XX有限公司通訊樓七氟丙烷滅火系統設計論文

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1、深圳高陽通訊樓七氟丙烷滅火系統設計 摘要：本文根據深圳高陽萬國電腦有限公司通訊樓的具體工程概況，采用全淹沒式七氟丙烷（FM-200）滅火系統對其進行保護，同時對目前哈龍滅火系統替代產品的滅火性能、使用場所及對環境與人身安全影響進行了分析，對七氟丙烷（FM-200）氣體滅火系統的滅火機理、設計要求以及系統維護進行了全面的調查、分析與研究，包括自動報警系統的設計和一些必要的安全疏散要求以及對系統的經濟預算，完成了本文設計。 關鍵詞： 哈龍 七氟丙烷 自動報警 經濟預算 FM-200 Ariform Exti

2、nguish System’s Design of Communicative Floor in Gao Yang Limited Company Abstract：This substitution according to the specific project situation of communicative floor in Shenzhen Gao Yang Wan Guo computer limited company, its decided to adopt FM-200 total flooding extinguishes systems to protect

3、it. As the same time, its extinctive characteristic, applicable place and its effect to environment and personal safety of HALON extinguish systems nowadays is analyzed in this paper. It makes an all-round research, analysis and study to it with the extinctive theory, planning demand and systemic co

4、nservation of FM-200, including the design for automatic alarm systems and some essential claim for safety decentralization and the economy budget for the whole system.And complete the design of this substitution. Keywords： HALON FM-200 Automatic alarm Economy budget

5、 目錄 前言- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -1 第一章 七氟丙烷（FM-200）滅火系統簡介- - - - - - - - - - - - -1 第二章 現階段哈龍滅火系統替代品的發展- - - - - - -- - - - - - 3 第三章 深圳市高陽萬國電腦系統有限公司通訊樓概況- - -- - - - - 7 第四章 七氟丙烷滅火系統設計與計算- - - - - - - - - - - - - - 8 4.1 七氟丙烷滅火系統防護區設計- - - - - -

6、 - - - - - - - -8 4.2 七氟丙烷滅火系統設計及計算- - - - - - - --- - - - -11 4.3 七氟丙烷滅火系統設備選型- - - - - - - - - - - - - -42 4.4 七氟丙烷滅火系統安裝與維護- - - - - - - - - - - - -45 第五章 火災自動報警系統設計- - - - - - - - - - - - - - - - - -47 第六章 安全疏散- - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - 50 第七章 經濟預算- - - - - - - - - - -

7、 - - - -- - - - - - - - - 50 后記- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 53 參考文獻- - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - -54 前言 隨著近五十年的經濟迅速發展，各種現代化的設備、儀器的經濟含量越來越高，俗知的水撲救火災已無法滿足現代化的大樓、設備、儀器的保護，氣體滅火系統應運而生?；诮鼛啄耆蚨趸紲厥倚耐{，不破壞大氣臭氧層的氣體滅火劑被重視起來，相應出現了CO2、七氟丙

8、烷等哈龍滅火劑的替代物。 CO2是最為普遍的高壓氣體滅火系統，但不能用于人員較多的場所，就通訊樓主機房等場所，更為理想的是使用七氟丙烷滅火劑，在哈龍替代物中七氟丙烷的ODP（破壞臭氧潛能）指數為零，且現在國內以具有一定的生產能力，故本系統采用七氟丙烷根據《七氟丙烷（HFC-227ea）潔凈氣體滅火系統設計規范（建議草案）》進行設計。 第一章 七氟丙烷（FM-200）滅火系統簡介 1.1 七氟丙烷滅火劑的性質和滅火機理 七氟丙烷（HFC227ea，美國商標名稱為FM-200）滅火劑是一種無色、幾乎無味、不導電的氣體，

9、其化學分子式為CF3CHFCF3，分子量為170，密度大約為空氣的6倍，采用高壓液化儲存。 表1-1 七氟丙烷主要物理性能表 沸點(1atm) （℃） 冰 點 （℃） 臨界溫度（℃） 臨界壓力 （kPa） 達沸點時的汽化潛熱 （環境25℃時試)(kJ/kg) -16.4 -131.0 101.7 2912 132.6 蒸氣壓 (25℃)(kPa) 儲存壓力 (20℃) (kPa) 儲存容器最小 工作壓力(kPa) 最大充裝密度 (kg/m3) 457.7 2500 3500 1150 ODP(%,v/v) GWP(%，v/v) L

10、C50(%，v/v) 大氣中存活壽命(年) 0 0.3－0.5 >80.0 31－42 注： ODP —破壞臭氧潛能；GWP —地球變暖潛能；LC50 —半數致死濃度 七氟丙烷滅火機理為抑制化學鏈反應,對于A類和B類火災均能起到良好的滅火作用。 1.2 七氟丙烷氣體滅火系統適用范圍 （1） 七氟丙烷滅火劑可以撲救的火災： a) 可燃氣體火災，如甲烷、乙烯、煤氣、天然氣等； b) 甲、乙、丙類液體火災，如烴類、醇類、有機溶劑類等； c) 可燃固體表面火災； d) 電氣火災。 防護區內一般含不致發展成固體深位火災的固體燃料、電氣設備或存在少量可燃液體。其典型燃料為

11、： a) PC板； b) 絕緣電線電纜； c) 散布于各處的紙張、檔案等； d) 少量無蓋或翻覆的可燃液體（如酒精、油脂、油漆等）。 （2） 七氟丙烷滅火劑不適用于如下材料所發生的火災： a) 無空氣仍能迅速氧化的化學物質的火災，如硝酸纖維、火藥等火災； b) 活潑金屬的火災，如鈉、鉀、鎂等； c) 金屬氫化物、強氧化劑、能自燃的物質的火災； d) 能自行分解的化學物質的火災，如有機氧化合物和聯胺。 （3） 人員暴露限制： a) 9%體積濃度以下，人員暴露無限制； b) 大于9%至10.5%，限制人員暴露至1min； c) 10.5%以上的體積濃度避免暴露。 1.3

12、 七氟丙烷對環境的影響 七氟丙烷滅火劑不會破壞大氣臭氧層，在大氣中的殘留時間也比較短，其環保性能明顯優于鹵代烷（Halon）“1301”。 七氟丙烷的毒性較低，對人體產生不良影響的體積濃度臨界值為9%，并允許在濃度為10.5%的情況下使用1min。七氟丙烷的設計滅火濃度為7%，因此，正常情況下對人體不會產生不良的影響，可用于經常有人活動的場所。關于七氟丙烷滅火劑的毒性及致癌問題，目前國際學術界仍有爭議。另外，七氟丙烷在滅火過程中會分解出微量的氫氟酸的有害氣體（HF），HF是一種對人體有高度腐蝕性的氣體，對皮膚有強烈的刺激作用。HF的形成與著火的溫度、分隔的空間和滅火時間的長短有關，而滅火時

13、間則與滅火劑的設計濃度和施放時間有著直接的關系。火災規模大，施放時間長，所產生的HF濃度高。它的濃度比哈龍1301滅火劑所產生的濃度要高2－10倍。 1.4七氟丙烷的毒性試驗 通常，在評價替代物時主要考慮其急性毒性。七氟丙烷的毒性指標可以用NOAEL、LOAEL和LC50來表示。 NOAEL是未觀察到不良反應的濃度，在這個濃度下被試驗動物未出現可觀察到的不良反應。LOAEL為可觀察到不良反應的最低濃度，它是出現不良反應的最低試驗濃度。對于鹵化烴類滅火劑，通常是根據心臟對藥劑的敏感度來確定這一濃度。任何滅火劑的設計滅火濃度若低于它的NOAEL值，認為是適合用于有人場所的。據國內資料報道，七

14、氟丙烷與哈龍1301的滅火濃度和毒性的比較如表3.2。 表3.2 七氟丙烷與哈龍1301毒性比較 商品名稱 符 號 杯式燃燒法濃度（%V/V） 最小設計濃度（%V/V） NOAEL （%V/V） LOAEL （%V/V） 哈龍1301 Halon1301 3.0 5.0 5.0 7.5 七氟丙烷 HFC-227ea 5.8 7.0 9.0 10.5 LC50是半數致死濃度，即導致半數試驗動物死亡的濃度值。我們采用小鼠急性吸入FM-200氣體進行毒性試驗，結果當濃度達到80%時，雌性、雄性小鼠均無死亡發生，急性LC50吸入均大于80%。

15、 第二章 現階段哈龍滅火系統替代品的發展 2.1氣體滅火系統發展概況 在各種氣體滅火劑中，鹵代烷（HALON）“1211”和“1301”滅火劑以其滅火效率高、安全潔凈、毒性低、腐蝕性小、儲存時間長、適用性廣等優點而得到了廣泛和長期的應用。80年代初期，研究人員發現，鹵代烷滅火劑以及氯氟烴（CFC）制冷劑、噴霧劑、發泡劑等對大氣臭氧層造成了明顯的耗損破壞，為了保護人類賴以生存的大氣臭氧層，在世界環保組織的推動下，聯合國環境規劃署組織召開了多次國際會議，從1985年起，先后通過了多項關于保護臭氧層的國際條約。目前，鹵代烷（1301）滅火劑已在美國和很多發達國家停止生產和使用；發展

16、中國家（包括中國）也在相繼制定停止生產和使用鹵代烷滅火劑的計劃。幾年來，世界各國的科學家和工程技術人員都在積極尋找替代鹵代烷的新型氣體滅火劑，并在寫列幾個方面取得了一定的進展： (1)積極開發新型環保滅火劑，如EBM氣溶膠、煙烙盡(IG541美國商標名稱INERGEN)滅火劑等。 (2)繼續尋找符合環保要求的鹵代烴類滅火劑，如七氟丙烷。 (3)繼續發展和完善原由惰性氣體滅火系統，改進原有系統之不足。如低壓二氧化碳滅火系統。 2.2哈龍替代品的含義 哈龍替代趨勢的含義應包含二個方面，即哈龍替代產品的趨勢及非哈龍替代技術的趨勢。哈龍替代品是指不破壞大氣臭氧層能最大限度替代哈龍的氣體滅火劑

17、，主要用于替代已建成哈龍系統中的滅火劑；非哈龍替代技術則是指不破壞大氣臭氧層，并在滅火機理上與哈龍不同，但仍能滿足保護防護區安全要求的新的滅火技術，主要用于替代哈龍系統保護新建的防護區。 2.3哈龍替代品的進展 哈龍替代品是指不破壞大氣臭氧層能最大限度替代哈龍的氣體滅火劑，主要用于替代已建成哈龍系統中的滅火劑。作為哈龍替代品，首先要不破壞大氣臭氧層，并與哈龍同樣的滅火機理及相似的物理特性。目前主要氣體滅火劑替代品有以下兩種： （1） EBM氣溶膠滅火系統 EBM氣溶膠滅火劑是液體或固體微粒，懸浮于氣體介質中的一種物體。這些微粒的粒徑大部分小于1μm，具有非常大的比表面積，因此其滅火效率

18、接近于哈龍“1301”的4倍，無毒害、無污染、不損耗大氣臭氧層。它是利用負催化原理，將滅火劑以氣溶膠形態通過抑制火焰的燃燒反應實現全淹沒、全方位、快速滅火。電氣絕緣性良好。它的設計滅火劑量70－100g/m3，滅火時間小于180s，噴射時間小于40s，適用于在相對封閉空間，撲救電氣線路、通訊機房火災。但EBM氣溶膠釋放后能見度差，故不宜在有人場所、特別是在公共場所不宜使用。 （2） 七氟丙烷(FM-200)滅火系統 七氟丙烷是一種化學滅火劑，在目前新開發的哈龍滅火劑替代物中，被認為是研究開發比較成功的一種產品，它是一種無色無味的氣體，在一定的壓強下呈液態儲存，在火災中具有抑制燃燒過程基本化

19、學反應的能力，其分解物能夠中斷燃燒過程中化學連鎖反應的鏈傳遞，因而滅火能力強、滅火速度快。此外，它還有不導電、不破壞大氣臭氧層、毒性較低等優點。可適用于有人工作的場所，對電子儀器、設備、重要資料等不會造成損害。 九十年代初，國外各大公司投入巨資開展哈龍滅火劑替代品的研制工作。美國大湖化學公司于1993年推出了商品名為FM200替代哈龍的氣體滅火劑。它的結構為CF3CHFCF3，化學名稱為七氟丙烷；國外許多大公司和科研機構競相對其滅火性能進行測試、研究；并相繼開發了固定滅火系統。 1996年，浙江省化工研究院成功地研制出七氟丙烷。為了促進我國消防工業的發展，逐步將國產的七氟丙烷應用于哈龍滅火

20、系統和滅火裝置，替代哈龍滅火劑，公安部消防局1997年初下達任務：天津消防科學研究所與浙江省化工研究院，共同進行“哈龍替代物應用技術研究”?。????? 2.4 非哈龍替代品的進展 非哈龍替代技術則是指不破壞大氣臭氧層，并在滅火機理上與哈龍不同，但仍能滿足保護防護區安全要求的新的滅火技術，主要用于替代哈龍系統保護新建的防護區。現階段非哈龍替代物主要有以下兩種： （1） 二氧化碳滅火系統 二氧化碳氣體滅火系統自五十年代起開始在我國應用，至今仍在一些特定場所被大量使用。二氧化碳是一種良好的滅火劑，屬于不導電惰性氣體，生產容易，價格低廉。它的滅火原理主要是通過窒息、隔絕氧氣而滅火，在液態二氧

21、化碳滅火劑變成氣態二氧化碳時，會由于膨脹作用吸熱，使燃燒區溫度降低而滅火，其設計滅火濃度為34%－75%，適合于撲滅液體火災及電氣火災，對經常有人停留或工作的場所，不宜設該系統。 （2）煙烙盡滅火系統 煙烙盡氣體滅火劑是由52%氮氣、40%氬氣及8%二氧化碳混合而成的一種惰性氣體（NFPA2001標準中Inergen的代號IG-541就是氣體中三種組份簡單歸結為50%、40%、10%后的簡稱）。它的滅火原理是窒息作用，因這些氣體都是惰性氣體，將它噴向火焰發生地后可迅速降低氧氣濃度，使燃燒迅速終止。其設計滅火濃度為37.5%—42.8%，工作壓力15MPa，滿足環保要求，適于經常有人停留和工

22、作及對保護對象不產生二次損害的場所。 合理的非哈龍替代技術，必須針對保護對象的特點，遵循安全可靠、方便使用、技術先進、經濟合理的原則，同時兼顧生命、財產、環境這三個因素。只有在滅火效率，系統投資，保護環境、生命這三個方面性能指標均能滿足要求，才能在新建防護區內替代哈龍成為非哈龍替代技術趨勢。 2.5 四種哈龍替代品性能比較與選擇 1. 滅火效率 滅火效率主要是通過滅火濃度來衡量的，滅火時間及滅火效果也對系統的滅火效率產生一定的影響。 從滅火機理看，七氟丙烷、EBM氣溶膠是通過化學抑制終止燃燒反應達到滅火目的，這與鹵代烷滅火劑相似。二氧化碳和煙烙盡是通過減少氧的含量達到窒息滅火。因此滅

23、火效率從高到低應為鹵代烷、七氟丙烷、EBM氣溶膠、二氧化碳、煙烙盡滅火系統，其中七氟丙烷在替代品中滅火效率最好。 2. 系統投資 影響系統投資的主要因素是系統設備投資及系統維護保養費用等。由于各種系統投資的相互比例并非為一個定值，本文就以定性分析和經驗數據相結合的方法來介紹各系統的投資比例。 (1)系統設備投資 在各個系統設備投資中起主導作用的是鋼瓶投資及滅火劑本身的投資。一般來說，針對某一特定的防護區，氣體設計滅火濃度直接決定著滅火劑的用量，也影響到鋼瓶的用量。而當工程內需要保護多個防護區時，系統就會根據眾多防護區的具體情況而設計采用組合分配式的形式，共用滅火劑來保護數個甚至數十個防

24、護區，從而大大節約系統設備投資。其中煙烙盡系統由于氣體是以高壓氣態儲存的，其輸送距離可長達150米。所以，當采用組合分配系統時，煙烙盡系統投資的經濟性是明顯的，且防護區的數量越多、越分散，系統的相對投資就越經濟。 (2)系統維護保養費用 系統的維護保養費用主要用于瓶站的維護保養及滅火劑的再填充。系統的鋼瓶設備越多，滅火劑價格越高，則系統維護保養費用就越高。其中，七氟丙烷的硬件系統可與鹵代烷滅火系統進行替換，這樣在系統維護上可節省費用。二氧化碳滅火劑更換周期較長，相對的滅火劑再填充費用較低。煙烙盡目前主要依靠國外技術，維護費用較高。EBM氣溶膠價格適中，可廣泛應用于電力等行業。 3.

25、環境保護 七氟丙烷、EBM氣溶膠、二氧化碳、煙烙盡對大氣中臭氧層都不破壞，但二氧化碳、七氟丙烷滅火系統在滅火劑釋放后遺留產物會在大氣中存活一段時間，對大氣溫室效應有一定影響。對人身健康安全因素而言, 七氟丙烷滅火劑在滅火后會產生一氧化碳、氟氫酸等少量對人體有傷害物質，但在規定設計滅火濃度范圍內對人體是安全的。煙烙盡滅火劑由惰性氣體組成，對環境對人體無不良影響。CO2濃度在空氣中達4%－6%時可使人劇烈頭痛，當空氣中二氧化碳濃度超過20%時，人會死亡，因此不適于有人工作、居住場所滅火。 2.6 哈龍替代物選擇的原則 (1)在評價氣體滅火劑時通常應遵循下列10項原則： ① 蒸發后無

26、殘留物 ② 對大氣臭氧層的損耗潛能值(ODP)小，甚至為0 ③ 具有較好的滅火性能 ④ 低毒或無毒 ⑤ 合成物在大氣中存留壽命(ALT)短 ⑥ 溫室效應潛能值(GWP)小，甚至為0 ⑦ 具有良好的氣相電絕緣性 ⑧ 具有良好的穩定性，能夠長期儲存 ⑨ 用量宜接近于鹵代烷“1301” ⑩ 價格不宜過高，經濟合理 這10項原則中前4項比較重要，可以作為評價氣體滅火劑的主要依據。 (2)哈龍替代物選擇的原則： ② ODP值最小原則，即對臭氧層的耗損最小。 ③ C值最小原則，即滅火濃度小，滅火劑用量少。 ④ GWP值最小原則，即溫室效應小。 ⑤ ALT值最小原則，即在大氣中

27、存留期短，潛在危險小。 ⑥ NOAEL值最大原則，即毒性低。 五個原則具體執行時應綜合考慮，統籌兼顧，結合具體條件決定。 第三章 深圳市高陽萬國電腦系統有限公司通訊樓概況 3.1 通訊樓簡介 深圳市高陽萬國電腦系統有限公司通訊樓共兩層，層高均為4.3m，建筑面積為1440m2。深圳地勢平坦，地處熱帶氣候，全年最低氣溫不低于0℃，海拔高度大約為0m左右。根據《高層民建筑設計防火規范》GB50045—95規定，本通訊樓耐火等級為一級，危險等級為中Ⅱ。 3.2 設計要求 深圳市高陽萬國電腦系統有限公司通訊樓，其主機房、UPS室等室內均屬計算機等電子設備，投資大，系統重要性高，一旦發

28、生火災，造成的直接經濟損失大，間接經濟損失難以估計。根據《七氟丙烷（HFC-227ea）潔凈氣體滅火系統設計規范（建議草案）》對其重要設備房間進行保護。全年最低氣溫不低于0℃, 符合《規范》3.0.2條，防護區的最低環境溫度不應低于-10℃的規定。跟據《電子計算機機房設計規范》8.2.1條，凡設置二氧化碳或鹵代烷固定滅火系統及火災探測器的電子計算機機房，其吊頂的上、下及活動地板下，均應設置探測器和噴嘴的規定，所以對主機房的地板下也應設置噴頭和探測器。 第四章 七氟丙烷滅火系統設計與計算 4.1七氟丙烷滅火系統防護區設計 4.1.1 防護區的設置 根據建筑結構選取全淹沒七氟丙烷滅火系

29、統（組合分配均衡管網系統）。 目前七氟丙烷滅火系統僅開發了適用于有限封閉空間的全淹沒滅火系統。全淹沒滅火系統是在規定的時間內，向防護區噴射一定濃度的七氟丙烷，并使其均勻地充滿整個防護區的滅火系統。其優點是可撲滅表面火災和深位火災，但要求防護區封閉良好。組合分配系統用一套滅火劑儲存裝置保護兩個或兩個以上防護區或保護對象的滅火系統。其優點是儲存容器數和滅火劑用量可以大幅度減少，造價低，維護方便，但設計復雜。均衡管網系統的優點是有利于各部分滅火劑的均化，各部分空間能同時迅速達到設計濃度，滅火效率高，管網滅火劑剩余量少，管網計算簡單，但管路相對復雜，使用范圍受均衡條件的限制。 4.1.2 防護區的

30、劃分 根據《七氟丙烷（HFC-227ea）潔凈氣體滅火系統設計規范（建議草案）》中第3.0.1條1的規定：防護區宜以固定的單個封閉空間劃分；當同一區間的吊頂和地板下需同時保護時，可合為一個防護區。以及2的規定：當采用管網滅火系統時，一個防護區的面積不宜大于500m2；容積不宜大于2000M3個。 通訊樓共兩層，各層分別有儲氣瓶間，既每層均為獨立的滅火系統。 一層 A、B、C、D區，既UPS 室、高壓配電房、配電房、發電機房為單個封閉區間，故分別劃分防護區，一層共4個防護區: A. UPS 室 S=47.91m2 V=206.01m3 B. 高壓配電房

31、 S=33.95m2 V=145.99m3 C. 配電房 S=78.37m2 V=336.99m3 D. 發電機房 S=42.56m2 V=183.01m3 二層 媒體存儲室可單獨設為防護區，主機房容積2803m3>2000 m3，面積652m2>500 m2，可均分為兩個防護區，但是經過計算，分為兩個防護區,滅火劑設計用量為993.13kg，可選用JR-120/54型儲氣瓶10個，但主干管流量達到141.88kg/s，選用DN100的干管會造成干管過長，從而使管道阻力過大，主干管阻力損失就達到0.8135MPa，管路總損失達到1.

32、383MPa，為了是充裝率減小，需增加到24個鋼瓶才能滿足噴頭工作壓力PC>1/2Pm,實際情況是很難做到在鋼瓶間設置20個以上的鋼瓶，并且浪費了材料加大了投資，故將主機房分為3個防護區，具體分區如下： E. 主機房左防護區 S=127.73m2 V=549.24m3 F. 主機房中防護區 S=294.56m2 V=1266.61m3 G. 主機房右防護區 S=229.71m2 V=987.15m3 H. 媒體存儲室 S=84.88m2 V=364.98m3 4.1.3 增壓方式 本系統采用貯氣瓶式滅火系統。貯氣瓶式滅火系統是系統中增壓氣體N2與七

33、氟丙烷滅火劑分開貯存，當施放滅火劑時，增壓氣體即通過減壓閥進入滅火劑貯存容器將滅火劑壓出。這種方式的優點是： a) 保持恒定的噴嘴壓力，便于計算； b) 可提高滅火劑儲存量，充裝比可達0.9； 4.1.4 管網系統 按管網布置形式分為均衡管網系統和非均衡管網系統： 均衡管網系統 均衡管網系統必須具備三個條件： (1) 各個噴頭，平均質量流量應相等； (2) 在管網上，從第1分流點至各噴頭的管道阻力損失，其相互間的最大差值不應大于20%； (3) 管網系統不能采用四通管件進行分流。 均衡管網系統有利于各部分滅火劑的均化，各部分空間能同時達到設計濃度，滅火效率高，管網滅火劑剩

34、余量少，管路相對復雜但便于計算。 非均衡管網系統 非均衡管網系統是不具備均衡管網條件的系統。各部分滅火劑難以均化，各部分空間難以同時達到設計濃度，影響滅火效率，管網滅火劑剩余量多，浪費多，管網計算復雜。 本工程滅火系統采用均衡管網系統。 4.1.5 管網滅火系統組成 滅火系統由儲存裝置（滅火劑貯瓶、容器閥、單向閥、集流管等）、管道系統（送氣管路、選擇閥、噴頭等）、增壓系統（氮氣貯瓶、瓶頭閥、氮氣管路等）、自控系統（滅火控制盤、手動控制盒、自動報警系統）四部分組成。系統設自動控制、手動控制和機械應急操作三種啟動方式。 4.1.6七氟丙烷滅火系統程序控制圖 4.2 七氟丙烷滅

35、火系統設計及計算 4.2.1 確定防護區滅火設計濃度以及滅火劑噴放、浸漬時間 根據《七氟丙烷（HFC-227ea）潔凈氣體滅火系統設計規范（建議草案）》4.1.3條規定：有爆炸危險的氣體、液體類火災的防護區，應采用惰化設計濃度；無爆炸危險的氣體、液體類火災和固體類火災的防護區，應采用滅火設計濃度。本系統防護區內典型燃料為PC板、絕緣電線電纜、散布于各處的紙張、檔案、少量無蓋或翻覆的可燃液體（如酒精、油脂等）。故采用滅火設計濃度。按《規范》4.1.5、4.1.6、4.1.7條規定列表如下： A. UPS室 C=8.3% B. 高壓配電房 C=8.3% C.

36、配電房 C=8.3% D. 發電機房 C=8.3% E. 主機房左防護區 C=8% F. 主機房中防護區 C=8% G. 主機房右防護區 C=8% H. 媒體存儲室 C=8% 根據《規范》5.1.6、4.1.8條規定，滅火劑噴放、浸漬時間列表如下： 滅火劑噴放時間 滅火劑浸漬時間 TA≤10s TA≥10min TB≤10s TB≥10min TC≤10s TC≥10min T

37、D≤10s TD≥10min TE≤7s TE≥3min TF≤7s TF≥3min TG≤7s TG≥3min TH≤7s TH≥3min 4.2.2 計算防護區滅火劑設計用量 根據《七氟丙烷（HFC-227ea）潔凈氣體滅火系統設計規范（建議草案）》4.2.1條規定，防護區滅火劑設計用量應按下式計算： ???????????????????????? ??

38、???????????? ??? 式中? W?---?? 防護區七氟丙烷滅火（或惰化）設計用量（kg） ???????????? C?----???七氟丙烷滅火（或惰化）設計濃度（%） ???????????? V?----????防護區的凈容積（m3） K?----????海拔修正系數，海拔高度為0m時，K=1 S?----???七氟丙烷過熱蒸氣在101KPa和防護區最低環境溫度下的比容（m3/kg） S=K1+K2 T?????????????? ??? ??? 式中 T?---?? 溫度（

39、℃）一般取20℃ K1＝0.1269 ????????????? K2＝0.000513 通訊樓地處深圳，南方熱帶氣候，室內一般沒有供暖設備，故最低溫度通?？蛇_0℃，故此處S=K1=0.1269 深圳海拔近似于0，故海拔修正系數K=1 A. UPS室WA=1*(206.01/0.1269)*[8.3/(100-8.3)]=146.93kg B. 高壓配電房WB=1*(145.99/0.1269)*[8.3/(100-8.3)]=104.14kg C. 配電房WC=1*(336.99/0.1269)*[8.3/(100-8.3)]=240.36kg D. 發電機房WD=1*(

40、183.01/0.1269)*[8.3/(100-8.3)]=130.53kg E. 主機房左防護區 WE=1*(549.24/0.1269)*[8/(100-8)]=376.36kg F. 主機房中防護區 WF=1*(1266.61/0.1269)*[8/(100-8)]=867.93kg G. 主機房右防護區 WG=1*(987.15/0.1269)*[8/(100-8)]=676.43kg H. 媒體存儲室 WH=1*(364.98/0.1269)*[8/(100-8)]=250.10kg E、F區工作區用量∶地板下用量=3.8∶0.5 4.2.3 選定滅火劑儲瓶規格

41、及數量 表4-5 七氟丙烷儲瓶性能及規格 型號 容積 (升) 公稱工作壓力(MPa) 外徑 Φ mm 高度 H mm 瓶重 kg 瓶口連接尺寸 材料 JP- 70/54 70 2.5或4.2 273 1530 82 M803（陽） 錳鋼 JP- 100/54 100 366 1300 100 M803（陽） 16MmV MJP- 120/54 120 350 1600 130 M803（陰） 錳鋼 一層 根據《規范》中表4-5選取JP-120/54儲氣瓶，再由《規范》4.2.4條規定，采用容

42、積最大的E區代替一層防護區滅火設計用量。 WA=240.36kg，故整個一層七氟丙烷滅火系統選用4個JP-120/54型儲氣瓶，每個儲氣瓶沖裝量為：W0=240.36/4=60.09kg A區 WA=146.93kg，需3只儲氣瓶，nA=3，WA=180.27kg B區 WC=104.14kg，需2只儲氣瓶，nB=2，WB=120.18kg C區 WC=240.36kg，需4只儲氣瓶，nC=4，WC=240.36kg D區 WD=130.53kg，需3只儲氣瓶，nD=3，WD=180.27kg 二層 根據《規范》中表4-5選取JP-120/54儲氣瓶

43、，再由《規范》4.2.4條規定，采用容積最大的A區代替二層防護區滅火設計用量。 WF=867.93kg，故整個二層七氟丙烷滅火系統選用10個JP-120/54型儲氣瓶，每個儲氣瓶沖裝量為：W0=867.93/10=86.79kg E區 WE=376.36kg，需6只儲氣瓶，nE=6，WE=520.74kg 其中W工作區=383.49kg W地板下=50.46kg F區 WF=867.93kg，需10只儲氣瓶，nF=10，WF=867.93kg 其中W工作區=767.01kg W地板下=100.92kg G區 WG=676.43

44、kg，需9只儲氣瓶，nG=9，WG=781.11kg 其中W工作區=690.28kg W地板下=90.83kg H區 WH=250.10kg，需3只儲氣瓶，nH=3，WH=260.37kg 4.2.4 確定噴頭數量及噴頭布置 選用JP型噴頭，根據《規范》6.2.3、6.2.4，在h≥1.5m的工作區按保護半徑5.0m布置，在h<1.5m的地板下按保護半徑3.5m布置，具體布置情況見附圖七氟丙烷滅火系統一層、二層、主機房地板下平面圖。 4.2.5 繪制系統管網計算圖 見七氟丙烷氣體滅火系統管網計算圖 4.2.6計算管道平均設計流量 根據《規范》5.2.2條，管網中主干

45、管的平均設計流量，按下式計算： Qw=W/t??????????????????? 式中 QW-----主干管平均設計流量(Kg/s)； W------防護區七氟丙烷的滅火(或惰化)設計用量(kg)； T-------七氟丙烷的噴放時間(s)。 5.2.3條，管網中支管的平均設計流量 ，按下式計算： ? ??????????????? ???? 式中 Qg ----- 支管平均設計流量(Kg/s)； Ng ------安裝在計算支管流程下游的噴頭數量(個)； Qc ---

46、----單個噴頭的設計流量(Kg/s)。 儲瓶出流管Qp＝W／nt 式中 Qp----- 儲瓶出流管設計流量(Kg/s)； n ------儲氣瓶個數(個)； t ------滅火劑噴射時間(s)。 一層： A區 主干管：QW=180.27/10=18.03kg/s 支管： Q2-3=1/3* QW=6.01 kg/s Q2-4=2/3* QW=12.02 kg/s Q4-5=1/2* Q2-4=6.01 kg/s 儲氣瓶出流管：QP=180.27/(3*10)=6.01 kg/s

47、 B區 主干管：QW=120.18/10=12.02kg/s 支管： Q2-3=1/2* QW=6.01 kg/s 儲氣瓶出流管：QP=120.18/(2*10)=6.01 kg/s C區 主干管：QW=240.36/10=24.04kg/s 支管： Q2-3=1/2* QW=12.02kg/s Q3-4=1/2* Q2-3=6.01 kg/s 儲氣瓶出流管：QP=240.36/(4*10)=6.01 kg/s D區 主干管：QW=180.27/10=18.03kg/s 支管： Q2-3=1/2* QW=9.02kg/s Q3-

48、4=1/2* Q2-3=4.51kg/s 儲氣瓶出流管：QP=180.27/(3*10)=6.01kg/s 二層： E區 主干管：QW=520.74/7=74.39kg/s 工作區：Q2-3=(3.8/4.3)* QW=65.74 kg/s Q3-4=1/2* Q2-3=32.87 kg/s Q4-5=1/2* Q2-3=16.44 kg/s Q5-6=1/2* Q3-5=8.22 kg/s 地板下：Q2-7=(0.5/4.3)* QW=8.65 kg/s Q7-8=1/2* Q2-4=4.33 kg/s

49、 Q8-9=1/2* Q2-4=2.17 kg/s Q9-10=1/2* Q4-9=1.08kg/s 儲氣瓶出流管：QP=520.74/(6*7)=12.40 kg/s F區 主干管：QW=867.93/7=123.99kg/s 工作區：Q2-3=(3.8/4.3)* QW=109.57 kg/s Q3-4=1/2* Q2-3=54.79 kg/s Q4-5=1/2* Q3-5=27.40 kg/s Q5-6=1/2* Q3-5=13.70 kg/s Q6-7=1/2* Q5

50、-6=6.85 kg/s 地板下：Q2-8=(0.5/4.3)* QW=14.42 kg/s Q8-9=1/2* Q2-4=7.21 kg/s Q9-10=1/2* Q4-9=3.61 kg/s Q10-11=1/2* Q9-10=1.81 kg/s Q11-12=1/2* Q10-11=0.91 kg/s 儲氣瓶出流管：QP=867.93/(10*7)=12.40 kg/s G區 主干管：QW=781.11/7=111.59kg/s 工作區：Q2-3=(3.8/4.3)* QW=90.83 kg/s

51、 Q3-4=1/2* Q2-3=45.42kg/s Q4-5=1/2* Q3-5=22.71 kg/s Q5-6=1/2* Q3-5=11.36 kg/s Q6-7=1/2* Q5-6=5.68 kg/s 地板下：Q2-8=(0.5/4.3)* QW=12.98 kg/s Q8-9=1/2* Q2-4=6.49 kg/s Q9-10=1/2* Q4-9=3.25kg/s Q10-11=1/2* Q9-10=1.63 kg/s Q11-12=1/2* Q10

52、-11=0.82 kg/s 儲氣瓶出流管：QP=781.11/(9*7)=12.40 kg/s H區 主干管：QW=180.27/7=25.75kg/s 支管： Q2-3=1/2* QW=12.88kg/s Q3-4=1/2* Q2-3=6.44 kg/s Q4-5=1/2* Q3-4=3.22 kg/s 儲氣瓶出流管：QP=180.27/(3*7)=12.40 kg/s 4.2.7 選取管網管道通徑 根據《規范》中5.2.6鍍鋅鋼管阻力損失與七氟丙烷流量的關系圖，以管道平均設計流量初選管徑。 5.2.6 鍍鋅鋼管阻力損失與七氟丙烷流量

53、的關系 4.2.8 計算充裝率 系統設置用量：Ws＝W+ΔW1+ΔW2 式中 W——防護區滅火設計用量(或惰化設計用量)； ΔW1——儲存容器內剩余量； ΔW2——管網內的剩余量。 根據《規范》4.2.3條規定，均衡管網管道內的剩余量可不計，即 ΔW2＝0。 一層七氟丙烷滅火系統儲瓶內剩余量ΔW1＝n*5%*120＝4*5%*120＝24kg 充裝率η=WS/nVb=(240.36+24)/(4*120)=550.75kg/m3 二層七氟丙烷滅火系統儲瓶內剩余量ΔW1＝n*5%*120＝10*5%*120＝6

54、0kg 充裝率η=WS/nVb=(867.93+60)/(10*120)=773.28kg/m3 Vb——儲氣瓶的容積(m3)。 滿足《規范》5.1.3條，儲存容器中七氟丙烷的充裝率不應大于1150Kg/m3的規定。 4.2.9 計算管網管道內容積 根據計算用圖中所選的管徑及管長，依照《規范》中表4-19進行計算 表4-19 無縫鋼管 公稱直徑(mm) 外徑 (mm) 壁厚(mm) 工作壓力(MPa) 連 接 形 式 內徑 (mm) 容積 (dm3/m) 質量 (kg/m) 20 27 3.5 4.0 ZG0.75’’ 20 0.1

55、3 2.03 25 34 4.5 4.0 ZG1’’ 25 0.49 3.27 32 42 4.5 4.0 ZG1.25’’ 33 0.85 4.17 40 48 4.5 4.0 ZG1.5’’ 39 1.19 4.84 50 60 5.0 4.0 ZG2’’ 50 1.96 6.78 65 76 5.0 4.0 ZG2.5’’ 66 3.42 8.79 80 89 5.0 4.0 ZG3’’ 79 4.90 10.41 100 114 5.0 4.0 ZG4’’ 103 8.33

56、 14.79 一層 A區（UPS室） 主干管內容積=3.42*(3000+1450+2670+3180)*10-3=35.23dm3 支管容積=[1.96*2500+1.019*(6550+200)+1.019*(1620*2+750+200*3)]*10-3 =16.46dm3 A區管道內總容積=35.23+16.46=51.69dm3 B區（高壓配電房） 主干管內容積=1.96*(3000+920+3700+9920+4360+2000)*10-3=46.84dm3 支管容積=1.019*(2000*2+200*2)*10-3=4.48dm3 B區管道內總容積=46

57、.84+4.48=51.32dm3 C區（配電房） 主干管內容積=3.42*(3000+720+3665+5050+4210)*10-3=56.93dm3 支管容積=[1.96*2*2400+1.019*(4*2000+4*200)]*10-3=18.39dm3 C區管道內總容積=56.93+18.39=75.32dm3 D區（發電機房） 主干管內容積=3.42*(3000+520+7735+2400)*10-3=46.69dm3 支管容積=[1.019*2*2000+0.85*(4*1200+4*200)]*10-3=8.84dm3 D區管道內總容積=46.69+8.

58、84=55.53dm3 二層 E區（主機房左防護區） 主干管內容積=8.33*(3000+1000+3000)+4.90*(10400+9500+200)*10-3=156.81dm3 工作區支管容積=[4.90*3200+3.42*2*4500+1.96*4*1800+1.019*8*(2250+200)]*10-3 =80.54dm3 地板下支管容積=[1.019*(3400+3200)+0.49*(1800*4+4500*2)+0.31*2250*8]*10-3 =20.24dm3 E區管道內總容積=156.805+80.54+20.24=257.59dm3 F

59、區（主機房中防護區） 主干管內容積=8.33*(3000+2520+4100)*10-3=80.14dm3 工作區支管容積= [8.33*9000+4.90*2*3500+3.42*4*5200+1.96*8*1750+1.019*[(2600+200)*16]*10-3=253.50dm3 地板下支管容積=[1.96*(3400+10060)+1.019*3500*2+0.49*(8*1750+4*5200)+0.31*16*2600] *10-3=63.46dm3 F區管道內總容積=80.14+253.50+63.46=397.10dm3 G區（主機房右防護區） 主干管內容

60、積=8.33*(3000+13500+4100)*10-3=171.11dm3 工作區支管容積= [8.33*9000+4.90*2*2700+3.42*4*5000+1.96*8*1350+1.019*[(2500+200)*16]*10-3=235.02dm3 地板下支管容積=[1.96*(3400+10300)+1.019*2700*2+0.49*(8*1350+4*5000)+0.31*16*2500] *10-3=59.85dm3 G區管道內總容積=171.11+235.02+59.85=465.98dm3 H區（媒體存儲室） 主干管內容積=3.42*(3000+252

61、0+3080+8950+5800)*10-3=79.86dm3 支管容積=[1.96*2*2620+1.019*4*1600+0.85*(8*1350+8*200)]*10-3=27.33dm3 H區管道內總容積=79.86+27.33=107.19dm3 4.2.10 管網內容積校驗： 根據《規范》5.1.4條規定，系統管網的管道內容積，不宜大于該系統七氟丙烷充裝容積量的80% 一層 A區七氟丙烷充裝容積量的80% =80%*η*nA*Vb/?=80%*550.75*3*120/1407=112.73 dm3 >51.69 dm3 符合規范規定。 B區七氟丙烷充裝容積量

62、的80% =80%*η*nB*Vb/?=80%*550.75*2*120/1407=75.15 dm3 >51.32 dm3 符合規范規定。 C區七氟丙烷充裝容積量的80% =80%*η*nC*Vb/?=80%*550.75*4*120/1407=150.30 dm3 >75.32 dm3 符合規范規定。 D區七氟丙烷充裝容積量的80% =80%*η*nD*Vb/?=80%*550.75*3*120/1407=112.73 dm3 >55.53 dm3 符合規范規定。 二層 E區七氟丙烷充裝容積量的80% =80%*η*nE*Vb/?=80%*773.28*6*120

63、/1407=263.81 dm3 >257.59 dm3 符合規范規定。 F區七氟丙烷充裝容積量的80% =80%*η*nF*Vb/?=80%*773.28*10*120/1407=527.61 dm3 >397.10 dm3 符合規范規定。 G區七氟丙烷充裝容積量的80% =80%*η*nG*Vb/?=80%*773.28*9*120/1407=474.85dm3 >465.98dm3 符合規范規定。 H區七氟丙烷充裝容積量的80% =80%*η*nG*Vb/?=80%*773.28*3*120/1407=158.28dm3 >107.19dm3 符合規范規定。 4

64、.2.11 用儲瓶增壓壓力 根據《規范》規定，在防護區面積較小、系統管路較短時，可選用2.5MPa貯存壓力，以降低造價，在防護區面積較大、系統管路較長時，選用2.5MPa貯存壓力難以保證要求的滅火劑噴射時間或滅火劑充裝密度時選用4.2MPa壓力以允許管路有較大壓力降，滿足設計限定條件。 本設計由于主干管管路較長，阻力損失較大，且設計充裝密度較小，故采用4.2Mpa貯存壓力，P0=4.2Mpa(絕壓) 4.2.12 算全部儲瓶氣相總容積 根據《規范》公式5.2.5.1計算， V 0=n·Vb(1-η/γ)? ?????????????? ?????? 式中

65、 n----- 儲存容器的數量(個) Vb---- 儲存容器的容量(m3) η------七氟丙烷充裝率(kg/m3) 一層：V0=4*120*(1-550.75/1407)=0.292 m3 二層：V0=10*120*(1-773.28/1407)=0.540 m3 4.2.13 計算“過程中點”儲瓶內壓力 根據《規范》公式5.2.5計算， ????????????????? 式中 Pm-----噴放“過程中點”儲存容器內壓力(絕壓，MPa)； P0-----儲存容器額定增壓壓力(絕壓，MPa)； V0-----噴放前，全部儲

66、存容器內的氣相總容積(m3)； W-----防護區七氟丙烷滅火(或惰化)設計用量(kg) γ ------七氟丙烷液體密度(kg/m3),(20℃時，為1407 kg/m3)； Vp-----管網管道的容積(m3)。 一層“過程中點”儲瓶內壓力： Pm=4.2*0.292/(0.292+240.36/2*1407+550.75*10-3)=1.321Mpa 二層“過程中點”儲瓶內壓力： Pm=4.2*0.540/(0.540+867.93/2*1407+409.25*10-3)=1.803Mpa 4.2.14 計算高程壓頭 根據《規范》公式5.2.9計算， Ph=10-6γ· H · g????????????????????????????? 式中? H---??噴頭高度相對“過程中點”時儲存容器液面的位差； ???????????γ?---??七氟丙烷液體密度(kg/m3)； ????????? g?---???重力加速度(m/s2)。 “過程中點”儲存容器液面高度取經驗值0.2m 本設計中