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1、消防给水排水工程,第7章 气体灭火系统,7.1 气体灭火系统的组成和作用原理 7.2 防护区及灭火剂用量 7.3 气体灭火系统设计参数的确定 7.4 气体灭火系统设计示例,7.1 气体灭火系统的组成和作用原理,7.1.1 概述 7.1.2 气体灭火剂灭火机理 7.1.3 气体灭火系统的组成与作用原理 7.1.4 气体灭火系统的应用范围 7.1.5 气体灭火系统的主要组件及设置要求,7.1.1 概述,灭火剂是能够有效地破坏燃烧条件、中止燃烧的物质。灭火剂按照聚集态可以分为液态灭火剂(如水)、泡沫灭火剂(如空气泡沫和化学泡沫)、固态灭火剂(如干粉)和气态灭火剂(如二氧化碳、七氟丙烷和惰性气体等)。
2、,7.1.2 气体灭火剂灭火机理,气体灭火剂的灭火机理分为物理作用和化学作用。物理作用主要是冷却作用和通过降低燃烧区中氧的浓度到维持燃烧所需低氧浓度值以下，实现窒息灭火。化学作用在于减少和惰化火焰中的活性自由基的数量，实现断链灭火。,7.1.3 气体灭火系统的组成与作用原理,1.气体灭火系统的组成 2.系统工作原理,1.气体灭火系统的组成,气体灭火系统一般由储存瓶、液体单向阀、高压软管、集流管、安全阀、气体单向阀、选择阀、管网、喷头及自动灭火控制装置等部件组成。,2.系统工作原理,图7-1 气体灭火原理图,7.1.4 气体灭火系统的应用范围,气体灭火系统适用于扑救的火灾:电气火灾；固体表面火灾
3、；液体火灾；灭火前能切断气源的气体火灾。 气体灭火系统不适用于扑救的火灾：硝化纤维、硝酸钠等氧化剂或含氧化剂的化学制品火灾；钾、镁、钠、钛、锆、铀等活泼金属火灾；氰化钾、氰化钠等金属氢化物火灾；过氧化氢、联胺等能自行分解的化学物质火灾；可燃固体物质的深位火灾。热气溶胶预制灭火系统不应设置在人员密集场所、有爆炸危险性的场所，以及有超净要求的场所。K型及其他型热气溶胶预制灭火系统不得用于电子计算机房、通信机房等场所。,7.1.5 气体灭火系统的主要组件及设置要求,1.灭火剂储存容器 2.容器阀 3.汇集管 4.单向阀 5.连接软管 6.启动气瓶 7.选择阀 8.管道 9.喷头 10.火灾报警装置,
4、1.灭火剂储存容器,图7-2 储存容器布置,2.容器阀,容器阀是指安装在灭火剂储存容器出口的控制阀门，其作用是平时用来封存灭火剂，火灾时自动或手动开启释放灭火剂。 容器阀有机械型、电动型、气动型和电引爆型四类，其开启是一次性的，打开后不能关闭，需要重新更换膜片或重新支撑后才能关闭。另外，容器阀上都安装有导液管，以保证压力气体能够将储存容器内的液态灭火剂喷出。,3.汇集管,汇集管是将同时开启的储瓶施放出的气体灭火剂汇集起来，然后通过分配管道向防护区施放。 汇集管为一较粗的管道，工作压力不小于最高环境温度时的储存容器内的压力。汇集管上应设有安全阀，防止管道超压，起安全防护作用。,4.单向阀,单向阀
5、用于组合分配系统，是用来控制介质流向的。当防护区发生火灾时，相应的驱动气瓶打开，气体通过气体单向阀进入气控管路，防止灭火剂回流到空瓶，每个储存容器都应设有单向阀。单向阀可设置在连接软管的前边或后边。启动气体管路中根据需要设置必要的单向阀，用以控制启动气瓶放出的高压气体来开启相应的阀门。,5.连接软管,为了便于进行储存容器的安装与维护，减缓施放灭火剂时对管网系统的冲击力，一般在单向阀与容器阀或单向阀与汇集管之间采用软管连接。连接软管应为钢丝编织的耐压胶管，两端装有接头，组成连接软管组。,6.启动气瓶,启动气瓶充有高压氮气，用以打开灭火剂储存容器上的容器阀及相应的选择阀。组合分配系统和灭火剂储存容
6、器较多的单元独立系统，多采用这种设置启动气瓶启动的方式。启动气瓶容积较小，发生火灾时，由火灾报警控制器输出直流电流，启动启动器开启驱动阀，使启动气瓶的氮气施放，经过控制管路，将选择阀和气体灭火剂储存瓶打开，实施灭火。,7.选择阀,图7-3 选择阀,8.管道,管道在气体灭火系统中担负着输送灭火剂的任务。钢制管道附件应内、外进行防腐处理，防腐处理宜采用符合环保要求的方式。在腐蚀性较大的环境中，应采用不锈钢的管道附件。 气体灭火系统管网布置时，管道应尽量短、直，避免绕流；管网宜布置成均衡管网；管路不应采用四通分流；阀门之间的封闭管段应设置泄压装置；设置在有爆炸危险的可燃气体、蒸气或粉尘场所内的气体灭
7、火系统，其管网应设防静电接地装置。,9.喷头,图7-4 全淹没二氧化碳喷头,9.喷头,图7-5 局部应用二氧化碳喷头,10.火灾报警装置,防护区应有火灾自动报警系统，通过其探测火灾并监控气体灭火系统，实现气体灭火系统的自动启动。火灾自动报警系统可以单独设置，也可以利用建筑物的火灾自动报警系统集中控制。气体灭火系统还应有监测系统工作状态的流量或压力监测装置，常用的是压力开关。,7.2 防护区及灭火剂用量,7.2.1 防护区的设置要求 7.2.2 灭火剂用量计算,7.2.1 防护区的设置要求,防护区是指满足全淹没灭火系统要求的有限封闭空间。设置全淹没气体灭火系统保护的场所，其设置应满足以下要求：两
8、个或两个以上的防护区采用组合分配系统时，一个组合分配系统所保护的防护区不应超过8个；组合分配系统的灭火剂储存量，应按储存量最大的防护区确定。,7.2.2 灭火剂用量计算,1.二氧化碳灭火剂用量计算 2.七氟丙烷灭火剂用量计算 3. IG541灭火剂用量计算,1.二氧化碳灭火剂用量计算,(1)全淹没二氧化碳灭火系统灭火剂用量。 (2)局部应用二氧化碳灭火系统灭火剂用量 (3)系统剩余量,2.七氟丙烷灭火剂用量计算,(1)防护区灭火设计用量或惰化设计用量。 (2)系统灭火剂储存量。,3. IG541灭火剂用量计算,(1)防护区灭火设计用量或惰化设计用量。 (2)系统灭火剂储存量，应为防护区灭火设计
9、用量及系统灭火剂剩余量之和。 (3)无管网灭火系统灭火剂用量为设计灭火剂用量和流失补偿量之和。,7.3 气体灭火系统设计参数的确定,7.3.1 储存压力 7.3.2 充装率 7.3.3 灭火剂喷射时间 7.3.4 灭火剂浸渍时间 7.3.5 系统平均设计流量 7.3.6 管道直径确定 7.3.7 系统工作压力 7.3.8 系统压力损失计算 7.3.9 喷头压力、孔口面积及数量 7.3.10 储存容器数量确定,7.3.1 储存压力,(1)高压二氧化碳灭火系统的储存条件要求在049，20设计储存压力为5.17MPa。 (2)IG541灭火系统储存压力分为两个等级，一级储存压力为15MPa，二级储存
10、压力为20MPa。 (3)七氟丙烷灭火系统储存压力有如下三个等级：一级的储存压力为(2.5+0.2)MPa(表压)；二级的储存压力为(4.2+0.2)MPa(表压)；级的储存压力为(5.6+0.2)MPa(表压)。,7.3.2 充装率,(1)二氧化碳灭火剂的充装率应为0.60.67kg/L，如图7-6所示。 (2)IG541灭火系统的充装率：一级充压储瓶充装率不大于211.15kg/m3；二级充压储瓶充装率不大于281.06kg/m3。 (3)七氟丙烷灭火系统的充装率不大于1150kg/m3。,7.3.2 充装率,图7-6 二氧化碳温度、压力曲线,7.3.3 灭火剂喷射时间,(1)全淹没二氧化
11、碳灭火系统的灭火剂喷射时间，一般不应大于1min。 (2)当IG541混合气体灭火剂喷放至设计用量的95%时，其喷放时间不应大于60s，且不应小于48s。 (3)七氟丙烷灭火系统灭火剂喷射时间，在通信机房和电子计算机房等防护区，设计喷放时间不应大于8s；在其他防护区，设计喷放时间不应大于10s。,7.3.4 灭火剂浸渍时间,(1)二氧化碳灭火剂浸渍时间：对固体物质火灾，不应小于10min；对可燃气体火灾和甲、乙、丙类液体火灾，必须大于1min。 (2)IG541灭火剂浸渍时间：木材、纸张、织物等固体表面火灾，宜为20min；通信机房、电子计算机房内的电气设备火灾，宜为10min；其他固体表面火
12、灾，宜为10min。 (3)七氟丙烷灭火剂浸渍时间：木材、纸张、织物等固体表面火灾，宜为20min；通信机房、电子计算机房内的电气设备火灾，宜为5min；其他固体表面火灾，宜为10min；气体和液体火灾，不应小于1min。,表7-1 二氧化碳灭火剂抑制时间,7.3.4 灭火剂浸渍时间,7.3.5 系统平均设计流量,气体灭火系统属于储压系统，靠气体的膨胀驱动。因此，在灭火剂释放过程中，系统的流量是变化的，随着时间延续逐渐减小。系统设计时，灭火剂的流量是以平均设计流量作为计算的依据。实践证明，这样做可以满足系统计算精度要求，并且使计算工作量大为简化。,7.3.6 管道直径确定,(1)二氧化碳灭火系
13、统管道直径。 (2)IG541灭火系统管道直径。 (3)七氟丙烷灭火系统管道直径。,7.3.7 系统工作压力,(1)二氧化碳灭火系统储存容器工作压力按其蒸气压确定，高压二氧化碳灭火系统的工作压力为5.17MPa，低压二氧化碳灭火系统的工作压力为2.07MPa。 (2)IG541灭火系统以减压孔板后压力作为系统设计工作压力。 (3)七氟丙烷灭火系统储存容器工作压力。,7.3.8 系统压力损失计算,(1)二氧化碳灭火系统管道压力损失。 (2)IG541灭火系统管道压力损失。 (3)七氟丙烷灭火系统管道压力损失。,(1)二氧化碳灭火系统管道压力损失。,表7-2 压力系数和密度系数,(2)IG541灭
14、火系统管道压力损失。,表7-3 一级充压IG541的管道压力系数Y和密度系数Z值,(2)IG541灭火系统管道压力损失。,表7-4 二级充压IG541的管道压力系数Y和密度系数Z值,7.3.9 喷头压力、孔口面积及数量,1.喷头压力 2.孔口面积,1.喷头压力,(1)高压二氧化碳灭火系统喷头最小工作压力不应小于1.4MPa(绝对压力)；低压二氧化碳灭火系统喷头最小工作压力不应小于1.0MPa(绝对压力)。 (2)IG541灭火系统喷头工作压力：一级充压(15.0MPa)不应小于2.0MPa(绝对压力)；二级充压(20.0MPa)不应小于2.1MPa(绝对压力)。 (3)七氟丙烷灭火系统喷头的工
15、作压力应按下式计算：,2.孔口面积,表7-5 喷头规格和等效孔口面积,7.3.10 储存容器数量确定,储存容器数量应根据气体灭火剂的储存量和灭火剂充装率计算确定： N=Wh/cVp(7-30) 式中 N气体灭火剂储存容器数量； Wh灭火剂储存量(kg)； c气体灭火剂的充装率(充装密度)(kg/L)； Vp单个储存容器的容积(m3)。 按照上式计算灭火剂储存容器数量时，首先初选一个灭火剂充装率，待灭火剂储存容器数量确定后，要反算确定真实的灭火剂充装率，作为系统设计参数。,7.4 气体灭火系统设计示例,7.4.1 高压二氧化碳灭火系统设计计算示例 7.4.2 IG541灭火系统设计计算示例 7.4.3 七氟丙烷灭火系统设计计算示例,
