全淹沒二氧化碳滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

劉景新

（北京沃利帕森工程技術(shù)有限公司，天津 300201)

我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的二氧化碳滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)與國(guó)外有許多相同之處，也有許多不同之處，國(guó)內(nèi)二氧化碳滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范為GB 50193-93《二氧化碳滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》，而國(guó)外多采用美國(guó)消防協(xié)會(huì)標(biāo) 準(zhǔn) NFPA12《Standard on Carbon Dioxide Extinguishing systems》。因此，本文將主要針對(duì)這兩個(gè)規(guī)范的滅火系統(tǒng)進(jìn)行分析，并著重分析這兩個(gè)規(guī)范的全淹沒滅火系統(tǒng)的相同點(diǎn)及不同點(diǎn)，因?yàn)槿蜎]式的二氧化碳系統(tǒng)設(shè)計(jì)是普遍采用的滅火方式。

1 設(shè)計(jì)

1.1 定義

全淹沒滅火系統(tǒng)：是指在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，向固定封閉的防護(hù)區(qū)噴射一定濃度的二氧化碳，并使其均勻地充滿整個(gè)防護(hù)區(qū)。

組合分配滅火系統(tǒng)：是指采用一組二氧化碳滅火設(shè)備同時(shí)保護(hù)兩個(gè)或兩個(gè)以上防護(hù)區(qū)的滅火系統(tǒng)。

單元獨(dú)立滅火系統(tǒng)：是指采用一組二氧化碳滅火設(shè)備保護(hù)一個(gè)獨(dú)立的防護(hù)區(qū)的滅火系統(tǒng)。

1.2 滅火方式的選擇

二氧化碳滅火系統(tǒng)按其組成方式可分為組合分配滅火系統(tǒng)和單元獨(dú)立滅火系統(tǒng)，當(dāng)被保護(hù)房間較多時(shí)，出于經(jīng)濟(jì)考慮，組合分配滅火系統(tǒng)在實(shí)際中應(yīng)用較多。但國(guó)標(biāo)中規(guī)定在選擇組合分配保護(hù)形式時(shí)，若保護(hù)區(qū)為5個(gè)或超過五個(gè)，應(yīng)設(shè)備用瓶組，滅火劑量不應(yīng)小于設(shè)計(jì)用量。

2 設(shè)計(jì)計(jì)算

GB 50193-93與NFPA12-2008的CO2用量計(jì)算不同，下面通過兩個(gè)例子說明一下兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)各自的計(jì)算方式。

2.1 按GB 50193-93標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算

以下為國(guó)內(nèi)某人工島上電器模塊內(nèi)的各個(gè)被保護(hù)區(qū)域CO2量計(jì)算表格，根據(jù)GB50193-93章節(jié)3.2可知，二氧化碳的設(shè)計(jì)濃度與房間凈容積、總表面積、物質(zhì)系數(shù)、設(shè)計(jì)濃度、泄壓口等諸多參數(shù)有關(guān)，其計(jì)算公式如下，具體內(nèi)容可見章節(jié)3.2.3.見表 1。

式中：M-二氧化碳設(shè)計(jì)用量（kg）；Kb-物質(zhì)系數(shù)；K1-面積系數(shù)，取0.2kg/m3；K2-體積系數(shù)，取0.7kg/m3；A-折算面積（m2）；Av-防護(hù)區(qū)的側(cè)面、底面、頂面（包括其中的開口）的總面積（m2）；A0-開口總面積（m2）；V-防護(hù)區(qū)的凈容積（m3）；Vv-防護(hù)區(qū)容積（m3）；Vg-防護(hù)區(qū)內(nèi)不燃燒體和難燃燒體的總體積（m3）。

系統(tǒng)采用組合分配方式，二氧化碳數(shù)量以保護(hù)體積最大房間為準(zhǔn)。每瓶二氧化碳充裝45kg，則CO2瓶組數(shù)量為20瓶，因被保護(hù)區(qū)域大于等于5個(gè)，考慮100%備用，CO2總瓶數(shù)為20×2=40瓶。

2.2 按NFPA 12-2008標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算

NFPA 12-2008中對(duì)全淹沒滅火系統(tǒng)也有兩種分類，一類為表面火災(zāi)，一類為深位火災(zāi)。根據(jù)NFPA 12-2008二氧化碳計(jì)算公式可知，二氧化碳的設(shè)計(jì)濃度與房間凈容積、體積系數(shù)等參數(shù)有關(guān)。房間凈容積可通過房間尺寸及內(nèi)部可扣除容積計(jì)算得出，體積系數(shù)根據(jù)被保護(hù)房間的性質(zhì)可通過表5.3.3或5.4.2.1查得。其計(jì)算公式如下：

表1

CO2氣體數(shù)量=房間凈體積 (m3)×體積系數(shù)(kg/m3)

以下為某浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油輪電氣模塊內(nèi)被保護(hù)房間的計(jì)算表格，火災(zāi)類型為深位火災(zāi)，其體積系數(shù)通過表5.4.2.1查得見表2。

表2

系統(tǒng)采用組合分配方式，二氧化碳數(shù)量以保護(hù)體積最大房間為準(zhǔn)，每瓶二氧化碳充裝45kg，則CO2瓶組數(shù)量為25瓶。

3 啟動(dòng)方式

CO2系統(tǒng)的啟動(dòng)有自動(dòng)、手動(dòng)、機(jī)械式應(yīng)急等多種開啟方式。

3.1 定義

自動(dòng)控制方式：是指滅火系統(tǒng)配有感煙火災(zāi)探測(cè)器和感溫式火災(zāi)探測(cè)器?？刂票P上有控制方式選擇鎖，當(dāng)將其置于“自動(dòng)”位置時(shí)，滅火控制器處于自動(dòng)控制狀態(tài)。當(dāng)兩種探測(cè)器同時(shí)發(fā)出火災(zāi)信號(hào)時(shí)，控制器發(fā)出火災(zāi)聲、光信號(hào)，通知有火災(zāi)發(fā)生，有關(guān)人員應(yīng)撤離現(xiàn)場(chǎng)，并發(fā)出聯(lián)動(dòng)指令，關(guān)閉風(fēng)機(jī)、防火閥等聯(lián)動(dòng)設(shè)備，經(jīng)過一段時(shí)間延時(shí)后，即發(fā)出滅火指令，打開電磁閥，啟動(dòng)氣體打開容器閥，釋放滅火劑，實(shí)施滅火。

手動(dòng)控制方式：將控制器上的控制方式選擇鎖置于“手動(dòng)”位置時(shí)，滅火控制器處于手動(dòng)控制狀態(tài)。這時(shí)，當(dāng)火災(zāi)探測(cè)器發(fā)出火警信號(hào)時(shí)，控制器即發(fā)出火災(zāi)聲、光報(bào)警信號(hào)，而不啟動(dòng)滅火裝置，需經(jīng)人員觀察，確認(rèn)火災(zāi)已發(fā)生時(shí)，可按下保護(hù)區(qū)外或控制器操作面板上的“緊急啟動(dòng)按鈕”，即可啟動(dòng)滅火裝置，釋放滅火劑，實(shí)施滅火。

應(yīng)急機(jī)械啟動(dòng)工作方式：用于控制器失效時(shí)，當(dāng)職守人員判斷為火災(zāi)時(shí)，應(yīng)立即通知現(xiàn)場(chǎng)所有人員撤離現(xiàn)場(chǎng)，在確定所有人員撤離現(xiàn)場(chǎng)后，手動(dòng)關(guān)閉聯(lián)動(dòng)設(shè)備并切斷電源，打開對(duì)應(yīng)保護(hù)區(qū)選擇閥，成組或逐個(gè)打開對(duì)應(yīng)保護(hù)區(qū)儲(chǔ)瓶組上的容器閥，即刻實(shí)施滅火。

3.2 啟動(dòng)方式的選擇

GB50193-93規(guī)定CO2滅火系統(tǒng)應(yīng)能自動(dòng)、手動(dòng)、機(jī)械式應(yīng)急等操作，而NFPA 122008則要求系統(tǒng)應(yīng)能自動(dòng)或手動(dòng)及手動(dòng)應(yīng)急操作。

4 系統(tǒng)組成

滅火系統(tǒng)主要由：滅火劑貯瓶、高壓軟管、液流單向閥、啟動(dòng)裝臵、選擇閥、氣控單向閥、低壓泄壓閥、壓力訊號(hào)器、安全閥、集流總管、選擇閥集流管、出管件、框架、稱重機(jī)構(gòu)、泄漏報(bào)警箱、啟動(dòng)管路、滅火劑輸送管道、噴嘴、報(bào)警控制系統(tǒng)等組成。

根據(jù)GB50193-93設(shè)計(jì)的系統(tǒng)組件應(yīng)滿足GB50263-97《氣體滅火系統(tǒng)施工及驗(yàn)收規(guī)范》相關(guān)要求，根據(jù)NFPA 12-2008設(shè)計(jì)的系統(tǒng)組件一般應(yīng)具備美國(guó)保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室(UL)或美國(guó)工廠互保研究中心（FM）等認(rèn)證要求。

5 瓶組布置

二氧化碳瓶組可儲(chǔ)存在單獨(dú)的房間內(nèi)，或儲(chǔ)存在特制的鋼制箱體內(nèi)，國(guó)外習(xí)慣于放置在單獨(dú)的鋼制箱體內(nèi)。瓶組及組件放于室外時(shí)，應(yīng)注意其上帶電組件的防爆等級(jí)要求，瓶組放于室內(nèi)時(shí)，應(yīng)有自然或機(jī)械通風(fēng)設(shè)備，以防止人進(jìn)入時(shí)發(fā)生窒息危險(xiǎn)。瓶組布置時(shí)應(yīng)便于更換，并排布置時(shí)不應(yīng)超過3排。

6 管網(wǎng)

室內(nèi)固定管網(wǎng)的材料國(guó)內(nèi)一般為20#高壓無縫鋼管內(nèi)外熱鍍鋅，并符合GB8163-87。國(guó)外通常采用A106 Gr.B等級(jí)的無縫鋼管。管網(wǎng)的管徑尺寸應(yīng)通過計(jì)算獲得，噴嘴的設(shè)置應(yīng)確保覆蓋房間的每個(gè)需保護(hù)區(qū)域，噴嘴安裝在滅火系統(tǒng)管網(wǎng)末端，噴嘴的尺寸也應(yīng)計(jì)算，使管網(wǎng)及噴嘴的設(shè)計(jì)可以達(dá)到規(guī)范的釋放時(shí)間要求。另外兩個(gè)規(guī)范都規(guī)定全淹沒二氧化碳滅火系統(tǒng)的噴放時(shí)間不應(yīng)小于1min，當(dāng)撲救固體深位火災(zāi)時(shí)，噴射時(shí)間不應(yīng)大于7min，并應(yīng)在2min內(nèi)使二氧化碳濃度達(dá)到30%。噴嘴有全淹沒無噴罩噴嘴，全淹沒有噴罩噴嘴，有噴罩噴嘴主要用于粉塵等較多的環(huán)境中。另外噴頭出口處不應(yīng)有物體遮擋。

7 釋放報(bào)警系統(tǒng)

被保護(hù)房間室內(nèi)及入口門外應(yīng)配有聲光報(bào)警系統(tǒng)，且門在任何情況下都應(yīng)能從內(nèi)部打開，國(guó)外業(yè)主通常還要求門應(yīng)有自動(dòng)關(guān)閉及30s故障報(bào)警等功能。

8 結(jié)束語

GB 50193-93《二氧化碳滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》與NFPA12《Standard on Carbon Dioxide Extinguishing systems》兩個(gè)規(guī)范雖然在某些規(guī)定方面略有不同，但總體設(shè)計(jì)相差并不大，設(shè)計(jì)時(shí)的主要依據(jù)還是業(yè)主的規(guī)格書要求及相關(guān)規(guī)范中的規(guī)定，隨著國(guó)內(nèi)企業(yè)與國(guó)際間的不斷合作，不免要接觸一些國(guó)外的標(biāo)準(zhǔn)，希望本文能給大家在以后的工作中有所幫助。