其他气体灭火系统的设计

四、其他气体灭火系统的设计

（一）一般规定

采用气体灭火系统保护的防护区，其灭火设计用量或惰化设计用量，应根据防护区内可燃物相应的灭火设计浓度或惰化设计浓度经计算确定。

有爆炸危险的气体、液体类火灾的防护区，应采用惰化设计浓度；无爆炸危险的气体、液体类火灾和固体类火灾的防护区，应采用灭火设计浓度。

几种可燃物共存或混合时，灭火设计浓度或惰化设计浓度，应按其中最大的灭火设计浓度或惰化设计浓度确定。

两个或两个以上的防护区采用组合分配系统时，一个组合分配系统所保护的防护区不应超过8个。

组合分配系统的灭火剂储存量，应按储存量最大的防护区确定。

灭火系统的灭火剂储存量，应为防护区的灭火设计用量与储存容器内的灭火剂剩余量和管网内的灭火剂剩余量之和。

灭火系统的储存装置72h内不能重新充装恢复工作的，应按系统原储存量的100%设置备用量。

灭火系统的设计温度，应采用20℃。

同一集流管上的储存容器，其规格、充压压力和充装量应相同。

同一防护区，当设计两套或三套管网时，集流管可分别设置，系统启动装置必须共用。

各管网上喷头流量均应按同一灭火设计浓度、同一喷放时间进行设计。

管网上不应采用四通管件进行分流。

喷头的保护高度和保护半径，应符合下列规定：最大保护高度不宜大于6.5m；最小保护高度不应小于0.3m；喷头安装高度小于1.5m时，保护半径不宜大于4.5m；喷头安装高度不小于1.5m时，保护半径不应大于7.5m。

喷头宜贴近防护区顶面安装，距顶面的最大距离不宜大于0.5m。

一个防护区设置的预制灭火系统，其装置数量不宜超过10台。

同一防护区内的预制灭火系统装置多于1台时，必须能同时启动，其动作响应时差不得大于2s。

（二）七氟丙烷灭火系统

七氟丙烷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惰化浓度的1.1倍。

固体表面火灾的灭火浓度为5.8%，设计规范中未列出的，应经试验确定。

图书、档案、票据和文物资料库等防护区，灭火设计浓度宜采用10%。

油浸变压器室、带油开关的配电室和自备发电机房等防护区，灭火设计浓度宜采用9%。

通信机房和电子计算机房等防护区，灭火设计浓度宜采用8%。

防护区实际应用的浓度不应大于灭火设计浓度的1.1倍。

在通信机房和电子计算机房等防护区，设计喷放时间不应大于8s；在其他防护区，设计喷放时间不应大于10s。

灭火浸渍时间应符合下列规定：木材、纸张、织物等固体表面火灾，宜采用20min；通信机房、电子计算机房内的电气设备火灾，应采用5min；其他固体表面火灾，宜采用10min；气体和液体火灾，不应小于1min。

七氟丙烷灭火系统应采用氮气增压输送。氮气的含水量不应大于0.006%。

储存容器的增压压力宜分为三级，并应符合下列规定：

1）一级，（2.5+0.1）MPa（表压）。

2）二级，（4.2+0.1）MPa（表压）。

3）三级，（5.6+0.1）MPa（表压）。

七氟丙烷单位容积的充装量应符合下列规定：

1）一级增压储存容器，不应大于1120kg/m³。

2）二级增压焊接结构储存容器，不应大于950kg/m³。

3）二级增压无缝结构储存容器，不应大于1120kg/m³。

4）三级增压储存容器，不应大于1080kg/m³。

管网的管道内容积，不应大于流经该管网的七氟丙烷储存量体积的80%。

管网布置宜设计为均衡系统，并应符合下列规定：

1）喷头设计流量应相等。

2）管网的第1分流点至各喷头的管道阻力损失，其相互间的最大差值不应大于20%。防护区的泄压口面积，宜按下式计算：

式中 F_x——泄压口面积（m²）；

Q_x——灭火剂在防护区的平均喷放速率（kg/s）；

p_f——围护结构承受内压的允许压强（Pa）。

灭火设计用量或惰化设计用量和系统灭火剂储存量，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：

式中 W——灭火设计用量或惰化设计用量（kg）；

C₁——灭火设计浓度或惰化设计浓度（%）；

S——灭火剂过热蒸气在101kPa大气压和防护区最低环境温度下的质量体积（m³/kg）；

V——防护区的净容积（m³）；

K——海拔高度修正系数。

2）灭火剂过热蒸气在101kPa大气压和防护区最低环境温度下的质量体积，应按下式计算：

S=0.1269+0.000513T

式中 T——防护区最低环境温度（℃）。

3）系统灭火剂储存量应按下式计算：

W₀=W+ΔW₁+ΔW₂

式中 W₀——系统灭火剂储存量（kg）；

ΔW₁——储存容器内的灭火剂剩余量（kg）；

ΔW₂——管道内的灭火剂剩余量（kg）。

4）储存容器内的灭火剂剩余量，可按储存容器内引升管管口以下的容器容积量换算。

5）均衡管网和只含一个封闭空间的非均衡管网，其管网内的灭火剂剩余量均可不计。

防护区中含两个或两个以上封闭空间的非均衡管网，其管网内的灭火剂剩余量，可按各支管与最短支管之间长度差值的容积量计算。

管网计算应符合下列规定：

1）管网计算时，各管道中灭火剂的流量，宜采用平均设计流量。

2）主干管平均设计流量，应按下式计算：

Q_w=W/t

式中 Q_w——主干管平均设计流量（kg/s）；

t——灭火剂设计喷放时间（s）。

3）支管平均设计流量，应按下式计算：

式中 Q_g——支管平均设计流量（kg/s）；

N_g——安装在计算支管下游的喷头数量（个）；

Q_c——单个喷头的设计流量（kg/s）。

4）管网阻力损失宜采用过程中点时储存容器内压力和平均设计流量进行计算。

5）过程中点时储存容器内压力，宜按下式计算：

式中 p_m——过程中点时储存容器内压力（MPa，绝对压力）；

p₀——灭火剂储存容器增压压力（MPa，绝对压力）；

V₀——喷放前，全部储存容器内的气相总容积（m³）；

γ——七氟丙烷液体密度（kg/m³），20℃时为1407kg/m³；

V_p——管网的管道内容积（m³）；

n——储存容器的数量（个）；

V_b——储存容器的容量（m³）；

η——充装量（kg/m³）。

6）管网的阻力损失应根据管道种类确定。当采用镀锌钢管时，其阻力损失可按下式计算：

式中 Δp——计算管段阻力损失（MPa）；

L——管道计算长度（m），计算管段中沿程长度与局部损失当量长度之和；

Q——管道设计流量（kg/s）；

D——管道内径（mm）。

7）初选管径可按管道设计流量，参照下列公式计算：

当Q≤6.0kg/s时，

当6.0kg/s＜Q＜160.0kg/s时，。

8）喷头工作压力应按下式计算：

式中 p_c——喷头工作压力（MPa，绝对压力）；

——系统流程阻力总损失（MPa）；

N_d——流程中计算管段的数量；

p_h——高程压头（MPa）。

9）高程压头应按下式计算：

p_h=10^-6γHg

式中 H——过程中点时，喷头高度相对储存容器内液面的位差（m）；

g——重力加速度（m/s²）。

七氟丙烷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）一级增压储存容器的系统p_c≥0.6（MPa，绝对压力）；二级增压储存容器的系统p_c≥0.7（MPa，绝对压力）；三级增压储存容器的系统p_c≥0.8（MPa，绝对压力）。

2）（MPa，绝对压力）。

喷头等效孔口面积应按下式计算：

式中 F_c——喷头等效孔口面积（cm²）；

q_c——等效孔口单位面积喷射率[kg/（s·cm²）]。

喷头的实际孔口面积，应经试验确定。

（三）IG541混合气体灭火系统

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。固体表面火灾的灭火浓度为28.1%，规范中未列出的，应经试验确定。当IG541混合气体灭火剂喷放至设计用量的95%时，其喷放时间不应大于60s且不应小于48s。

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）通信机房、电子计算机房内的电气设备火灾，宜采用10min。

3）其他固体表面火灾，宜采用10min。

储存容器充装量应符合下列规定：

1）一级充压（15.0MPa）系统，充装量应为211.15kg/m³。

2）二级充压（20.0MPa）系统，充装量应为281.06kg/m³。

防护区的泄压口面积，宜按下式计算：

式中 F_x——泄压口面积（m²）；

Q_x——灭火剂在防护区的平均喷放速率（kg/s）；

p_f——围护结构承受内压的允许压强（Pa）。

灭火设计用量或惰化设计用量和系统灭火剂储存量，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：

式中 W——灭火设计用量或惰化设计用量（kg）；

C₁——灭火设计浓度或惰化设计浓度（%）；

V——防护区净容积（m³）；

S——灭火剂气体在101kPa大气压和防护区最低环境温度下的质量体积（m³/kg）；

K——海拔高度修正系数。

2）灭火剂气体在101kPa大气压和防护区最低环境温度下的质量体积，应按下式计算：

S=0.6575+0.0024T

式中 T——防护区最低环境温度（℃）。

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：

W_s≥2.7V₀+2.0V_p

式中 W_s——系统灭火剂剩余量（kg）；

V₀——系统全部储存容器的总容积（m³）；

V_p——管网的管道内容积（m³）。

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：

式中 Q_w——主干管平均设计流量（kg/s）；

t——灭火剂设计喷放时间（s）；

Q_g——支管平均设计流量（kg/s）；

N_g——安装在计算支管下游的喷头数量（个）；

Q_c——单个喷头的设计流量（kg/s）。

2）管道内径宜按下式计算：

式中 D——管道内径（mm）；

Q——管道设计流量（kg/s）。

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：

式中 p₁——减压孔板前的压力（MPa，绝对压力）；

p₀——灭火剂储存容器充压压力（MPa，绝对压力）；

V₀——系统全部储存容器的总容积（m³）；

V₁——减压孔板前管网管道容积（m³）；

V₂——减压孔板后管网管道容积（m³）。

5）减压孔板后的压力，应按下式计算：

p₂=δp₁

式中 p₂——减压孔板后的压力（MPa，绝对压力）；

δ——落压比（临界落压比：δ=0.52）。一级充压（15MPa）的系统，可在δ=0.52～0.60中选用；二级充压（20MPa）的系统，可在δ=0.52～0.55中选用。

6）减压孔板孔口面积，宜按下式计算：

式中 F_k——减压孔板孔口面积（cm²）；

Q_k——减压孔板设计流量（kg/s）；

μ_k——减压孔板流量系数。

7）系统的阻力损失宜从减压孔板后算起，并按下式计算：

式中 Q——管道设计流量（kg/s）；

L——计算管段长度（m）；

D——管道内径（mm）；

Y₁——计算管段始端压力系数（10^-1MPa·kg/m³）；

Y₂——计算管段末端压力系数（10^-1MPa·kg/m³）；

Z₁——计算管段始端密度系数；

Z₂——计算管段末端密度系数。

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，p_c≥2.0（MPa，绝对压力）。

2）二级充压（20MPa）系统，p_c≥2.1（MPa，绝对压力）。

喷头等效孔口面积，应按下式计算：

式中 F_c——喷头等效孔口面积（cm²）；

q_c——等效孔口单位面积喷射率[kg/（s·cm²）]。

喷头的实际孔口面积，应经试验确定。