关于气体灭火系统设计中常见问题的思考（3）_自动灭火论文_慧聪消防网

六、关于均衡与非均衡管网的界定

对于气体灭火系统管网设计来讲，最佳的管网结构形式是每一分支点下游部分几何形状和尺寸对于进入该点的流体的流动方向完全对称，且每一分支点流量分配完全相同的系统管网。因为这样形式的管网能够保证所有喷嘴的流量、喷射量、喷射时间完全一致，不存在管网剩余量，且设计计算最为简单，方便手工作业。因此，我们应该给这样的管网以明确的定义，比如称其为均衡管网或绝对均衡管网，并且，应该鼓励在设计中尽量采用这种均衡管网，尤其是对防护区面积较大、喷嘴数量要求较多的管网。

不满足上述条件的管网均为非均衡管网。在实际应用中，许多情况下是无法采用绝对均衡管网的，为了避免设计者对非均衡管网设计的盲目性，我们需要给出限制管网的非均衡程度的要求，而要求所有喷嘴流量一致和控制各支管阻力损失的差异在一个较小的范围就是一种限制条件。为了将满足这种限制条件的管网与其他一般的非均衡管网加以区别，我们可将这样的管网称为相对均衡管网。类似的相对均衡管网限制条件还可以按照管网剩余量为零或与设计用量的比例不超过某个范围来确定。

按照这样的界定，我们可以规定：系统管网设计时应尽量采用绝对均衡管网的形式。无法满足绝对均衡管网条件时，应尽量接近相对均衡管网。

七、各防护区灭火剂最低设置量、实际设置量、最低设置瓶组数、实际设置瓶组数与系统灭火剂最低设置量和系统最低设置瓶组数的关系问题

在七氟丙烷灭火系统的设计中，各防护区灭火剂最低设置量、最低设置瓶组数，系统灭火剂最低设置量和系统最低设置瓶组数是不同的概念，具有不同的意义，应该将它们加以明确与区分。

1．各防护区的灭火剂最小设置量为该防护区的灭火剂设计用量与瓶组剩余量和管网剩余量以及其他必要的补偿量之和，是与其他防护区没有什么关系的参数。

2．各防护区的最低设置瓶组数则除了与该区域灭火剂最小设置量和所选用的瓶组规格相关外，还与该区域的管网结构、规格，灭火剂的输送距离、设计喷放时间等参数有着密切的关系，需要在管网计算过程中调节、确定。

3．灭火剂储瓶的最大充装量是按照最大充装密度来确定的，属于瓶组的产品规格参数。而瓶组的实际充装量则是按照灭火剂的设置量和设置瓶组数来确定的。一般来讲，实际充装量总是小于最大充装量，按照瓶组的最大充装密度来计算设置瓶组数的情况是极少见的。

4．单元独立系统的最小灭火剂设置量和最低设置瓶组数，应与该系统唯一防护区的灭火剂最低设置量和最少设置瓶组数相同。

5．针对多个防护区的同一套组合分配系统的最小灭火剂设置量，应取所有被组合防护区的灭火剂最低设置量中的最大值。

6．在同一套组合分配系统中，由于统一储瓶规格、统一储存压力和统一充装密度的限制，系统的最低设置瓶组数有可能大于所有被组合的防护区的最低设置瓶组数中的最大值，至少等于这个最大值，其准确数值应该通过对系统的工艺计算确定。同时，这也使得其中可能只有一个防护区的灭火剂实际设置量和实际设置瓶组数能够与其灭火剂最小设置量和最低设置瓶组数的条件能够同时满足，而分配给其他防护区的实际灭火剂设置量和实际设置瓶组数往往大于这些防护区各自的灭火剂最小设置量和最低设置瓶组数。

7．由于在一套组合分配系统中，往往多数防护区的灭火剂实际设置量（即喷射量）大于其最小设置量，在这些防护区中，灭火剂的实际浓度也就必然大于其设计浓度，因此，设计计算时应对每一个防护区的灭火剂实际浓度进行校核。对于浓度超过安全浓度标准的区域，应给出特别警示，并应考虑特别的安全措施。

总而言之，组合分配系统各防护区的灭火剂最小设置量和最低设置瓶组数的计算只相对于该防护区而言，而系统的灭火剂最小设置量和最低设置瓶组数以及各防护区的灭火剂实际设置量和实际设置瓶组数的计算却需要兼顾该组合分配系统中各个防护区的要求。七氟丙烷灭火系统的管网计算必须与整个系统所有防护区的相关参数联系在一起，是一个典型的系统设计计算问题。在现行的规范中，对这方面的规定不够，建议加以补充。

八、关于流体管内流动的流速限制

在现行的气体灭火系统设计规范中，都缺少对流体在管内流动的流速校核，这应该是一个疏忽。事实上，流体在管内的流速是有限制的：其一，受热力学第二定律的限制，流体在直管中有摩阻流动的流速不可能超过流动过程中的当地音速，即马赫数Ma=1是流速的客观限制；其二，流体在管内正常流动的流速应该控制在一个合适的范围，根据一般化工管道的要求，这个流速应该控制在当地音速的35%，即从主观上限制流速在0.35Ma以内。这是因为流速过高时，流体将会出现分层，影响流体流动的均匀性和计算的准确性，过高的流速还会产生过大的噪音和管道震动。

建议在规范中增加管内流动的马赫数校核的规定。七氟丙烷饱和汽体在灭火系统工作范围内，其当地流速大约在110m/s左右，为此可以简单限制流速不超过38.5m/s。当某一管段内的流体流速超过限制值时，应采用加大管径的方法加以调节，并重新计算。

九、关于对气体灭火系统的基本组成和主要功能的要求

一个完整的气体灭火系统除了通常所说的灭火剂储存、启动、汇集、分配、输送、喷洒设备、部件和材料以外，还包含着与之相关的电气控制设备和装置。后者并不是气体灭火系统以外的辅助装置，而是系统不可缺少的组成部分。我们的系统设计不仅应包括对前者的设计、计算，也应该包括对后者在配置、设置和功能上的设计。

现实的情况是，由于规范在系统的基本组成和系统及其组成部分应该具备的主要功能方面没有更明确、详细的要求，使得系统各部分在形式、设计、制造、配置和功能上存在着较大的差异，而这些差异有些是根本性和原则性的。比如，在系统的手动启动是否需要延时功能这点上，现在就存在不同的意见。由此，不同生产商的产品性能完全不同，有的有延时功能，有的没有。又比如，有的生产商在灭火控制装置上简单地利用火灾报警系统的总线接入一些输入输出模块或按钮便代替了专门的灭火控制器。再比如，有的气体灭火系统产品可以将选择阀安装到各个防护区附近去，象这样的形式能否允许，从规范上应该如何界定。

当然，我们不应该，也不可能对产品的具体结构、形式等提出具体的要求和限制，但作为国家规范，对于系统的基本构成和系统的基本功能的要求却应该是必要的。以下是我们对这些规定的基本建议，这些规定中许多涉及到对电气系统的要求，似乎不应该由本规范规定，但我们认为这些既然属于气体灭火系统的组成部分，并且列入气体灭火系统规范更加直接和明确，还是统一规定了更有利于控制和执行：

1．完整的气体灭火系统应由三个彼此独立又相互联系的分部组成：

--火灾自动探测与报警分部；

--气体灭火控制分部；

--气体灭火执行分部。

2．火灾自动探测与报警分部的组成及其应具备的主要功能

2.1.火灾自动探测与报警分部主要应由以下并不限于以下部分组成：

--火灾自动报警控制器；

--各类火灾探测器；

--火灾报警器。

2.2.火灾自动探测与报警分部应至少对发生在防护区内的火灾具有自动探测和自动报警的功能。

2.3.其中的火灾自动报警控制器应具有在其控制的任意一只火灾探测器动作的情况下，能够发出火灾警报的功能。火灾警报应确保消防值班人员和相关区域的人员能够及时感知，并应持续到工作人员手工消除。

2.4.其中的火灾自动报警控制器应具有在其控制的任一防护区内相邻两只不同类型火灾探测器复合动作的情况下，能够向气体灭火控制器的对应控制单元发出联动信号的功能。

2.5.其中的火灾自动报警控制器应具有按照设计应由其完成的其他联动功能。

2.6.在集中报警控制器以外为气体防护区单独设置火灾自动报警控制器时，该火灾自动报警控制器发出火灾警报的同时，应能向集中报警控制器发出反馈信号。

2.7.火灾自动探测与报警分部的所有功能不应由于其他两个分部的状态而受到任何影响。

3．气体灭火控制分部的组成及其应具备的主要功能

3.1.气体灭火控制分部主要应由以下并不限于以下部分组成：

--由与系统所保护区域相同数量的灭火控制单元并列组合而成的气体灭火控制器；

--对应于各灭火控制单元的手动启动与停止操作装置；

--对应于各灭火控制单元的疏散报警器；

--对应于各灭火控制单元的气体喷放指示装置；

--对应于各灭火控制单元的电启动装置；

--对应于各灭火控制单元的气体喷放反馈装置。

3.2.气体灭火控制分部应能完成对系统灭火过程的全部控制。

3.3.气体灭火控制分部自身的控制功能不得因火灾自动探测与报警分部或气体灭火执行分部的状态而受到任何影响。

3.4.其中的各气体灭火控制单元应能单独完成对一个防护区实施气体灭火过程的全部控制和调节。

3.5.各气体灭火控制单元自身的控制功能不得因其他灭火控制单元的状态而受到任何影响。

3.6.其中的各气体灭火控制单元应单独具有对于其对应防护区灭火过程的全自动和手动控制方式，并应单独具有这两种控制方式的切换功能。

3.7.在气体灭火控制单元处于自动控制的状态下，当其接收到火灾自动探测与报警分部给出的联动信号时，应进入如下灭火控制程序：

a).立即启动设于对应防护区内外的疏散报警器，向防护区内外的人员发出紧急疏散和气体预喷放警报；

b).按照预先的设置进入气体喷放前的延时阶段；

c).按照设计的要求，联动操作相关的其他设备或装置；

d).延时阶段一结束，立即向对应的电启动装置发出启动信号。

3.8.在气体灭火控制单元处于手动控制的状态下，当设于对应防护区附近的手动启动操作装置被操作时，应进入如3.7.条所述的灭火控制程序。而当其接收到火灾自动探测与报警分部给出的联动信号时，不应进入该灭火控制程序。通过手动启动操作装置操作的功能在气体灭火控制单元处于自动控制的状态下应同样有效。

3.9.无论气体灭火控制单元处于何种方式控制的状态下，在其已进入灭火控制程序，向对应的电启动装置发出启动信号前的延时阶段，均可以在防护区附近利用手动停止操作装置，中止系统的进一步动作。

3.10.其中的手动启动操作装置应具有在系统因手动停止操作装置的操作被中止后，可以重新进行启动操作的功能。

3.11.在气体灭火控制单元上，可以设置手动启动和停止操作装置。如果设置了手动启动与停止操作装置，这些操作装置的功能应与设在防护区附近的手动操作装置相同，并应可以相互操作。但在无法确认防护区内实际状况或非不得已的情况下，不得使用这些操作装置进行灭火。

3.12.其中的疏散报警器应通过声响、语音提示或闪光等方式和安装位置的选择使消防值班人员以及防护区内外的所有相关人员能够及时感知。疏散警报应一直持续到工作人员手工消除。

3.13.疏散警报与火灾警报应有明显区别。

3.14.其中的气体喷放指示装置的选用和设置应确保在灭火剂开始喷放时，明确指示出喷放气体的区域，防止人员误入。气体喷放指示应能一直持续到工作人员手工消除。

3.15.其中的气体喷放反馈装置的选择与设置应确保在灭火剂开始喷放时，立即向对应的气体灭火控制单元，并通过气体灭火控制单元向火灾报警控制器，直至集中报警控制器发出反馈信号。接到反馈信号的气体灭火控制单元、火灾报警控制器和集中报警控制器应显示出这种反馈。

3.16.其中的各气体灭火控制单元应具有在能够随时以各种方式进行启动的前提下，确保在其自身受到各种可能的干扰、损坏或误操作的情况时，不得向与气体灭火执行分部相联系的电启动装置输出启动信号，或即使这种信号被输出，也不会引起电启动装置动作的功能。

注：这是防止气体误喷事故发生的必要条件。

4．气体灭火执行分部的组成及其应具备的主要功能

4.1.气体灭火执行分部主要应由以下并不限于以下部分组成：

--对应于各个防护区的灭火剂储存装置；

--灭火剂汇集与分配装置；

--对应于各个防护区的灭火剂输送管网与喷嘴；

--对应于各个防护区的喷放启动装置；

--对应于各个防护区的手动应急启动装置；

--安全泄压装置；

--泄漏指示装置。

4.2.气体灭火执行分部应具有在对应于某个防护区的气体灭火控制单元的电启动装置动作或人工操作手动应急启动装置的情况下，能够立即通过对应于该防护区的喷放启动装置打开对应的灭火剂储存装置释放灭火剂，并通过灭火剂的汇集与分配装置和对应于该防护区的灭火剂输送管网与喷嘴将灭火剂喷放到该防护区内，完成灭火任务的功能。

4.3气体灭火执行分部自身的功能不得因火灾自动探测与报警分部或气体灭火控制分部的状态而受到任何影响。

4.4.其中的各喷放启动装置应保证只需一个点的动作便能完成对气体灭火执行分部对应部分的启动。

4.5.其中的各手动应急启动装置应保证只需一个操作动作便可完成对气体灭火执行分部对应部分的启动。

4.6.其中的安全泄压装置应具备以下功能：

--当其中的灭火剂储存装置、喷放启动装置、汇集与分配装置中的压力容器或封闭管段出现压力超高达到危险值时，能够安全泄压；

--当其中任何部分可能出现的慢性泄漏会导致气体积聚，以至于会造成气体误喷放或其他不良后果时，能够将这部分泄漏气体排放掉。

4.7.其中的泄漏指示装置应能指示出

--灭火剂储存容器内灭火剂或增压气体的泄漏情况；

--启动气体容器内启动气体的泄漏情况；

--封闭管段的压力状况。

4.9.气体灭火执行分部的各个灭火剂储瓶、灭火剂分配装置和喷放启动装置应具备不借助于任何其他动力和装置，靠人工手动逐个打开，并将灭火剂喷放到防护区去的功能。

5．系统的三个分部的联合作用应可完成系统全自动启动、半自动启动和人工应急启动。