七氟丙烷气体灭火系统设计探讨

七 氟 丙 烷 气 体 灭 大 策 统 设 计 探 讨 杨 仙 梅 (云南省设计院，昆明 650032) 摘要 通过一个面积小于500 m2，容积超出2 000 m3的防护区，采用全淹没式七氟丙烷气体灭 火系统的工程设计实例，提出七氟丙烷气体灭火系统在局部超规范的情况下，既不破坏建筑格局，又 能保证消防安全的设计方法和使用限制条件。并对规范防护区的面积、容积的限定提出质疑，提供 了防护区容积增大后采用的 技术措施 安全生产方案及措施施工现场安全技术措施安全技术措施及方案皮带机检修技术措施皮带维修安全技术措施 。 关键词 七氟丙烷 气体灭火系统 防护区 灭火剂 规范 在现行的气体灭火国家规范《卤代烷1301灭火 系统设计规范》(GB 50163-92)以及《七氟丙烷 (HFC- 227 ea)洁净气体灭火系统设计规范》(DBJ 15-23-1999),《七氟丙烷(HFC 227 ea)灭火系统 技术规程》(DBJ 53-11-2003)等地方规范中，都规 定:“当采用管网灭火系统时，一个防护区的面积不 宜大于500 m2，容积不宜大于2 000 m"'。某些需 要设置全淹没式气体灭火系统的防护区，由于建筑 使用功能的要求，面积或体积超出了规范对防护区 的限定值，若按规范将防护区分隔成几个小防护区， 必然会影响建筑使用功能。因此能否运用技术手 段，既保证防护区的消防安全，又不影响建筑的使用 功能，是值得消防设计人员思考的一个问题。 1 工程实例 笔者曾主持过的一个监控中心的气体灭火系统 设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，其中有一个防护区的容积超出2 000 m', 按其使用功能，防护区已不可能再缩小。经反复计 算对比最后确定的设计方案是:维持防护区不变，采 用七氟丙烷作为灭火剂，气体灭火系统按一个防护 区进行灭火剂用量计算，系统设置上采用两组灭火 剂钢瓶，由同一信号源控制两个选择阀和两个启动 钢瓶的方式，一旦发生火灾，控制室内的火灾自动报 警系统探测到火警后报警，30 s后两个选择阀同时 启动两组灭火剂钢瓶，用两根管道将灭火剂输送到 防护区，以保证在规定的喷放时间((7 s)以内，使防 护区内的灭火剂达到灭火浓度，迅速扑灭火灾。 1. 1 防护区的基本情况 防护区的尺寸:21.6 m X 18.6 m，防护区的净 面积:F=387. 4 m2。防护区的层高 6. 6 m，楼板以 下平均净高6. 46 m, 防护区内设有防静电地板和吊顶，将防护区分 为三个封闭空间，每个封闭空间均布置气体喷头。 各防护空间的体积为: 主空间:V,=387.4X5=1 937(m3) 防静电地板下:V2=387. 4X0. 5=193. 7(m3) 吊顶内:V3一387. 4X0. 96=371. 9(m3) 防护区总体积:V= V+V2+V3=2 502. 6(m3) 防护区的保护对象:电子计算机房和监控设备。 设计灭火浓度:8%;喷放时间:镇7s;浸渍时 间:3 min, 该防护区的围护结构及门、窗的耐火耐压等级、 开口的设计均满足气体灭火系统对防护区的要求和 工作人员安全疏散要求。 1.2 管道系统情况 防护区内每个封闭空间的管道均按均衡管网布 置，整个防护区为非均衡管，采用镀锌钢管，两个系统 布置相同。防护区中一个系统的计算简图见图l, 1.3 灭火剂设计用量计算 W= KVC/[S(100一C)] (1) 式中W— 防护区七氟丙烷灭火设计用量，kg; K— 海拔高度修正系数，此地海拔约 1 880 m,K=O. 796; V— 防护区的净容积，m3; C— 七氟丙烷灭火设计浓度，%; S— 七氟丙烷过热蒸气在101 kPa和防护 区最低环境温度下的比容，M'/kg. 给水排水 Vol. 32 No. l 2oo6 71 Administrator 新建图章 .日几，‘口心花川旧 曰目.曰.‘................ 髻恒 ? ?? ? 静电地板下 图1 七氟丙烷气体灭火系统计算简图 防护区内无空调，防护区最低环境温度 T= 12℃，则5=0.1269+0.OO0513T‘0.1331，有: W 0.796X2502.6火80.133lX(100一8) 1301.45(kg) 1.4 七氟丙烷的药剂容积和管网管道内容积 开始选用叭=12OL钢瓶14只，充装压力4.2 MPa，计算后因喷嘴压力尸。<0.SMPa，改为叭= 12OL钢瓶16只，七氟丙烷的储瓶容积为1.92m“， 储瓶额定增压压力p。=4.3MPa。 按防护区管道系统布置进行计算，一个系统的 管道内容积为: 矶=Vloo十Vso+V65+认。十偏+认:+矶5+偏 =23.gXO.00833+3XO.0049+20.SX 0.00342+3.5X0.00196+18.ZX 0.00119+56.gXO.00085+27X 0.00049+3OX O.00031=0.384(m3 ) 整个防护区的管道内容积:2矶二0.768(耐) 由于该系统是有三个封闭空间的非均衡管网， 各长支管末段的管道内容积之和: 从=13.6XO.00342+(11.2+2.4)只 0。00119+(36.8+10)XO.00085+ IOXO.00049=0.107(m3) 系统中设计用量: W:“W+△WI+△WZ (2) 式中△wl— 储瓶内剩余量，△W，=n叭入=16只 0.12X31.15=59.87(kg)，其中yq为 七氟丙烷蒸气20℃密度，取31.18 kg/m3;n为七氟丙烷储瓶数量，个; 叭为单个贮瓶的容积，m3; △WZ— 管网内剩余量，△wZ=Zv，入=Zx 0.IO7X31.18=6.67(kg)。 储瓶内七氟丙烷药剂总量为:W，=1301.45+ 59.87+6.67=1367.99(kg) 储瓶内七氟丙烷药剂容积为: V=W，/了=1367.99/1407=0.972(m3) (3) 式中下--一七氟丙烷液体密度，取7=1407k留耐。 0.SV=0.778(m3)>2矶=0.768(m3)，管网的 管道内容积小于贮存容器内七氟丙烷药剂容积的 80肠，满足规范要求。 1.5管道压力校核计算 该防护区的灭火系统，是由同一信号源控制的 两个相对独立的系统，因此只计算一个系统。 1.5.1充装率计算 专二W，/(nVb)=1367.99/(16XO.12) =712.49(kg/m3) 1.5.2 每组储瓶气相总容积 VO=nVb(1一训y)=SXo.12(1一712.49/1407) =0.474(m3) 1.5.3 “过程中点”容器内压力 尸m=P。VO/〔VO+W/(2力+矶〕 =4.3X0.474/(0.474+650.73/2814+0.384) =1.87(MPa) 1.5.4管道阻力损失计算 管道的阻力损失按下式计算: △P S.75XIO5以 二 =_ (4) L z._ ._， D 、艺_: 一 《1.74+219不牛夭万)DS 火一”‘’“‘bo.122~ 式中△尸— 计算管段阻力损失，MPa; L— 管段计算长度，m，为计算管段的沿程 实际长度与管道上的管件和阀件局部 72 给水排水 vol.32 No.12006 损失当量长度之和 q— 管道流量 D— 管道内径 按管道布置和系统计算简图计算各管段的阻力 损失，结果见表to 表1 系统管道阻力损失计算结果 管段管长 /m 管径 /mm 管道内 径/mir. 流量 /kg/s 计算长 度/m 单位阻力损 失/MPa/m 阻力损 失/MPa 备注 a-b b-c c-d 子d' d r -e r e-厂 厂g} 9'-h' hr1 rh -i .， a-z d-e e-f fg gh a-h d ' -e rr e " -f' /’--9‘ u r.g -h a-丙，， 0.5 3.3 5.3 12.8 2.5 1.5 5.2 1.4 2.3 10_ 1 40 100 100 100 100 80 65 40 32 32 25 20 20 50 40 32 25 39 103 103 103 103 79 66 39 33 33 25 20 20 50 39 33 25 11.62 55.77 92.96 85.76 71.95 35.98 17.99 8.99 4.50 7.20 3.60 1.80 0.90 13 91 7.6 6.5 29.6 32.0 11.9 7.9 15.2 5.2 4.8 14.1 5.6 4.2 4.0 19.2 7.2 5.0 4. 5 0.018 8 0.002 7 0.0074 0.006 3 0.004 4 0.0044 0.002 9 0.011 3 0.006 8 0.017 3 0.018 8 0.015 2 0.003 8 0.007 2 0.006 8 0.0040 0,.004 3 0.143 0.018 0.219 0.202 0.052 0.035 0.044 0.059 0.033 0.805 0.244 0. 105 0.064 0.015 0.808 0. 138 0.049 0.020 0.019 0.808 2段 4段 8段 16段 习研 2段 4段 8段 a-h= 习 OP 2段 4段 8段 二一h"= 名 Ay 3.5 2.5 2.5 3.5 3. 5 2.5 2.5 6. 91 3.45 1.73 1.5.5高程压头计算 Ph=10-s yHg (5) 式中H为三组喷头高度相对“过程中点”时贮 瓶液面的位差，分别是8.1m,2.8m,8.5m，则 P众=10-'XI 407X8. 1 X 9.81=0. 112 (MPa) Ph =10-6 X l 407 X 2. 8 X 9.81=0.039 (MPa) ph=10-'XI 407 X 8. 5 X 9.81=0. 117(MPa) 1.6 喷头工作压力计算 P}=Pm-(艺AP+ Ph) (6) P'=1.87一(0. 805+0. 112) =0. 953(MPa) P,=1.87一(0.808+0.039)=1. 023(MPa) 列=1.87一(0. 808+0. 117) =0. 945 (MPa) Pm/2=1. 87/2=0. 935(MPa) 各组喷头的出口压力均大于0. 8 MPa，且大于 Pm/2，系统布置较为经济合理。 1.7 喷头的选用计算 以各组喷头的P。查“七氟丙烷7P6- 36型喷 头流量曲线图”得: 主空间每只喷头计算单位面积流量:qc= 1. 92 kg/ (s " cm2 )，每只喷头的平均流量 Q'。 = 4.5 kg/so 喷头面积:F'C= Q'}/q'}= 4.5/1.92 = 2.344 (cm2 )，选用JP-22型喷头，喷口面积为2.395 cm2 0 静电地板下每只喷头:q, =2. 05 kg/( s·cm2), 平均流量q=。.9 kg/so 喷头面积:F} = Q/q, = 0. 9/2. 05 = 0. 439 (cm')，选JP一10型喷头，喷口面积为0.495 cm2 0 吊顶内每只喷头的单位面积流量试=1. 91 kg/ (s·cm 2 )，平均流量《=1. 73 kg/so 喷头面积:FI =灯:/试= 1. 73/1. 91= 0. 905 (cm')，选用JP一14型喷头，喷口面积为0. 97 cm'. 2 防护区的面积、容积的限定 《七氟丙烷(HFC一227 ea)灭火系统技术规程》 (DBJ 53-11-2003)条文说明中解释，“对防护区面 积和容积的规定沿用了国家 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 《卤代烷1301灭火 系统设计规范)))(GB 50163-92)的规定”。《卤代烷 1301灭火系统设计规范》条文说明中对该规定做出 的解释可归纳为:①降低系统成本;②保证人员安全 撤离;③缩短储存容器开启到喷头喷灭火剂的时间， 保证管网内灭火剂比例小于80%;④我国所生产的 系统主要部件尺寸小，难以保护更大的防护区。 对于设置七氟丙烷气体灭火系统的封闭区域， 面积或容积超过规范“⋯⋯采用管网灭火系统时，一 个防护区的面积不宜大于500 m2，容积不宜大于 2 000 m3......”要求的防护区，笔者认为应区别对待 面积和体积的超标问题。 七氟丙烷气体灭火系统防护区的面积应严格遵 守规范规定，“一个防护区的面积不宜大于500 M, ". 否则，①难以保证工作人员在火灾报警后30 s内撤 到防护区以外;②灭火剂输送管道的长度增加，从储 存容器开启到喷头喷灭火剂的时间延长，容易错过 最佳灭火时机;③灭火剂管网的管道内容积加大，难 以保证管网内灭火剂比例小于80%. 七氟丙烷气体灭火系统防护区的容积在采取相 给水排水 Vol. 32 No. 1 2oo6 73 即】曰‘粗叨住.口祠书曰峨陇吧阳如.....曰.曰..口..... 丫恒 应技术保障措施后，可放宽对“容积不宜大于 2 000 m3”的限制。 3 防护区容积增大后采用的技术措施 防护区容积增大后，必须保证灭火剂在规定的 时间内喷放完毕。具体办法主要有两种，一种是本 文建议的方法:将灭火剂钢瓶分为两组，甚至三、四 组，由防护区内的同一组信号源控制多个选择阀和 多个启动钢瓶，一旦发生火灾，由多个管道系统将灭 火剂同时输送到防护区内，能保证在规定的喷放时 间内，防护区内的灭火剂达到灭火浓度，迅速扑灭火 灾;另一种是采取加大系统管径、喷头面积的办法， 来保证通过一个管网系统在规定的时间内将灭火剂 喷放完毕，并充满整个防护区。采用第一种方法时， 相当于将防护区划分为几个完全相同的小防护区进 行计算，计算通过率较高;第二种方法因灭火剂管网 管道较长，管径较大等原因，计算结果很难同时满足 喷头压力P})Pml2，以及管网的管道内容积小于贮 存容器内七氟丙烷的药剂容积的80%的规范要求， 计算通过率低，只适用于容积超出较少的防护区。 以上方法在具体实施时，可按以下原则进行: (1)当防护区的面积成500 m2，如果不设置吊顶 和静电地板，在防护区内只存在一个封闭空间。根 据目前国产大部分气体灭火剂喷头的保护高度不大 于5m的现状，要满足喷头的保护高度的限制，防护 区净高不应超过5m，容积一般不会超过2 500 m3。 此类防护区容积增大，可采用上述两种灭火剂的布 喷方法中的任意一种处理。 (2)当防护区的面积毛500 m2，设置了吊顶或 静电地板，在防护区内会存在两个或两个以上封闭 空间，除主体的封闭空间外，其他两个封闭空间多为 吊顶或静电地板下，防护区的总容积由各封闭空间 的容积之和确定。受气体灭火剂喷头的保护高度不 大于5m的限制，最大一个封闭空间的高度不应超 过5m，容积不会超过2 500 m3。吊顶或静电地板 下的空间一般不会太高，所以防护区的总容积一般 不会超过4 000 m3。同时由于每个封闭空间需设置 独立的管道和喷头，管网复杂，管道内容积较大，推 荐采用双瓶组或多瓶组的方法，才能满足规范对喷 放时间、压力等的要求，为及时扑灭火灾提供保障。 X-通讯处:650032昆明市新闻路259号 电话:(0871)4161474 E-mail: yangaan65@sina. com 收稿日期:2005一09一13 修回日期:2005-11-02 X-十一十一+..+一+一+一+“+一+一+一十..十一十一十一+一+一+..+二+一+一十一十..十..+一+..+一+二+..+一十..十‘十..十一+..+一+..+..+一+一+一十一十..十一十一+.入 高等学校给水排水工程专业指导委员会第.届第一次会议暨 2005年给水排水专业相关学校院长(系主任)大会在南京举行 会议于2005年11月13 15日在南京举行。出席大会的主要有建设部人事教育司领导和来自全国50多所高校给水 排水工程专业的90余位代表 此次会议完成了指导委员会的换届工作。由于第三届给水排水工程专业指导委员会业已届满，根据“关于印发高等学 ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ??? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? 校土建学科教学指导委员会及各专业指导委员会名单的 通知 关于发布提成方案的通知关于xx通知关于成立公司筹建组的通知关于红头文件的使用公开通知关于计发全勤奖的通知 ”(建人[2005]191号)，宣布的第四届新当选委员有22名 第四届给水排水工程专业指导委员会顾问李圭白院士、张杰院士，主任委员崔福义，副主任委员张晓健、张智、高乃云。委 员(按姓氏笔划为序):王三反(兰州交通大学)、王龙(山东建筑工程学院)、邓慧萍(同济大学)、吕谋(青岛理工大学)、何强 (重庆大学)、张学洪(桂林工学院)、张金松(深圳水务集团)、张晓健(清华大学)、张智(重庆大学)、张朝升(广州大学)、张雅 君(北京建筑工程学院)、陈卫(河海大学)、郑兴灿(中国市政工程华北设计研究院)、施周(湖南大学)、袁一星(哈尔滨工业 大学)、陶涛(华中科技大学)、高乃云(同济大学)、高俊发(长安大学)、崔福义(哈尔滨工业大学)、黄勇(苏州科技学院)、黄 廷林(西安建筑科技大学)、彭永臻(北京工业大学) 会议围绕给水排水工程专业改革与发展展开深人探讨。在分组讨论会上，代表们对专业内涵的表述、人才培养规格、 加强教材建设、提高实践环节的质量等提出了许多建议。代表们还提议新专业名称(给排水科学与工程)对应的英文名称 统一采用"Water Science邑Engineering", 会议期间委员们还研究制定了下一阶段工作。为了更好地确立突出特色、分类指导的原则，指导委员会决定收集、分 析相关学校的教学 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 ;为进一步提高教学质量，研讨教学方法，指导委员会鼓励有条件的学校举办相关课程的教学研讨 会;同时为了推动实践性教学的改革，提高教学质量，指导委会员决定将每两年举办一次本科生优秀毕业设计、毕业论文、 硕士研究生优秀论文的评选活动，对获奖的毕业设计和论文予以奖励。 74 给水排水 Vol. 32 No. 1 2006 Button60: