身份证号码：441481198XXXX61413
摘要：建筑工程的设计需要充分考虑建筑的安全效益，在建筑工程安全系统中，消防系统是重要的构成之一。在消防系统中，选择使用气体灭火剂能够彰显出较大的火灾防治效用。加强工程设计中的气体灭火系统的设计，成为保障建筑防火性能改善的关键。本文在对气体灭火系统在工程设计中的应用进行分析时，对气体灭火系统常见的设计问题进行了研究，并深入的探讨了工程设计中气体灭火系统的设计要点。
关键词：气体灭火系统；工程设计；数据中心；设计要点
Abstract：The design of the construction project needs to fully consider the safety benefits of the building.In the construction engineering safety system，the fire projection system is one of the important components.In the fire protection system，the choice of using a gas fire extinguishing agent can demonstrate a greater fire control effect.Strengthening the design of gas fire-extinguishing system in engineering design has been the key to ensuring the improvement of building fire performance，In the analysis of the application of gas fire extinguishing system in engineering design，this paper studies the common design problems of gas extinguishing system，and deeply discusses the design points of gas fire extinguishing system in engineering design.
Key words：The gas fire extinguishing system；engineer design；data center；main points of design
?
消防工程在建筑工程中属于重要的工程项目，在进行消防系统设计时，工程设计人员要不断优化消防系统，选择更为适用的灭火系统。气体灭火剂在当前的消防领域中被广泛的应用，且数据中心建筑类型的气体灭火系统更是发挥出了重要的作用。气体灭火系统在供配电房、数据中心、通信机房等的应用，能够有效的扑灭可燃气体和液体等。工程设计人员必须重视对数据机房等建筑类型气体灭火系统的设计，提高气体灭火系统与建筑工程的适应性。
1 气体灭火系统现存的设计问题
1.1 系统的管网设计及计算过程复杂
工程设计人员在进行设计之前，可以参照《气体灭火系统设计规范》GB 50370-2017 规范的相关参数和计算公式等进行查询，并参考国内主流气体灭火设备厂家的设备参数。气体灭火系统的计算公式较为复杂，需要考虑到大系统的管网压力、流量、储存灭火剂与管道容积比等，且要储存容器内压力和平均流量等计算时要确保达到平衡。基于此，设计人员要在计算时反复核算，并需要来回调整设计管网以满足系统的压力、实际灭火浓度等标准。在计算过程中，大量的计算量不仅耗时耗力，计算过程难免出错，难以保证计算结果的准确。因而，随着工程设计效率要求和精度要求的不断提高，在进行气体灭火剂设计时，需借助相关的设计软件辅助计算，对复杂的数据进行精准的、高效率的计算，并能有效的检验管网设计的合理性。而就我国工程设计中对气体灭火剂的实际设计行为来看，大部分工程在设计过程中都缺乏相应的标准的设计计算软件，且无法根据工程的特征进行细节处的针对性设计，导致设计图纸部分失准，为工程施工埋下了一定的安全隐患和质量隐患。
1.2 缺乏精准的设计用量
在对气体灭火系统进行设计时，必须精准的把握气体灭火剂的用量，在对容量进行计算时，需要设计人员提前计算出防护区的净容积。对净容积进行计算，要求设计人员掌握专业的计算知识，而在具体的计算过程中，在选用公式进行计算时，计算公式中缺乏准确的修正系数，导致计算时会受到不确定性因素的影响而导致计算结果失准。当存在较多的不确定性因素时，会导致计算量过大，设计出的气体灭火剂的用量就要高于实际的用量需求。这种设计结果会导致在实际的灭火过程中，灭火剂使用浓过大，相较于无毒性反应浓度高，会导致灭火过程的安全性降低。
1.3 缺乏对火灾探测器的合理选型与位置设计
在建筑工程中的火灾联动报警系统中，主要的系统设备为火灾探测器，反应灵敏的火灾探测器可以在最短的时间内感知灾情并进行预警。在进行气体灭火系统的联动系统设计时，要重视对火灾探测器的合理选型设计与位置设计。而以实际的设计行为来看，常出现火灾探测器的选型与整体灭火系统不相符的现象，以地板下等狭小空间为例，在布设火灾探测器时，使用与其探测要求不符的点式感温和点式感烟探测器，地板周边等狭小空间内本身湿度就比较大，再加上其中容易堆积灰尘，选用上述探测器会导致灾情的误报。而针对火灾探测器的位置设计而言，常见的问题是位置设计不当，一旦位置设计不当，会使得火灾探测器无法探测部分区位的灾情，而导致错过灾情的最佳灭火时间等严重后果。
2 工程设计中气体灭火系统的设计要点
2.1 统一计算流程和研发标准软件
对气体灭火系统进行设计，涉及到专业的计算环节。在气体灭火系统中，气体灭火剂的管道流动较为复杂，包括气态、液态高压高速两相流或单相流等，在对其进行设计时，需要进行复杂的计算。工程项目负责人应积极的联合设计人员和气体灭火系统的相关专业人员制定统一的计算流程，并积极研发关于气体灭火系统设计计算的标准软件，提高计算效率和精度。
2.2 科学选择气体灭火系统
在进行建筑工程的防火系统设计时，要首先确保科学选型。设计人员要对建筑工程的防火需求进行明确，以了解建筑的防火环境和防护区的布置情况，并衡量建筑工程项目防火工程的经济和技术指标，在选择气体灭火系统时，应做到遵循以下原则：一是选择的气体灭火系统应具有最小的臭氧层损耗，且具有较小的温室效应；二是选择的气体灭火系统应尽量保证较短的大气存留时间，以降低潜在危险；三是要确保选择的气体灭火系统的毒性较低；最后在选择气体灭火系统时，要保障较小的灭火浓度，以降低灭火剂用量，控制成本。同时在进行气体灭火系统的设计时，设计人员也要严格遵循国家制定的设计规范，以安全可靠为目标，以先进技术为媒介，制定出经济合理的方案。在当前的数据机房的气体灭火系统设计中，常见的气体灭火系统包括七氟丙烷灭火系统、IG-541气体灭火系统和二氧化碳灭火系统。下表1将对这三种常用灭火系统的灭火机理、浓度、输送距离以及适用场所进行比较分析。
注1：NOAEL浓度 无毒性反应浓度。观察不到由灭火剂毒性影响产生生理反应的灭火剂最大浓度。
LOAEL浓度 有毒性反应浓度。能观察到由灭火剂毒性影响产生生理反应的灭火剂最小浓度。
表1七氟丙烷灭火系统、IG-541气体灭火系统、二氧化碳灭火系统对比表
从上述分析表格可以看出，在选择气体灭火系统时，要参照建筑的具体灭火需求和建筑构造，以二氧化碳灭火系统为例，由于其具有窒息作用，在进行气体喷射时，若灭火区域有人，则会导致出现人身伤害。同时二氧化碳灭火系统在工作时会出现较强的温室效应。因此，若应用该灭火系统，应考虑场所内是否有人。若建筑为有人维护的通信机房，则不适用二氧化碳灭火系统。而针对七氟丙烷气体灭火系统而言，其对于通信机房而言较为适用。其在常温状态下也能够充分挥发，且对人体伤害较小，能够在较短的时间内发挥出较大的灭火效益，造价较低，便于维护。而IG-541气体灭火系统同样具有较多的应用优势，化学性质极为稳定且能够长距离的输送，具有一定的环境友好特征，且喷放热量较低，可以被应用到通信机房、文物馆等场所，对于其中工作的人员能够降低灭火伤害。
在应用气体灭火系统时，还要考虑环保效益，因此要尽量采用洁净气体。对气体灭火剂进行分类可知，其可以分为化学气体灭火剂和惰性气体灭火剂。在应用化学气体灭火剂时，灭火剂会在整个燃烧过程中发挥作用，并最终将燃烧的链式反应切断，实现灭火目的。七氟丙烷（HFC-227ea）灭火剂是化学气体灭火剂的典型代表，具有较高的灭火效率，对于油类火的灭火效益更加明显。在气体灭火剂中，使用的灭火气体一般都具有温室气体的特征，常见的灭火气体如七氟丙烷其GWP为2900，三氟甲烷（HFC-23）的GWP为11700（GWP为温室效应值，CO2的GWP为1.0）。在气体灭火系统中应尽量避免使用具有温室效应的气体。此外，《洁净气体灭火系统规范》（NFPA2001）还提到，在灭火过程中，化学气体会受到高温的影响分解出相应的物质，如氢氟酸（HF）等，这类物质能够腐蚀电子设备，影响电力系统的正常运行。因此，在采用气体灭火系统时，要充分使用洁净气体，在发挥灭火效益的同时降低对周围环境的污染。
2.3 加强施工设计
（1）联动系统设计
对气体灭火系统的联动系统进行设计，要求设计人员关注接线问题，并掌握好启动装置、选择阀门以及防护区之间的关系。在进行设计时，要确保将联动启动线路和准确的防护区的启动装置相连接，以保障灭火剂喷施线路准确。其次，在进行联动控制系统设计时，还要准确的把握联动关系。以防护区内的空调系统为例，当其发生火灾时，要避免联动启动机械排烟设施，应避免出现影响烟气聚集的操作，为火灾探测器及时、精准的探测灾情提供支持。
（2）防护区设计
加强防护区设计是保障消防系统效益稳定发挥的关键。在进行防护区设计时，要考虑到无人值守的防护区，在此类防护区中，要将灭火系统设置为自动控制状态，要确保在发生灾情时能及时启动，且能够精准的加以控制。若在此类防护区内设置手动启动装置，容易出现失误操作，导致系统误喷。在对防护区进行设计时，要加强结构设计。防护区围护结构及门窗的耐火极限均不低于0.5h，结构承受内压的允许压强不低于1200Pa，包括有些数据机房或指挥中心的防护区隔墙采用参观玻璃作为隔墙的，也应满足防护区隔墙的结构要求。避免在灭火时由于喷放灭火气体的冲击压力使防护区隔墙或门窗破损，导致大量灭火剂流失、降低实际灭火浓度从而影响灭火效果。
（3）系统安装设计
对气体灭火系统的安装进行设计，首先要明确安装规范，要求安装人员必须按照规范执行安装操作。首先，安装人员要避免对灭火剂输送管道位置的随意改动，若增加管路上的弯头，会影响灭火剂的输送阻力，使其增加，最终影响其喷放时间。其次，在进行相关的设备管道的安装时，要提高安全意识，加强接地安装设计，避免出现在雷击或静电作用下的系统不稳定运行。在设置管道支吊架时，要严格按照施工规范进行，保证支吊架的安装数量合理，避免在系统喷施时出现管道震动甚至管网脱落现象。在所有的系统安装完毕之后，应关注的是电磁阀或者瓶头阀处的限位安全装置的拆除设计，要在投入运行前将其拆除，为系统的正常运行提供保障。
3 结语
建筑工程中对气体灭火系统的应用越来越普遍，鉴于气体灭火系统的优势较为明显，应不断的加深实践，形成丰富的应用经验。在对气体灭火系统进行设计时，考虑到其种类繁多以及工程的个性化需求，应做到合理选型。还应该重视对气体灭火系统的施工方案的设计，以保障气体灭火系统具有较高的安全效益和成本效益。
参考文献：
[1]田珍，田会，刁怀亮，李燕.气体灭火系统在地下变电站的应用探讨[J].中国资源综合利用，2018，36（11）
[2]席林，郭俊，李琰.综合管廊自动灭火系统选择[J].给水排水，2018，54（S2）
[3]李阳.管网气体灭火系统报警及联动控制探讨[J].现代建筑电气，2018，9（12）
[4]《气体灭火系统设计规范》GB 50370-2005
[5]《洁净气体灭火系统设计规范》（NFPA-2001）
[6]《数据中心设计规范》GB50174-2017
论文作者:陈国庆
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第21期
论文发表时间:2019/5/6
标签：气体论文; 灭火系统论文; 灭火剂论文; 防护论文; 探测器论文; 浓度论文; 火灾论文; 《建筑细部》2018年第21期论文;