机房柜式七氟丙烷设计方案.doc

机房柜式七氟丙烷气体灭火系统方案书
一、概述
1.1工程概况
本工程为机房气体灭火保护工程，按照甲方提供的文件资料及图纸的要求对需要进行气体灭火的场所结合我公司的产品进行灭火系统的深化设计，在设计中我公司将按照现今最新产品进行配套，在深化设计时我们将认真分析保护对象，防护区位置，实现气体灭火系统与火灾报警系统的有机结合，达到有效自动保护防护区的目的。
1.2 系统概述
本公司的产品在质量上和种类上都完全满足本工程的需求，并且本产品无色、无味、不导电、无二次污染、对大气臭氧层没有破坏（耗损潜能值ODP为0）是绿色消防产品，符合环保要求。本公司开发的七氟丙烷自动灭火系统设计参数完整、准确功能完善，工作可靠。该产品在2007年6月通过国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心的型式检验，符合最新的国家规范标准。
1.2.1关键技术设计简介
七氟丙烷灭火系统是气体灭火技术的应用。但七氟丙烷灭火时遇热分解的氟化物（HF）要比同样数量的哈龙1301多（因为七氟丙烷分子有七个氟原子，而哈龙1301分子仅有三个氟原子），HF对人体呼吸系统有刺激作用。此外七氟丙烷灭火剂的灭火性能比哈龙灭火剂要差（七氟丙烷最小灭火浓度为5.8%，哈龙1301最小灭火浓度为3.5%），所以保护相同容积的防护区，七氟丙烷灭火剂的用量较多。因此七氟丙烷灭火系统的设计，要求火灾发现早，灭火剂释放时间短。（国际标准ISO14520规定灭火剂释放时间小于10秒，国内规范要求最小为8秒），以求防护区在火灾初起阶段，温度不太高时释放灭火剂，释放时间越快，防护区内达到灭火浓度均匀的时间越短，灭火扑救越快，造成的分解物会越少。针对这一应用特性。本公司七氟丙烷灭火系统设备，其灭火剂容器阀门，采用最先进材料和最先进技术开发而成。具有安全、准确、反应迅速的优势。
本公司灭火剂容器瓶组有较多规格，从40升至180升共6种。以满足不同场所消防工程的需要。
1.2.2系统产品的性能特征
七氟丙烷灭火系统按国际标准送检，本公司对七氟丙烷灭火剂的灭火机理，其物理性能有深刻充分的了解，而生产制造的灭火系统设备更能符合消防工程的应用。灭火系统设备具有以下特性：
1.2.2.1技术先进性
七氟丙烷灭火系统在现行应用的气体灭火系统中，要求的喷放时间最短，因此其灭火剂的秒流量比其它灭火系统要大很多。所以灭火剂容器的阀门设计，需满足喷放的时间短的要求。
七氟丙烷灭火系统是用于重要场所的防护，灭火系统要处于良好的工作状态。但灭火剂瓶组的容器阀，其显示内部压力的压力表，是长期承受压力的仪表，在经过一段很长时间后，压力表有失准损坏的可能。因此本公司设计的压力表平时处于关闭状态，当检查储气瓶压力时松开压力表下的螺母90°即可打开压力表观看瓶内压力，检查完毕后，再拧紧螺母即可，这样可保证压力表长期受压使用及多次开启。
12.2.2可靠性
七氟丙烷灭火系统其设计寿命较长，一旦发生火灾，能立即启动释放灭火剂。因而其可靠性十分重要。
1) 为保障灭火设备在运输过程中某种意外因素引起误动作，在启动阀及容器阀上均设置了专用的运输保险销及防护帽，以防在运输及安装过程中瓶组误喷造成人员的伤害。
2) 灭火系统设备的启动部件采用电磁启动，长时期动作可靠，抗干扰能力强，比普通的电爆管启动技术在使用上更安全。电磁阀部件逐具经过推力测试，保证其工作推力达到设计启动力两倍以上。
3) 灭火系统瓶架采用异型钢材焊接成型，刚性及喷放时稳定性经过多次试验，让实其使用性能，外观美观，方便维修操作。
4) 在气动控制管路上，使用了气体单向阀来控制驱动气体的流动方向，反映迅速灵敏，结构紧凑，密封性能好，动作可靠。
5) 在集流管上设置了安全泄放装置（安全阀泄压阀），避免管道中压力大于允许值产生危险，安全阀中的膜片由专业厂家生产，进行严格的抽样检测，保证安全可靠。
1.3 七氟丙烷灭火系统主要部件
·七氟丙烷灭火瓶
·电磁启动器
·压力开关
·柜体
·喷嘴
1.3.1 七氟丙烷储气瓶
七氟丙烷储气瓶是由灭火剂贮存容器、容器阀及所贮存的七氟丙烷灭火剂组成。
■ 用途：平时用来贮存七氟丙烷灭火剂，火灾发生时将七氟丙烷灭火剂释放实施灭火。
■ 结构：容器为锰钢或铬钼钢热轧成整体钢瓶。容器阀采用不锈钢与铜合金金属材料， 结构紧凑、流体阻力小，上有安全泄放装置，安全可靠。
1.3.2 电磁启动器
■ 用途：安装在七氟丙烷灭火瓶上，按灭火控制指令，启动容器阀。
■ 结构：由电磁执行机构组成，其结构先进、作用力大、可靠性强、灵活机动
1.2.3 高压软管
■ 用途：用于容器阀与单向阀之间的柔性连接，缓解七氟丙烷灭火剂的流动冲击。
■ 结构：采用不锈钢波纹管和不锈钢丝网制作，两端采用球面密封形式。
1.3.4 压力开关
■ 用途：安装在气体喷射短管上，当释放七氟丙烷灭火剂时，压力开关动作，将信号送到放气灯、声光报警器和控制中心等部位。
■ 结构：由阀体、活塞和微动开关等组成。体积小、重量轻、灵活可靠。
1.3.5 柜体
■ 用途：用于存放灭火系统气瓶组。
2.3.6 喷嘴
■ 用途：安装于柜体表面，灭火时，将灭火剂均匀、准确的喷射到防护区。
1.4 灭火剂种类选择
在经常有人员工作的防护区，选用七氟丙烷灭火系统。
七氟丙烷灭火剂技术指标：
性能
技术指标
纯度
≥99.6%
酸度
≤3ppm
水含量
≤10ppm
不挥残留物
≤0.01%
1.5 气体灭火剂保护区的划分
柜式无管网七氟丙烷系统
序号
保护区名称
灭火剂类型
备 注
1
机房
七氟丙烷

二、规范和标准
气体灭火系统的设计、安装及验收，主要依据以下的规范及标准：
《气体灭火系统设计规范》GB50370-2005
《气体灭火系统施工及验收规范》GB50263-2007
《火灾自动报警系统设计规范》 GB50116-98
《火灾自动报警系统施工及验收规范》GB50166-2007
《建筑设计防火规范》 GB50016-2006
客户提供的有关图纸和技术资料。
三、设备运行的环境条件
环境温度：0℃～50℃
相对湿度：5%～95%
四、系统功能
4.1 系统的灭火过程
发生火灾时，当一路探测器报警后，设在该防护区域内的警铃动作；两路探测器都报警后，设在该防护区域内外的蜂鸣器及闪灯动作；系统进入延时阶段，控制盘完成相关设备的联动控制。经过延时后，控制盘输出24V直流信号电源启动储气瓶组上的电磁阀，打开储气瓶组释放灭火剂气体，灭火剂沿喷射短管和喷头输送到防护区域灭火。
如值班人员先于火灾探测系统发现火情，当用手提式灭火器或其它移动式灭火设备无法扑灭火灾时，可直接手动启动来灭火。如发现是系统误动作，或确有火灾发生但仅使用手提式灭火器和其它移动式灭火设备即可扑灭火灾，可按下设在防护区域门外的紧急止喷按钮，可以使系统暂时停止释放药剂。如需继续开启气体灭火系统，则只需松开紧急停止开关即可。
4.2 系统的控制方式
系统具有自动控制和手动控制两种控制启动方式。
4.2.1 自动控制方式
当防护区长期无人值班或很少有人出入时，应将火灾报警控制器上的控制方式选择键置于“自动”位置，同时将防护区门外的手动\自动转换开关置于“自动”状态。此时控制系统处于自动工作状态，当防护区发生火灾时，气体灭火系统自动完成防护区内的火灾报测、报警联动控制及喷气灭火整个过程。防护区内的单一探测回路探测火灾信号后，控制盘启动设在该防护区内的警铃。同时向FAS系统提供火灾预报警信号。同一防护区内的两个回路都探测到火灾信号后，控制盘启动设在该防护区域内外的声光报警器，经过30秒延时后，火灾报警控制器输出24V直流电，启动灭火系统。灭火剂经喷射短管和喷头释放到防护区，控制面板喷放指示灯亮，同时报警控制器接收压力讯号器反馈信号，开启防护区内门灯，避免人员进入，直至确认火灾已经扑灭。
设置于防护区门外的手动\自动转换开关应具有较强的抗冲击能力，且应采取有效防止误操作的措施。在系统处于自动工作状态下，当报警系统误报警进入延时时间时，手动\自动转换开关应能停止系统喷放灭火药剂。
4.2.2 手动控制方式
当防护区经常有人工作时且有人值班的情况下，为了防止系统误动作，应将火灾报警控制器上的控制方式选择键置于“手动”位置，并将防护区门外的手动\自动转换开关置于“手动”状态。此时系统处于手动控制状态。当防护区发生火灾时，火灾探测器将探测到的火灾信号输送给控制器，控制器立即发出声、光报警信号，同时发出联动信号，但不会输出启动灭火系统信号，此时需要经值班人员确认火灾后，按下控制器上相对应防护区的紧急启动按钮，即可按预先设定的程序启动灭火系统，释放七氟丙烷气体进行灭火。这种手动控制，实际上还是通过电气方式的手动控制。手动启动后，系统将不经过延时而被直接启动，释放灭火剂。
自动灭火系统的控制程序
回路故障
人员撤出 关闭防火门
关闭开口、关闭通风、空调设 备
复合信号报警延时启动
手动暂停
灭 火
通风换气
延 时30 S 自 动 启 动
启动装置动作
选择阀开启
容器阀开启
施放灭火剂
启动显示
压力讯号
门灯亮
人 员 发 现
感烟探测器
感温探测器
消 声
巡 检
破碎按钮启动
控制器手动按钮启动
火 警
火灾报警控制器
故 障 报 警
单一信号报警
主 备 电 源自 动 切 换
火灾时间显示
回路故障
电源故障
负载故障
手动状态
自动状态
手动/自动转换开关

五、七氟丙烷灭火系统设计方案
5.1 设计计算依据
《气体灭火系统设计规范》GB50370-2005
《气体灭火系统施工及验收规范》GB50263-2007
《火灾自动报警系统设计规范》 GB50116-98
《火灾自动报警系统施工及验收规范》GB50166-2007
《建筑设计防火规范》 GB50016-2006
客户提供的有关图纸和技术资料。
5.2 设计范围
机房。
5.3 选用灭火方式
采用柜式半固定灭火系统设备，实行全淹没灭火。
5.4 设计计算过程
5.4.1 灭火剂用量计算：
1、确定防护区灭火设计浓度依据《气体灭火系统设计规范》（GB50370-2005）中有关规定，机房灭火浓度取C=8%；
2、计算防护区的净空容积(m3)：
机房面积 85㎡，房间高度3m：体积V =255m³
3、灭火剂用量计算：
根据《气体灭火系统设计规范》（GB50370-2005）中七氟丙烷设计用量的计算公式：
W=K*（V／Ｓ）*[C／（100-C）]
式中
W —七氟丙烷的灭火设计用量(Kg)；
K —海拔高度修正系数；（取K=1）
C —七氟丙烷灭火设计浓度（%）；
S —七氟丙烷过热蒸汽在101KPa和预防区最低环境温度下的比容（m³/Kg），
V —防护区的净容积（m³）；
其中:
S = K1+ K2T
式中:
T —温度（℃）
K1 — 0.1269
K2 — 0.0005130
20℃时，S=0.13716；
得防护区的灭火剂用量如下：
机房： W = K*（V／Ｓ）*[C／（100-C）]
=1´（225／0.13716）´[8／(100-8)]=162kg
5.4.2、灭火剂储存量计算：
机房：由设计用量W=162kg，选用2套GQQ90/25型柜式灭火装置，根据我公司产品气体灭火系统设计手册90L钢瓶剩余量约为2Kg/瓶，则贮存量W1=W+W2（瓶内剩余量）=162 + 2*2 = 164kg。取164kg。每瓶充装82kg。
5.4.3、泄压口面积计算：
Fx=0.15 Qx/
式中：A ——泄压口面积（m2）
Qx — 七氟丙烷在防护区的平均喷放速率（kg/s）(Qx=W/t，t值为喷放时间，机房取8s)
p — 围护结构的承受内压的允许压强 取1200Pa
机房： Fx=0.15 Qx/
=0.15´164/8/
= 0.1
设计参数及结果汇总如下：
柜式系统参数表
防护区名称
设计浓度（%）

净容积（m£）
设计用量（kg）
瓶组剩余量(kg/瓶)
储存量（kg）
瓶组数（个）
型 号
泄压口面积（m2）
机房
8
255
162
2
82
2
GQQ90-PL
0.1
注：防护区泄压口宜设在外墙上，应位于防护区净高的2/3以上。
六、气体灭火报警系统设计方案
6.1 设计依据
根据火灾自动报警系统设计规范 GB50116-1998
8.1.2感烟探测器、感温探测器的保护面积和保护半径，应按表8.12确定。
感烟探测器、感温探测器的保护面积和保护半径 表8.1.2
火灾探测器的种类
地面面积S（m2）
房间高度h(m)
一只探测器的保护面积A和保护半径R
屋顶坡度θ
θ≤15°
15°＜θ≤30°
θ＞30°
A（m2）
R(m)
A（m2）
R(m)
A（m2）
R(m)
感烟探测器
S≤80
h≤20
80
6.7
80
7.2
80
8.0
S＞80
6＜h≤12
80
6.7
100
8.0
120
9.9
h≤6
60
5.8
80
7.2
100
9.0
感温探测器
S≤30
h≤8
30
4.4
30
4.9
30
5.5
S＞30
h≤8
20
3.6
30
4.9
40
6.3
8.1.3感烟探测器、感温探测器的安装间距，应根据探测器的保护面积A和保护半径R确定，并不应超过本规范附录A探测器安装间距的极限曲线D1-D11(含D9′)所规定的范围。
8.1.4 一个探测区域内所需设置的探测器数量，不应小于下式的计算值：
(8.1.4)
式中N-探测器数量(只)，N应取整数；
S-该探测区域面积(m2)；
A-探测器的保护面积(m2)；
K-修正系数，特级保护对象宜取0.7～0.8，一级保护对象宜取0.8～0.9，二级保护对象宜取0.9～1.0。
根据《气体灭火系统设计规范》GB50370-2005
6.0.2防护区内的疏散通道及出口，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灯，以及防护区采用的相应气体灭火系统的永久性标志牌。灭火剂喷放指示灯信号，应保持到防护区通风换气后，以手动方式解除。
根据防护区面积计算气体灭火报警设备如下：
序号
名称
数量
1
点型光电感烟探测器
4
2
点型感温火灾探测器
10
3
探测器底座
14
4
声光报警器
2
5
警铃
2
6
紧急启停按钮
2
7
放气指示灯
2
8
气体灭火专用模块
1
9
气体灭火控制器
1
七、设计图纸
根据提供的防护区图纸设计布置图如下（详见CAD图纸）：