摘要：本文介紹了在建筑消防設計中常用的三種氣體滅火裝置,闡述了IG541氣體滅火系統、七氟丙烷氣體滅火系統、二氧化碳氣體滅火系統的滅火原理,對三種氣體滅火裝置滅火后對大氣環境、人體健康、保護對象的影響進行了對比,并結合工程實例,介紹氣體滅火在工程消防設計的重要作用。
本文介紹了各類常用氣體滅火系統的組成及特點，并結合實例分析了它們的適用性。
關鍵詞：氣體滅火系統；二氧化碳滅火系統；七氟丙烷滅火系統；惰性氣體IG-541滅火系統
1．概述
氣體滅火系統是以化學氣體為滅火劑，與火災探測報警系統相配合組成的以撲滅各類火災為目的的滅火系統。傳統的水滅火系統一般多用于固體可燃物的火災，而對于各類液體火災、氣體火災及電器火災則無能為力，氣體滅火系統的出現很好地解決了這一問題，其滅火效率高、速度快、滅火后對物體不損壞、無污染、無痕跡等優點都是水滅火系統無法做到的。自上世紀90年代以來，隨著科學技術的飛速發展以及我國工程建設力度的不斷加大，各類新的建筑不斷出現，其中需應用氣體滅火系統的場合越來越多，同時各種類型的氣體滅火系統也層出不窮，它們的出現在為設計人員帶來更多更好選擇的同時，也需要設計者深入地了解其特點，以作出正確合理的選擇。
目前，在國內應用較多的有三類氣體滅火系統：二氧化碳滅火系統、七氟丙烷滅火系統及惰性氣體IG-541滅火系統。本文結合筆者的工程實踐，對以上三種氣體滅火系統的特點及適用性進行探討。
2．常用氣體滅火系統特點及適用性
2.1．二氧化碳滅火系統
二氧化碳滅火系統為物理滅火，主要是以窒息、隔離燃燒物的方式滅火，滅火濃度較高，速度較快。該類滅火系統在我國已有多年的使用經驗，從產品標準到設計規范、驗收規范等都有國標可循，是技術成熟的氣體滅火系統。該系統可設計為單元獨立系統或組合分配系統，設計濃度不小于34%，滅火方式有全淹沒式和局部應用兩種。根據系統存儲壓力及溫度的差異可分為高壓系統與低壓系統兩類。高壓系統存儲壓力：5.17Mpa；存儲裝置環境溫度：0~49℃；充裝密度：0.60~0.74kg/L。低壓系統存儲壓力：2.07Mpa；存儲裝置環境溫度：-18~-20℃；充裝密度：0.90~0.95kg/L。
對于保護對象而言，二氧化碳噴放過程中，由于液相和固態“干冰”的快速氣化，防護區溫度急速下降，會產生一定程度的“冷激”、“冷淬”現象，因此應用于精密設備需特別關注。同時，二氧化碳的設計濃度遠大于窒息濃度（20%），因此，該系統不可用于經常有人工作或停留的場所。從環保角度而言，二氧化碳屬于溫室氣體對環境會產生一定影響。
在本文所列三類氣體滅火系統中，二氧化碳滅火系統一次性投資最低，日常維護保養費用也較低，應用于無人場所有很好的經濟性。
2.2．七氟丙烷滅火系統
七氟丙烷滅火系統滅火機理為：通過七氟丙烷滅火劑的化學催化和凈化作用大量捕捉、消耗火焰中的自由基，抑制燃燒的鏈式反應，從而達到滅火的目的，因此，該系統以化學滅火方式為主，特點是滅火效率高、速度快、滅火劑用量小。目前，此類系統在國內已應用多年，上海、北京、廣東等省市都有相關的設計、驗收規范可循，技術上較為成熟，但各地的地標在部分條款上存在差異，給應用帶來一定的困難。七氟丙烷滅火系統可設計為單元獨立系統或組合分配系統，但由于其滅火劑輸送距離短，并不適用與大型防護區或高差大輸送距離遠的場合，系統主要技術參數如下：存儲壓力：2.5Mpa或4.2Mpa；充裝密度：≤1150kg/m3；使用環境溫度：0~50℃；設計濃度不小于7.35%，滅火方式：全淹沒式。
七氟丙烷屬含氟化合物，高溫受熱會分解產生氫氟酸，對保護對象的金屬、玻璃表面會產生腐蝕；對防護區內的人員有一定的毒性，刺激人的呼吸和眼睛。因此，在有人員停留或設置電子設備的場合應用該系統需進行必要的濃度核算，確保實際噴放后防護區的滅火劑濃度在允許值以下。七氟丙烷溫室效應值（GWP）較高，大氣存活壽命較長，已納入《氣候變化框架公約》，從環保發展的趨勢來說，使用該系統存在被淘汰的風險。
對于同一個保護區而言，七氟丙烷滅火系統的工程造價高于二氧化碳滅火系統，低于惰性氣體IG-541滅火系統。但該系統滅火劑成本較高，因此如有泄漏，日常補充藥劑等維護費用較貴。
2.3．惰性氣體IG-541滅火系統
惰性氣體IG-541滅火系統的滅火劑由52%的氮氣、40%的氬氣和8%的二氧化碳組成，其滅火機理是冷卻、窒息滅火，為物理方式滅火，其滅火效率及速度不如七氟丙烷滅火系統。該類系統在國內已廣泛應用，上海、北京、陜西等地都有相關的設計驗收規范，技術較為成熟，但也存在著各地規程不一致的問題。IG-541系統主要技術參數為：存儲壓力：15Mpa；滅火劑比容：0.707m3/kg（20℃）；使用環境溫度：0~50℃；設計濃度不小于37.5%，滅火方式：全淹沒式。
IG-541滅火劑為惰性氣體，高溫下不會發生反應，對保護對象是安全的。對于保護區內的工作人員，滅火劑本身無毒性，同時根據“低氧狀態下的生命維持理論”的實證，空氣中含有3~5%的二氧化碳可刺激人體呼吸速率加速，滿足人體需氧量要求，因此，只要保護區設計濃度低于43%，該系統對人是安全的。就環保而言，IG-541滅火劑組成與空氣相近，對環境無任何影響，是理想的氣體滅火系統。
2.4．系統比較
綜合以上內容，可以對這三類氣體滅火系統作出一番比較，具體見表（部分內容與現實存在誤差，大家參考）。
| 二氧化碳滅火系統 | 七氟丙烷滅火系統 | IG541滅火系統 | |
| 滅火效率及速度 | 較好 | 最好 | 較好 |
| 存儲壓力 | 高壓系統5.17Mpa，低壓系統2.07Mpa | 高壓系統4.2Mpa，低壓系統2.5Mpa | 15Mpa |
| 使用場合 | 適合于無人場合 | 可用于有人場合 | 可用于有人場合 |
| 技術成熟性 | 技術成熟 | 技術成熟 | 技術成熟 |
| 溫室效應 | 屬溫室氣體 | 溫室效應值較高 | 滅火劑組成與空氣相近，無環境影響 |
| 工程造價 | 較低 | 較高 | 最高。但其滅火劑幾何輸送距離遠，在分散場合可減少系統數量，從而降低綜合造價。 |
3．實例分析
3.1．實例一（立體車庫）
筆者曾做過一立體車庫的消防設計，該車庫平面尺寸為11×7.4m，高34m，共計有18層，每層停2輛轎車，采用垂直升降電梯來輸送車輛，車庫內是無人的。該車庫是貼著一棟高層建筑而建的，充分利用了高度上的空間。其特點就是消防要求高，空間狹小。結合車庫具體情況，消防設計采用了氣體滅火系統，該滅火系統布置在車庫底層旁邊的設備房內。
針對該項目，比較常用的三類氣體滅火系統適用性如下：七氟丙烷滅火系統由于垂直輸送較短，應用該車庫內較為困難，且其造價較高，因此未予采用；惰性氣體IG-541滅火系統在技術應用上無困難，但其工程造價高，因此亦不采用；考慮車庫內是無人空間，可采用二氧化碳滅火系統，而且其綜和造價較低，因此本工程采用了該滅火系統。主要設備配置如下：36個45kg裝的二氧化碳鋼瓶及一套控制系統。
3.2．實例二（地鐵車站）
目前國內很多大城市都在大力發展軌道交通，有諸多地鐵車站需設計建設。由于地鐵是電力牽引的，車站內各類電氣及控制設備眾多，對此類設備的火災，水滅火系統是無能為力的，只能使用氣體滅火系統。
該使用場合的特點是：1、設備昂貴，保護要求高；2、需要保護的區域眾多，且比較分散，距離較遠；3、平時保護區域內是有人的；4、每個車站都要使用氣體滅火系統，用量大，需注意考慮環境影響，以避免將來被淘汰。
原標題淺談我國常用氣體滅火系統設計《基層建設》2017年6期
參考文獻
1．氣體滅火系統設計規范（GB50370-2005）2016.5
2．二氧化碳滅火系統設計規范（GB50193-93）1994.8
3．七氟丙烷滅火系統技術規程（DG/TJ08-307-2002）2016.7
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