外儲壓式氣體滅火系統

1、系統特點

俗稱背壓式滅火系統，氣體噴放時，工作壓力由儲壓鋼瓶中的高壓氣體經過減壓閥提供，保障整個噴放過程中，釋放壓力維持穩定，能將滅火劑輸送到更遠的距離，使滅火系統能覆蓋更大的系統，具有更強的適應性。

外儲壓式七氟丙烷滅火系統，是指系統動作時，滅火劑瓶組中的滅火劑由專設的氮氣驅動瓶組按設計的壓力對其進行充壓并輸送。

它與常規的內貯壓式系統相比，的幾個特點：一是增壓氮氣與七氟丙烷滅火劑分開貯存，平時滅火劑僅以飽和蒸氣壓貯存。二是工作壓力：4.2MPa，滅火劑的輸送距離即宣稱可以達到100-210m（管網末端噴嘴壓力≥0.8MPa），超過三級增壓貯壓式系統。

2、輸送距離長的原因

由于滅火劑和動力氣分別貯存于不同的容器可以解決兩個方面的問題：

一是滅火劑貯存時沒有和氮氣接觸，不會因采用氮氣增壓而產生氣體溶解于滅火劑中；

二是在系統啟動后，滅火劑輸送和噴放過程中的壓力始終高于其貯存壓力，不會出現滅火劑蒸汽和氮氣析出的現象，有效地緩解了滅火劑在輸送過程中雙相流現象的產生。

滅火劑在輸送過程中流態穩定，動力氣體始終處于滅火劑的末端，推動液態的滅火劑在管路中以單相流體形式快速運動，其速度要比貯壓式系統快且穩定，大大提高了管道輸送滅火劑的能力，從而延長了輸送距離，提高了滅火劑的噴放壓力，實現了使用更細的管道輸送更多的滅火劑。

常規的內貯壓式，由于高壓下N2與七氟丙烷長期混合在一起，導致N2溶解進入七氟丙烷，且隨著儲存壓力提高，溶解的量越多。當開始噴放時管道內壓力隨著釋放時間又迅速降低，過長的管道會使溶解的N2重新釋放出來，破壞水利設計，導致釋放時間或者釋放量失控，影響滅火效果。因此即使達到三級增壓（5.6Mpa）系統允許管長也沒有超過70m。

3、系統缺點及注意事項

1）成品中可能含有的，吸入毒性遠大于口服毒性，且吸入毒性一般在吸入后經過一段潛伏期才體現出來，一旦發生中毒跡象，可短期內死亡。不建議用于有人常駐場合，注意延時設置及關注毒性成分含量。

2）高溫及燃燒會產生有害物質HF，腐蝕性較重。

3）無毒性濃度NOAEL9%，低毒濃度LOAEL10.5%。與常規機房設計濃度相差不大，僅適合無人機房，當有人參觀、調試或值守時，須轉為手動確認。

4）化學制劑，價格昂貴。

5）溫室效應顯著。

6）釋放時，氣化吸熱，容易產生水霧影響視線。

7）鋼瓶后端管網系統，噴放全程都處在工作壓力下（4.2MPa），管道工藝要求高于常規貯壓式系統。

8）在較長管道的場景中，滅火劑管內流動時間稍長。

以上第1）-第6）條也是常規內貯壓式七氟丙烷滅火系統的缺點。

氣體滅火系統的種類

由于數據中心常見火災為電氣火災，且正常運行時人員稀少，氣體滅火系統在數據中心領域廣泛引用。

1）按滅火劑品種分類：

鹵代烷類(受限類)氣體滅火系統：

哈龍類滅火劑（含溴、氯的鹵代烷）根據自《蒙特利爾議定書》及《中國逐步淘汰消耗臭氧層物質國家方案》2010年1月1日起，除特殊用途外，全面禁止生產和使用。

鹵代烷類(過渡類)氣體滅火系統：

七氟丙烷，FM200。

三氟甲烷， CHF3。

三氟甲烷，雖然不含溴、氯，ODS為零，但接觸后可引起頭痛、和嘔吐，有麻醉作用。而且其本身受熱不穩定，在高層大氣受紫外線照射，可能釋放氟化氫等有害物。目前基本停用。

七氟丙烷，常溫下穩定性較好，9%濃度下，毒性較低。但其本身受熱不穩定，在高層大氣受紫外線照射或者高溫燃燒中，可能釋放氟化氫等有害物，也不屬于理想滅火氣體。

、惰性氣體滅火系統：

IG541：氮氣、氬氣和二氧化碳以52:40:8的體積比例混合而成的一種滅火劑。

它的3個組成成分均為無色、無味、不導電、無毒的氣體，其密度近似于空氣的密度，其中CO2和N2，這兩種氣體在滅火過程中有可能參加反應（因此不適用于活潑金屬類火災）。

其滅火機理為稀釋燃燒區內氧氣，達到窒息滅火的目的。其中的二氧化碳主要起刺激人體呼吸作用，但隨著滅火濃度的增大，保護區內的CO2的含量接近于4％時有可能對人體造成危險。

IG541的缺點在于：罐裝需特殊設備，在國內只有上海、天津等有限的大城市可以罐裝。工作壓力大，系統承壓要求高。混合氣體，釋放后，氣體可能分層，可能會影響滅火效果。

IG55：氮氣和氬氣以50:50的體積比例混合而成的一種滅火劑。

IG01：99%氬氣。

IG100：99%氮氣。

IG001：99%CO2。釋放時溫降明顯，影響視野。應小心凍傷。

IG的來源：美國安素（ANSUL）公司英文注冊商標名稱INERGEN，是由惰性（INERT）和氮氣（NITROGEN）兩個英文名稱縮寫而成的。

其他氣體滅火系統：

Novec1230：全氟己酮，ODP，GWP均接近CO2。

S型氣溶膠：通過儲存固體發生劑，使用時，通過快速反應生成大量氣溶膠。氣體成分主要是N2，CO2，水蒸氣，固體成分主要是金屬鹽。

2）按滅火劑儲存壓力分類

(1)高壓系統

滅火劑儲存壓力為15.0MPa、20.0MPa的氣體滅火系統。如：IG-541、IG-100、IG-55、IG-01滅火系統等。

(2)中低壓系統

滅火劑儲存壓力為2.1MPa、2.5MPa、4.2MPa、5.6MPa、5.7MPa的氣體滅火系統。如低壓二氧化碳、七氟丙烷、高壓二氧化碳等滅火系統。

高壓CO2滅火系統是指滅火劑在常溫下加壓液化儲存(20℃時儲存壓力為5.5MPa)的二氧化碳滅火系統，仍屬于中低壓系統，只是相對在-18℃～-20℃低溫下液態儲存(-18℃時儲存壓力為2.1MPa)的低壓二氧化碳滅火系統壓力較高。

3）按滅火劑輸送途徑分類

(1)管網滅火系統

滅火劑從貯存容器需經由管網(干管及支管)輸送至噴放組件(噴嘴)才能實施噴放的氣體滅火系統。其中一套滅火劑儲存裝置只保護一個防護區或保護對象的滅火系統為單元獨立系統;而用一套滅火劑儲存裝置保護兩個及兩個以上(≤8個)防護區或保護對象的滅火系統為組合分配系統。

(2)柜式滅火裝置

按一定的應用條件，將滅火劑貯存容器和噴放組件等預先設計、組裝成套且具有聯動控制功能的滅火系統。如柜式七氟丙烷滅火裝置、柜式三氟甲烷滅火裝置。

(3)懸掛式氣體滅火裝置

由滅火劑貯存容器、啟動釋放組件、懸掛支架(座)等組成可懸掛或壁掛式安裝，能自動或手動(電氣啟動或機械應急啟動)啟動噴放氣體滅火劑的滅火裝置。

4）按氣體滅火劑輸送壓力的來源及形式分類

(1)內貯壓式滅火系統

滅火劑在瓶組內采用驅動氣體(一般為N2)進行加壓貯存，系統動作時滅火劑靠瓶內的充壓氣體進行輸送的系統。如常見的七氟丙烷滅火系統。

(2)外貯壓式滅火系統

系統動作時滅火劑由專設的充壓氣體(一般為N2)瓶組按設計壓力對其進行充壓的系統。

(3)自壓式氣體滅火系統滅火劑無需充壓而是依靠其自身飽和蒸汽壓力進行輸送的滅火系統。如三氟甲烷滅火系統，IG-541滅火系統、IG-100滅火系統、IG-55滅火系統、IG-01滅火系統、二氧化碳滅火系統等。

5）按保護范圍分類

(1)全淹沒滅火系統

滅火劑在規定噴放時間內使整個防護區密閉空間達到設計滅火濃度。各類氣體滅火劑均適用于此系統。

(2)局部應用滅火系統

以設計噴射率向具體保護對象噴放滅火劑，并持續一定時間。

一、防護區的劃分

防護區宜以單個封閉空間劃分，同一區間的吊頂層和地板下需同時保護時，可合為一個防護區；采用管網滅火系統時，一個防護區的面積不宜大于800m2，且容積不宜大于3600m3；采用預制滅火系統時，一個防護區的面積不宜大于500m2，且容積不宜大于1600m3。

二、耐火性能防護區圍護結構及門窗的耐火極限均不宜低于0.5h，吊頂的耐火極限不宜低于 0.25h。

三 、耐壓性能

防護區圍護結構承受內壓的允許壓強，不宜低于1200Pa。

四、泄壓能力

對于全封閉的防護區，應設置泄壓口，七氟丙烷滅火系統的泄壓口應位于防護區凈高的2/3以上。防護區設置的泄壓口，宜設在外墻上。

五、封閉性能

在防護區的圍護構件上不宜設置敞開孔洞，當必須設置敞開孔洞時，應設置能手動和自動關閉的裝置。在噴放滅火劑前，應自動關閉防護區內除泄壓口外的開口。

六、環境溫度

防護區的環境溫度不應低于-10℃。

七、安全要求

1、設置氣體滅火系統的防護區應設疏散通道和安全出口，保證防護區內所有人員能在30s內撤離完畢。

2、防護區內的疏散通道及出口，應設消防應急照明燈具和疏散指示標志燈。防護區內應設火災聲音報警器，必要時，可增設閃光報警器。防護區的入口處應設火災聲光報警器和滅火劑噴放指示燈，以及防護區采用的相應氣體滅火系統的性標志牌。滅火劑噴放指示燈信號，應保持到防護區通風換氣后，以手動方式解除。

3、防護區的門應向疏散方向開啟，并能自行關閉；用于疏散的門必須能從防護區內打開。

4、滅火后的防護區應通風換氣，地下防護區和無窗或設固定窗扇的地上防護區，應設置機械排風裝置，排風口宜設在防護區的下部并應直通室外。

5、儲瓶間的門應向外開啟，儲瓶間內應設應急照明；儲瓶間應有良好的通風條件，地下儲瓶間應設機械排風裝置，排風口應設在下部，室內氣體可通過排風管排至室外。

6、經過有爆炸危險和變電、配電場所的管網，以及布設在以上場所的金屬箱體等，應設防靜電接地。

7、防護區內設置的預制滅火系統的充壓壓力不應大于2.5MPa。

八、系統的設計

1、兩個或兩個以上的防護區采用組合分配系統時，一個組合分配系統所保護的防護區不應超過8個。

2、組合分配系統的滅火劑儲存量，應按儲存量的防護區確定 。

3、滅火系統的滅火劑儲存量，應為防護區的滅火設計用量與儲存容器內的滅火劑剩余量和管網內的滅火劑剩余量之和 。

4、滅火系統的儲存裝置72h內不能重新充裝恢復工作的，應按系統原儲存量的99%設置備用量。

5、滅火系統的設計溫度，應采用20℃。

6、同一集流管上的儲存容器，其規格、充壓壓力和充裝量應相同。

7、同一防護區，當設計兩套或三套管網時，集流管可分別設置，系統啟動裝置必須共用。

8、各管網上噴頭流量均應按同一滅火設計濃度、同一噴放時間進行設計。

9、管網上不應采用四通管件進行分流。

10、噴頭的保護高度和保護半徑，應符合下列規定：保護高度不宜大于6.5m；最小保護高度不應小于0.3m；噴頭安裝高度小于1.5m時，保護半徑不宜大于4.5m；噴頭安裝高度不小于1.5m時，保護半徑不應大于7.5m。

噴頭宜貼近防護區頂面安裝，距頂面的距離不宜大于0.5m。

一個防護區設置的預制滅火系統，其裝置數量不宜超過10臺。

同一防護區內的預制滅火系統裝置多于1臺時，必須能同時啟動，其動作響應時差不得大于2s。

九、滅火設計濃度

1、不應小于滅火濃度的1.3倍，惰化設計濃度不應小于惰化濃度的1.1倍。

2、固體表面火災的滅火濃度為5.8%，設計規范中未列出的，應經試驗確定。

3、圖書、檔案、票據和文物資料庫等防護區，滅火設計濃度宜采用10%。

4、油浸變壓器室、帶油開關的配電室和自備發電機房等防護區，滅火設計濃度宜采用9%。

5、通信機房和電子計算機房等防護區，滅火設計濃度宜采用8% 。

6、防護區實際應用的濃度不應大于滅火設計濃度的1.1倍。

7、在通信機房和電子計算機房等防護區，設計噴放時間不應大于8 s；在其他防護區，設計噴放時間不應大于10s。

十、滅火浸漬時間

木材、紙張、織物等固體表面火災，宜采用20min；通信機房、電子計算機房內的電氣設備火災，應采用5min；其他固體表面火災，宜采用10 min；氣體和液體火災，不應小于1min。

十一、操作與控制

1、管網滅火系統應設自動控制、手動控制和機械應急操作三種啟動方式。預制滅火系統應設自動控制和手動控制兩種啟動方式。

2、采用自動控制啟動方式時，根據人員安全撤離防護區的需要，應有不大于30s 的可控延遲噴射；對于平時無人工作的防護區，可設置為無延遲噴射。

3、滅火設計濃度或實際使用濃度大于無毒性反應濃度濃度的防護區，應設手動與自動控制的轉換裝置。當人員進人防護區時，應能將滅火系統轉換為手動控制方式；當人員離開時，應能恢復為自動控制方式。防護區內外應設手動、自動控制狀態的顯示裝置。

4、自動控制裝置應在接到兩個獨立的火災信號后才能啟動。手動控制裝置和手動與自動轉換裝置應設在防護區疏散出口的門外便于操作的地方，安裝高度為中心點距地面1.5m。機械應急操作裝置應設在儲瓶間內或防護區疏散出口門外便于操作的地方。

5、氣體滅火系統的操作與控制，應包括對開口封閉裝置、通風機械和防火閥等設備的聯動操作與控制。設有消防控制室的場所，各防護區滅火控制系統的有關信息應傳送給消防控制室。

6、氣體滅火系統的電源，應符合現行國家有關消防技術標準的規定；采用氣動力源時，應保證系統操作和控制需要的壓力和氣量。

7、組合分配系統啟動時，選擇閥應在容器閥開啟前或同時打開。