摘要：在實際工程設計中，經(jīng)常會遇到面積與體積超出GB50370一2005《氣體滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》中要求的超大防護區(qū)。以超大監(jiān)控大廳采用備壓式七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)設計為例，對超大防護區(qū)氣體滅火系統(tǒng)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(tǒng)設計規(guī)范》（以下簡稱《氣規(guī)》）3.2.4條規(guī)定：1．防護區(qū)宜以單個封閉空間劃分；同一區(qū)間的吊頂層和地板下需同時保護時，可合為一個防護區(qū)；2．采用管網(wǎng)滅火系統(tǒng)時，一個防護區(qū)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(jīng)常會遇到面積與體積超出《氣規(guī)》要求的防護區(qū)，如：指揮大廳、監(jiān)控大廳、調(diào)控中心等。本文將以超大監(jiān)控大廳為例，對超大防護區(qū)的備壓式七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)設計進行分析與探討。
2系統(tǒng)設計的分析與討論
2.1各種系統(tǒng)優(yōu)缺點比較
（1）監(jiān)控大廳內(nèi)往往設有超大監(jiān)控屏幕、控制臺和計算機等重要設備，不宜采用水系統(tǒng)、泡沫滅火系統(tǒng)和 氣溶膠系統(tǒng)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(tǒng)有二氧化碳氣體滅 火系統(tǒng)、IG 541混合氣體滅火系統(tǒng)、儲壓式七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)、備壓式七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)等。二氧化碳氣體滅火系統(tǒng)設計濃度較高，有可能使未能從防 護區(qū)安全撤離的人員發(fā)生窒息死亡，不宜用于經(jīng)常有人停留或工作的監(jiān)控大廳。IG541混合氣體滅火系統(tǒng)鋼瓶容量小，鋼瓶使用數(shù)量多，要求較大的存儲空間、 維修管理復雜，系統(tǒng)儲存壓力高，噴放時較危險且對管網(wǎng)要求較高，不宜用于面積和容積均超出規(guī)范要求的超大監(jiān)控大廳。儲壓式七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)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(jiān)控大廳。
（2）備壓式七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)具有以下優(yōu)點： 1．鋼瓶存儲面積小，便于儲存。2．系統(tǒng)工作壓力低，危險系數(shù)低，對管網(wǎng)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(wěn)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(nèi)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(yōu)點，比較適宜用于超大監(jiān)控大廳的保護。
2 • 2設計思路與相關規(guī)范的矛盾
（1）對于一般氣體滅火防護區(qū)，在遇到面積或體積超出規(guī)范要求時，可以通過將防護區(qū)中間增加隔斷的方式，將單個防護區(qū)的體積縮小到規(guī)范允許的范圍內(nèi)。而監(jiān)控大廳等超大防護區(qū)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(xiàn)的。
為此，采取了另一種解決辦法，即將該防護區(qū)視為相同大小的兩個防護區(qū)的共同體，人為將該防護區(qū)的滅火系統(tǒng)一分為二，兩套系統(tǒng)分別通過兩套管網(wǎng)同時噴放到防護區(qū)內(nèi)。
（2）根據(jù)《氣規(guī)》3.2.4的條文解釋，對采用管網(wǎng)滅火系統(tǒng)的防護區(qū)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(tǒng)設計規(guī)范》（以下簡稱《鹵代烷規(guī)范》）相關規(guī)定的基礎上，通過有關工程應用實踐驗證，根據(jù)實際需求而稍有擴大。從以上條文解釋可以看出：《氣規(guī)》對防護區(qū)面積和體積的限定主要是依據(jù)《鹵代烷規(guī)范》中2.0.1規(guī)定，當采用管網(wǎng)
滅火系統(tǒng)時，一個防護區(qū)的面積不宜大于500m2，容積不宜大于2000m3
作出以上規(guī)定，是出于以下幾方面的考慮：1．保護一個防護區(qū)的潔凈氣體滅火劑量同防護區(qū)的容積成正比。防護區(qū)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(wǎng)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(wǎng)中的剩余量增加，故系統(tǒng)所需儲存的滅火劑量也很大，造成系統(tǒng)成本增高。在一個大的防護區(qū)內(nèi)，同時發(fā)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(qū)，采用組合分配系統(tǒng)來保護更為經(jīng)濟（即：為了使系統(tǒng)更加經(jīng)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(nèi)撤離，當防護區(qū)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(qū)過大時，輸送滅火劑的管網(wǎng)將相應增長，這將出現(xiàn)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(nèi)采用鹵代烷1301滅火系統(tǒng)的防護區(qū)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(tǒng)的成熟經(jīng)驗。此外，我國生產(chǎn)的系統(tǒng)主要部件尺寸較小，也難以保護更大的防護區(qū)（即：有待更多工程實例的驗證）。
（2）根據(jù)《氣規(guī)》3.2.4的條文解釋，對采用管網(wǎng)滅火系統(tǒng)的防護區(qū)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(tǒng)設計規(guī)范》（以下簡稱《鹵代烷規(guī)范》）相關規(guī)定的基礎上，通過有關工程應用實踐驗證，根據(jù)實際需求而稍有擴大。從以上條文解釋可以看出：《氣規(guī)》對防護區(qū)面積和體積的限定主要是依據(jù)《鹵代烷規(guī)范》中2.0.1規(guī)定，當采用管網(wǎng)
滅火系統(tǒng)時，一個防護區(qū)的面積不宜大于500m2，容積不宜大于2000m3作出以上規(guī)定，是出于以下幾方面的考慮：1．保護一個防護區(qū)的潔凈氣體滅火劑量同防護區(qū)的容積成正比。防護區(qū)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(wǎng)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(wǎng)中的剩余量增加，故系統(tǒng)所需儲存的滅火劑量也很大，造成系統(tǒng)成本增高。在一個大的防護區(qū)內(nèi)，同時發(fā)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(qū)，采用組合分配系統(tǒng)來保護更為經(jīng)濟（即：為了使系統(tǒng)更加經(jīng)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(nèi)撤離，當防護區(qū)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(qū)過大時，輸送滅火劑的管網(wǎng)將相應增長，這將出現(xiàn)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(nèi)采用鹵代烷1301滅火系統(tǒng)的防護區(qū)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(tǒng)的成熟經(jīng)驗。此外，我國生產(chǎn)的系統(tǒng)主要部件尺寸較小，也難以保護更大的防護區(qū)（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(tǒng)按照我們的設計方案，完全可以滿足規(guī)范在以上4個方面對系統(tǒng)體積超大區(qū)的氣體滅火系統(tǒng)的期待和要求。
(1)使用更加經(jīng)濟與使用功能限制之間的矛盾。從相關規(guī)范中可以看出，限制防護區(qū)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(wǎng)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(wǎng)中的剩余量增加，以及從經(jīng)濟角度來考慮。而當我們?nèi)藶閷⒄{(diào)控中心看作兩個相鄰的模擬防護區(qū)域時，其大小已經(jīng)在規(guī)范允許范圍內(nèi)，因此不存在防護區(qū)過大造成的用氣量過多、管徑過大、管網(wǎng)剩余量過多的問題。
由于調(diào)控中心主要功能為通過監(jiān)控大屏幕來及時的調(diào)控油氣資源的相關各項工作，因此將調(diào)控中心一分為二，中間設置實體隔斷是不現(xiàn)實的，該變化將嚴重影響其使用效果，而因此造成的經(jīng)濟損失將可能會遠遠大于氣體滅火系統(tǒng)節(jié)省下來的造價。因此，當從造價角度考慮系統(tǒng)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(qū)大小而不進行隔斷的分割。
(2) 安全疏散的問題。由于防護區(qū)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(qū)兩側(cè)增設疏散通道與出口，保證人員在 30 s內(nèi)疏散完畢。
(3) 如何保證迅速滅火的問題。當保護區(qū)過大時，輸送滅火劑的管網(wǎng)將相應增長，這將出現(xiàn)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(tǒng)的考慮是必要的，因為在貯壓系統(tǒng)中，滅火劑同用于保證系統(tǒng)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(nèi)，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(tǒng)而言，為了滿足噴口壓力及充滿時間、噴射時間的要求，系統(tǒng)的傳輸距離一般不應超過30 m。所以，對貯壓系統(tǒng)而言，限制防護區(qū)的大小是必要的。
而對于備壓式七氟丙烷滅火系統(tǒng)，即使防護區(qū)面積較大，也不會對氣體傳輸距離造成本質(zhì)的影響，因為，備壓式氣體滅火系統(tǒng)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(xiàn)象，從而使系統(tǒng)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(guī)范的要求。故此，由于防護區(qū)過大造成傳輸距離過遠而影響系統(tǒng)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(jù)我們已經(jīng)完成的工程經(jīng)驗，如國家電力調(diào)控中心的調(diào)控指揮中心、海淀公安局指揮中心和中國石油大廈油氣調(diào)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(guī)范的規(guī)定，我們當時也采用了上述設計方案，即人為將一個防護區(qū)看作兩個大小相等并且完全對稱的虛擬防護區(qū)，設計兩套備壓式七氟內(nèi)烷氣體滅火系統(tǒng)管網(wǎng)，共同保護這個實體防護區(qū)?，F(xiàn)上述工程均已通過消防驗收，并已投人使用，見表1。
3結(jié)束語
（1） 建議采用備壓式七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)對超大防護區(qū)進行保護。（2） 對超大防護區(qū)進行氣體滅火系統(tǒng)設計時，將該防護區(qū)視為相同大小的兩個防護區(qū)的共同體，人為將該防護區(qū)的滅火系統(tǒng)一分為二，采用兩套系統(tǒng)分別通過兩套管網(wǎng)同時噴放到防護區(qū)內(nèi)。
（3） 本文的設計方案已經(jīng)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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