惰性气体IG-541灭火系统技术规程条文

惰性气体IG-541灭火系统技术规程条文说明

1 总则

1.0.1 目前国际上只发布了少数有关惰性气体系统的设计、安装、维护等方面的标准。其中较有价值的标准是美国《洁净气体灭火系统标准》NFPA2001（2000年版） 考虑到惰性气体IG-541技术已面世多年，在国内也已应用并积累了一定经验，同时已有数家厂家产品通过了国产化鉴定。而国家标准《洁净气体灭火系统设计规范》尚无正式发布。为使设计、施工、建审人员做到有章可循，特制定本技术规程。 另外，已经面世的产品具有不同的商品名称，例如美国ANSUL（安素）公司的产品称为烟烙尽（Inergen）气体灭火系统。为统一起见，本规程参照有关国际标准的对其的称呼，确定为惰性气体IG-541灭火系统。

1.0.2 IG-541灭火系统目前的充装压力有不同规格，本规程中内容暂限于14.9MPa（20℃）充装压力，其它充装压力装置有待于以后修改和补充。

3 系统设计

3.1.2 本条款从以下五方面对防护区设计作了规定：

1. 规定全淹没灭火系统防护区的建筑构件最低耐火极限。参照国家标准《建筑设计防火规范》对非燃烧体及吊顶的耐火极限的要求；

2. 对防护区围护结构及门窗的最低允许压强作出规定。IG-541灭火系统启动时会向防护区喷放大量气体，引起防护区压力升高。在喷放灭火剂之前，燃烧所产生的热也会使压力有所升高。在喷放时火烧得越大，时间越长，压力升高的值就越大。在系统设计中，这部分未计入在内。防护区的建筑强度取决于建筑材质，建筑构件强度，以承受IG-541气体喷放增压而产生的荷载。当设计的耐压强度难以确定时，可由专业检测机构对防护区建筑构件的耐风压强度进行测定；

3. 空气和灭火剂通过孔洞向防护区外排放，可降低防护区内因喷放灭火剂而引起的压力升高。如果防护区内的压力升高到一定的值而没有及时予以释放，防护区的结构就会出现危险。因此对于密封性较好的防护区，规定安装泄压口。据有关资料表明，安装泄压口的防护区过压峰值大约为180Pa~550Pa。较佳的系统设计可以限制泄压孔径大小和过压持续时间。泄压孔的大小不应与决定防护区内灭火剂持续时间的最大允许的泄漏面积相混淆。

3.2 灭火剂设计用量 每次安装所需要的灭火剂用量由一系列因素计算而得。这些因素包括防护区空间、设计浓度、环境温度、海拔高度等。在3.2.1中给出了计算IG-541灭火剂用量的公式。灭火剂用量决定储存量。

1. 对于IG-541灭火系统储存容器和管网中的剩余量在本规程中不予计算；

2. 当防护区所处的海拔高度的大气压力与标准大气压力相差超过11%时，灭火剂设计用量应进行校正。因上海地区等效海拔高度接近于4m，故本规程不考虑大气压力校正。当需要校正时，可参照下式校正：

M'=M×K

式中：K-大气压力校正系数

K=5.3788×10-9×H2-1.1975×10-4×H+1

H-海拔高度（m）

K值也可按下表确定：

大气压力校正系数

等效海拔高度

大气压力校正系数

-500

1.0612

1.000

500

0.9415

1000

0.8856

1500

0.8325

2000

0.7820

2500

0.7342

3000

0.6892

3500

0.6468

除按照公式3.2.1计算外，在确定了防护区的环境温度和容积后，可以利用附录A的IG-541灭火剂淹没系数进行计算。同时也可以参照NFPA2001中提供的IG-541灭火剂淹没系数（英制）进行计算：

表3.2.2-a IG-541灭火剂淹没系数表（英制）

温度

F

比容积

ft.3/lb.

设计浓度（体积百分比）

防护区单位体积的药剂需求量

37.5%

38%

38.5%

39%

39.5%

40%

40.5%

41%

-40

9.001

0.593

0.604

0.614

0.624

0.634

0.645

0.655

0.666

-30

9.215

0.579

0.590

0.599

0.609

0.620

0.630

0.640

0.651

-20

9.429

0.566

0.576

0.586

0.596

0.606

0.616

0.626

0.636

-10

9.644

0.554

0.563

0.573

0.582

0.592

0.602

0.612

0.622

9.858

0.542

0.551

0.560

0.570

0.579

0.589

0.598

0.608

10

10.072

0.530

0.539

0.548

0.558

0.567

0.576

0.586

0.595

20

10.286

0.519

0.528

0.537

0.546

0.555

0.564

0.574

0.583

30

10.501

0.509

0.517

0.526

0.535

0.544

0.553

0.562

0.571

40

10.715

0.499

0.507

0.516

0.524

0.533

0.542

0.551

0.560

50

10.929

0.489

0.497

0.506

0.514

0.523

0.531

0.540

0.549

60

11.144

0.479

0.487

0.496

0.504

0.513

0.521

0.530

0.538

70

11.358

0.470

0.478

0.486

0.495

0.503

0.511

0.520

0.528

80

11.572

0.462

0.469

0.477

0.486

0.494

0.502

0.510

0.518

90

11.787

0.453

0.461

0.469

0.477

0.485

0.493

0.501

0.509

100

12.001

0.445

0.453

0.460

0.468

0.476

0.484

0.492

0.500

110

12.215

0.437

0.445

0.452

0.460

0.468

0.475

0.483

0.491

120

12.429

0.430

0.437

0.445

0.452

0.460

0.467

0.475

0.483

130

12.644

0.423

0.430

0.437

0.444

0.452

0.459

0.467

0.474

140

12.858

0.416

0.422

0.430

0.437

0.444

0.452

0.458

0.467

150

13.072

0.409

0.415

0.423

0.430

0.437

0.444

0.452

0.459

160

13.287

0.402

0.409

0.416

0.423

0.430

0.437

0.444

0.451

170

13.501

0.396

0.402

0.409

0.416

0.423

0.430

0.437

0.444

180

13.715

0.390

0.396

0.403

0.410

0.417

0.423

0.430

0.437

190

13.930

0.384

0.390

0.397

0.403

0.410

0.417

0.424

0.431

200

14.144

0.378

0.384

0.391

0.397

0.404

0.411

0.417

0.424

表3.2.2-b IG-541灭火剂淹没系数（英制）

温度

F

比容积

ft.3/lb.

设计浓度（体积百分比）

防护区单位体积的药剂需求量

37.5%

38%

38.5%

39%

39.5%

40%

40.5%

41%

-40

9.001

0.667

0.688

0.705

0.732

0.778

0.825

0.875

0.926

-30

9.215

0.661

0.672

0.689

0.715

0.760

0.806

0.854

0.905

-20

9.429

0.646

0.657

0.673

0.699

0.743

0.788

0.835

0.884

-10

9.644

0.632

0.642

0.658

0.683

0.726

0.770

0.817

0.865

9.858

0.618

0.628

0.644

0.668

0.710

0.754

0.799

0.846

10

10.072

0.605

0.615

0.630

0.654

0.695

0.738

0.782

0.828

20

10.286

00.592

0.602

0.617

0.640

0.684

0.722

0.766

0.811

30

10.501

0.580

0.590

0.604

0.627

0.667

0.708

0.750

0.794

40

10.715

0.569

0.578

0.592

0.615

0.653

0.693

0.735

0.778

50

10.929

0.558

0.566

0.581

0.603

0.641

0.680

0.721

0.763

60

11.144

0.547

0.555

0.570

0.591

0.628

0.667

0.707

0.748

70

11.358

0.537

0.545

0.559

0.580

0.616

0.654

0.694

0.734

80

11.572

0.527

0.535

0.549

0.569

0.605

0.642

0.681

0.721

90

11.787

0.517

0.525

0.539

0.559

0.594

0.631

0.668

0.708

100

12.001

0.508

0.516

0.529

0.549

0.583

0.619

0.656

0.695

110

12.215

0.499

0.507

0.520

0.539

0.573

0.608

0.645

0.683

120

12.429

0.490

0.498

0.511

0.530

0.563

0.598

0.634

0.671

130

12.64

0.482

0.489

0.502

0.521

0.554

0.588

0.623

0.660

140

12.858

0.474

0.484

0.494

0.513

0.544

0.578

0.613

0.649

150

13.072

0.466

0.473

0.486

0.504

0.535

0.569

0.603

0.638

160

13.287

0.459

0.466

0.478

0.496

0.527

0.559

0.593

0.628

170

13.501

0.452

0.458

0.470

0.488

0.518

0.551

0.584

0.618

180

13.715

0.444

0.451

0.463

0.481

0.510

0.542

0.575

0.608

190

13.930

0.438

0.444

0.456

0.473

0.502

0.534

0.566

0.599

200

14.144

0.431

0.437

0.449

0.466

0.495

0.526

0.577

0.590

3.2.2 确定灭火剂的设计浓度

1. 规定灭火剂的设计浓度不应小于1.3倍可燃物灭火浓度，而各种不同可燃物的灭火浓度可通过具体的试验确定，因而也可以计算出它们所需灭火剂的设计浓度。

2. 同时规定在IG-541灭火剂能够扑灭的火灾中，其最小设计浓度应为37.5%。因此当计算出的某些可燃物所需的设计浓度小于37.5%时（如甲烷为15.4、甲苯为31.3%等等），仍应满足37.5%的要求。

3. 另外，由于某些可燃物所需的设计浓度已大于规定的最小设计浓度37.5%，此时应将它们的实际设计浓度作为最小设计浓度。本规程附录B中列举了部分这样性质的可燃物。

4. 当防护区处于预期最高环境温度下，如果喷入的IG-541灭火剂的设计浓度大于43%时，将造成防护区内的氧气浓度降至12.5%以下，使得人员无法在防护区中生存。在具体设计中，按防护区预期最低环境温度确定最小设计浓度，并计算出灭火剂的设计用量后，实际确定的灭火剂充装量往往会大于设计用量，因此规定必须进行实际的设计浓度安全性的复核。

3.3 系统管网计算

3.3.1 IG-541灭火系统为气体单相流，灭火剂是由52%的氮气、40%的氩气、8%的二氧化碳配置而成，只有保证防护区中的各个部位均达到了上述规定的灭火剂组份，特别是二氧化碳的组份，才能在保证灭火效果的同时，保证停留在防护区内人员的安全性，因此必须进行精确地计算。这样的计算用手工来完成是不可能的，因此规定宜采用专用的计算机软件计算。同时考虑到这样的专用计算机软件并未商业化，多数掌握在产品供应商手中，一般的设计单位暂时还无法取得，因此规定设计单位和产品供应商应共同对计算结果负责。

3.3.3 喷射时间是用于IG-541灭火系统流体计算的一个重要参数，本条参照了美国NFPA2001的相应条文，规定了灭火剂的喷射时间应保证在60s内达到最小设计浓度的95%，并在附录D规定了不同设计浓度下IG-541灭火剂喷射时间。由于IG-541灭火剂喷放时，其压力和流量是逐渐变化的，国外有关资料指出，喷放最后10%灭火剂所需的时间是和喷放前面90%灭火剂所需的时间相当。在附录D中，当设计浓度为37.5%时，它的喷射时间是40s，远远小于60s，这是因为它在喷放40s后，虽然已喷放出了绝大部分的灭火剂，但并未达到设计浓度的95%，只有在继续喷放20s后，才会满足设计要求；相反，当设计浓度为43.4%时，它的喷射时间为80s，远远超过了60s，但实际它在喷放60s后，就已经达到了最小设计浓度（37.5%）的95%，满足设计要求，而60s后喷放的是多余的药剂，它们最终能使防护区达到43.4%的设计浓度。

3.3.5 计算流动条件目前参照美国ANSUL（安素）公司烟烙尽气体灭火系统设计安装手册所提供的数据。实际应用时，可由各生产厂商提供本厂产品的有关参数。

下列表a：IG-541灭火系统管道流量允许范围表、表b：IG-541灭火系统管道直径估算表，可用于对已完成的管网流体计算的评估。

管材类型

口径 （in.）

允许最小流量

（m3/min）

允许最大流量

（m3/min）

40号

1/4英寸

0.88

5.24

3/8英寸

1.64

9.85

1/2英寸

2.80

16.74

3/4英寸

5.35

32.17

1英寸

9.37

56.21

1 1/4英寸

17.53

105.11

1 1/2英寸

24.83

148.95

2英寸

43.49

261.00

2 1/2英寸

64.70

388.28

3英寸

105.11

630.59

4英寸

193.12

1158.73

5英寸

321.51

1929.04

6英寸

488.41

2930.41

8英寸

919.34

5519.61

80号

1/2英寸

2.07

12.40

3/4英寸