上海全淹没式气体灭火系统详解

全淹没式气体灭火系统通过向防护区内均匀释放灭火剂，使整个空间迅速达到灭火浓度，从而扑灭火灾。其核心特点为“全覆盖、快速响应”，适用于封闭或可密闭的防护区。以下是系统的全面解析：

一、系统工作原理

1. 灭火剂释放

• 火灾探测器（烟感、温感）触发报警后，控制系统启动驱动装置（如电磁阀、氮气瓶组）。

• 灭火剂通过管网和喷嘴快速喷放，通常在10-60秒内充满防护区。

2. 浓度维持

• 设计浓度需维持≥10分钟（根据GB 50370要求），防止复燃。

• 通过计算防护区体积、泄压口面积及灭火剂用量，确保灭火剂均匀分布。

3. 安全控制

• 延时喷放（30秒可调），预留人员疏散时间。

• 联动关闭通风系统、防火阀，避免灭火剂流失。

二、核心设计要素

1. 灭火剂选择与用量计算

   灭火剂类型	设计浓度（体积%）	浸渍时间（分钟）	用量公式
   七氟丙烷	7%-9.5%	≥10	$W=\frac{C\cdot V}{K_1\cdot K_2}$
   IG541	37.5%-42.5%	≥10	$W=\frac{V\cdot (C-21\mathrm{\%})}{0.657}$
   全氟己酮	4%-6%	≥10	$W=\frac{C\cdot V}{0.14}$

• $W$：灭火剂用量（kg）

• $C$：设计浓度（%）

• $V$：防护区净容积（m³）

• $K_1$：海拔修正系数

• $K_2$：温度修正系数

• 参数说明：

2. 管网设计规范

• 喷嘴布局：间距≤4.5m，覆盖半径≤5m，确保无死角。

• 管道流速：干管≤10m/s，支管≤15m/s，减少压降。

• 均衡设计：各喷嘴流量偏差≤10%（通过水力计算软件验证）。

3. 泄压口设置

• $S$：泄压口面积（m²）

• $Q$：灭火剂喷放速率（kg/s）

• $P$：防护区围护结构允许压强（Pa）

• 面积计算：

  $$S=0.0075\times Q\times \sqrt{\frac{1}{P}}$$

• 安装位置：靠近防护区顶部，避免灭火剂流失。

三、适用场景与优势

1. 典型应用场所

• 电子设备间：数据中心、通信机房（保护服务器、交换机）。

• 文化遗产保护：博物馆、档案馆（无残留，避免文物损坏）。

• 工业设施：油浸变压器室、危险品仓库（快速抑制爆炸风险）。

• 特殊环境：低温冷库、船舶机舱（适应极端温度）。

2. 核心优势

• 高效灭火：10秒内扑灭初期火灾，减少经济损失。

• 无二次损害：不导电、无残留，保护精密设备。

• 环保性（使用全氟己酮或IG541时）：零ODP、低GWP，符合国际环保标准。

四、系统组成与设备选型

五、与其他灭火系统的对比

六、安装与维护要求

1. 施工规范

• 管网需进行气压试验（1.5倍工作压力，保压5分钟无泄漏）。

• 喷嘴安装高度距顶棚≤0.5m，避免药剂分布不均。

2. 维护周期

• 月度检查：压力表读数、喷嘴堵塞情况。

• 年度检测：灭火剂浓度测试、管网气密性验证。

• 每3-5年：钢瓶水压试验、控制柜元器件更换。

3. 成本分析

   项目	七氟丙烷系统	IG541系统	全氟己酮系统
   初期成本（万元）	10-50	15-60	20-80
   年维护成本（万元）	1-3	0.5-2	2-5
   环保合规性	低（GWP=3220）	高（GWP=0）	极高（GWP=1）

七、典型案例

1. 上海某数据中心

• 系统类型：全淹没七氟丙烷

• 防护区：2000m²机房，净高4m

• 灭火剂用量：计算浓度8.5%，实际用量3200kg

• 效果：火灾模拟试验中，8秒扑灭1A标准火，设备零损伤。

2. 北京国家档案馆

• 系统类型：全淹没IG541

• 设计浓度：40%

• 优势：喷放后氧浓度维持12.8%，人员安全撤离后系统启动，文物无损害。

八、未来趋势与建议

1. 环保替代：逐步淘汰高GWP灭火剂（如七氟丙烷），推广全氟己酮和IG541。

2. 智能化升级：集成物联网（IoT）实时监测药剂存量、管网压力及环境参数。

3. 标准化建设：完善全氟己酮等新型灭火剂的设计规范（目前依赖地方标准如DB37/T 3642-2019）。

结论：全淹没式气体灭火系统是封闭空间火灾防护的最优选择，尤其适合电子设备、文化遗产等高价值场所。设计时需综合考虑灭火剂特性、防护区结构及环保要求，定期维护可确保系统长期可靠性。随着环保政策趋严，低GWP灭火剂的应用将成为主流。