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茂名图书馆新馆气体灭火系统选用及设计

日期：2024-11-10 18:15
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摘要：
1、工程概况
    茂名图书馆新馆位于茂名市文化广场，是市（地）级公共图书馆，是茂名地区的藏书目
    录、馆际协作和业务辅导的中心。新馆藏书规模达120万册，每天接待读者2000人，阅览座位约1000个，是茂名市文化广场的一座重要建筑物。新馆的总建筑面积21781.8m2，地上四层、地下一层，总建筑高度18.40m，内设中央空调。
    现考虑在图书馆地下层的柴油发电机房，首层的消防控制中心及计算机，四层古籍文献阅览室及地方文献内参资料阅览室采用气体消防灭火系统。
    2、气体灭火系统的选择
    一九八七年九月在加拿大的蒙特利尔，世界各国一致签署了为保护地球臭氧层和挽救整个地球生态环境，而在全球范围内**禁止生产和使用氟氯烃和卤代碳氢化合物的“蒙特利尔协定书”。至此，一直作为一种极其有效的灭火系统并被广泛使用的卤代烷1301灭火系统和其它类似的灭火系统，开始被绝大多数国家禁止使用。目前国内替代1301的洁净气体灭火剂主要有烟烙尽（IG-541）、七氟丙烷（HFC-227ea）、三氟甲烷（HFC-23）和CO2四种，现对以上四种产品进行比较（见表一）。
名称/项目
IG-541
HFC-227ea
HFC-23
CO2
化学组成
52%N2,40%Ar,8%CO2
CH3CHFCH3
CHF3
CO2
设计浓度(%)
37.5%~43%
7.5%~10%
不小于15.6%
40%
气体释放时间
不大于60s
不大于10s
不大于10s
不大于60s
浸渍时间
不小于10min
不小于10min
不小于10min
不小于20min
贮存压力
15/20MP
2.5MPa
 
15MPa
输送距离
150m
30m
60m
80m
NOAEL浓度
43%
9.0%
50%
20%时人死亡
LOAEL浓度
>52%
>10.5%
>50%
LC50浓度
无
>80%
>65%
温室效应
无
有
有
有
无
产生HF酸,对设备有腐蚀
产生HF酸,对设备有腐蚀
有雾化现象
药剂价格
较高
高
高
低
    注：NOAEL浓度：未观察到在生理上或毒性反应上产生影响的*高浓度。
    LOAEL浓度：可观察到在生理上或毒性反应上产生影响的*低浓度。
    LC50浓度：有50％试验小鼠致死在暴露4h的灭火剂浓度。
    综合上述各气体灭火系统的优缺点，结合防护区特点（如体积小、分散、输送距离远、经常有人工作等）,适合本设计的气体灭火系统只有烟烙尽（IG-541）气体灭火系统。
    3、烙尽气体灭火系统的设计
    3．1、设计原理
    通过喷放惰性气体，降低空气中氧气的比例（1min内氧气浓度降低至12.5％），以阻止燃烧；同时CO2浓度提高至4％，以刺激肺部呼吸。
    3．2、系统组成
    储存装置（储存容器、容器阀、高压软管、单向阀、**泄压阀、集流管和压力指示器）、减压孔板、选择阀、压力开关、管道、喷头，烟感温感探测系统、报警装置和控制盘等。
    3．3、计参数
    *小设计灭火浓度37.5%(16℃时)，*大设计灭火浓度42.8%(32℃时)。
    3．4、灭火剂设计用量
    a.烟烙尽气体灭火剂设计用量按下式计算，
    M=XV
    式中M－灭火剂设计用量（m3）
    V－防护区净容积（m3）
    X－淹没系数，X=2.303x(VS/S)xLog［100/（100-C）］，S－烟烙尽过热蒸汽比容（m3/kg），可由下式近似求得：S=0.65799+0.00239T
    式中T－防护区内预期*低环境温度（℃）
    C－灭火剂设计浓度
    Vs－20℃时灭火剂比容，取0.707m3/kg
    b.管网及容器瓶内的剩余量按设计用量的1％～2％考虑。
    c.系统灭火剂用量，应为防护区灭火剂设计用量与系统中喷放不净的剩余量之和。
    3．5、统管网设计
    a.灭火剂喷射时间，应保证在1min之内达到*小设计浓度的95％。
    b.喷嘴出口前压力一般不应小于2.2Mpa。
    c.喷嘴的*大安装高度为6.0m，超过6.0m时应在高度方向另外加设喷嘴。
    d.管道容积与储存容器的容积比不应超过66％。
    e.集流管中减压孔板孔径与其连接管道直径之比应在13％～55％范围内。
    3．6、防护区设计
    a.当采用管网系统时，一个防护区的面积不宜大于500m2，容积不宜大于2000m3。
    b.防护区围护结构的耐火等级不应低于0.5h；吊顶耐火等级不应低于0.25h；围护结构所能承受内压的允许压强不宜低于1.2Kpa。
    c.防护区灭火时应保持封闭条件，除泄压口外的其他开口，应能在洁净气体前自动关闭。
    d.防护区泄压口设置
    一般来说，若保护区设有外开门、弹性闭门器或弹簧门，如果其开口面积不小于泄压口的计算面积，该保护区可不设泄压口。泄压口计算面积公式如下：
    Af=Kq/Pf0.5
    式中Af－泄压口面积（m2）
    K－泄压口面积系数，K=0.0135
    Q－灭火剂的喷放速率，Q=2.7M/t，其中M为灭火剂设计用量，t(min)为喷放时间。
    Pf－围护结构承受内压的允许压强。
    4、系统的自动控制
    4．1、自动控制
    自动控制应具有自动探测火灾和自动启动系统的功能。灭火系统的自动控制应在收到防护区内两个独立的火灾报警信号后才能启动。自动控制启动时可以设置*长为30秒的延时，以使防护区内人员撤离和关闭通风管道中的防火阀。
    4．2、手动控制
    每一个防护区应设置一个手动/自动选择开关，选择开关上的手动和自动位置应有明显标识。防护区入口处应设置紧急停止喷放装置。在所有情况下，手动启动控制应优先于紧急停止功能。手动启动可不经过延时而直接启动。
    4．3、机械应急操作
    当自动控制和手动控制均失灵时，需要采用机械应急操作来启动，工作人员可通过钢瓶上的释放阀或选择阀上的手动启动器来启动整个气体灭火系统。
    5、结束语
    烟烙尽气体灭火系统其成分均为惰性气体，气体取自于大自然。其优点是灭火前后的气体对人无伤害，对环保无任何影响，气体价格便宜。但是其缺点是，钢瓶数量多，而且储存及工作压力大，灭火浓度要求高，这些对进一步推广和使用烟烙尽气体灭火系统带来了一些困难。但是，相对于其他气体灭火系统，茂名图书馆选用烟烙尽作为气体灭火剂，仍不失为一种理想的哈龙替代物。（作者单位：广东省建筑设计研究院）
    参考文献
    1、上海市工程建设规程《惰性气体IG-541灭火系统技术规程》DG/TJ08-306-2001，J10112-2001
    2、广东省标准《七氟丙烷（HFC-227ea）洁净气体灭火系统设计规范》DBJ15-23-1999
    3、中华人民共和国国家标准《二氧化碳灭火系统设计规范》GB50193-93
    4、国内民用建筑工程设计技术措施－给水排水
 
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