氣體滅火系統(tǒng)應(yīng)用情況調(diào)查與分析

徐 方

中國(guó)人民警察大學(xué) 救援指揮學(xué)院，河北 廊坊 065000

氣體滅火系統(tǒng)是保護(hù)E 類火災(zāi)場(chǎng)所的主要滅火技術(shù)，也常被用于保護(hù)那些用水滅火會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p失的重要物品和重要場(chǎng)所。由于氣體滅火系統(tǒng)具有高效、清潔、無(wú)污損等特點(diǎn)，現(xiàn)階段沒(méi)有其他滅火技術(shù)可以將其完全替代，因此在工程中得到了廣泛應(yīng)用。但氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷、運(yùn)行故障等問(wèn)題日益突出，爆炸、泄漏、誤噴等安全事故也時(shí)有發(fā)生［1-5］。這不僅會(huì)嚴(yán)重影響氣體滅火系統(tǒng)的滅火功能，而且給設(shè)置場(chǎng)所帶來(lái)了額外的風(fēng)險(xiǎn)。因此，全面調(diào)查了解氣體滅火系統(tǒng)的設(shè)置、應(yīng)用及管理情況，找出其安全運(yùn)行的薄弱環(huán)節(jié)，有助于提高氣體滅火系統(tǒng)的安全性和可靠性。

1 調(diào)查方法與對(duì)象

為全面了解氣體滅火系統(tǒng)的應(yīng)用情況，首先對(duì)數(shù)據(jù)中心、地鐵站、圖書(shū)館等幾個(gè)典型氣體滅火系統(tǒng)設(shè)置場(chǎng)所進(jìn)行了實(shí)地調(diào)研，與管理人員就系統(tǒng)的設(shè)置、管理、維護(hù)等情況進(jìn)行了交流。在此基礎(chǔ)上，選定氣體滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工、審核、驗(yàn)收、維護(hù)、使用等環(huán)節(jié)的相關(guān)人員為調(diào)查對(duì)象，并針對(duì)不同的調(diào)查對(duì)象設(shè)計(jì)調(diào)研問(wèn)題，開(kāi)展問(wèn)卷調(diào)查。

本次調(diào)查共回收有效問(wèn)卷211 份，調(diào)查對(duì)象包括15個(gè)省和直轄市的119位消防工程相關(guān)從業(yè)人員和92 位消防應(yīng)急救援隊(duì)伍的基層指戰(zhàn)員。調(diào)查對(duì)象中消防工程相關(guān)從業(yè)人員分為三類：氣體滅火系統(tǒng)使用單位中從事消防管理、消控室值班、安全巡檢等崗位的人員（以下簡(jiǎn)稱為使用管理人員），從事氣體滅火系統(tǒng)施工、檢測(cè)、維保等工作的人員（以下簡(jiǎn)稱為施工維保人員），從事氣體滅火系統(tǒng)審核驗(yàn)收等工作的人員（以下簡(jiǎn)稱為審核驗(yàn)收人員）。調(diào)查對(duì)象具體情況見(jiàn)表1。

表1 調(diào)查對(duì)象

2 調(diào)查內(nèi)容與結(jié)果

2.1 氣體滅火系統(tǒng)主要應(yīng)用場(chǎng)所

對(duì)氣體滅火系統(tǒng)設(shè)置場(chǎng)所的調(diào)查采用了問(wèn)答的形式，請(qǐng)受訪對(duì)象回答其負(fù)責(zé)或接觸過(guò)的氣體滅火系統(tǒng)應(yīng)用于哪些場(chǎng)所。根據(jù)對(duì)調(diào)查結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，氣體滅火系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)所非常廣泛，除數(shù)據(jù)中心、銀行、博物館等需要大面積設(shè)置氣體滅火系統(tǒng)保護(hù)的重要場(chǎng)所外，包括醫(yī)院、商場(chǎng)、賓館、辦公樓、住宅小區(qū)等在內(nèi)的很多普通民用場(chǎng)所也都設(shè)置了氣體滅火系統(tǒng)。在這些普通民用場(chǎng)所中，氣體滅火系統(tǒng)主要用于保護(hù)配電室。這個(gè)調(diào)查結(jié)果也進(jìn)一步顯示，對(duì)于不能用水或不宜用水滅火的保護(hù)對(duì)象，氣體滅火系統(tǒng)是目前首選的滅火技術(shù)。

2.2 氣體滅火系統(tǒng)應(yīng)用情況

氣體滅火系統(tǒng)主要有三類：HFC 類氣體滅火系統(tǒng)（包括七氟丙烷滅火系統(tǒng)和三氟甲烷滅火系統(tǒng)等）、惰性氣體滅火系統(tǒng)（包括IG541 滅火系統(tǒng)、IG55滅火系統(tǒng)和IG100 滅火系統(tǒng)等）和二氧化碳?xì)怏w滅火系統(tǒng)［6］。目前在我國(guó)，七氟丙烷滅火系統(tǒng)、IG541氣體滅火系統(tǒng)和二氧化碳滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)施工有可參照的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，其余氣體滅火系統(tǒng)只有一些地方性標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。此外，熱氣溶膠滅火系統(tǒng)的設(shè)置場(chǎng)所及滅火時(shí)滅火劑的性狀均與氣體滅火系統(tǒng)類似，也被納入氣體滅火系統(tǒng)的相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

筆者針對(duì)使用管理人員，調(diào)查了其單位內(nèi)設(shè)置的氣體滅火系統(tǒng)類型；針對(duì)施工維保與審核驗(yàn)收人員，調(diào)查了其負(fù)責(zé)過(guò)的工程中使用氣體滅火系統(tǒng)類型，調(diào)查結(jié)果如圖1所示。

圖1 氣體滅火系統(tǒng)應(yīng)用情況調(diào)查結(jié)果

針對(duì)不同調(diào)查對(duì)象的調(diào)查結(jié)果顯示，七氟丙烷滅火系統(tǒng)在工程中應(yīng)用最為普遍。這主要有兩方面的原因：一是二氧化碳和IG541 主要通過(guò)降低氧氣濃度使火焰熄滅，而七氟丙烷滅火原理則主要為化學(xué)抑制，在設(shè)置場(chǎng)所相同的情況下，七氟丙烷的設(shè)計(jì)滅火濃度相對(duì)較小，所需滅火劑量和儲(chǔ)存容器較小。二是二氧化碳滅火系統(tǒng)和IG541 滅火系統(tǒng)均只有管網(wǎng)式一種應(yīng)用方式，需要設(shè)置專用的儲(chǔ)瓶間放置滅火劑儲(chǔ)存裝置，再由管網(wǎng)將滅火劑輸送至防護(hù)區(qū)。而七氟丙烷滅火系統(tǒng)的儲(chǔ)存壓力由增壓氮?dú)鈮毫Φ母叩蜎Q定，既可以設(shè)置成管網(wǎng)式系統(tǒng)，也可將儲(chǔ)存壓力控制在2.5 MPa 以下，設(shè)置為無(wú)管網(wǎng)的預(yù)制式系統(tǒng)。由于管網(wǎng)式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，建造成本較高，因此更適用于防護(hù)面積大或有多個(gè)防護(hù)區(qū)的使用單位。而在只有一個(gè)或少量防護(hù)區(qū)，防護(hù)區(qū)面積較小的場(chǎng)所中，能夠放置在防護(hù)區(qū)內(nèi)的預(yù)制式七氟丙烷滅火系統(tǒng)就成為首選。

與預(yù)制式氣體滅火系統(tǒng)類似，熱氣溶膠滅火裝置同樣可以柜式或懸掛式的方式設(shè)置于防護(hù)區(qū)內(nèi)，且準(zhǔn)工作狀態(tài)下無(wú)壓，在工程中也得到了一定規(guī)模的應(yīng)用。除七氟丙烷滅火系統(tǒng)、IG541 氣體滅火系統(tǒng)、二氧化碳滅火系統(tǒng)及熱氣溶膠滅火系統(tǒng)外的其他氣體滅火系統(tǒng)在工程中極少使用。這主要是因?yàn)闆](méi)有相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)可供參照，使其應(yīng)用受到了限制。

2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工中的主要問(wèn)題

筆者以問(wèn)答的形式，針對(duì)氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工中容易出現(xiàn)的問(wèn)題，向?qū)徍蓑?yàn)收人員進(jìn)行了調(diào)查。結(jié)果顯示，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最突出的問(wèn)題是防護(hù)區(qū)和泄壓口的設(shè)計(jì)，有28.6%的被訪者提到了這兩個(gè)問(wèn)題。其中，防護(hù)區(qū)設(shè)計(jì)容易出現(xiàn)的問(wèn)題是防護(hù)區(qū)劃分不明確、不合理和體積超標(biāo)。泄壓口的設(shè)計(jì)問(wèn)題主要是未按要求設(shè)置泄壓口、泄壓口設(shè)置高度不明確或設(shè)置位置不符合規(guī)范要求。此外，還有被訪者提到防護(hù)區(qū)內(nèi)未設(shè)置手動(dòng)報(bào)警按鈕、管網(wǎng)管徑設(shè)計(jì)不合理、滅火劑選擇不合理以及儲(chǔ)瓶間空間狹小等問(wèn)題。

氣體滅火系統(tǒng)施工中最突出的問(wèn)題是聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)。由于接線錯(cuò)誤或程序邏輯設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常地聯(lián)動(dòng)動(dòng)作，包括不能由相鄰的兩個(gè)探測(cè)器觸發(fā)聯(lián)動(dòng)、觸發(fā)聯(lián)動(dòng)后不能停止通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、常開(kāi)風(fēng)口不能聯(lián)動(dòng)關(guān)閉等。此外，在驗(yàn)收中還存在管網(wǎng)密封性不符合要求、電磁閥不接線、瓶頭閥保險(xiǎn)裝置不拔出等問(wèn)題。

2.4 系統(tǒng)維保情況

系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)情況，是保持系統(tǒng)工作狀態(tài)的重要因素之一。針對(duì)氣體滅火系統(tǒng)的施工維保人員進(jìn)行了關(guān)于系統(tǒng)維保情況的調(diào)查，結(jié)果如圖2所示。

圖2 氣體滅火系統(tǒng)維保情況調(diào)查結(jié)果

調(diào)查結(jié)果顯示，只有不足1/3的施工維保人員表示其負(fù)責(zé)的工程能夠全部定期進(jìn)行維保。調(diào)查結(jié)果說(shuō)明，氣體滅火系統(tǒng)的定期維保率并不高，不能保證定期維保的情況較為常見(jiàn)。

2.5 系統(tǒng)運(yùn)行中的主要故障

2.5.1 故障發(fā)生情況

針對(duì)使用管理人員進(jìn)行了氣體滅火系統(tǒng)運(yùn)行中是否發(fā)生故障及系統(tǒng)安裝運(yùn)行年限的調(diào)查，結(jié)果如表2所示。

表2 氣體滅火系統(tǒng)故障情況調(diào)查結(jié)果

近半數(shù)的被訪者表示，其單位設(shè)置的氣體滅火系統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)或經(jīng)常出現(xiàn)故障。而結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行年限的調(diào)查結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率增加。本單位氣體滅火系統(tǒng)使用5 年內(nèi)的被訪者中，25%的人表示本單位的氣體滅火系統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)故障。系統(tǒng)使用年限5～10 年的被訪者中，80%的人表示本單位的氣體滅火系統(tǒng)出現(xiàn)或經(jīng)常出現(xiàn)故障的達(dá)到。系統(tǒng)使用年限10～15 年的被訪者共有3人，均表示本單位的氣體滅火系統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)故障。

2.5.2 故障類型

針對(duì)使用管理人員、施工維保人員和審核驗(yàn)收人員進(jìn)行了氣體滅火系統(tǒng)易發(fā)生故障類型的調(diào)查，結(jié)果如圖3 所示。在氣體滅火系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，最易出現(xiàn)的問(wèn)題是聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)故障。根據(jù)被訪者對(duì)故障具體原因的反饋可知，這類故障多為報(bào)警控制線路故障和控制器故障，多表現(xiàn)為探測(cè)器報(bào)警后不能聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)或切斷防護(hù)區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)等。系統(tǒng)組件損壞排在系統(tǒng)故障類型的第二位。其中，最易發(fā)生故障的組件是容器閥上的壓力表。一方面，壓力表本身可能損壞；另一方面，其與容器閥的連接處容易發(fā)生輕微泄漏，導(dǎo)致滅火器儲(chǔ)存容器內(nèi)滅火劑流失或壓力下降。第三位系統(tǒng)故障是連接軟管，主要表現(xiàn)為軟管老化和連接處泄漏。此外，較易發(fā)生故障的組件還包括啟動(dòng)氣瓶平頭閥、連接軟管與集流管連接處單向閥和輸送啟動(dòng)氣體的銅管。

圖3 氣體滅火系統(tǒng)故障類型調(diào)查結(jié)果

2.6 從業(yè)人員專業(yè)水平

針對(duì)是否能熟練地操作使用氣體滅火系統(tǒng)的調(diào)查共設(shè)置了4 個(gè)選項(xiàng)：一是熟悉系統(tǒng)的操作控制，清楚各組件的功能和作用，能在火災(zāi)時(shí)啟動(dòng)和應(yīng)急停止系統(tǒng)，知道氣體滅火系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)的注意事項(xiàng)；二是比較了解，清楚氣體滅火系統(tǒng)的工作過(guò)程，會(huì)在火災(zāi)時(shí)啟動(dòng)和應(yīng)急停止系統(tǒng)；三是有一定了解，會(huì)啟動(dòng)系統(tǒng)，能判斷系統(tǒng)是否處于工作狀態(tài)；四是不了解氣體滅火系統(tǒng)的操作使用。

調(diào)查結(jié)果如表3 所示，不同調(diào)查對(duì)象對(duì)氣體滅火系統(tǒng)操作使用的熟悉程度由高到低依次是施工維保人員、使用管理人員、審核驗(yàn)收人員和滅火救援人員。但這4 類消防從業(yè)人員中均有一定比例的被訪者表示完全不了解氣體滅火系統(tǒng)的操作使用方法。施工維保人員的這一比例最低，為1.39%。然而，滅火救援人員的這一比例最高，達(dá)到了被訪人數(shù)的1/5。

表3 氣體滅火系統(tǒng)操作熟悉程度的調(diào)查結(jié)果

針對(duì)使用管理人員、施工維保人員和審核驗(yàn)收人員進(jìn)行了是否熟悉氣體滅火系統(tǒng)維護(hù)管理要求的調(diào)查。結(jié)果如表4 所示，使用管理人員的熟悉程度最高，但能夠做到熟悉系統(tǒng)維護(hù)管理相關(guān)規(guī)定的人員比例也僅占半數(shù)，還有15.15%的人員完全不了解氣體滅火系統(tǒng)的維護(hù)管理要求。而施工維保人員中，也存在不了解維護(hù)管理要求的情況。

表4 氣體滅火系統(tǒng)維護(hù)管理熟悉程度調(diào)查結(jié)果

針對(duì)氣體滅火系統(tǒng)專業(yè)培訓(xùn)情況的調(diào)查結(jié)果如表5 所示，各類人員接受培訓(xùn)程度由高到低依次為使用管理人員、施工維保人員、審核驗(yàn)收人員和滅火救援人員。各類調(diào)查對(duì)象中都有一定比例的人員從未接受過(guò)氣體滅火系統(tǒng)的相關(guān)培訓(xùn)，在滅火救援隊(duì)伍中，這一比例高達(dá)55.43%?？梢?jiàn)，氣體滅火系統(tǒng)相關(guān)從業(yè)人員的培訓(xùn)并不普及。

表5 氣體滅火系統(tǒng)培訓(xùn)情況的調(diào)查結(jié)果

3 調(diào)查結(jié)果分析與討論

3.1 加強(qiáng)小空間氣體滅火系統(tǒng)監(jiān)管

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，氣體滅火系統(tǒng)并不只應(yīng)用在一些大型重要場(chǎng)所，而是相當(dāng)廣泛地設(shè)置于各行各業(yè)，用于保護(hù)配電室等相對(duì)較小的防護(hù)空間。預(yù)制式七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)是保護(hù)此類獨(dú)立小空間的首選。如果不考慮所設(shè)置氣體滅火系統(tǒng)規(guī)模的大小，僅從實(shí)際工程中氣體滅火系統(tǒng)設(shè)置場(chǎng)所的數(shù)量來(lái)講，一般場(chǎng)所設(shè)置的數(shù)量遠(yuǎn)高于重要保護(hù)場(chǎng)所。但需要防護(hù)的空間小，氣體滅火系統(tǒng)的規(guī)模就小，很多防護(hù)區(qū)只有一臺(tái)預(yù)制式七氟丙烷設(shè)備。這往往會(huì)造成使用管理單位對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)管理不夠重視，管理人員對(duì)氣體滅火系統(tǒng)操作使用也不夠熟悉，導(dǎo)致防護(hù)區(qū)安全性大大下降。因此，應(yīng)加強(qiáng)此類場(chǎng)所的氣體滅火系統(tǒng)維護(hù)與監(jiān)管。

3.2 合理設(shè)置防護(hù)區(qū)及泄壓口

按我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范要求，只有二氧化碳滅火系統(tǒng)可采用局部應(yīng)用的方式滅火，因此工程中絕大部分氣體滅火系統(tǒng)應(yīng)為全淹沒(méi)系統(tǒng)。而對(duì)于此類系統(tǒng)，防護(hù)區(qū)設(shè)置得合理與否直接影響滅火的效果，不僅要控制防護(hù)區(qū)的大小，還需要考慮耐火性能、耐壓性能、安全疏散等各個(gè)方面。對(duì)于某些面積或容積超出《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求而又確實(shí)無(wú)法分隔的氣體滅火系統(tǒng)防護(hù)區(qū)，可以考慮在防護(hù)區(qū)內(nèi)設(shè)置虛擬分隔，分別設(shè)置獨(dú)立的氣體滅火系統(tǒng)同時(shí)防護(hù)。而在保障疏散安全方面，對(duì)于防護(hù)面積超出要求的防護(hù)區(qū)，可分區(qū)設(shè)置多個(gè)出口，滿足任意位置人員30 s內(nèi)撤離的要求。

對(duì)于氣體全淹沒(méi)滅火，保證防護(hù)區(qū)的完整性和封閉性是其必要技術(shù)條件。由于滅火時(shí)大量滅火劑迅速充入防護(hù)區(qū)，必然使防護(hù)區(qū)內(nèi)氣體壓強(qiáng)短時(shí)間內(nèi)急劇增加，可能由于氣體壓強(qiáng)過(guò)高破壞防護(hù)區(qū)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致防護(hù)區(qū)內(nèi)無(wú)法建立足夠的滅火濃度，因此防護(hù)區(qū)必需設(shè)置專門(mén)的泄壓口。泄壓口不是一個(gè)開(kāi)口，而是一種泄壓裝置。平時(shí)常閉，當(dāng)氣體滅火系統(tǒng)中的滅火劑噴放，防護(hù)區(qū)內(nèi)達(dá)到或接近防護(hù)區(qū)允許壓強(qiáng)值時(shí)才會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟泄壓，低于設(shè)定壓力值時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，防止氣體滅火劑流失。泄壓口的面積應(yīng)根據(jù)防護(hù)區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)允許承受的壓強(qiáng)和滅火劑的噴放速率計(jì)算確定，不能由門(mén)窗縫隙等代替。此外，為盡量減少由泄壓口處流失的滅火劑，對(duì)滅火劑密度大于空氣密度的氣體滅火系統(tǒng)應(yīng)嚴(yán)格限制泄壓口位置，保證其設(shè)置高度位于防護(hù)區(qū)凈高的2/3以上。

3.3 降低氣體滅火系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制故障率

氣體滅火系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制主要包括啟動(dòng)系統(tǒng)、關(guān)閉防護(hù)區(qū)開(kāi)口和停止通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等。由調(diào)查結(jié)果可知，聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)故障在氣體滅火系統(tǒng)的施工階段和運(yùn)行階段都是最為突出的問(wèn)題。施工階段出現(xiàn)的接線錯(cuò)誤和邏輯設(shè)定錯(cuò)誤主要是人為原因造成的，如未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)解決，會(huì)給氣體滅火系統(tǒng)的運(yùn)行使用埋下隱患。因此，一定要重視氣體滅火控制系統(tǒng)的施工、調(diào)試、驗(yàn)收工作，降低氣體滅火系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制故障率。

3.4 提高從業(yè)人員專業(yè)素質(zhì)

要保證氣體滅火系統(tǒng)日常準(zhǔn)工作狀態(tài)下安全運(yùn)行，火災(zāi)時(shí)及時(shí)準(zhǔn)確地啟動(dòng)釋放，離不開(kāi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工、審核、驗(yàn)收、維護(hù)、使用等各個(gè)階段相關(guān)人員的工作。但從調(diào)查結(jié)果來(lái)看，各類氣體滅火系統(tǒng)相關(guān)從業(yè)人員中，能夠做到熟悉系統(tǒng)原理和操作，熟悉系統(tǒng)維護(hù)管理要求的人員比例不高。因此，要加強(qiáng)從業(yè)人員專業(yè)培訓(xùn)，提高其專業(yè)素質(zhì)。