火系統的防護區最大面積和容積分別在500m2和2 000m3以下。還沒有設計更大系統的成熟經驗。此外,我國生產的系統主要部件尺寸較小,也難以保護更大的防護區(即:有待更多工程實例的驗證)。
 
2 • 3解決方案
我們認為如果使用備壓式七氟丙烷系統按照我們的設計方案,完全可以滿足規范在以上4個方面對系統體積超大區的氣體滅火系統的期待和要求。
(1)使用更加經濟與使用功能限制之間的矛盾。從相關規范中可以看出,限制防護區的面積和體積最主要的還是考慮到輸送滅火劑的管道的管徑和管網中離儲存容器最近的噴頭與最不利點噴頭之間的管道容積增大,使滅火劑在管網中的剩余量增加,以及從經濟角度來考慮。而當我們人為將調控中心看作兩個相鄰的模擬防護區域時,其大小已經在規范允許范圍內,因此不存在防護區過大造成的用氣量過多、管徑過大、管網剩余量過多的問題。
由于調控中心主要功能為通過監控大屏幕來及時的調控油氣資源的相關各項工作,因此將調控中心一分為二,中間設置實體隔斷是不現實的,該變化將嚴重影響其使用效果,而因此造成的經濟損失將可能會遠遠大于氣體滅火系統節省下來的造價。因此,當從造價角度考慮系統設計時,我們原則上要尊重用戶的使用要求,即保留原有防護區大小而不進行隔斷的分割。
(2) 安全疏散的問題。由于防護區域過大,從而影響人員疏散問題。針對這個問題,可以建議裝修設計師在防護區兩側增設疏散通道與出口,保證人員在 30 s內疏散完畢。
(3) 如何保證迅速滅火的問題。當保護區過大時,輸送滅火劑的管網將相應增長,這將出現兩個不利因素,一是為了保護噴頭的正常噴射,需要較高的貯存壓力;二是從貯存容器啟動到噴頭開始噴滅火劑的時間,即滅火劑充滿管道的時間增加。這對貯壓系統的考慮是必要的,因為在貯壓系統中,滅火劑同用于保證系統工作壓力、噴射時間及輸送距離的氮氣貯存于同一藥劑瓶內,這就造成了氮氣的貯存量有限及輸送過程中氮氣溢出后阻力增大、流速減慢的問題,故而對于貯壓系統而言,為了滿足噴口壓力及充滿時間、噴射時間的要求,系統的傳輸距離一般不應超過30 m。所以,對貯壓系統而言,限制防護區的大小是必要的。
而對于備壓式七氟丙烷滅火系統,即使防護區面積較大,也不會對氣體傳輸距離造成本質的影響,因為,備壓式氣體滅火系統采用氮氣與藥劑分別貯存的形式,如此,就大大地增加了氮氣的貯存量,并使得輸送過程無氮氣溢出的現象,從而使系統最遠傳輸距離可達100m以上,其噴口壓力及噴射時間、充滿時間都能夠符合規范的要求。故此,由于防護區過大造成傳輸距離過遠而影響系統噴射時間和噴口壓力及充滿時間的問題迎刃而解。
 
2 • 4工程實例
到目前為止,依據我們已經完成的工程經驗,如國家電力調控中心的調控指揮中心、海淀公安局指揮中心和中國石油大廈油氣調控中心等相似工程均曾遇到過同樣的問題,其保護容積超過了國家規范的規定,我們當時也采用了上述設計方案,即人為將一個防護區看作兩個大小相等并且完全對稱的虛擬防護區,設計兩套備壓式七氟內烷氣體滅火系統管網,共同保護這個實體防護區。現上述工程均已通過消防驗收,并已投人使用,見表1。
 
 

3結束語

(1)        建議采用備壓式七氟丙烷氣體滅火系統對超大防護區進行保護。
(2)        對超大防護區進行氣體滅火系統設計時,將該防護區視為相同大小的兩個防護區的共同體,人為將該防護區的滅火系統一分為二,采用兩套系統分別通過兩套管網同時噴放到防護區內。
(3)        本文的設計方案已經運用于實際工程中,已通過消防驗收,并已投人使用。
 
 

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