气体灭火系统设计规范条款释义与实践（二）

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3.4 IG541混合气体灭火系统

3.4.1 IG541混合气体灭火系统的灭火设计浓度不应小于灭火浓度的1.3倍，惰化设计浓度不应小于灭火浓度的1.1倍。

3.4.2 固体表面火灾的灭火浓度为28.1%，其它灭火浓度可按本规范附录A中附表A-3的规定取值，惰化浓度可按本规范附录A中附表A-4的规定取值。本规范附录A中未列出的，应经试验确定。

解释与实践应用：本规范中未明确规定多种类可燃物质的灭火设计浓度。依据有关地方标准，建议除规范表A-3中的可燃物，如：木材、纸张、织物等固体表面火灾；通讯机房，电子计算机房、电气设备火灾、配电室、发电机房等灭火设计浓度宜采用37.5％，图书档案、文物资料库等防护区，灭火设计浓度宜采用43％，IG541混合气体灭火系统最高灭火设计浓度不宜超过52％。

3.4.3 当IG541混合气体灭火剂喷放至设计用量的95%时，喷放时间不应大于60s且不应小于48s。

3.4.4 灭火浸渍时间应符合下列规定：

1 木材、纸张、织物等固体表面火灾，宜采用20min；

2 通讯机房、电子计算机房内的电气设备火灾，宜采用10min；

3 其它固体表面火灾，宜采用10min。

3.4.5 储存容器充装量应符合下列规定：

1 一级充压，20℃，充装压力为15.0MPa(表压)时，其充装量应为211.15kg/m3；

2 二级充压，20℃，充装压力为20.0MPa(表压)时，其充装量应为281.06kg/m3。

解释与实践应用：目前国内IG541混合气体灭火系统制造厂家，大多数生产一级15MPa(20℃)储存容器，一般生产70、80、90升三种，这三种瓶组内充装IG541灭火剂重量分别为：14.78Kg、16.89Kg、19Kg。高压二氧化碳储存容器70升充装42Kg二氧化碳灭火剂，IG541混合气体和二氧化碳气体储存容器中充装的这些重量叫标准额定重量，这些规格对应的额定重量不变，只随设计量的多少，来计算某一种规格储存容器数量。七氟丙烷储存容器内充装灭火药剂量是随防护区的容积大小和输送距离来决定的，每一个项目或组合分配系统均不一样，但同一套组合分配系统中的储存容器的充装量是相同的，也就是充装重量是一致的。

3.4.6 防护区的泄压口面积，宜按下式计算：

(3.4.6)

式中

——泄压口面积(m2)；

——灭火剂在防护区的平均喷放速率(kg/s)；

——围护结构承受内压的允许压强(Pa)。

解释与实践应用：泄压口面积FX是该防护区采用的灭火剂喷放速率与防护区围护结构承受内压的允许压强函数。一般设计院和工程商选用建筑物的内压允许压强值为1200Pa，若采用高于规范表4的值，应由建筑设计院给出或者做有关试验得出。

FX值为设计院计算某防护区总的最小泄压面积，但实际安装自动泄压装置各台数之和的总泄压面积不得小于设计院计算的泄压面积FX值。

大多数的人们不了解气体灭火系统中的灭火气体释放到防护区内的压力和破坏力，但是人们都清楚台风所带来的破坏力。风力分为13级：0-12级。6级为强风，8级为大风，10级为狂风，12级为飓风，陆地上极少见，摧毁力极大。IG541混合气体灭火系统气体释放到防护区的风速和压力介于10级狂风和12级飓风之间。台风风压不大，但风力持续时间长，所以破坏力大。而气体灭火系统所喷射的气体是瞬时释放，破坏力是瞬间的。所以我们应该认识到这一点。

经试验论证建议防护区设在高层、玻璃幕墙的、防护区具有相对密封状态的区域，若采用IG541和二氧化碳气体灭火系统，泄压口产品应通过天津国家检测中心检测，并获得检验报告。并建议实际采用泄压口面积应大于设计院理论设计的泄压面积一倍左右，需详细了解“自动泄压装置设计安装与使用”和“国内首例室外无电源自动泄压装置（泄压口）试验”，请上网或到本公司网站查阅，该两篇文章已在有关刊物和专业网站发表。

3.4.7 设计用量应符合下列规定：

1 防护区灭火设计用量或惰化设计用量应按下式计算：

(3.4.7-1)

式中

——灭火设计用量(kg)；

——灭火设计浓度或惰化设计浓度(%)；

——防护区净容积(m3)；

——灭火剂气体在101KPa大气压和防护区最低环境温度下的比容(m3/kg)；

——海拔高度修正系数，可按本规范附录B的规定取值。

解释与实践应用：当灭火设计浓度C1=37.5％时，每立方需IG541灭火剂重量应为0.68Kg；当灭火设计浓度C1=43％时，每立方需IG541灭火剂重量应为0.813Kg；防护区净容积V一般情况下取防护区长、宽、高乘积，也可减去防护区内不可燃烧的物质的体积。

2 灭火剂气体在101KPa大气压和防护区最低环境温度下的比容，应按下式计算：

(3.4.7-2)

式中

——防护区最低环境温度(℃)；

——0.6575；

——0.0024。

3 系统灭火剂储存量，应为防护区灭火设计用量及系统灭火剂剩余量之和，系统灭火剂剩余量应按下式计算：

(3.4.7-3)

式中

——系统灭火剂剩余量(kg)；

——系统全部储存容器的总容积(m3)；

——系统管网管道容积(m3)。

解释与实践应用：IG541混合气体灭火系统管网和各灭火剂储存容器剩余量之和计算比较复杂，经许多项目理论设计计算，系统灭火剂剩余量WS取灭火设计用W的1.02～1.05倍，则为WS=（1.02～1.05）W。

3.4.8 管网计算应符合下列规定：

1 管道流量宜采用平均设计流量。

主干管、支管的平均设计流量，应按下列公式计算：

(3.4.8-1)

(3.4.8-2)

式中

——主干管平均设计流量(kg/s)；

——灭火剂设计喷放时间(s)；

——支管平均设计流量(kg/s)；

——安装在计算支管下游的喷头数量(个)；

——单个喷头的平均设计流量(kg/s)。

2 管道内径宜按下式计算：

(3.4.8-3)

式中

——管道内径(mm)；

——管道平均设计流量(kg/s)。

解释与实践应用：主干管或选择阀公称D值计算方法与有管网七氟丙烷的计算方法相同，这里就不赘述了。

3 灭火剂释放时，管网应进行减压。减压装置宜采用减压孔板。减压孔板宜设在系统的源头或干管入口处。

4 减压孔板前的压力，应按下式计算：

(3.4.8-4)

式中

——减压孔板前的压力(MPa，绝对压力)；

——灭火剂储存容器充压压力(MPa，绝对压力)；

——系统全部储存容器的总容积(m3)；

——减压孔板前管网管道容积(m3)；

——减压孔板后管网管道容积(m3)。

解释与实践应用：减压孔板前的压力实际上就等于IG541储存容器内压力。当采用一级15MPa（20℃）IG541储存容器时，经大量实际试验参数测定，设计计算准确的减压孔板，1～5S时：当减压孔板前的压力为14.12～15MPa；减压孔板后相对应的压力为4.64～7.0MPa；喷嘴出口压力为3.63～3.52MPa。5-10S时：减压孔板前和后及喷嘴压力分别为：11.98～14.12MPa；2.88～4.64MPa；2.26～3.63MPa。应注意减压孔板前理论计算的压力值P1与实际检测的压力值是不同的。因（3.4.8-4）公式是以释放95%的设计用量的一半时的系统状况，按绝热过程求出的。

5 减压孔板后的压力，应按下式计算：

(3.4.8-5)

式中

——减压孔板后的压力(MPa，绝对压力)；

——落压比(临界落压比：

=0.52)。一级充压(15MPa)的系统，可在

=0.52~0.60中选用；二级充压(20MPa)的系统，可在

=0.52~0.55中选用。

解释与实践应用：经减压孔板后减压的最大工作压力不应大于7.0MPa。这样才能确保灭火药剂输送管道安全，降低管道壁厚和成本，这么大的压力值完全可将灭火剂输送到80m左右较远的距离。减压孔板后的压力P2的大小，应依据临界落压比δ=0.52～0.60进行计算，计算出喷的喷嘴工作压力Pc值不能满足本规范中第3.4.9条的规定时，可改选临界落压比值，但δ值必须在规定范围内选用。

6 减压孔板孔口面积，宜按下式计算：

(3.4.8-6)

式中

——减压孔板孔口面积(cm2)；

——减压孔板设计流量(kg/s)；

——减压孔板流量系数。

解释与实践应用：经多次理论计算和试验检测，实际减压孔板孔口面积宜在理论计算值Fk基础上增加10%面积，这时实际检测的减压孔板后的压力值才等于或接近理论计算的减压孔板后的P2压力值。

7 系统的阻力损失宜从减压孔板后算起，并应按下列公式计算，压力系数和密度系数，应依据计算点压力按本规范附录E确定。

(3.4.8-7)

(3.4.8-8)

(3.4.8-9)

式中

——管道设计流量(kg/s)；

——计算管段长度(m)；

——管道内径(mm)；

——计算管段始端压力系数(10-1MPa·kg/m3)；

——计算管段末端压力系数(10-1MPa·kg/m3)；

——计算管段始端密度系数；

——计算管段末端密度系数。

解释与实践应用：有管网IG541混合气体灭火系统手工和软件计算系统的阻力损失ΣΔP值，是该系统理论设计计算的最核心、最关键的技术，比其它气体灭火系统的阻力损失计算均难，占整个系统计算工作量的70%以上。本人将多年手工计算和自编的软件计算结果，并与国内专业软件计算结果对比分析，将这一经验参数推荐给同仁，仅供参考。IG541混合气体灭火系统管道总阻力损失系数大约为：K=0.007MPa/m（0.004～0.014MPa/m）。如当减压孔板后至某防护区某喷嘴当量长度距离L=80m时，则系统的总阻力损失为：

ΣΔP=KL=0.007（MPa/m）×80（m）=0.56MPa（0.32～1.12MPa）。

3.4.9 IG541混合气体灭火系统的喷头工作压力的计算结果，应符合下列规定：

1 一级充压(15MPa)系统，≥2.0(MPa，绝对压力)；

2 二级充压(20MPa)系统，≥2.1(MPa，绝对压力)。

3.4.10 喷头等效孔口面积，应按下式计算：

(3.4.10)

式中

——喷头等效孔口面积(cm2)；

——等效孔口面积单位喷射率[kg/(s·cm2)]，可按本规范附录F采用。

3.4.11 喷头规格的实际孔口面积，应有试验确定，喷头规格应符合本规范附录D的规定。

解释与实践应用：IG541混合气体灭火系统喷嘴等效孔口面积、喷嘴型号计算方法与七氟丙烷灭火系统计算方法相同。

3.5 热气溶胶预制灭火系统

3.5.1 热气溶胶预制灭火系统的灭火设计密度不应小于灭火密度的1.3倍。

3.5.2 S型和K型热气溶胶灭固体表面火灾的灭火密度为100g/m3。

3.5.3 通讯机房和电子计算机房等场所的电气设备火灾，S型热气溶胶的灭火设计密度不应小于130g/m3。

3.5.4 电缆隧道(夹层、井)及自备发电机房火灾，S型和K型热气溶胶的灭火设计密度不应小于140g/m3。

3.5.5 在通讯机房、电子计算机房等防护区,灭火剂喷放时间不应大于90s，喷口温度不应大于150℃；在其他防护区，喷放时间不应大于120s，喷口温度不应大于180℃。

解释与实践应用：气溶胶灭火装置分冷气溶胶灭火装置与热气溶胶灭火装置。冷气溶胶灭火装置实际就是超细干粉灭火装置。热气溶胶灭火装置分管网式热气溶胶灭火系统和热气溶胶预置灭火系统两种，本规范中只能采用热气溶胶预制灭火系统，也叫热气溶胶柜式灭火装置。

热气溶胶预置灭火系统是气溶胶发生剂通过燃烧反应产生固气混合的灭火剂。通常由引发器、冷却装置、反馈元件（温度感应元件）、外壳及与之配套的火灾探测装置和控制装置组成。产品行业标准规定，落地式热气溶胶灭火装置出口温度不得大于100℃；吸顶式热气溶胶装置出口温度不得大于200℃。装置喷口处应无明火和火星，装置喷射结束后，外壳不应变形、烧穿或壳体表面引燃现象。所以热气溶胶灭火装置使用时正前方和背面、侧面不应放置设备、物品、距离宜大于1m，不得用于保护易燃易爆场所，建议不宜应用于保护高精设备和贵重物品场所。

3.5.6 S型和K型热气溶胶对其他可燃物的灭火密度应经试验确定。

3.5.7 其他型热气溶胶的灭火密度应经试验确定。

3.5.8 灭火浸渍时间应符合下列规定：

1 木材、纸张、织物等固体表面火灾，应采用20min；

2 通讯机房、电子计算机房等防护区火灾及其它固体表面火灾，应采用10min。

3.5.9 设计用量应按下式计算：

(3.5.9)

式中

——灭火剂设计用量(kg)；

——灭火设计密度(kg/m3)；

——防护区净容积(m3)；

V——容积修正系数。

＜500m3,

V＝1.0；500m3≤

＜1000m3,

V＝1.1；

≥1000m3,

V＝1.2。

解释与实践应用：热气溶胶预置灭火系统由于气溶胶灭火剂出口压力很低，喷射距离大约为1~2m，喷放较慢，因此存在灭火剂在防护区扩散较慢的问题。在较大的保护空间内，为了使气溶胶灭火剂以合理的速度进行扩散，除了合理均匀布置灭火装置外，适当的增加灭火剂浓度也是一种比较有效的办法。所以在设计用量计算中引入了容积修正系数Kv，故各气溶胶生产厂家灭火效果均不相同，Kv的取值是根据试验与计算得出的。大多数热气溶胶生产厂家一般在100M3左右空间做试验，很少在大于500M3空间做A、B类灭火试验。若用户在大防护区采用热气溶胶灭火装置，应要求制造商提供不小于该防护区容积下的A、B类灭火试验国家级检验报告。

(未完待续，详见气体灭火系统设计规范条款释义与实践（三）)

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