摘要： 對(duì)大空間防護(hù)區(qū)內(nèi)七氟丙烷滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，提出了滅火系統(tǒng)在大空間防護(hù)區(qū)的工程應(yīng)用設(shè)計(jì)上采取的兩項(xiàng)措施，為滅火系統(tǒng)在大空間防護(hù)區(qū)內(nèi)的應(yīng)用創(chuàng)造條件。
關(guān)鍵詞：大空間防護(hù)區(qū)     滅火系統(tǒng)     管網(wǎng)      壓力

    在目前眾多的哈龍?zhí)娲鷼怏w滅火系統(tǒng)中，通過近幾年來的工程應(yīng)用可以看出無論是在國內(nèi)還是在國外，推廣使用廣泛的是七氟丙烷滅火系統(tǒng)。目前我國尚無強(qiáng)制性的國家標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)其工程應(yīng)用，工程的設(shè)計(jì)依據(jù)以廣東省工程建設(shè)地方標(biāo)準(zhǔn)DBJ15-23-1999《七氟丙烷潔凈氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》）執(zhí)行，該《規(guī)范》第3.0.1條 第2點(diǎn)規(guī)定：“當(dāng)采用管網(wǎng)滅火系統(tǒng)時(shí)，一個(gè)防護(hù)區(qū)的面積不宜大于500m2，容積不宜大于2000m3”。但是在許多實(shí)際工程中，超過2000 m3的大空間防護(hù)區(qū)較多，特別是我國還處于一個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的國家，為節(jié)省工程投資提倡采用組合分配系統(tǒng)，這就使得組合分配式七氟丙烷滅火系統(tǒng)在大空間防護(hù)區(qū)內(nèi)的管網(wǎng)設(shè)計(jì)較大，滅火劑在整套系統(tǒng)中的輸送、噴放時(shí)間較長(zhǎng)，噴頭工作壓力難以滿足《規(guī)范》中第5.2.10條“噴頭工作壓力的計(jì)算結(jié)果，應(yīng)符合下列規(guī)定：1、一般Pc>0.8（Mpa,絕壓），zui小Pc≥0.5（Mpa，絕壓）；2、Pc≥Pm/2（Mpa,絕壓）”的規(guī)定，不利于將火災(zāi)撲滅在初期。針對(duì)以上情況，采取下述方法：
一、縮短滅火系統(tǒng)的噴放時(shí)間
    大空間防護(hù)區(qū)的火災(zāi)特點(diǎn)是可燃物多、燃燒猛烈、蔓延迅速，火災(zāi)造成的損失大，滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)確保滅火劑從儲(chǔ)存容器閥門啟動(dòng)后至噴嘴噴射完畢的時(shí)間越短越好。這段時(shí)間包含三個(gè)時(shí)間段，*為滅火劑從儲(chǔ)存容器容器閥噴出的時(shí)間；第二為滅火劑從容器閥流出至充滿管道的時(shí)間；第三為滅火劑從噴嘴噴出的時(shí)間，《規(guī)范》第5.1.6條對(duì)滅火劑的噴放時(shí)間規(guī)定不大于10秒，對(duì)*、二兩段時(shí)間未作具體的規(guī)定，在滅火劑的輸送中，該兩段時(shí)間也是影響整個(gè)系統(tǒng)滅火時(shí)機(jī)的關(guān)鍵時(shí)間段。*時(shí)間段滅火劑的噴放時(shí)間可根據(jù)公式①進(jìn)行推算出來，其條件應(yīng)滿足儲(chǔ)存容器在zui大充裝率、充裝壓力的情況下進(jìn)行：
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其中，t――滅火劑從儲(chǔ)存容器噴出時(shí)間（s）       M――設(shè)計(jì)滅火用量（Kg）
Fc――閥門通孔面積（cm2）                Uc――閥門通孔的流量系數(shù)     
Y――滅火劑的液體密度（Kg/m3）           Pc――工作壓力（Mpa）
    滅火劑在實(shí)際噴放過程中是一個(gè)較為復(fù)雜的過程，儲(chǔ)存容器內(nèi)的壓力隨著滅火劑的噴放逐漸降低，在此采用較保守的方法，工作壓力取滅火劑從儲(chǔ)存容器噴放完畢瞬間的壓力，這樣實(shí)際的噴放時(shí)間不會(huì)超過該值，根據(jù)公式計(jì)算并通過一些生產(chǎn)廠家試驗(yàn)驗(yàn)證的結(jié)果表明，容器閥閥門通徑的設(shè)計(jì)與儲(chǔ)存容器相匹配，可使該段時(shí)間控制在5秒內(nèi)。合理地控制第二時(shí)間段也是必要的，限制滅火劑充滿管網(wǎng)的時(shí)間也就是間接限制了滅火劑管道的長(zhǎng)度，因?yàn)闇缁饎┏錆M管道的時(shí)間與管道中滅火劑的平均質(zhì)量流量存在一定的關(guān)系。輸送滅火劑的管道過長(zhǎng)，使管網(wǎng)阻力損失增加，降低了噴嘴的工作壓力，從而減小了滅火劑施放強(qiáng)度。該段時(shí)間的規(guī)定可參照原GBJ110-87《鹵代烷1211滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.1.7條的要求：“滅火劑從容器閥流出到充滿管道的時(shí)間不宜大于10秒”。在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中，對(duì)該時(shí)間段無法進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，因?yàn)闇缁饎﹥?chǔ)存容器打開后，滅火劑進(jìn)入管道即急劇加速流動(dòng)，一部分滅火劑被氣化，這是一個(gè)較為復(fù)雜的過程，與*時(shí)間段的計(jì)算思路相同，采用較為保守的一種計(jì)算方法。采用噴嘴開始噴射滅火劑時(shí)管道內(nèi)體積流量做為滅火劑充滿管道的平均體積流量進(jìn)行計(jì)算，
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其中，t――滅火劑充滿管網(wǎng)的時(shí)間（s）         V1――管網(wǎng)的體積（m3）      
     V2――滅火劑噴放時(shí)的體積流量（m3/s）
    因?yàn)闇缁饎┏渥⒐艿赖牧魉俨粫?huì)小于系統(tǒng)管網(wǎng)全部充滿滅火劑時(shí)的流速，即不會(huì)小于噴嘴開始噴射滅火劑的流速，所以根據(jù)該公式可計(jì)算出滅火劑充滿管道所需時(shí)間的zui大值，實(shí)際需要的時(shí)間不會(huì)大于此值。因此，在工程設(shè)計(jì)上為縮短滅火劑在管道中的輸送時(shí)間，對(duì)管網(wǎng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行充分驗(yàn)算使滅火劑從儲(chǔ)存容器開始噴出至充滿管道的時(shí)間不大于15秒。
二、提高儲(chǔ)存容器的充裝壓力
    上面簡(jiǎn)述了滅火劑在管道中的輸送、噴放時(shí)間，以確保滅火劑在短時(shí)間內(nèi)施放到防護(hù)區(qū)內(nèi)，在保證噴放時(shí)間的同時(shí)，噴嘴的末端壓力也是影響滅火劑噴放，達(dá)到快速滅火的一個(gè)重要因素，其結(jié)果應(yīng)滿足《規(guī)范》中第5.2.10的規(guī)定。但是由于大空間防護(hù)區(qū)的管網(wǎng)較大，管網(wǎng)的沿程阻力損失等因素使得在某些實(shí)際工程設(shè)計(jì)中噴嘴的工作壓力無法滿足《規(guī)范》中規(guī)定的要求，為達(dá)到該要求可采取以下兩種措施：*，提高儲(chǔ)存容器的充裝壓力，國內(nèi)外的相關(guān)資料亦有相應(yīng)的論述（某些專家提倡的壓力級(jí)別為6.3Mpa），噴嘴末端壓力的計(jì)算是采用噴放七氟丙烷設(shè)計(jì)用量50％時(shí)的“過程中點(diǎn)”儲(chǔ)存容器內(nèi)壓力和該點(diǎn)的瞬時(shí)流量進(jìn)行計(jì)算，減去管網(wǎng)中的沿程阻力損失即得出。噴放“過程中點(diǎn)”儲(chǔ)存容器內(nèi)壓力可按公式（3）進(jìn)行計(jì)算（采用該計(jì)算方法的前提條件是系統(tǒng)管網(wǎng)的內(nèi)容積應(yīng)滿足《規(guī)范》中第5.1.5的規(guī)定：“系統(tǒng)管網(wǎng)的管道內(nèi)容積不宜大于該系統(tǒng)七氟丙烷儲(chǔ)存容積量的80％”）：
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其中Pm――噴放“過程中點(diǎn)”儲(chǔ)存容器內(nèi)壓力（Mpa,絕壓）
P0――儲(chǔ)存容器額定增壓壓力（Mpa）      V0――噴放前全部?jī)?chǔ)存容器內(nèi)的氣相總?cè)莘e（m3）
W――設(shè)計(jì)滅火用量（Kg）              VP――管網(wǎng)管道內(nèi)的容積（m3）
Y――滅火劑液體密度（Kg/m3）
    從式中可看出，提高儲(chǔ)存容器額定增壓壓力P0，其余參數(shù)不發(fā)生變化的情況下，噴放“過程中點(diǎn)”儲(chǔ)存容器內(nèi)壓力升高。而沿程阻力損失只與管徑的大小及流量有關(guān),因此，在管網(wǎng)和設(shè)計(jì)流量不發(fā)生改變的情況下，提高儲(chǔ)存容器的額定充裝壓力可滿足管網(wǎng)容積較大的需求。除此以外，在噴嘴末端壓力滿足規(guī)范的情況下，提高儲(chǔ)存容器的充裝壓力即可縮短滅火劑的噴放時(shí)間，使滅火劑受防護(hù)區(qū)內(nèi)的環(huán)境溫度，火災(zāi)時(shí)接觸火焰的表面積都較小,有效的減少滅火劑分解物氫氟酸的產(chǎn)生，對(duì)人體、設(shè)備的侵蝕也越低。當(dāng)然，充裝壓力的提高，對(duì)滅火系統(tǒng)設(shè)備的耐壓提出了更高的要求，然而從制造廠家而言并無多大的技術(shù)障礙，產(chǎn)品的生產(chǎn)成本比以前有所增加，但差別不是很大。第二種措施是增大儲(chǔ)存容器內(nèi)的氣相總?cè)莘e，從公式（3）可看出，Vo增大，Pm在其余參數(shù)不發(fā)生改變的情況下其值也隨著增大。但是，儲(chǔ)存容器內(nèi)的氣相容積變大意味著儲(chǔ)存容器的充裝率下降，對(duì)同一規(guī)格的儲(chǔ)存容器而言，充裝同一設(shè)計(jì)用量的滅火劑的瓶組數(shù)增多，相應(yīng)配套的部件也隨之增多，系統(tǒng)設(shè)計(jì)顯得不經(jīng)濟(jì)。該方法雖可滿足要求，但用于大空間的防護(hù)區(qū)由于滅火設(shè)計(jì)用量較大，采用低充裝率使瓶組數(shù)增多，增加系統(tǒng)設(shè)備的工程造價(jià)，應(yīng)盡量少采用。
三、結(jié)束語
    因此，七氟丙烷滅火系統(tǒng)在大空間防護(hù)區(qū)內(nèi)撲救初期火災(zāi)工程設(shè)計(jì)上可采取以下兩點(diǎn)措施：
（1）對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行精密設(shè)計(jì)、驗(yàn)證計(jì)算，縮短滅火劑從儲(chǔ)存容器噴出至充滿管網(wǎng)的時(shí)間；
（2）提高儲(chǔ)存容器的充裝壓力。