浅谈气体灭火系统的设计浓度和安全系数(一)
第三篇 建筑消防设施 第六章 气体灭火系统(消防安全技术实务)
第三篇建筑消防设施第六章气体灭火系统知识框架考点解析考点一：系统灭火机理气体灭火系统的灭火机理与气体灭火剂的属性有密不可分的关系，不同的灭火剂，其灭火机理各不相同（如表3-6-1所示）1，二氧化碳灭火机理主要在于窒息，其次是冷却。
2，七氟丙烷灭火机理除了窒息、冷却，还有化学抑制（并不是主要的灭火机理）3，I G541混合气体灭火机理为窒息。
考点二：系统分类和组成一、系统分类1，按使用的灭火剂分类：二氧化碳灭火系统；七氟丙烷灭火系统；惰性气体灭火系统2，按系统的结构特点分类：无管网灭火系统；管网灭火系统3，按应用方式分类：全淹没没货系统；局部应用灭火系统4，按加压方式分类：自压式气体灭火系统；内储压式气体灭火系统；外储压式气体灭火系统二、系统组成（略）考点三：系统工作原理和控制方式气体灭火系统工作原理因种类、灭火方式、结构特点、加压方式和控制方式的不同而各不相同。
一、系统工作原理（一）高压二氧化碳灭火系统、内储压式七氟丙烷灭火系统与情性气体灭火系统当防护区发生火灾，产生烟雾、高温和光辐射使烟感、温感、感光等探测器探测到火灾信号，探测器将火灾信号转变为电信号传送到报警灭火控制器，控制器自动发出声光报警并经逻辑判断后，启动联动装置，经过一段时间延时，发出系统启动信号，启动驱动气体瓶组上的容器阀释放驱动气体，打开通向发生火灾的防护区的选择阀，同时打开灭火剂瓶组的容器阀，各瓶组的灭火剂经连接管汇集到集流管，通过选择阀到达安装在防护区内的喷头进行喷放灭火，同时安装在管道上的信号反馈装置动作，将信号传送到控制器，由控制器启动防护区外的释放警示灯和警铃。
另外，通过压力开关监测系统是否正常工作，若启动指令发出，而压力开关的信号未反馈，则说明系统存在故障，值班人员应在听到事故报警后尽快到储瓶间，手动开启储存容器上的容器阀，实施人工启动灭火。
（二）外储压式七氯丙烷灭火系统（与干粉灭火系统类似）控制器发出系统启动信号，启动驱动气体瓶组上的容器阀释放驱动气体，打开通向发生火灾的防护区的选择阀，同时打开加压单元气体瓶组的容器阀，加压气体经减压进入灭火剂瓶组，加压后的灭火剂经连接管汇集到集流管，通过选择阀到达安装在防护区内的喷头进行喷放灭火。
目前国内气体灭火标准中涉及的几种气体灭火系统
中国标准导报
ＣＨ Ｉ Ａ ＴＡ ＮＤＡＲ ＤＳ ＲＥＶＩ Ｎ Ｓ ＥＷ
合 剂 组 成 。 主 要 分 为 热 气 溶 胶 和 冷 气 溶 胶 。 冷 气 溶 胶 主 要 指 干 粉 灭 火 剂 ， 属 于 气 体 灭 火 。 在 这 里 不
划》 的实施 ， 哈龙 生产 和 消费 量 的大 幅度 削 减 ， 哈龙
替代 品和替代 技术迅 速发 展 ， 目前 国 内气 体标 准 中
所涉及 到 的几 种气 体 灭 火 系 统 主要 有 二 氧 化 碳 灭 火系 统 、 氟 丙 烷 （ Ｍ一０ ） 火 系 统 、 性 气 体 七 Ｆ ２０ 灭 惰
范 》 Ｇ ０ １ —２ Ｏ《 铁 冶金 企 业设 计 防火 规 和 Ｂ５４４ ｏ ７钢
局 部应 用灭 火系统 的气 体灭火 剂 。
按照 二 氧化 碳 的 贮 存 状 态 又 可 分 为 低 压 二 氧
化 碳灭火 系 统 和 高 压 二 氧 化 碳 贮 存 系 统 。在 低 压 二 氧化碳 灭 火 系 统 中 ， 火 剂 存贮 在 储 罐 中， 存 灭 贮
质 火 灾 可 用 于 全 淹 没 灭 火 系 统 ， 是 唯 一 可 用 于 也
变配 电室设备 、 电机 组 、 算 机 室等 带 电设 备 ， 发 计 贵 重、 精密 设 备 及 电气 线 路 等 不 适 宜 用 水 扑 灭 的 火 灾， 气体灭 火作 为 最 有 效 最 干 净 的 灭火 手 段 ， 日益 受 到重视 。其 中 ， ０ １－ ２ ０ 《 筑 设 计 防 火 ＧＢ ５ ０ ６ ０ ６ 建 规 范》 ＧＢ ５ ｏ ５ １ ９ ｛ 、 Ｏ ４ — ９ ５ 高层 民用 建筑 设 计 防火规 ｛
２ 目前 常 用 的 几 种 气 体 系统
气体灭火系统设计规范
气体灭火系统设计规范气体灭火系统设计规范Code for design of gas fire extinguishing systems标准号：GB 50370-发布日期：年 03 月 02 日实施日期：年 05 月 01 日发布单位：中华人民共和国建设部 / 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局出版单位：中国计划出版社摘要：本规范是根据建设部建标 [ ]269 5- 文《——年度工程建设国家标准制定、修订计划》要求编制完成的。
本规范共分六章内容包括 : 总则、术语和符号、设计要求、系统组件、操作与控制、安全要求等。
其中，第 3.1.4、3.1.5、3.1.15、3.1.16、3.2.7、3.2.9、3.3.1、3.3.7、3.3.16、3.4.1、3.4.3、3.5.1、3.5.5、4.1.3、4.1.4、4.1.8、4.1.10、5.0.2、5.0.4、5.0.8 等条为强制性条文。
1 总则1.0.1 为合理设计气体灭火系统，减少火灾危害，保护人身和财产的安全，制定本规范。
1.0.2 本规范适用于新建、改建、扩建的工业和民用建筑中设置的七氟丙烷、 IG541 混合气体和热气溶胶全淹没灭火系统的设计。
1.0.3 气体灭火系统的设计，应遵循国家有关方针和政策，做到安全可靠、技术先进、经济合理 1.0.4 设计采用的系统产品及组件，必须符合国家有关标准和规定的要求。
1.0.5 气体灭火系统设计，除应符合本规范外，还应符合国家现行有关标准的规定。
2 术语和符号2.1 术语2.1.1 防护区 protected area满足全淹没灭火系统要求的有限封闭空间。
2.1.2 全淹没灭火系统 total flooding extinguishing system在规定的时间内，向防护区喷放设计规定用量的灭火剂，并使其均匀地充满整个防护区的灭火系统。
2.1.3 管网灭火系统 piping extinguishing system按一定的应用条件进行设计计算，将灭火剂从储存装置经由干管支管输送至喷放组件实施喷放的灭火系统。
第七章 建筑消防设施基础知识第七节 气体灭火系统
（三）应用场所
图书馆、（博物馆）珍品库、电子计算机 房、（变压器、配电室）、电信中心、广 电中心、喷漆线/室、飞机、船舱……
三、气体灭火系统的类型
分类：灭火剂、灭火方式、管网布置、加压方式
（一）按使用的灭火剂分类
1、卤代烷1211灭火系统 2、卤代烷1301灭火系统 3、二氧化碳灭火系统 4、IG541混合气体灭火系统 5、七氟丙烷灭火系统
1、定义： 气体灭火系统是以某些在常温、常压下 呈现气态的物质作为灭火介质，通过这些 气体在整个防护区内或保护对象周围的局 部区域建立起灭火浓度实现灭火的系统。
2、气体灭火系统的特点
优点： 灭火速度快、灭火效 率高，对保护对象无任何污损，不 导电； 缺点：一次投资大，不能扑救 固体物质深位火灾，且某些气体灭 火剂排放会影响大气环境。
3、二氧化碳灭火系统
以二氧化碳作为灭火介质，二氧化碳是惰性 气体，对燃烧具有良好的窒息作用，喷出的液态 和固态二氧化碳在汽化过程中要吸收热量，具有 冷却作用。 二氧化碳灭火系统有：高压系统和低压系统。
高压系统是指灭火剂在常温下储存的系统。
低压系统是指灭火剂在-18℃～-20 ℃储存系统。
4、IG541混合气体灭火系统
7.6.7.6 其它特殊重要设备室。
注：当有备用主机和备用已记录磁、纸介 质且设置在不同建筑中，或同一建筑中的 不同防火分区内时，7.6.7.1 条中指定的房间 内可采用预作用自动喷水灭火系统。
7.6.8 高层建筑的下列房间应设置气体灭火 系统，但不得采用卤代烷1211、1301 灭火 系统：
7.6.8.1 国家、省级或藏书量超过100 万册的 图书馆的特藏库； 7.6.8.2 中央和省级档案馆中的珍藏库和非纸 质档案库； 7.6.8.3 大、中型博物馆中的珍品库房； 7.6.8.4 一级纸、绢质文物的陈列室； 7.6.8.5 中央和省级广播电视中心内，面积不 小于120m2 的音、像制品库房。
气体灭火系统
CFPA
中国消防协会 China Fire Protection Association
四、气体灭火系统的组成及工作原理
• 充装不同种类灭火剂、采用不同增压方式等的气体灭火系统，其系统 部件组成是不同的，随之其工作原理也不尽相同，以下分别进行说明。 • 气体灭火系统防护区发生火灾后，首先火灾探测器动作，并向火灾报 警灭火控制器报警，确认后发出声、光报警信号，同时启动联动装置 （关闭防护区开口、停止空调和通风机等） ，延时一定时间（一般 为30s）后打开启动气瓶的瓶头阀，利用气瓶中的高压氮气将灭火剂 储存容器上的容器阀打开，灭火剂经管道输送到喷头喷出实施灭火。 灭火施放时，压力开关动作发出反馈信号，灭火控制器同时发出施放 灭火剂的的声、光报警信号。 • 延时一定时间主要有三个方面的作用，一是考虑防护区内人员的疏 散，二是及时关闭防护区的开口，三是判断有没有必要启动气体灭火 系统。
CFPA
中国消防协会 China Fire Protection Association
（一）卤代烷121 1、1301灭火系统与高压二氧化碳灭火系统、 内储压式七氟丙烷灭火系统
• 这类系统由灭火剂瓶组、驱动气体瓶组（可选）、单向阀、选 择阀、驱动装置、集流管、连接管、喷头、信号反馈装置、安 全泄放装置、控制盘、检漏装置、嘗坦．目'ITDC巾倒支架等 部件构成，见图7-17。其工作原理：平时，系统处于准工作状 态。当防护区发生火灾，产生烟雾、高温和光辐射使感烟、感 温、感光等探测器探测到火灾信号，探测器将火灾信号转变成 电信号传送到报警灭火控制器，控制器自动发出声光报警并经 逻辑判断后，启动联动装置（关闭开口、停止空调等），经一 定的时间延时（视情况确定），发出系统启动信号，启动驱动 气体瓶组上的容器阀释放驱动气体，q1）T）p向发生火灾的防 护区的选择阀，之后（或同时）打开灭火剂瓶组的容器阀，各 瓶组的灭火剂经连接管汇集到集流管，通过选择阀到达安装在 防护区内的喷头进行喷放灭火，同时安装在管道上的信号反馈 装置动作，信号传送到控制器，由控制器启动防护区外的释放 警示灯和警铃。另外，通过压力开关监测系统是否正常工作， 若启动指令发出，而压力开关的信号迟迟不返回，说明系统故 障，值班人员听到事故报警，应尽快到储瓶间，手动开启储存 容器上的容器阀，实施人工启动灭火。
气体灭火系统简介
灭火系统简介●灭火特点1)保护环境。
IG-541灭火系统采用的IG-541混合气体灭火剂是由大气层中的氮气（N2）、氩气（Ar）和二氧化碳（CO2）三种气体以52%、40%、8%的比例混合而成，故它的释放只是将这些天然的气体放回大气层，对臭氧耗损潜能值（ODP）为零、温室效应潜能值（GWP）为零，且此灭火剂在灭火时不会发生化学反应，不污染环境、无毒、无腐蚀、电绝缘性能好。
2)保护生命安全。
IG-541混合气体是一种无色透明的气体，喷放时不会形成浓雾而影响视野，利于逃生，且防护区内的工作人员仍能正常地呼吸，便于火灾发生后能及时扑救，减少损失。
3)保护财产安全。
IG-541混合气体以压缩气体的形式储存，喷放时温度变化很小，不会对保护设备构成伤害。
●灭火机理通过降低防护区内的氧气浓度（由空气正常含氧量的21%降至12.5%），使其不能维持燃烧而达到灭火的目的。
●适用范围A类——固体表面火灾；B类——易燃液体火灾，包括一定量的庚烷火灾；C类——电气设备火灾，如计算机房、控制室、变压器、油浸开关、电路断路器、泵和电动机等。
IG-541混合气体灭火系统可广泛应用于电子计算机房、广播通讯机房和电子设备密集等灭火场所，同时也可用于油类仓库以及图书馆、文物档案库等场所。
●产品特点本公司精心研制开发的ZI系列IG-541混合气体自动灭火系统设计合理、先进，关键部位采用新材料，产品性能可靠，其主要指标达到国内领先水平。
产品通过了国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验测试中心的检测，各项指标均符合经国家固定灭火系统技术委员会审查的QHSB06-2000《IG-541混合气体灭火系统》的标准要求。
●产品型式本公司投放市场的IG-541混合气体自动灭火系统有单元独立系统和组合分配系统两种型式。
单元独立系统主要部件及管网示意图见图1。
组合分配系统主要部件及管网示意图见图2。
1.紧急启停按钮2.放气指示灯3.声报警器4.光报警器5.喷嘴6.火灾探测器7.电气控制线路8.灭火剂输送管道9.减压装置10.信号反馈装置11.启动管路12.集流管13.灭火剂管路单向阀14.安全泄压阀15.压力软管16.灭火剂容器阀17.机械应急启动把手18.瓶组架19.灭火剂容器20.启动装置21.报警控制器22.灭火控制器图1 单元独立系统示意图1.紧急启停按钮2.放气指示灯3.声报警器4.光报警器5.喷嘴6.火灾探测器7.电气控制线路8.灭火剂输送管道9.减压装置10.选择阀11.信号反馈装置12.启动管路13.集流管14.灭火剂管路单向阀15.启动管路单向阀16.安全泄压阀17.压力软管18.灭火剂容器阀19.机械应急启动把手20.瓶组架21.灭火剂容器22.启动装置23.报警控制器24.灭火控制器图2 组合分配系统示意图灭火系统动作程序图图3 灭火系统动作控制程序图灭火系统主要部件容器1．储存灭火剂容器混合气体储存容器为高压无缝钢瓶，用于储存灭火剂IG-541混合气体。
七氟丙烷无管网(柜式)灭火系统设计说明
七氟丙烷无管网(柜式)灭火系统设计说明一、设计依据：1、中华人民共和国国家标准GB50370-2005《气体灭火系统设计规范》；2、中华人民共和国国家标准GB50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》；3、中华人民共和国国家标准GB50166-2007《火灾自动报警系统施工及验收规范》；4、中华人民共和国国家标准GB50263-2007《气体灭火系统施工及验收规范》。
二、基本设计参数：1、系统储存压力：2.5MPa；2、气体喷放时间：≤10s；3、灭火系统的设计温度应采用20℃；4、防护区内围护结构承受内压的允许压强，不宜低于1200Pa。
三、设计方案：1、防护区情况：详见设计参数表。
2、灭火方式：防护区采用全淹没灭火方式，即在规定的时间内，向防护区喷放设计规定用量的灭火剂，使其均匀地充满整个保护区。
该灭火系统采用柜式七氟丙烷灭火装置。
3、计算依据及灭火方式：根据《气体灭火系统设计规范》（GB50370-2005）计算。
4、灭火剂设计用量计算式如下：W=K*V*C1/S/(100-C1)式中：W——灭火剂设计用量（kg）；C1——灭火设计浓度（%）；S——灭火剂过热蒸汽在101KPa大气压和防护区最低环境温度下的质量体积（m ³/kg）；V——防护区的净容积（m³）；K——海拔高度修正系数，可按本规范附录B的规定取值。
5、防护区的泄压口面积，宜按下式计算：Fx=0.15*Qx/√Pf式中：Fx——泄压口面积（㎡）；Qx——灭火剂在防护区的平均喷放速率（kg/s)；Pf——围护结构承受内压的允许压强（Pa）；四、产品选型：设备选用GQQ180/2.5、GQQ150/2.5、GQQ120/2.5型无管网七氟丙烷灭火装置。
五、系统原理：本系统具有自动、手动两种启动方式。
1、自动启动：灭火控制器设置在自动状态时，若某防护区发生有烟雾（或温度异常上升），该防护区的感烟（或感温）探测器动作并向灭火控制器送入一个火警信号，灭火控制器即进入单一火警状态，同时驱动消防警铃发出单一火灾警报信号，此时不会发出启动灭火系统的控制信号。
消防安全知识之气体灭火系统
保安培训之气体灭火系统气体灭火系统包括卤代烷灭火系统、二氧化碳灭火系统。
这是一种以气体作为灭火介质的灭火系统。
尽管卤代烷1211和1301灭火剂与二氧化碳的化学组成、物理性质、灭火机理以及灭火效能都有很大的差别，但在灭火应用中却具有很多相同之处：化学稳定性好，耐贮存、腐蚀性小、不导电、毒性低、蒸发后不留痕迹、适用于扑救多种类型火灾。
因此，这三种气体灭火系统具有基本相同的适用范围和应用限制。
卤代烷1301和1211灭火剂的灭火机理主要是通过溴和氟等卤素氢化物的化学催化作用和化学净化作用大量扑捉、消耗火焰中的自由基，抑制燃烧的链式反应，迅速将火焰扑灭。
因而对扑灭有焰燃烧非常有效，所需的灭火剂浓度低、灭火快。
二氧化碳灭火剂主要通过稀释氧浓度、窒息燃烧和冷却等物理作用灭火，也可以较快地将有焰燃烧扑灭，但所需的灭火剂浓度高。
二氧化碳在空气中含量达到15%以上地能使人窒息死亡，达到30%-35%时，能使一般可燃物质的燃烧逐渐窒息，达到43.6%时能抑制汽油蒸气及其他易燃气体的爆炸。
因此，气体灭火系统的适用范围是卤代烷1211、1301和二氧化碳灭火系统都适用于扑救A类火灾中一般固体物质的表面火灾。
二氧化碳灭火系统还适用于扑救棉、毛、织物、纸张等部分固体的深位火灾，但卤代烷1211和1301灭火系统不宜用于扑救固体的深位火灾；卤代烷1211、1301和二氧化碳灭火系统都适用于扑救常见的液体火灾和气体火灾，但在扑救气体火灾时，应在灭火前切断可燃气源或在灭火后能够立即切断气源。
及时切断可燃气源，一方面有利于迅速灭火，另一方面可以防止发生二次火灾或爆炸。
卤代烷1301和1211灭火剂对B、C类火灾的灭火机理主要是化学作用，效果极佳。
二氧化碳的灭火机理主要是物理作用，对B、C类的灭火效果一般，需要高浓度；气体灭火系统都适用于扑救带电设备与电气线路的火灾。
这是气体灭火剂优良的电气绝缘性能所决定的。
气体灭火系统不适用于扑救下列类型物质的火灾：强氧化剂、含氧化剂的混合物以及能够自身提供氧而且在无空气的条件下仍能迅速氧化、燃烧的物质，如氯酸钠、硝酸钠、氮的氧化物、氟、火药、炸药、硝化纤维素等；活泼金属（D类火灾），如钠、钾、镁、钛、锆、钠钾合金、镁铝合金等；金属氢化物，如氢化钠、氢化钾等；能自动分解的物质，如某些有机过氧化物、联氨等和能发生自燃的物质，如白磷、某些金属有同化合物等。
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浅谈气体灭火系统的设计浓度和安全系数(一)
随着我国建筑消防事业的飞速发展，近年来气体自动灭火系统到了越来越广泛的应用。
特别是在许多防火重点部位，多数都采用了技术先进、自动化程度高的气体灭火系统。
这就大大地提高了防火重点部位的安全可靠性。
与此同时，随着气体灭火系统的发展，国内的设备制造厂家和施工单位如雨后春笋般的不断增多，为了使得重点防火部位的气体灭火设备质量得到保证，一旦发生火灾能迅速灭火，就必须做到：a.该系统具有满足灭火需要的足够的灭火剂；b.具有符合设计要求并及时准确发现火情和正确控制灭火装置的报警控制系统；c.能使灭火剂安全准确地喷放到发生火灾的防护区的灭火设备和管网系统；d.符合要求的防护区围护结构等。
这其中具有足够数量的灭火剂是最为重要的。
气体灭火系统中灭火剂的数量是根据该防护区的容积和灭火剂的设计浓度及所保护的可燃物质的特性计算得来的。
对于同一种灭火剂，由于其扑灭可燃物质不同，其所选用的设计浓度也不相同，同样，对于同一种可燃物质，采用的灭火剂种类不同，其设计浓度也不同。
下面我们就有关设计浓度问题进行分析。
在国际标I8014520-1《气体灭火系统的物理性质和系统设计》之3.6.1中指出：“系统设计浓度包含了灭火剂的灭火浓度和安全系数”。
3.6.3中指出“灭火浓度是指在规定的试验条件下，扑灭某种可燃物所需的灭火剂的最小浓度”。
7.5.1.2中指出：“每种灭火剂扑灭B类火的最小设计浓度必须是该种B类可燃物的试验灭火浓度乘以1.3倍的安全系数”。
同样，7.5.1.3中指出：“每种灭
火剂扑灭A类火的最小设计浓度必须是扑灭该A类可燃物的试验灭火浓度乘以1.3倍的安全系数”。
由此可见，设计浓度是该灭火浓度和安全系数的乘积。
即设计浓度是由灭火浓度和安全系数两部分组成的。
扑灭某种可燃物的灭火浓度是在所规定的试验条件下，进行三次成功的灭火试验所测定而得到的。
显然，由于可燃物成分和批次的差异，试验取样和实际工程中同类可燃物的差异，使得扑灭同类型可燃物灭火浓度是有差异的，虽然可能差异不大，但毕竟是一个范围而不是某一不变的定值，所以，在国际标I8014520-1的附录C之C.6.1.3.2中这样规定：“试验室灭火剂的灭火浓度是在连续三次试验中实现令人满意的灭火的浓度设计浓度是试验室灭火浓度与合适的安全系数之乘积”。
由于灭火浓度本身是试验值，是代表某种类型的可燃物质火灾被扑灭时所用灭火剂的浓度，对于每一种确定的可燃物其灭火浓度就是在某一范围内的不确定值。
为了确保能够可靠的灭火而又不至于浪费过多的灭火剂，选择合适的安全系数就显得特别重要。
下面表中给出的几种灭火剂的灭火浓度数据是美国的几个不同的研究单位的试验数据，从中不难看出国家标准中给定的数据是综合了各种试验结果而较为合理的选出的，但毕竟有所差异。