气体消防报警系统 机房消防系统需求说明

气体消防报警系统

一、设计依据

DBJ15-23-1999《七氟丙烷（ HFC-227ea ）洁净气体灭火系统设计规范》 ； 

NFPA-2001《洁净气体灭火系统设计规范》； 

GB50116-98 《火灾自动报警系统设计规范》； 

GB50263 － 97 《气体灭火系统施工及验收规范》； 

GB50116-92 《火灾自动报警系统施工及验收规范》； 

二、机房消防系统需求说明 

由于机房中有大量的计算机设备，保存了大量的非常重要的数据。机房在发生意外火灾时为了既是实现消防报警，将设备和系统的损害减少到最小，设计采用 气体消防系统的有、无管网消防系统。 

1) 机房气体消防系统设计原理

根据有关消防标准及规范，结合系统特点，气体自动灭火方案可采用全淹没单元独立灭火方式。

2) 机房气体消防系统动作原理

系统具有自动、手动及机械应急启动三种控制方式。保护区均设二路独立探测回路，当第一路探测器发出火灾信号时，发出报警，指示火灾发生的部位，提醒工作人员注意：当第二路探测器亦发出火灾信号后，自动灭火控制器开始进入延时阶段（ 0~30S 可调），此阶段用于疏散人员（声光报警器动作）和联动设备的（关闭摇风空调，防火卷帘门等）。延时过后，向该保护区的电磁驱动器发出灭火指令，打开七氟丙烷气瓶，向灭火区进行灭火作业，同时报警控制器接受压力信号发生器的反馈信号，控制面板喷放指示灯亮，当报警控制器处于手动状态，报警控制器只发出报警信号，不输出动作信号，由火警值班人员确认火灾后，按下报警控制面板上的紧急启停按钮或保护区门口处的紧急启停按钮，即可启动系统喷放七氟丙烷灭火剂。 

3) 七氟丙烷气体灭火剂性能及灭火机理

七氟丙烷灭火剂是一种无色无味、低毒性、电绝缘性好，无二次污染的气体，对大气臭氧层的耗损潜能值（ ODP ）为零。其化学结构式为 CF3-CHF-CF3 。在一定压强下呈液态储存。在火灾中具有抑制燃烧过程基本化学反应的能力，其分解产物能够中断燃烧过程中化学连锁反应的链传递，因而灭火能力强、灭火速度快。

4) 七氟丙烷灭火系统工作程序及原理

当防护区发生火灾时，灭火系统有三种启动方式：

自动启动：此时感温探测器、感烟探测器发出火灾信号报警，经甄别后由报警和灭火控制装置发出声光报警，下达联动指令，关闭联锁设备，发出灭火指令，延迟 0-30 秒电磁阀动作，启动容器和分区选择阀，释放启动气体，开启各储气瓶容器阀，从而释放灭火剂，实施灭火。 

手动启动：将灭火控制盘的控制方式选择键拨到 “ 手动 ” 位置。此时自动控制无从执行。操作灭火控制盘上的灭火手动按钮，仍将按上述即定程序实施灭火。一般情况，保护区门外设有手动控制盒。盒内设紧急启动按钮和紧急停止按钮。在延迟时间终了前可执行紧急停止。 

应急启动：在灭火控制装置不能发出灭火指令时，可进行应急启动。此时，人为启动联动设备，拔下电磁启动器上的保险盖，压下电磁铁芯轴。释放启动气体，开启整个灭火系统，释放灭火剂，实施灭火。

5) 系统设备組成元件

整个系统主要有以下元件组成：气体灭火剂、报警灭火控制器、气体钢瓶、气体手动控制盒、气体喷放显示门灯、声光报警器，空调切断装置、照明切断装置、防火阀、光电感烟探测器、单相阀，电控头、高压无缝钢管、三通、直通等等。

6) 系统功能说明

一旦发生火灾险情，通过各个光电感应器采集信号传送至报警灭火控制器，首先在第一时间报警，然后在自动切断空调新风设备的供电盒照明的供电，启动气体灭火系统，对机房进行气体灭火，减少机房的损失。 

7) 可扩充功能

可以通过增加钢瓶数量和气体灭火剂的重量实现气体消防系统控制机房面积的扩容，增加另外区域的气体消防控制。

三、七氟丙烷机房气体灭火系统设计

1.灭火剂

七氟丙烷HFC227ea的化学分子式为CF3CHFCF3，其质量应符合相应安全的技术指标。

2.防护区

防护区的划分应符合以下要求。

(1)防护区宜以固定的单个封闭空间划分;当同一区间的吊顶和地板下需同时保护时，可合为一个防护区。

(2)当采用管网灭火系统时，一个防护区的面积不宜大于800㎡;容积不宜大于3600m3。

(3)当采用预制灭火装置时，一个防护区的面积不宜大于500㎡;容积不宜大于1600m3。

(4)防护区的最低环境温度不应低于-l0℃。

(5)防护区围护结构及门窗的耐火极限均不应低于0.5h;吊顶的耐火极限不应低于0.25h。

(6)防护区围护结构承受内压的允许压强，不宜低于1.2kpa。

(7)防护区灭火时应保持封闭条件，除泄压口以外的开口，以及用于该防护区的通风机和通风管道中的防火阀，在喷放七氟丙烷前，应做到关闭。

(8)防护区的泄压口宜设在外墙上，应位于防护区净高的2/3以上。

　　泄压口面积按下式计算:

Fx=0.l5*Q/(Pfx0.5)

式中Fx----泄压口面积(mz);

Q一一七氟丙烷在防护区的平均喷放速率(kg/s);

Pf一一围护结构承受内压的允许压强(Pa)。

当设有外开门弹性闭门器或弹簧门的防护区，其开口面积不小于泄压口计算面积的，不须另设泄压口。

(9)两个或两个以上邻近的防护区，宜采用组合分配系统。

3.设计浓度

七氟丙烷的灭火设计浓度宜采用8%。

4.浸渍时间

七氟丙烷灭火时的浸渍时间，不宜小于3分钟。

5.设计用量

灭火系统的设计总用量，应为防护区灭火设计用量与系统中喷放不尽的剩余量之和。

(1)防护区灭火设计用量应按下式计算:

W=K*(V/S)*C/(100-C)式中W一一防护区七氟丙烷灭火设计用量(kg);

C----氟丙烷灭火设计浓度(%);

S一-七氟丙烷过热蒸气在101kpa和防护区最低环境温度下的比容(m3/kg);

V----防护区的净容积(m3);

K一一海拔修正系数。

七氟丙烷在不同温度下的过热蒸气比容，应按下式计算:S=K1+K2*T

式中T一-温度(C);

K1---0.1269

K2一一0.000513

(2)喷放不尽的剩余量，应包括储存容器内剩余量和管网内的剩余量。

1)储存容器内的剩余量，可按储存容器内引升管管口以下的容器容积计算。

2)均衡管网和只含一个封闭空间的防护区的非均衡管网，其管道内的剩余量，均可不计。

3)防护区中含两个或两个以上封闭空间的非均衡管网，其管网内的剩余量，可按管网第1支点后各文管的长度，分别取各长支管与最短文管长度的差值为计算长度，计算出的各长文管末段的内容积量，应为管网内的容积剩余量。

(3)当灭火系统为组合分配系统时，设计总用量中有关防护区灭火设计用量的部分，应采用该组合中防护区设计用量最大者替代。

用于需不间断保护的防护区灭火系统和超过8个防护区组合成的组合分配系统，应设七氟丙烷备用量，备用量按100%确定。

6.七氟丙烷输送

七氟丙烷灭火系统应采用氮气增压输送，氮气的含水量不应大于0.006%。额定增压压力分为两级，应符合以下要求:a一级2.5士0.125MPa(表压);b二级4.2士0.125MPa(表压)

7.充装率

储存容器中七氟丙烷的充装率，不应大于1150kg/m3。这是150/CD/14520标准规定容器中七氟丙烷的充装率，不过在系统设计中为满足各项设计条件，七氟丙烷充装率是很难达到这个上限值;这个上限是从系统的安装角度上规定的，并非是设计推荐的应用数据。在初选储存容器的充装率时，建议采用844kg/m3左右。

8.管道内容积

系统管网的管道内容积，不宜大于该系统七氟丙烷充装容积量的80%。

9.喷放时间

在主机房防护区，不宜大于7s;其它防护区，不应大于10s。

　　10.管网

(1)管道。管网管道及其附件应能承受最高环境温度下的工作压力，并应符合以下要求。

1)输送七氟丙烷的管道应采用无缝内外镀锌钢管。

2)输送启动气体的管道，宜采用铜管。

3)管道的连接当公称直径小于或等于80mm时，宜采用螺纹连接:大于80mm时，宜采用法兰连接.

4)管网布置设计为均衡系统时，各个喷头，应取相等设计流量;从第1分流点至各喷头的管道阻力损失，其相互间的最大差值不应大于20%;不能采用四通管件进行分流。(七氟丙烷灭火系统管网的布置应尽量采用均衡系统，因为均衡布置可以使灭火剂在防护区均匀分布，有利于灭火;可以不考虑灭火剂在管网中的剩余量，节约灭火剂;另外还可以简化管网计算，统一喷头规格。)

(2)喷头。喷头设计应符合以下要求。

1)贴近防护区顶面安装，距顶面的最大距离不应大于0.5m。

2)喷头最大保护高度，不宜大于5.0;最小保护高度，不宜小于0.5m。

3)当防护区高度h≤l.5m时，喷头的保护半径，不应大于3.5m;时，当防护区高度h≥l.5m时，喷头的保护半径保护半径，不应大于5.0m。

4)喷头应以其喷射流量和保护半径进行合理配置，满足七氟丙烷在防护区均匀分布的要求。(3)管网计算。管网计算中有两大难点:一是管道流量，二是管道压力的确定。

由于七氟丙烷灭火系统采用了氮气增压输送，氮气增压方法是采用的定容积酌密封蓄压方式，在七氟丙烷喷放过程中无氮气补充增压。这样的管流计算是比较复杂的。

工程上一般可以沿用卤代烷灭火系统的惯用做法，以平均流量(即喷头喷放流量的50%)为瞬时流量;依据流体力学管流阻力损失计算基本公式和阻力平方区的尼姑拉茨公式计算管道压力，确定管网申各段管道直径。

11.储存装置

储存装置应由储存容器、容器阀、单向阀和集流管等组成。预制灭火装置的储存装置应由储存容器、容器阀组成。

在储存容器或容器阀上，应设安全泄压装置和压力表。组合分配系统的集流管，应设安全泄压装置。

安全泄压装置的动作压力，应符合以下要求:a储存压力为2.5MPa时，应为4.8士0.4MPa;b储存压力为4.2MPa时，应为6.8士0.4MPa。

在容器阀和集流管之间的管道上应设单向阀。单向阀与容器阀或单向阀与集流管之间应采用软管连接。储存容器和集流管应采用支架固定。备用量的储存容器与主用量的储存容器应连接在同一集流管上，并能切换使用。

在储存装置上应设耐用的固定标牌，标明每个容器的编号、皮重、灭火剂名称、充装量、充装日期和储存压力等。

储存装置宜设在靠近防护区的专用储瓶间内。该房间的耐火等级不应低于二级，室温应为-10℃一50℃，应有直接通向室外或疏散走道的出口。

储存装置的布置，应便于操作、维修及防止阳光照射。操作面距墙面或两操作面之间的距离，不宜小于lm。

12.操作控制

采用七氟丙烷灭火系统和预制灭火装置的防护区，应按现行国家标准《火灾自动报警系统设计规范》的规定设置火灾自动报警系统，探测的灵敏度宜采用一级。

灭火系统应设自动控制、手动控制和机械应急操作3种启动方式。设置在防护区内的预制灭火装置应有自动控制和手动控制两种启动方式。在自动控制程序中，应安排0一30s可调的延迟喷射的环节。延迟时间的设置，应根据人员安全尽快撤离防护区的需要;对于平时无人工作的防护区，可设为0.5m。

自动控制装置应在接到两个独立的火灾信号后才能启动。手动控制装置和手动与自动转换装置应设在防护区疏散出口的门外便于操作的地方。机械应急操作装置应设在储瓶间内或防护区疏散出口门外便于操作的地方;并且，其操作方式应经两步完成。

灭火系统与预制灭火装置的操作与控制，应包括对需联动的开口封闭装置、通风机和防火阀等设各的操作与控制。设有消防控制中心的场所，各防护区灭火控制系统的动作信息，应传送给消防控制中心。这些信息包括火灾信息捕获灭火动作、手动与自动转换和系统故障等。

灭火系统和预制灭火装置的供电，应符合现行国家防火标准的规定;保证系统操作和控制需要的压力和气量。

13.人员安全

防护区应有足够宽的疏散通道和出口，保证人员在30S内能撤出防护区。

防护区的疏散通道及出口，应设应急照明与疏散指示标志。防护区内应设火灾声报警器，必要时，可增设闪光报警器。防护区的入口处应设火灾声、光报警器和灭火剂喷放指示的门灯，以及防护区采用了七氟丙烷保护的标志牌。喷放门灯指示，应保持到防护区通风换气后手动去除。

防护区的门应向外开启，并能自行关闭;疏散出口的门，必须能从防护区内打开。

灭火后的防护区应通风换气，地下防护区和无窗或设固定窗扇的地上防护区，应设机械排风装置，排风口宜设在防护区的下部并应直通室外。

地下储瓶间应设机械排风装置，排风口应设下部直通室外。

技术术语

1.全淹没灭火系统

在规定的时间内。向防护区喷射一定浓度的灭火气体，并使其均匀地充满整个防护区的灭火系统。

2.预制灭火装置

按一定的应用条件，将灭火气体储存装置和喷放喷头等部件预先组合成套的灭火装置。

3.组合分配系统

用一套灭火气体储荐装置保护两个或两个以上防护区的灭火系统。

4.灭火浓度

在101kpa大气和规定的温度条件下，扑灭某种火灾所需灭火气体在空气中的最小体积百分比。

5.浸渍时间

在防护区内维持定的灭火气体浓度，使火灾完全熄灭所需的时间。

6.充装率

充装在储存容器的灭火气体质量与容器的容积之比，单位为Kg/m

7.泄压口

灭火气体喷放时，防止防护区过压的开口。