上海气体灭火系统的灭火浓度

一、主流灭火剂灭火浓度标准

二、灭火浓度计算公式

1. 七氟丙烷灭火浓度计算

   $$C=\frac{K_1\times K_2\times W}{V}\times 100\mathrm{\%}$$

• $C$：灭火剂设计浓度（%）

• $W$：灭火剂总用量（kg）

• $V$：防护区净容积（m³）

• $K_1$：海拔修正系数（标准大气压取1.0）

• $K_2$：温度修正系数（20℃取1.0，每升高1℃增加0.3%）

• 参数说明：

2. IG541惰性气体浓度计算

   $$C_{\text{IG541}}=\frac{V_{\text{药剂}}}{V_{\text{防护区}}}\times (1-\frac{O_2}{21})\times 100\mathrm{\%}$$

• 目标氧浓度：需≤12.5%（人员安全限值为≤15%）

三、关键影响因素

1. 燃料类型

   燃料类别	七氟丙烷最小灭火浓度（%）	CO₂最小浓度（%）
   正庚烷（B类）	6.7	34
   乙醇（B类）	8.5	36
   聚氨酯（A类）	7.2	38

2. 环境条件

• 温度：每升高10℃，七氟丙烷设计浓度需增加3%

• 海拔：海拔每升高1000m，灭火剂用量增加10%

3. 安全余量

• 设计浓度 = 最小灭火浓度 × 1.3（NFPA 2001要求）

• 示例：正庚烷火灾最小浓度6.7% → 设计浓度8.7%

四、浓度验证方法

1. 实体火试验

• 1A火（木质垛）：验证A类火灾灭火浓度

• 2B火（正庚烷盘火）：验证B类火灾灭火浓度

• 标准火源：

• 验收标准：火焰在30秒内熄灭，10分钟无复燃

2. 数值模拟

• 浓度均匀度≥90%

• 灭火浓度持续时间≥10分钟

• 使用FDS（Fire Dynamics Simulator）模拟药剂分布，要求：

3. 现场检测

• 红外分析仪：测量防护区各点位浓度（误差≤±5%）

• 压力-浓度换算：通过管网压力反算药剂喷放量

五、典型场景设计参数

六、安全与环保要求

1. 人员安全限值

• 七氟丙烷：9%浓度下暴露时间≤5分钟（NFPA 2001）

• CO₂：>10%浓度可致窒息，需设置30秒疏散延时

2. 环保指标

   灭火剂	ODP（臭氧消耗）	GWP（全球变暖）
   七氟丙烷	0	3220
   IG541	0	0
   全氟己酮	0	1

七、设计步骤示例（七氟丙烷系统）

1. 确定防护区参数

• 容积 $V=500\text{m³}$，温度 $25\text{℃}$，海拔 $0\text{m}$

2. 选择设计浓度

• 正庚烷火灾最小浓度6.7% → 设计浓度 $6.7\times 1.3=8.7\mathrm{\%}$

3. 计算灭火剂用量

   $$W=\frac{C\times V}{K_1\times K_2}=\frac{8.7\times 500}{1.0\times 1.015}\approx 4285\text{kg}$$

   （温度修正系数 $K_2=1+0.003\times (25-20)=1.015$）

4. 验证喷放时间

• 喷放速率 $Q=4285\text{kg}\mathrm{/}10\text{s}=428.5\text{kg/s}$

• 管网设计需满足末端压力≥0.5MPa

八、维护与检测

1. 年度检测

• 浓度测试（偏差≤±5%）

• 钢瓶压力检测（2.5MPa±0.1）

2. 每3年检测

• 药剂纯度分析（七氟丙烷≥99.6%）

• 管网气密性试验（压降≤1%/24h）

总结：灭火浓度是气体灭火系统设计的核心参数，需结合火灾类型、环境条件及安全标准综合确定。建议优先采用数值模拟与实体火试验验证设计有效性，并定期维护确保系统可靠性。