上海陈云纪念馆
摘要：介绍七氟丙烷气体灭火系统的特点及其灭火机理、系统设置和系统控制方式。并给出七氟丙烷灭火系统的计算和应用。
关键词：七氟丙烷；灭火系统；消防设计计算
作为一种新型洁净气体灭火剂的七氟丙烷气体，其属于卤代烷灭火剂系列。具有较高的灭火效率、较低的灭火浓度、电绝缘性高，释放后对周围环境无破坏、对设备及人身无损害及清洁无污渍等优异性能，正被越来越广泛地应用于发电机房、计算机房、通讯机房、档案库房及贵重设备室等重要且要求洁净的特定场合的防护。
1.七氟丙烷及其灭火系统的特点
七氟丙烷灭火剂是一种无色、无味、不导电的气体。在一定的压力下呈液态状，并储存在储罐或钢瓶中，在液相状态其储存具有良好的稳定性。它具有以下特点：
（1）扑救范围广、灭火效率高。适合于以全淹没灭火方式来扑救电气火灾、液体火灾、固体表面火灾、灭火前能切断气源的气体火灾等。
（2）低毒。灭火剂浓度低，一般情况下不会对人体产生不良影响，可用于经常有人工作或停留的保护场所。
（3）有利于环境保护。在大气中的残留时间较短，对臭氧层的损耗能力（ODP）为0，对臭氧层无破坏。
（4）良好的气相电绝缘性。不含水性物质，不会对设备的电气绝缘性能造成损害。
（5）方便维护。七氟丙烷不含固体粉尘、油渍。常温下液态状储存于钢瓶中，以气态状释放；喷放后可采用自然或通风系统迅速排出室外，现场无残留物，不受污染，易于清理。
2. 七氟丙烷灭火系统的灭火机理
七氟丙烷是通过化学反应及物理反应的方式进行灭火的，以化学反应方式为主。七氟丙烷与其它卤代烷灭火剂相同，都是通过对燃烧反应的干扰作用，中断引起火焰传播的链式反应，进行负催化作用，从而达到迅速灭火的目的。物理灭火机理是通过灭火剂物相的改变，在由液相到气相的过程中吸收大量的热量，从而达到冷却降温的作用，同时灭火剂的释放也起到了降低燃烧区域氧浓度的作用，从而达到了灭火的目的。在七氟丙烷灭火效能中，化学灭火灭火机理占主要作用。所以才能迅速封闭火源，达到扑灭火灾的目的。但这都是在有一定灭火浓度（5.8%-10%）及浸润时间（1-20min）的情况下才能做到，因此在设计时通常采用全淹没式灭火系统。
陈云纪念馆的文物库房中，存有大量的图书、历史文献资料及历史文物，可能存在着火灾分别是：① 固体表面火灾；②电气火灾；
由此可见，七氟丙烷灭火系统非常适合于扑救文物库房可能发生的火灾，同时《建筑设计防火规范》（GB 50016-2014）中8.3.9条第7款规定，大、中型博物馆内的珍品库房；一级纸娟质文物的陈列室应设自动灭火系统，并宜采用全淹没气体灭火系统。
3. 防护区的基本条件
采用全淹没灭火系统的防护区，应符合下列规定：
（1）防护区必须为独立封闭的区域。
（2）在喷放灭火剂前，应自动关闭除泄压口以外的所有开口，且泄压口的位置应设置于防护区净高2/3以上处。
（3）防护区的围护结构及其门窗的耐火极限不应低于0.5小时，并能承受灭火剂释放时所产生的压强，其允许压强应不低于1200Pa。
（4）在喷放灭火剂前，防护区的通风机及通风管道上的防火阀应自动关闭。
（5）防护区的门应向疏散方向开启，并能自行关闭。
（6）防护区的最低环境温度不应低于-10℃。
（7）防护区内均应配备专业的空气呼吸器或氧气呼吸器。
4. 灭火设计参数
由《气体灭火系统设计规范》（GB50370-2005）中第3.3条，用于文物库房的七氟丙烷气体灭火系统，灭火设计浓度宜采用10%，设计喷放时间不应大于10S。灭火剂储压4.2MP，设计计算环境温度200 C。
5. 系统控制方式
气体灭火系统的控制方式，可分为自动、手动及机械应急操作三种方式。
在正常情况下，一般将气体控制盘置于自动状态。当有人员进入防护区，则应将门口的手动/自动转换器置于手动挡。人员离开时，应将手动/自动转换器重新置于自动挡。此设置也可在气体控制盘上进行操作。
1）自动控制：气体控制盘接到第一个火灾信号时，启动警铃鸣响，并将火警信号输出至大楼消防报警系统；当气体控制盘收到第二个火灾信号时，启动蜂鸣器、闪灯及疏散指示牌、相关联动设备动作，同时系统进入三十秒延时阶段，要求区域内人员撤离。延时结束后，七氟丙烷气体将会被释出。同时门外的警告指示牌启动，压力发生器的气体释放信号输出至大楼消防报警系统；
2）手动控制：此时气体控制盘能发出报警信号，但不输出动作信号。在值班人员确认火警后，通过操作气体控制盘面板上的应急启动按钮或保护区门口的紧急启停按钮，即可启动灭火系统。
3）机械应急手动操作：当出现某种状况，如电源故障而致使自动控制及手动控制失灵时，可进入储瓶间内实现机械应急操作启动系统。
6. 应用实例
陈云纪念馆共有5间文物库房，均位于纪念馆主馆地下一层。由于文物的重要性，为了确保安全，宜采用单元独立灭火系统。
文物库房1至文物库房4建筑层高均为3.00m，面积为库房1（29m2），库房2（38 m2），库房3（24 m2），库房4（24 m2）；文物库房5建筑层高5.5 m，面积39 m2 。每间库房均设置一套有管网的七氟丙烷气体灭火系统进行保护。气体控制盘及钢瓶均放置在附近的钢瓶储存间内。文物库房平面图见图1。
2）计算保护空间实际容积
保护区的净容积V=S* H
a）库房1、库房2、库房3及库房4的楼层高度H=3.00m；
b）库房5的楼层高度H=5.50m。
2）计算灭火剂设计容量
W=（K*V/S）*C/（100-C）
式中 W-灭火设计用量（kg）；
C-灭火设计浓度（%）；（取C=10%）；
K-海拔高度修正系数，取K=1；
S-灭火剂过热蒸汽在101kPa，防护区最低温度下的比容，S=0.137（m3/kg）；
3）选定灭火剂储瓶规格及数量
灭火剂储瓶规格及数量见表1所示。
表1 设计参数及结果
7. 应用中应注意的问题
1）根据火灾的类别及被保护物体的实际情况，选择合适的设计灭火浓度，尽可能地火灾发生后最短的时间内将火扑灭。
2）气体钢瓶间设置要适中，尽可能靠近防护区以减少灭火剂输送管道的长度。
3）在流量一定的情况下要根据工程情况来选定适当的管道直径。管网管径太小，会造成管道损失增大，则喷头工作压力减小，对灭火不利；管网管径过大，则会使管道内容积增大，工程造价增加，造成浪费。
4）防护区入口处大门内外均应有警示标志。
5）设置的疏散通道应保持畅通，以保证相关人员能在30S内撤离火场。
6）防护区应设置通风排风设施，用以在灭火后能及时对防护区进行换气。
8. 结束语
七氟丙烷灭火系统是一种经济、有效、安全环保的灭火方法，广泛应用于发电机房、计算机房、通讯机房、档案库房及贵重设备室等防护区的灭火工作。对于图书馆、纪念馆等建筑内部的档案库房的气体灭火系统，需要我们在系统的设置及设计过程中，参照相关规范及保护对象，考虑实际环境情况，合理运用并且不断地总结。
参考文献
[1]《气体灭火系统设计规范》GB50370-2005
[2]《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013
[3]《建筑设计防火规范》GB50016-2014
[4]《气体灭火系统-物理性能和系统设计》ISO14520
论文作者:刘玉梅
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第33期
论文发表时间:2019/3/7
标签：库房论文; 灭火剂论文; 丙烷论文; 气体论文; 灭火系统论文; 防护论文; 火灾论文; 《建筑学研究前沿》2018年第33期论文;