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從貴重設備房的氣體滅火系統的經濟比較 淺議以水代氣滅火的可行性

發布時間:2004-10-21被閱次數:11862 來源:

從貴重設備房的氣體滅火系統的經濟比較 淺議以水代氣滅火的可行性
2004-10-18
郭汝艷 建設部建筑設計院(北京100044)
摘要:針對“高規”和“建規”所指的“貴重”設備房應設氣體滅火系統的規定,結合各種氣體滅火系統的特點,分析用于貴重設備房的環境效應和經濟性,從而提出以水帶氣滅火的可行性。
1 引言

  我國《高層民用建筑設計防火規范》(GB50045-95)(以下簡稱“高規” )第7.6.7條和《建筑設計防火規范》(GBJ16-87)(以下簡稱“建規” )第8.7.5條均有規定“……貴重設備房等應設氣體滅火系統?!焙螢椤百F重設備”,筆者認為,可根據我國經濟發展的現狀自由掌握。雖然“建規”條文說明第3.2.2條已對“貴重設備”作出明確界定,如其中將“單臺設備和連同其配套設備的價格之和超過100萬元,可認為是貴重設備”。此規定是1987年制定的,物價低廉,而且電子設備還不普及,而十幾年后的今天,隨著社會的進步,經濟水平的提高,電子設備日益普及,如果仍以100萬元為界定,勢必會增加設置氣體滅火的場所,增加不必要的投資。筆者認為“貴重設備”的界定應與氣體滅火系統的投資成2~3倍的關系。以200萬元以上為宜。建議在以后規范修訂時予以考慮。

2 各種滅火劑的環境效應及經濟分析

2.1曾經風靡一時的鹵代烷滅火劑問世于20世紀,我國64年引進和研究鹵代烷滅火系統,80年代初相關規范標準開始出臺。鹵代烷滅火劑是以鹵素原子取代一些低級烷烴類化合物中的部分或全部氫原子后所生成的具有一定滅火能力的化合物的總稱,又稱Halon(哈龍)滅火劑。它作為一種清潔滅火劑曾得以大力推廣,廣泛應用于各種電力電子設備房。70年代發現鹵代烷為破壞大氣臭氧層的元兇之一。隨著1991年《蒙特利爾議定書》的發布,各種新型滅火劑不斷涌現,令人目不暇接。貴重設備房采用何種氣體滅火劑,其環境效應、經濟性、有效性一直受到業內人士的關注。

2.2二氧化碳

  二氧化碳(CO2)是地球大氣成分之一,用作滅火劑始于19世紀,我國已有《二氧化碳滅火系統設計規范》。它在常溫常壓下是一種無色、無味、不導電、化學上呈中性、無腐蝕的氣體,可用于檔案室,電子設備房等部位。其滅火機理主要是稀釋氧氣,起窒息作用,亦有一定的冷卻效果。但大量使用CO2所造成的全球氣候的溫室效應亦不容忽視。而CO2本身也有低毒性,濃度達20%就會對人致死。而最低滅火濃度卻為34%(電子機房設計濃度>40%)。盡管采取延時10S~60S來疏散防護區人員等措施,但仍有意外可能,國內亦有致死致殘的事例。另外,其噴射時有較強烈的冷凍效應,對磁記錄設備是有影響的。再一個爭議是因為CO2屬三原子分子結構,造成地球“溫室效應”。據此,CO2在經常有人的設備機房應用應慎重,但由于其良好的滅火性能和極低廉的藥劑價格,是值得在其它必要場所大力推廣的。

2.3 FM200

  FM200又稱七氟丙烷或HFC-227ea。常溫下氣態,無色、無臭、不導電、無腐蝕,無環保限制。其滅火機理與鹵代烷相同,為中斷燃燒鏈,滅火速度極快。FM200在電子設備房的滅火濃度為8%,對人體無害。噴射時有薄霧和一定冷凍作用,但并不嚴重影響能見度和人員逃生。FM200除設計濃度稍高外,其性能特點均近似于鹵代烷1301,在有人場所比1301更具安全性。其最大的缺點是藥劑價格高,為1301藥劑的2.5倍。目前國內已有多個設備生產廠家,我國的《七氟丙烷潔凈氣體滅火系統設計規范》(報批稿)已經出臺,這標志著FM200作為鹵代烷的過渡性替代物在我國將得到廣泛應用。

2.4 INERGEN

  INERGEN(煙烙盡)是氮氣、氬氣、二氧化碳以52:40:8的體積比例混合而成的一種滅火劑。它的三個組成成分均為不活潑氣體,為大氣基本成分。煙烙盡氣體無色、無味、不導電、無腐蝕、無環保限制,在滅火過程中無任何分解物。其滅火機理為稀釋氧氣,窒息滅火。其中的CO2主要起刺激人體呼吸作用,使人體能夠在低于無法繼續維持燃燒的氧氣濃度時仍能通過加大呼吸深度和加快呼吸速率而獲得足夠氧氣。氣體噴放時環境溫度變化小,且不影響能見度,只要較好地控制設計濃度,可以說是一種較完美的滅火劑。其缺點是噴放時噪聲大;以氣態方式貯存,貯存瓶組多;貯存壓力大,常溫下(210C)為15Mpa,高壓增加了危險性,也相對容易泄漏,對管道管件材料以及安裝、維護水平要求較高;造價昂貴。我國暫無INERGEN相關規范,如需采用,還要經過消防局認可,組織專家認證會。

2.5 氣溶膠

  氣溶膠是一種煙霧型滅火劑,其微粒是通過由氧化劑、還原劑及粘合物結合成的固體材料的燃燒而產生。具有高分散度、高濃度的特點,大部分微粒直徑小于1μm。氣溶膠具有滅火效率高及價格低廉等優點。其主要缺點是:在燃燒反應時產生大量熱量,導致環境溫度升高,并可能對噴口前1m內的人員或物體造成傷害。氣溶膠噴放后現場為白色金屬鹽粉末。能見度極低,直接影響人員逃生。氣溶膠在空氣中形成高濃度膠體,含有水分及金屬鹽成分,降低空氣電阻率。微粒具有較強的吸附能力,很容易粘附在電路板及電子心片上,其導電性及強腐蝕性大大縮短設備壽命。氣溶膠具有毒性,雖然其毒性不大,但仍對人體有潛在的危害。實際上,氣溶膠本身就不屬于清潔滅火劑,國內、國外均無相關的國家標準,也不符合電子設備房的基本環境要求,應用于這些部位應慎重。

2.6 SDE

  SDE是一種新型的綠色環保型滅火劑,主要原料為天然碳素材料、氣體催化劑、氣體速率穩定劑、氧化反應降溫劑等。外觀呈淡棕色粉末或顆粒及固態型體。生成氣體產物為35%CO2,25%N2,39%氣態水,1%金屬氧化物。適合撲滅A、B、C類及電氣電纜火災。其滅火機理是以物理、化學、水霧降溫三種滅火方式同時進行的全淹沒滅火形式。SDE有如下優點:(1)安全性高,平時貯存運輸狀態為常溫常壓,SDE自動管網滅火系統工作壓力1.6Mpa以下,無管網滅火裝置壓力在0.3Mpa以下。(2)以固態貯存,儲存裝置占地小,節省建設投資。(3)滅火速率快及價格低廉,SDE綜合造價比高壓CO2低30%左右。其缺點是噴放后產生的氣體混合物為氣霧狀顆粒,雖然不導電,但透明度不好,影響人員逃生。SDE滅火系統已有江蘇省地方標準《SDE氣體滅火系統設計、施工、驗收規范》(DB32/399-2000)。設計中可參照執行。

2.6 經濟比較

  現就某計算中心機房(面積400m2,層高3.5m)內采用不同滅火劑做一比較,見下表:

3.問題的提出

  綜上所述,不但氣體滅火系統的環境效應受到業內人士的質疑,而且動輒幾十萬元的昂貴價格也令人望而卻步。試想一下,一間投資100萬元左右的電子設備房要靠幾十萬元甚至100萬元以上的消防系統來保護,似乎有點“物無所值”。況且,火災發生的可能性也許是幾十年不遇,甚至到了建筑的使用壽命也不發生一次。而電子設備的更新日新月異。與期大力投入人力、物力、資金來研究和開發新的氣體滅火劑,何不回頭審視一下自然界中價廉物美、安全高效、無毒無害、最為環保的滅火劑—水呢?

4.以水代氣滅火的可行性

  美國國家防火規范(NF-PA75)中早已規定了在計算機房和計算機區域內設置固定自動噴灑系統作為主要消防保護手段,該規范中寫道:“……噴灑、濺濕或滴落在電子設備上的水跡可以輕易地去除。即使這些設備曾完全浸沒在水中也可以修復。然而,在任何水浸損失的個案中,及時采取補救措施是極其重要的。切斷受影響設備的全部電源至關重要,即浸水設備不可通電?!贬槍@一點,我們可以在滅火時,首先切斷電源,然后進行噴水滅火。對于不能馬上切斷電源的設備可以采用水噴霧滅火系統(我國“建規”和“高規”也有此規定,并且也有這方面的規范可依)。目前,已經有一種即兼有氣體滅火系統的安全性,又兼有自動噴水滅火系統高成功率雙重優點的理想滅火系統—高壓細水霧滅火系統即將面市。

  高壓細水霧滅火系統是一定壓力的水和氮氣兩相流經分配閥后,進入噴嘴形成40~200μm的霧滴粒徑,對火災進行全淹沒滅火。與普通的水噴霧系統相比,細水霧因其表面積大,更有利于蒸發并從周圍環境吸收熱量;稀釋火場周圍的空氣,降低氧含量;阻隔輻射熱的傳播。它可以用于鹵代烷系統所適用的場所。且價廉、環保。是一種很有前景的代替氣體滅火的系統。

  話說回來,根據閉式噴頭的操作原理,一般閉式噴水滅火系統的動作具有目標性,即只有在著火點附近的閉式噴頭才會受熱爆破噴水。而當火災現場的溫度已經足以啟爆噴頭時,在著火點附近約3~4m范圍內(大約是一個噴頭的保護半徑)的設備所受高溫造成的損壞,已經與水浸損害無法比擬了。因為大多數電器或電子設備在環境溫度超過600C時,就會完全損壞。而噴水滅火的冷卻作用恰能彌補火災時高溫對電子設備的不良影響這一弊端。水的這種特性是鹵代烷氣體不具備、CO2氣體的干冰效應也無法匹敵的。所以在火災時,自動噴水系統對帶電設備造成的水浸損害也是可以容忍、可以忽略的。

  但是,有一種擔心是必要的。因為火災對受保護設備的損壞可能十年、百年不遇;但由于噴水滅火系統誤噴而對受保護設備發生水浸損壞的情況,卻隨時都有可能發生。對此,可以采用預作用系統,由感溫、感煙探頭控制電磁閥向管網供水。這樣只有噴頭爆破且探頭動作時,系統才會噴水,達到防止誤噴的目的。

5.結論

  從環保和經濟方面出發,氣體滅火系統需慎用,但對于大型貴重電子設備房,氣體滅火系統這筆投資還是必要的;對于中、小型電子設備房(筆者認為200萬元以下的設備),以水代氣滅火在原理和技術上是可行的。細水霧和預作用滅火系統在不損壞電子設備和防止誤噴方面,是行之有效的滅火系統。當務之急是完善有關設計規范和規定,使水這種高效、價廉、環保的滅火劑發揮更大作用。

 

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