1. 基本概念

气体灭火系统是以气体灭火剂作为灭火介质的固定灭火系统,具有灭火迅速、灭火后无残留、不导电、对设备污损小等特点,主要适用于不宜采用水基灭火系统的场所,以及灭火后不允许产生残留污染的防护对象。

以下视频以七氟丙烷为例,展示预制式气体灭火系统和管网式气体灭火系统的灭火流程。

视频1. 预制式气体灭火系统灭火流程(柜式)

视频1:预制式气体灭火系统灭火流程(柜式)

视频2. 管网式气体灭火系统灭火流程

视频2:管网式气体灭火系统灭火流程

2. 常见气体灭火剂及灭火机理

2.1 七氟丙烷灭火剂(HFC-227ea)

七氟丙烷属于人工合成的洁净化学灭火剂,其灭火机理主要为化学抑制,同时具有一定的吸热冷却作用。

2.2 全氟己酮灭火剂(FK-5-1-12)

全氟己酮属于人工合成的洁净化学灭火剂,其灭火机理主要为吸热冷却,同时具有一定的化学抑制作用。

2.3 惰性气体灭火剂

惰性气体灭火剂主要包括 IG-541、IG-55、IG-100 和 IG-01,其灭火机理主要是降低防护区内的氧气浓度,使燃烧无法持续,即以窒息灭火为主。

IG-01

由氩气单独组成。

IG-100

由氮气单独组成。

IG-55

由氩气和氮气按规定比例混合而成,其中氮气约占 50%,氩气约占 50%。

IG-541

由氮气、氩气和二氧化碳按规定比例混合而成,其中氮气约占 52%,氩气约占 40%,二氧化碳约占 8%。

2.4 二氧化碳灭火剂

二氧化碳灭火剂的灭火机理主要为窒息作用,同时具有一定的冷却作用。由于二氧化碳灭火剂对人员具有较高的窒息风险,因此一般仅适用于无人停留或少人停留的场所。

3. 预制式气体灭火系统和管网式气体灭火系统

按气体灭火装置的结构形式分类,气体灭火系统可分为预制式气体灭火系统和管网式气体灭火系统。其中,管网式气体灭火系统又可分为单元独立系统和组合分配系统。

3.1 预制式气体灭火系统

预制式气体灭火系统,又称无管网气体灭火系统,是将灭火剂储存装置、喷放组件等预先设计并组装成套的气体灭火系统。该系统通常直接设置在防护区内,启动后直接向防护区喷放灭火剂,无须通过管网输送,具有安装方便的特点,但灭火剂的分布均匀性相对较差,主要适用于较小规模的防护场所。

预制灭火装置的主要形式包括悬挂式气体灭火装置和柜式气体灭火装置。

3.1.1 悬挂式气体灭火装置

悬挂式气体灭火装置由灭火剂贮存容器、启动释放组件、悬挂支架(座)等组成,可采用悬挂或壁挂方式安装。

3.1.2 柜式气体灭火装置

柜式气体灭火装置将灭火剂瓶组、驱动装置、信号反馈装置及连接部件等设置于柜体内,并通过安装在柜体上的喷嘴释放气体灭火剂。

3.2 管网式气体灭火系统

管网式气体灭火系统是按照一定应用条件进行设计计算,将灭火剂由储存装置经干管、支管输送至喷放组件实施喷放的气体灭火系统。

按分配方式分类,管网式气体灭火系统可分为单元独立系统和组合分配系统。

3.2.1 单元独立系统

单元独立系统是指采用一套灭火剂储存装置保护一个防护区或一个保护对象的管网式气体灭火系统,其系统可靠性较高。

3.2.2 组合分配系统

组合分配系统是指采用一套灭火剂储存装置,通过管网选择分配,保护两个或两个以上防护区的管网式气体灭火系统。当被保护的任一防护区发生火灾时,系统均可实施灭火并满足设计要求。

该系统可减少设备用量和占地面积,节约工程投资,但与单元独立系统相比,系统可靠性相对较低。在【图示5】中,2个防护区共用一套灭火剂储存装置,并通过选择阀实现组合分配。

4. 全淹没灭火系统和局部应用灭火系统

按应用方式分类,气体灭火系统可分为全淹没灭火系统和局部应用灭火系统。

4.1 全淹没灭火系统

全淹没灭火系统是指在规定时间内,向防护区喷放设计规定用量的灭火剂,并使其充满整个防护区的灭火系统。

【图示6】【图示7】以二氧化碳灭火系统为例,展示了全淹没灭火系统的组成及喷放状态。系统喷放时,灭火剂充满整个防护区。

4.2 局部应用灭火系统

局部应用灭火系统是指按设计喷射率直接向保护对象喷射灭火剂,并持续一定时间实施灭火的系统。局部应用灭火系统在工程中的应用相对较少,主要适用于采用二氧化碳灭火系统进行局部保护的对象。

【图示8】【图示9】以二氧化碳灭火系统为例,展示了局部应用灭火系统的组成及喷放状态。系统喷放时,灭火剂仅覆盖特定的保护对象。

5. 自压式、内贮压式和外贮压式气体灭火系统

按加压贮存方式分类,气体灭火系统可分为自压式气体灭火系统、内贮压式气体灭火系统和外贮压式气体灭火系统。

5.1 自压式气体灭火系统

自压式气体灭火系统是指灭火剂依靠自身压力完成输送和喷放的气体灭火系统。以下两类灭火剂通常采用自压式气体灭火系统。

5.1.1 使用环境温度高于临界温度的灭火剂

这类灭火剂在使用温度范围内不会液化,通常以高压气态贮存,可依靠自身压力完成灭火剂输送。例如,IG-541、IG-100、IG-55、IG-01 等惰性气体灭火剂。

5.1.2 使用环境温度可能低于临界温度,但饱和蒸气压仍较高的灭火剂

这类灭火剂在使用温度范围内可能液化,但即使在最低使用环境温度下,仍可依靠自身压力完成灭火剂输送。

例如,二氧化碳在 20 ℃ 时的饱和蒸气压约为 5.7 MPa,在最低工作温度 0 ℃ 时仍接近 3.5 MPa,因此可依靠自身压力完成灭火剂输送。

5.2 内贮压式气体灭火系统和外贮压式气体灭火系统

当灭火剂在使用温度范围内的饱和蒸气压较低,仅靠自身压力无法完成输送时,需要依靠惰性气体(通常为氮气)增压并驱动灭火剂喷放。例如,七氟丙烷在 20 ℃ 时的饱和蒸气压约为 0.39 MPa,通常需要借助氮气增压才能有效释放,一般采用内贮压方式,也可采用外贮压方式。

5.2.1 内贮压式气体灭火系统

内贮压式气体灭火系统是指灭火剂依靠容器内贮存的增压气体进行驱动和输送的灭火系统。该系统的灭火剂和驱动气体(氮气)贮存在同一容器内。

5.2.2 外贮压式气体灭火系统

外贮压式气体灭火系统是指驱动气体和灭火剂分别贮存在驱动气体瓶组和灭火剂瓶组中,系统启动时,由驱动气体瓶组释放高压气体,对灭火剂瓶组中的灭火剂进行增压并完成输送的灭火系统。

外贮压式系统采用独立的驱动气体瓶组贮存驱动气体(氮气),通常可获得更远的灭火剂输送距离。

例如,七氟丙烷一般采用内贮压方式,也可采用外贮压方式。在外贮压式七氟丙烷灭火系统中,高压氮气贮存在驱动气体瓶组内,七氟丙烷灭火剂贮存在灭火剂瓶组内。系统启动时,驱动气体瓶组中的高压氮气释放至灭火剂瓶组,推动七氟丙烷灭火剂喷放至防护区。

6. 典型应用场所

气体灭火系统的典型应用场所主要包括:

🖥️
数据中心
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通信机房
配电室
🎛️
电气控制室
📁
档案室
🏛️
文物库
🏭
洁净厂房
🚢
船舶
⚙️
工业特殊空间