惰性氣體滅火系統(tǒng)工程應(yīng)用差異分析

董加強

摘要：本文簡述惰性滅火系統(tǒng)分類及特色，介紹惰性氣體滅火設(shè)備標準四種分類IG01/IG541/IG55/IG100及應(yīng)用場所，分析各自的優(yōu)劣勢，指出惰性氣體滅火設(shè)備發(fā)展趨勢是高壓存儲，技術(shù)關(guān)鍵是保證穩(wěn)壓減壓及軟件校驗。通過對國內(nèi)原CCCF及國際認證機構(gòu)UL/FM/VDS獲證情況的匯總，歸類總結(jié)各產(chǎn)品應(yīng)用現(xiàn)狀;為國內(nèi)消防制造商開發(fā)擴充產(chǎn)品及客戶工程應(yīng)用提供選型參考，推動我國消防技術(shù)與國際接軌，消防技術(shù)更環(huán)保、安全可靠、經(jīng)濟高效。

關(guān)鍵詞：消防;氣體滅火;惰性氣體;氮氣滅火系統(tǒng)

哈龍滅火劑1211/1301之前因滅火效率高而被廣泛應(yīng)用;1980年左右，專家研究表明包括哈龍滅火劑在內(nèi)的氯氟烴類物質(zhì)在大氣中排放，將導致對大氣臭氧層破壞，危害人類生存環(huán)境。1990年全球50多個國家共同簽定《蒙特利爾議定書》（修正案），決定逐步停止生產(chǎn)和逐步限制使用氟利昂、哈龍滅火劑。我國緊跟國際發(fā)展，全面開展惰性氣體/潔凈氣體/細水霧產(chǎn)品開發(fā)。公安部對應(yīng)編制了產(chǎn)品規(guī)范GA400-2002氣體滅火系統(tǒng)及零部件性能要求和試驗方法;2010年更新為國家標準GB25972-2010氣體滅火系統(tǒng)及部件。

低于15%的含氧量是不會讓火燃燒的，因為根本就沒有氧氣來給火提供燃料。12%—15%的氧氣足以維持人類的生命。氧氣濃度在12%—10%之間會有明顯的影響跡象。惰性氣體滅火系統(tǒng)提供的氣體或氣體混合物可用來將氧氣降低到15%以下和12%以上。

惰性氣體以壓縮氣體形式儲存在高壓氣瓶中。發(fā)生火災時，滅火劑通過管道網(wǎng)絡(luò)進入保護區(qū)域，并通過噴頭噴射到燃燒區(qū)域。管道網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，尺寸以及滅火噴頭的排列都要進行精確的水利計算得出。自動滅火系統(tǒng)也可保護多個保護區(qū)域。滅火劑的儲量應(yīng)按其中最大的一個保護區(qū)域計算。

一、IG01/IG541/IG55/IG100氣體滅火系統(tǒng)特色

（一）IG01氬氣滅火系統(tǒng)

氬氣自動滅火系統(tǒng)的應(yīng)用場所要求最迅速滅火，并且滅火劑不對保護區(qū)域及設(shè)備產(chǎn)生損壞的情況。因此，它特別適用于計算機房、控制中心、圖書館、檔室館、貴重物品庫、電站（變壓器室）、電訊中心、潔凈廠房等重點單位的消防保護。

（二）IG541滅火系統(tǒng)

IG541滅火系統(tǒng)是由52%的氮氣、40%的氬氣、8%的二氧化碳經(jīng)過精確嚴格的物理方式以52%、40%、8%的比例混合而成;IG541混合氣體氧含量降低到約12.5%，而二氧化碳的含量增加到約3%。二氧化碳含量的增加增強了人的呼吸速率和身體吸收氧氣的能力。簡單地說，人體受到二氧化碳的刺激，呼吸得更深更快，以補償大氣中較低的氧氣含量。

（三）IG55滅火系統(tǒng)

IG55滅火系統(tǒng)由50%的氮氣、50%的氬氣混合而成。這個比例的氣體混合，使滅火劑具有更好的浮力，在保護空間內(nèi)噴放時保持在較長較高的水平，更有助于滅火及防止復燃。

（四）IG100氮氣滅火系統(tǒng)

IG100氮氣滅火系統(tǒng)100%采用來源于大氣的純氮氣作為滅火劑。氮氣是空氣的主要成分，對環(huán)境沒有任何不良影響。氮氣相對于空氣比重為0.97，能夠在保護區(qū)內(nèi)釋放后保持恒定滅火濃度，保證滅火效果，有效防止復燃。在滅火劑噴放過程中或噴放之后，噴放出來的氮氣可以沖淡空氣中的有毒物質(zhì)的濃度。研究證明在這種環(huán)境下，有現(xiàn)場人員在保護區(qū)，人體會自動減慢呼吸頻率，減少吸入有害物質(zhì)。

二、差異分析

（一）系統(tǒng)參數(shù)及認證統(tǒng)計

全球各個地域廠家推廣的惰性氣體產(chǎn)品不太相同，數(shù)據(jù)表明我國惰性氣體滅火設(shè)備企業(yè)多，且集中在IG541及IG100;歐美整體企業(yè)少，比較平均。全球IG541的應(yīng)用處于領(lǐng)先地位。IG100在日本應(yīng)用廣泛。

（二）工作壓力

在原CCCF認證中，惰性氣體工作壓力為15/20MPa;國內(nèi)其中15MPa獲證企業(yè)96家，20MPa獲證企業(yè)6家。20MPa生產(chǎn)企業(yè)均采用國際先進技術(shù)容器閥，亦保證安全可靠。UL認證中，15/20/30MPa全有的企業(yè)1家，20Mpa企業(yè)1家，20/30MPa企業(yè)9家，28MPa企業(yè)1家，30MPa企業(yè)2家。FM認證中，15/20/30MPa全有的企業(yè)1家，20/30MPa企業(yè)8家。VDS認證中，均為20/30MPa，企業(yè)23家。

（三）環(huán)境因素

環(huán)境因素主要體現(xiàn)在臭氧耗減潛能值ODP（ozone depression potential）、全球變暖潛能值GWP（global warning potential）、大氣存留時間ALT（atmospheric lifet ime）。美國NFPA2001標準給出的數(shù)據(jù)中，這幾項均為零。筆者認為IG541滅火劑中含有二氧化碳，按CO2的含量比例及其GWP計算，GWP應(yīng)該算0.08。

（四）對生命和財產(chǎn)保護

1.生命安全保護

IG541混合氣體是由氮氣、氬氣和二氧化碳以52：40：8的體積比例混合而成，充裝上應(yīng)嚴格控制工藝流程。其含二氧化碳可刺激人體呼吸加速;環(huán)境中燃燒產(chǎn)物如CO，SO2等有害氣體和煙塵對人體健康不利，毒煙是火災中致人死亡的第一大殺手。保護區(qū)內(nèi)3%的二氧化碳濃度下人有輕微的頭痛癥狀，在5%的二氧化碳濃度下，人會有危險。設(shè)計時應(yīng)按規(guī)范嚴格控制濃度。

G100氮氣系統(tǒng)采用大氣78%的氮氣為滅火劑，從空氣中分離制取，來源廣泛，充裝費用低廉，對人健康無影響。

IG01氬氣為單一的潔凈氣體，性能穩(wěn)定，不和其他物質(zhì)反應(yīng)。相比其他需要混合的氣體系統(tǒng)，在儲存及充裝上有一定優(yōu)勢。

IG55氮氣、氬氣是空氣中的組成部分，滅火劑來源廣泛，直接從空氣中提取，非合成品，通過專用過程塔進行濃縮和液化。滅火前后無化學變化，對人健康無影響。

2.對財產(chǎn)的保護

IG541含有8%的CO2，CO2易與水結(jié)合為碳酸，在長時間高壓狀態(tài)下，會對鋼瓶有腐蝕作用，對鋼瓶安全有影響。安全的關(guān)鍵是嚴格控制惰性氣體含水率。

IG100/IG55/IG01中的氮氣、氬氣貯存狀態(tài)穩(wěn)定，噴放時不霧化，火焰接觸及高溫條件下不會分解產(chǎn)生有毒或有腐蝕性分解物;噴放時保護區(qū)能見度不受影響，緊急出口位置清晰可見，保護區(qū)人員可安全離開。

（五）滅火效率

1.滅火時間

各種系統(tǒng)的滅火時間是和滅火劑的噴放時間直接相關(guān)。標準規(guī)定惰性氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計95%噴放時間不應(yīng)大于60s且不應(yīng)小于48s。滅火時間上幾種惰性氣體滅火系統(tǒng)沒有太大差異。

2.滅火浸漬時間

浸漬時間可以體現(xiàn)滅火系統(tǒng)滅火效果，各個系統(tǒng)在設(shè)計規(guī)范上都有定義，最大滅火浸漬時間為20min。

IG541在噴放一段時間后分層分布，CO2在下，氬氣中下層，氮氣在上層。

IG100氮氣相對空氣比重為0.97，和空氣的密度相近，全淹沒滅火時可與周圍空氣很好地進行混合，保證了保護區(qū)內(nèi)的空氣穩(wěn)定。

IG01氬氣對空氣比重1.3，噴放后類似二氧化碳，在保護空間的下層。

IG55氮氣、氬氣噴放一段時間后分層分布，氬氣中下層，氮氣在上層。

三、結(jié)語

參考國際消防標準及國際消防供應(yīng)商產(chǎn)品特色，本文對比分析四種常用惰性氣體滅火系統(tǒng)各自優(yōu)劣勢。綜合對比，更高壓力的IG100在保護環(huán)境、安全性和高效滅火三大方面的更有優(yōu)勢，越來越受到公眾的認識和關(guān)注，建議國內(nèi)消防廠家在國際IG100惰性氣體滅火技術(shù)上學習并創(chuàng)新，更好滿足社會日益增長的環(huán)境保護及消防安全需求。