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淺談氣體滅火系統的設計濃度和**系數
日期：2025-05-09 05:53
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摘要：
文章來源于 路景志 南京理工大學
隨著我國建筑消防事業的飛速發展，近年來氣體自動滅火系統到了越來越廣泛的應用。特別是在許多防火重點部位，多數都采用了技術先進、自動化程度高的氣體滅火系統。這就大大地提高了防火重點部位的**可靠性。與此同時，隨著氣體滅火系統的發展，國內的設備制造廠家和施工單位如雨后春筍般的不斷增多，為了使得重點防火部位的氣體滅火設備質量得到保證，一旦發生火災能迅速滅火，就必須做到：a.該系統具有滿足滅火需要的足夠的滅火劑；b.具有符合設計要求并及時準確發現火情和正確控制滅火裝置的報警控制系統；c.能使滅火劑**準確地噴放到發生火災的防護區的滅火設備和管網系統；d.符合要求的防護區圍護結構等。這其中具有足夠數量的滅火劑是*為重要的。
隨著我國建筑消防事業的飛速發展，近年來氣體自動滅火系統到了越來越廣泛的應用。特別是在許多防火重點部位，多數都采用了技術先進、自動化程度高的氣體滅火系統。這就大大地提高了防火重點部位的**可靠性。與此同時，隨著氣體滅火系統的發展，國內的設備制造廠家和施工單位如雨后春筍般的不斷增多，為了使得重點防火部位的氣體滅火設備質量得到保證，一旦發生火災能迅速滅火，就必須做到：a.該系統具有滿足滅火需要的足夠的滅火劑；b.具有符合設計要求并及時準確發現火情和正確控制滅火裝置的報警控制系統；c.能使滅火劑**準確地噴放到發生火災的防護區的滅火設備和管網系統；d.符合要求的防護區圍護結構等。這其中具有足夠數量的滅火劑是*為重要的。
氣體滅火系統中滅火劑的數量是根據該防護區的容積和滅火劑的設計濃度及所保護的可燃物質的特性計算得來的。對于同一種滅火劑，由于其撲滅可燃物質不同，其所選用的設計濃度也不相同，同樣，對于同一種可燃物質，采用的滅火劑種類不同，其設計濃度也不同。下面我們就有關設計濃度問題進行分析。
在國際標I8014520-1《氣體滅火系統的物理性質和系統設計》之3.6.1中指出：“系統設計濃度包含了滅火劑的滅火濃度和**系數”。3.6.3中指出“滅火濃度是指在規定的試驗條件下，撲滅某種可燃物所需的滅火劑的*小濃度”。7.5.1.2中指出：“每種滅火劑撲滅B類火的*小設計濃度必須是該種B類可燃物的試驗滅火濃度乘以1.3倍的**系數”。同樣，7.5.1.3中指出：“每種滅火劑撲滅A類火的*小設計濃度必須是撲滅該A類可燃物的試驗滅火濃度乘以1.3倍的**系數”。由此可見，設計濃度是該滅火濃度和**系數的乘積。即設計濃度是由滅火濃度和**系數兩部分組成的。
撲滅某種可燃物的滅火濃度是在所規定的試驗條件下，進行三次成功的滅火試驗所測定而得到的。顯然，由于可燃物成分和批次的差異，試驗取樣和實際工程中同類可燃物的差異，使得撲滅同類型可燃物滅火濃度是有差異的，雖然可能差異不大，但畢竟是一個范圍而不是某一不變的定值，所以，在國際標I8014520-1的附錄C之C.6.1.3.2中這樣規定：“試驗室滅火劑的滅火濃度是在連續三次試驗中實現令人滿意的滅火的濃度設計濃度是試驗室滅火濃度與合適的**系數之乘積”。
由于滅火濃度本身是試驗值，是代表某種類型的可燃物質火災被撲滅時所用滅火劑的濃度，對于每一種確定的可燃物其滅火濃度就是在某一范圍內的不確定值。為了確保能夠可靠的滅火而又不至于浪費過多的滅火劑，選擇合適的**系數就顯得特別重要。
下面表中給出的幾種滅火劑的滅火濃度數據是美國的幾個不同的研究單位的試驗數據，從中不難看出國家標準中給定的數據是綜合了各種試驗結果而較為合理的選出的，但畢竟有所差異。
杯型燃燒器正庚烷滅火濃度燃燒值
滅火劑種類 試驗單位 | HFC-227ea | HFC-23 | IG-541 | HFC-236fa | 1301 |
美國**研究試驗室 NRL | 6.6 | 12 | 3.1 | ||
美國3M公司 Fenwal | 3.9 | ||||
美國大湖化學公司 GLCC | 5.9 | 12.7 | 3.5 | ||
研究人員 Fewwal | 5.8 | 12 | 5.3 | 3 | |
國家標準和技術研究 NIST | 6.2 | 12 | 6.5 | 3.1 | |
安蘇爾消防公司 Ansul | 29.1 | ||||
新墨西哥工程研究院 NMERI | 6.3 | 12.6 | 5.6 | 2.9 |
**系數也稱裕度系數，即在原滅火濃度的基礎上，額外增加一定數量的滅火劑用來作為設計濃度，使得滅火更加可靠、工程設計更加**。
包含在設計濃度中的**系數大致用來彌補如下內容：
A.工程中的防護區不可能是**密封的，在滅火的過程中，
由于防護區的泄漏使得滅火劑的有效滅火濃度減少，尤其是滅火劑流量大，壓力高時，泄漏顯得更為嚴重，這部分損失有時可達到10%。
B.由于實際工程中的滅火環境溫度與試驗室的試驗溫度的差
異引起的滅火劑設計用量的誤差。例如：設計溫度通常用200C，而實際滅火時可能是從-200C到＋500C之間變化的某一溫度值，這就造就了滅火劑用量的不確定性。
C.當火場上的可燃物表面溫度過高時，使得滅火劑的滅火效率局部下降，出現滅火劑設計用量的不足而影響滅火效果。
D.由于可燃物種類繁多，不可能對每種物質都進行滅火試驗，而只能按照類型來確定滅火濃度，當在同類物質中的各種物質之間的燃燒性能、燃燒生成物、熱值等是有差異的，每種物質的準確的滅火濃度是不同的。
因此，適當的合理地選擇**系數是很重要的。在前幾年，我國的設計規范中取1.2倍的**系數同樣在美國標準NFPA2001中也取**系數1.2倍。現在為了與國際標統一，在GA400-2002中取規定為1.3倍。**系數是設計濃度的重要組成部分，它是用來彌補諸多不確定因素對滅火效果造成的影響，它直接關系到滅火系統中滅火劑的數量，直接影響到消防工程的**可靠性。所以**系數是規范中的法定計量，是不能任意增大或減少的。
目前我國標準GA400-2002中對各類滅火劑撲滅正庚烷和A類表面火的滅火濃度和*小設計濃度進行了規定：
滅火劑名稱 | B類正庚烷火 | A類木垛表面火 | ||
滅火濃度% | *低設計濃度% | 滅火濃度% | *低設計濃度% | |
HFC-227 | 6.6 | 8.6 | 5.8 | 7.5 |
HFC-23 | 12 | 15.6 | 15 | 19.5 |
IG-541 | 33.8 | 43.9 | 28.1 | 36.5 |
由于同一類可燃物之間的差異，各種可燃物的*低設計濃度也不同，但到目前為止，試驗數據還很少，在使用過程中，通常按如下數據分類。