陳飛雪（廈門市建筑設(shè)計(jì)院有限公司）

　　[摘　要]：本文闡述了FM200（七氟丙烷）是一種現(xiàn)代化的消防設(shè)備，著重介紹了在具體設(shè)計(jì)過程中的心得體會。
　　[關(guān)鍵字］：滅火劑，氣體消防，F(xiàn)M200滅火劑，氣體消防，F(xiàn)M200滅火系統(tǒng)，防護(hù)區(qū)，充裝率

　　眾所周知，在消防領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的滅火劑就是水。隨著國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，大批工業(yè)和民用建筑尤其是高層建筑的不斷涌現(xiàn)，更隨著高科技的發(fā)展，設(shè)備對滅火劑的要求越來越高，對于撲滅可燃?xì)怏w、可燃液體、電器火災(zāi)以及計(jì)算機(jī)房、重要文物檔案庫、通信廣播機(jī)房、微波機(jī)房等不可式不宜用水滅火的火災(zāi)，氣體消防作為最有效最干凈的滅火手段，日益受到重視。其中，《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)
范）（GBJ16一87）和（高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范）（GBJ50045--95）已明確規(guī)定了應(yīng)設(shè)置氣體滅火系統(tǒng)的場所。可見，氣體消防系統(tǒng)在各類滅火系統(tǒng)中占有很重要的地位。
　　20世紀(jì)以來相繼出現(xiàn)了鹵代烷及其替代滅火系統(tǒng)和二氧化碳滅火系統(tǒng)。由于我國已加入了蒙特利爾環(huán)境保護(hù)公約，鹵代烷已被消防部門限制使用。所以，目前的氣體滅火系統(tǒng)主要有鹵代烷替代滅火系統(tǒng)和二氧化碳滅火系統(tǒng)，它們具有滅火迅速、不導(dǎo)電、不污染被保護(hù)體的特點(diǎn)，但由于二氧化碳滅火系統(tǒng)本身具有窒息性（即降低空間的含氧量）和冷卻作用，因而有較大的副作用，其最小滅火設(shè)計(jì)濃度為
34％，超過了人的致死濃度，對人體危害大，不宜用于經(jīng)常有人停留的場所：而且二氧化碳使用鋼瓶數(shù)量多，儲存空間要求很大，浪費(fèi)了大量空間。二氧化碳滅火系統(tǒng)在噴放時造成的冷卻作用容易產(chǎn)生霧化，冷凝現(xiàn)象，使得電子設(shè)備特別是計(jì)算機(jī)和玻璃產(chǎn)品遭受損壞。滅火時氣體噴放時間需60秒以上，相對滅火時間較長，由于這些缺點(diǎn)，限制了二氧化碳滅火系統(tǒng)的使用場所。FM200（七氟丙烷）氣體消防克服了前述的不足之處，已被廣泛使用。公安部于20011年8月1日發(fā)布了公消［2001］217號（關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)哈龍?zhí)娲芳捌浼夹g(shù)管理的通知》，通知中第一推薦M200（七氟丙烷）氣體自動滅火系統(tǒng)屬于全淹沒系統(tǒng)，可隊(duì)撲滅A，B，C類和電器火災(zāi)，可用于保護(hù)經(jīng)常有人的場所。
　　FM200是碳、氟和氫的化合物，分子式為CF3CHFCF3，密度比空氣大六倍，以化學(xué)和物理機(jī)理相結(jié)合進(jìn)行滅火，不會影響氧的含量，它是一種無色、無味、不導(dǎo)電、無二次污染的滅火劑。國際上有配套的設(shè)計(jì)和工程規(guī)范，全世界已有上萬例的成功應(yīng)用。

　　在我國，F(xiàn)M200作為一種新型的替代鹵代烷的潔凈氣體滅火劑，由于其使用時間不長，至今設(shè)計(jì)施工的國家規(guī)范還在送審稿階段。實(shí)際工程中FM200的設(shè)計(jì)依據(jù)為：《七氟丙烷潔凈氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)及使用暫行規(guī)定》，《氣體滅火系統(tǒng)施工及驗(yàn)收規(guī)范）（GB50263－97），生產(chǎn)廠家提供的FM200系統(tǒng)的各種技術(shù)數(shù)據(jù)及材料。設(shè)計(jì)中可參考：目前已出臺的地方規(guī)范：廣東省工程建設(shè)地方標(biāo)準(zhǔn)《七氟丙烷
（HFC227ea）潔凈氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)現(xiàn)范》（DBJ15-23-1999）和上海地方規(guī)程《七氟丙烷（HFC227ea）潔凈氣體滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程）（DG/TJ08－307-2002）及《鹵代烷1301滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)現(xiàn)范》。
　　幾年來，筆者設(shè)計(jì)了數(shù)個FM200氣體滅火系統(tǒng)的項(xiàng)目，大部分工程已驗(yàn)收達(dá)標(biāo)，整理出設(shè)許過程中的一些心得體會，與同仁探討。以圖8—1為例，通訊機(jī)房（A區(qū)：凈面積設(shè)定為：425m2，凈高設(shè)定為：4.5m，無吊頂，地臺高度：28cm）是需要設(shè)計(jì)FM200氣體滅火系統(tǒng)（假定選用江蘇無錫消防器材廠產(chǎn)品）的防護(hù)區(qū)，通過計(jì)算過程，筆者得出一些結(jié)論。
　　（一）防護(hù)區(qū)的基本參數(shù)：
　　防護(hù)區(qū)的凈面積：F＝425m2，凈高：H=4.5m，防護(hù)區(qū)的體積：V=×425×4．5=1912m2防護(hù)區(qū)的保護(hù)對象：電子計(jì)算機(jī)房→設(shè)計(jì)滅火濃度：8％；噴放時間：≤7S；浸漬時間：3min噴頭的最大保護(hù)高度：不宜大于5.0m，最小保護(hù)高度：不應(yīng)小于0．3m——地臺內(nèi)不需設(shè)噴頭，故本例僅做一層噴頭即可。
　　小結(jié)：防護(hù)區(qū)的基本參數(shù)是氣體消防設(shè)計(jì)的前提條件。防護(hù)區(qū)是指能滿足氣體滅火要求的有限封閉空間，封閉結(jié)構(gòu)是難燃燒體或非燃燒體，且該空間內(nèi)能將該滅火劑濃度保持一段時間。規(guī)范對防護(hù)區(qū)有環(huán)境溫度、大小、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耐火性能、耐壓性能、防護(hù)區(qū)開口、機(jī)械通風(fēng)、生產(chǎn)操作、地壓、安全等多方面的要求，根據(jù)這些要求．由相關(guān)專業(yè)配合實(shí)現(xiàn)。防護(hù)區(qū)的大小是出于安全方面的考慮，根據(jù)人員
疏散要求，報(bào)警后疏散時間不大于30S，防護(hù)區(qū)面積不能太大。根據(jù)廣東省工程建設(shè)地方標(biāo)準(zhǔn)《七氟丙烷（HFC227ea）潔凈氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)現(xiàn)范）（DBJ15-23-1999）規(guī)定：當(dāng)采用無管網(wǎng)裝置時，單個防護(hù)區(qū)的面積不宜超過100m2，容積不宜超過300m3；采用有管網(wǎng)滅火系統(tǒng)時，單個防護(hù)區(qū)的面積不宜超過500m2，容積不宜超過2000m3：大于以上規(guī)定時，宜采用分隔的方法，由于防護(hù)區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的特殊要求，設(shè)計(jì)者在劃分單個防護(hù)區(qū)時，應(yīng)綜合考慮使用功能分區(qū)因素。
　　（二）設(shè)計(jì)用且計(jì)算：（計(jì)算草圖詳圖8－2）
　　1．設(shè)計(jì)用量：W=（KV／S）*C（100-C）＝（1*1912．5/0．13716）*8/（100－8）＝1212.48kg（本公式中各參數(shù)的意義均可查相關(guān)規(guī)范，基本常量系數(shù)均有表可查，本文中不再贅述，以下令同。）
　　2．初選鋼瓶數(shù)：根據(jù)計(jì)算經(jīng)驗(yàn)，每瓶藥劑量在45kg左右，故n=1212.48/45≈48/45≈27瓶
　　3．驗(yàn)算初選瓶組數(shù)是否滿足設(shè)計(jì)要求：以下計(jì)算表格（表一）即為計(jì)算過程，至于計(jì)算步驟中的細(xì)節(jié)非本文論述的重點(diǎn)，不再贅述。

　　4、表二小結(jié)：該表表示因增加瓶組數(shù)而減少充裝密度是最直接最有效的調(diào)整方法。
　　5、表四小結(jié)：該表表示因放大干管的管徑大幅度減少了“損失”，管網(wǎng)內(nèi)容積增加和過程中點(diǎn)的儲瓶內(nèi)壓力降低的幅度相對小，計(jì)算結(jié)果表明放大干管的管徑，效果很明顯的達(dá)到了減少鋼瓶數(shù)的目的。僅用初選的27瓶即可，因?yàn)椋縁M200的氣瓶價(jià)約為3萬元，DN150的無縫鋼管約300元/米，所以從工程造價(jià)考慮，放大干管的管徑是首選的調(diào)整方法。
　　6、表三小結(jié)：該表以放大支管的管徑減少損失的同時，管網(wǎng)內(nèi)容積增加，過程中點(diǎn)的儲瓶內(nèi)壓力降低，計(jì)算結(jié)果表明放大支管的管徑，難以達(dá)到減少鋼瓶數(shù)的目的。所以建議不要用此法進(jìn)行調(diào)整計(jì)算。

表一 表二 表三 表四 管徑計(jì)算 管段 流量（kg/s) 管徑（mm） 同左 管徑 管徑 f-g （1212 .48/7）=173.21 DN125 -- DN150 f-e 173.21(/2)=86.61 DN100 -- DN125 d-e (86.61/2)=43.31 DN80 DN100 / c-d (43.31/2)=21.66 DN65 DN80 / b-c (21.66/2)=10.83 DN50 DN65 / a-b (10.83/2)=5.42 DN40 DN50 / 儲瓶內(nèi)剩余量（kg） 27×3.5=94.5 31×3.5=108.5 30×3.5=105 27×3.5=94.5 充裝密度（kg/m3） [1212.48+94.5+0)/(0.07×27)=691.53 [(1212.48+108.5+0)/(0.07×31)]=608.75 627.37 691.53 管網(wǎng)內(nèi)容積計(jì)算 管段 管長（m） 管徑（mm） 單位容積（dm³/m） 容積（dm³） 同左 容積 管徑 單位容積 容積 f-g 24.7 DN125 12.27 303.069 -- DN150 17.66 436.20 f-e 27.3 DN100 8.33 227.409 -- DN125 12.27 334.97 d-e 16.4 DN80 4.90 80.36 136.61 / / / c-d 26.4 DN65 3.42 90.29 129.36 / / / b-c 32.8 DN50 1.96 64.29 112.18 / / / a-b 59.2 DN40 1.19 70.45 116.03 / / / 小計(jì) 835.86 1025 1076.56 管網(wǎng)損失計(jì)算（鋼瓶間損失約為0.03MPa） 管段 管徑(mm） △P/L(MPa/m) 當(dāng)量長度（m） 損失MPa 同左 △P/L 當(dāng)量長度 損失 管徑 △P／L 當(dāng)量長度 損失 f-g DN125 0.01 56.90 0.569 / / / DN150 0.005 63.70 0.319 f-e DN100 0.0085 28.85 0.245 / / / DN125 0.004 41.35 0.165 d-e DN80 0.006 10.5 0.063 0.0015 11.4 0.017 / / 11.00 0.066 c-d DN65 0.0045 8.80 0.040 0.0012 9.70 0.012 / / / / b-c DN50 0.004 6.45 0.026 0.0012 9.50 0.011 / / / / a-b DN40 0.0032 3.30 0.011 0.0012 5.75 0.007 / / / / 0.861 0.626 全部儲瓶的氣相總?cè)莘eV0=n×Vb（1-N/r）=27×0.07×(1-691.53/1407)=0.961m³ 1.231m³ 1。164m³ 0.961m³ 過程中點(diǎn)的儲瓶內(nèi)壓力：Pm=p0×V0/(V0+W/2r+Vp)=4.3×0.961/(0.961+(1212.48+94.5)/(2×1407×)+0.953)=1.827MPa 2.087Mpa 1.884MPa 1.652Mpa 高程壓頭Ph=10-6r×H×g 10^-6×1407×4×9.8=0.055MPa 同左 同左 同左 噴頭工作壓力力：Pc=Pm-(∑△P±Ph） 1.827-(0.953+0.03+0.110)=0.789MPa 1.049MP 0.937MPa 0.941MPa 結(jié)論 Ph＞0.5MPa
Pc＜（Pm/2）=0.914
不能滿足要求，應(yīng)重新調(diào)整計(jì)算 Ph＞0.5MPa
Pc＜(Pm/2)=1.044
能滿足要求 Ph＞0.5MPa
Pc＜(Pm/2)=0。924
不能滿足要求，應(yīng)重新調(diào)整計(jì)算 Ph＞0.5MPa
Pc＜(Pm/2)=0.826
能滿足要求

小結(jié)：

　　1）氣體消防系統(tǒng)計(jì)算過程繁瑣，需要不斷調(diào)整計(jì)算，各個計(jì)算數(shù)據(jù)都是息息相關(guān)的，一個數(shù)據(jù)的改變都需要重新校核計(jì)算結(jié)果。所以，在施工現(xiàn)場，應(yīng)要求施工單位嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙中的管道位置施工，當(dāng)與其它管道矛盾時，應(yīng)遵循其它管道讓氣體管道的原則。
　　2）充裝率是計(jì)算的靈魂數(shù)據(jù)，當(dāng)采用選擇組合分配系統(tǒng)保護(hù)滅火時，若系統(tǒng)中滅火設(shè)計(jì)用量最大的防護(hù)區(qū)與其它防護(hù)區(qū)的體積相差較多時，在按最大防護(hù)區(qū)的用量計(jì)算選擇好氣瓶的充裝率后，應(yīng)校核其他防護(hù)區(qū)的實(shí)際滅火濃度，若滅火濃度超過12％，不僅對人員的身體健康有害而且防護(hù)區(qū)的維護(hù)結(jié)構(gòu)易被破壞。所以，當(dāng)核核其他防護(hù)區(qū)的滅火濃度超過12％時；應(yīng)增加氣瓶數(shù)量，降低氣體的充裝率。
　　3）本例噴頭布置成均衡系統(tǒng)，管網(wǎng)內(nèi)的剩余量不計(jì)。防護(hù)區(qū)中含兩個或兩個以上封閉空間的非均衡管網(wǎng)，應(yīng)計(jì)算管網(wǎng)內(nèi)的容積剩余量。所以，即使兩個防護(hù)區(qū)的面積，容積一樣，平面卻不一樣，導(dǎo)致管網(wǎng)布置不一樣，管網(wǎng)內(nèi)的容積剩余量不一樣，也會導(dǎo)致氣瓶設(shè)計(jì)用量不一樣。設(shè)計(jì)時系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先考慮設(shè)計(jì)威均衡系統(tǒng)。
　　4）當(dāng)計(jì)算結(jié)果不能滿足要求時，可以從以下幾個方面進(jìn)行調(diào)整：
　　a．按表一的方法逐瓶增加瓶組數(shù)，減少充裝密度，直至31瓶方能滿足設(shè)計(jì)要求，見表二。
　　b．將鋼瓶數(shù)減少至30瓶，放大支管管徑，看能否滿足計(jì)算要求，見表三；
　　c．選用初選瓶組27瓶，放大干管管徑，看能否滿足計(jì)算要求，見表四。
　　（三）結(jié)論：
　　FM200是一種現(xiàn)代化消防設(shè)備，是優(yōu)異潔凈滅火系統(tǒng)的代名詞。設(shè)許計(jì)算過程中，系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先考慮設(shè)許成均衡管網(wǎng)，當(dāng)初選的瓶組數(shù)不能滿足設(shè)計(jì)要求時，應(yīng)首先考慮放大干管的管徑，如果結(jié)果仍不能滿足要求，則逐瓶增加瓶組數(shù)減少充裝密度直至滿足設(shè)計(jì)要求。充裝率是計(jì)算的靈魂數(shù)據(jù)，當(dāng)采用選擇組合分配系統(tǒng)保護(hù)滅火時，應(yīng)校核其他防護(hù)區(qū)的實(shí)際滅火濃度，通過降低充裝率，使每個防護(hù)區(qū)的實(shí)際滅火濃度小于12％。
　　氣體消防已成為國內(nèi)外的熱門話題和重要的研究課題。FM200做為潔凈滅火劑更是大有作為，隨著FM200國家規(guī)范的出臺，F(xiàn)M200的設(shè)計(jì)會日趨成熟。愿本文的只言片語能引發(fā)同仁的探討興趣，不當(dāng)之處，敬請專家同仁指正。

參考文獻(xiàn)：

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　　2、上海地方規(guī)程《七氟丙烷（HFC令令審ea）潔凈氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（DBJ15-23-1999)。
　　3、江蘇無錫消防器材廠提供的FM200設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)