国内外气体灭火系统标准规范及研究动态分析
发布时间:2014/6/14   发布人:小甄   来源:    返回上一页

气体灭火系统是传统四大灭火系统之一,是以二氧化碳、七氟丙烷、三氟甲烷、IG541、IG55、IG01等气体为灭火介质的固定灭火系统。气体灭火系统诞生于20世纪20、30年代,1929年美国颁布了世界上第一个二氧化碳灭火系统标准,1961年日本制定二氧化碳灭火系统技术标准,1962年德国制定二氧化碳灭火系统规程,1968年美国制订了卤代烷灭火系统的应用技术标准,1979年英国制定了二氧化碳灭火系统规范并于1986年修订,1994年美国制订洁净气体灭火系统标准。随着人们对气体灭火技术研究的不断深入,气体灭火系统的种类越来越多,工作原理也日趋完善, 各个国家以及ISO国际标准化组织都制定了相应的产品标准和设计规范。

1 国内外气体消防产品标准及规范

随着气体灭火系统的广泛应用,ISO国际标准化组织及工业发达国家先后颁布了气体灭火系统的相关产品标准和应用规范,为规范气体灭火系统产品的设计、生产、使用和监督管理起到了积极的促进作用。从1989年起,我国在参考国外先进标准的基础上,结合我国气体灭火系统产品研发、设计、生产和使用的经验,先后起草并发布实施14个气体灭火系统的产品标准和应用规范,其涵盖产品类型、技术要求及相关设计标准基本和国际、国外标准保持一致。同时,根据我国气体灭火系统产品设计和应用的实际经验, 部分技术条款中也增加了适合于我国国情的条款。对于部分气体灭火产品,如柜式气体灭火装置、悬挂式气体灭火装置、探火管灭火装置等,国外虽然有相应的应用实例,但还未制订相应的标准或规范,我国已完成了上述产品标准和规范的制订工作,为这些产品的设计、生产和使用提供了技术依据,促进了产品的广泛应用。

国内已颁布的气体灭火系统产品标准和规范有:GB95-1989《 卤代烷灭火系统容器阀性能要求和试验方法》、GB796-1989《 卤代烷灭火系统喷嘴阀性能要求和试验方法》 、GA13-2006《 悬挂式气体灭火装置》 、 GB14103-1993《 卤代烷灭火系统选择阀性能要求和试验方法》 、GB141 04-1993《 卤代烷灭火系统单向阀性能要求和试验方法》 、GB14105-1993《 卤代烷灭火系统阀驱动器性能要求和试验方法》 、GB14106-1993《 卤代烷灭火系统压力表性能要求和试验方法》、GB16669-2010《 二氧化碳灭火系统及部件通用技术条件》、GB16670-2006《 柜式气体灭火装置》 、GB25972-2010《 气体灭火系统及部件》、GB19572-200 4《 低压二氧化碳 灭 火 系 统 及 部件》 、GB50370-2005《 气 体 灭 火 系 统 设 计 规 范》、GB50193-2010《 二氧化碳灭火系统设计规范》、GB50263-2007《 气体灭火系统施工及验收规范》 、CECS312-2012《 惰性气体灭火系统技术规程》 。

ISO及工业发达国家已颁布的气体灭火系统产品标准和规范有:EN1209 4-1~20《 固定灭火系统—气体灭火系统部件》 ,ISO6183:1990《 消防设备—室内二氧化碳灭火系统—设计与安装》、IS O14520-1~15:2006《气体灭火系统—物理性能和系统设计》,NFPA12《 二氧化碳灭火系统标准》,NFPA12A《 哈龙1301灭火系统标准》,NFPA2001《 洁净气体灭火系统标准》,VDS2380《 惰性气体灭火系统》 ,VDS2381《卤代烃气体灭火系统》,UL2166《 卤代烃洁净气体灭火系统标准》,UL2127《 惰性洁净气体灭火系统标准》,CEA4007《CO2灭火系统 设计及安装》,ISO/TS13075《 气体灭火系统 预设计灭火系统流量计算方法及验证试验》 。

2 国内外标准、 规范相关技术指标比对分析

2.1 NFPA2001与GB25972-2 010和GB50370-2005的对比

( 1) 新型灭火剂的要求。NFPA2001表1.4.1.2中列出的灭火剂中增加了两种新型灭火剂,分别为FK-5-1-12( 俗称“ NOVEC1230”)和HFCBlenbB, 并明确了选择并使用新型灭火剂的原则。我国标准中还未提及上述两种灭火剂。根据公安部消防局2001年颁布的公消[2001]217号文件《 关于进一步加强哈龙替代品及其替代技术管理的通知》 的规定,FK-5-1-12和 HFCBlendB未包括在内,主要是因为这两种灭火剂是近几年研发出的产品,其中FK-5-1-12已经在美国、欧洲、日本等有广泛的应用,HFCBlendB灭火剂的应用还未见到详细的报道。

据国外资料报道,FK-5-1-12具有良好的灭火性能和环保性能,其环保性能优于我国目前使用的七氟丙烷、三氟甲烷灭火剂。建议尽早开展这两种灭火剂的研究和评价工作,确保能科学、合理使用新型环保灭火剂。

(2)对人员疏散的要求。NFPA2001中规定,当人员疏散的时间大于30s但小于1m in时,使用的灭火剂浓度不应超过LOAEL值;当使用的灭火剂浓度超过LOA-EL值时,人员应在30s内完全撤离;预报警和延时时间应满足相关标准的规定。我国相关规范中仅规定,灭火系统启动前应有30s的延时时间。实际应用中,有些场所的灭火浓度超过LOA E L值,但没有做出具体规定,这一条可以在今后的相关规范制订中参考。

( 3)暴露时间规定。NFPA2001表1. 5.1.2.1(c)中列出了人员能够安全暴露在不同七氟丙烷浓度下的最大允许时间。七氟丙烷浓度越大,人员暴露在其中的时间越短。G B50370中虽然未提供人员暴露在不同七氟丙

烷浓度下的时间,但规定设计浓度不应大于七氟丙烷的LOAEL值,这样能够确保人员的安全。

( 4) 锁止阀或紧急停止机构。NFPA20 01中3.3.17提到的锁止阀。CEA40 07中提到的紧急停止机构,都是指在气源和喷嘴之间的管道上应安装能手动操作的阀门,通过关闭阀门阻止灭火剂流向保护区域。设置锁止阀的目的是当系统发生误启动时,可通过人工操作截止灭火剂喷向防护区,防止造成保护区内人员和财产损伤。我国标准或规范中未对此做出规定,其原因有以下几点:

操作人员通常距离储瓶间较远,不能立即到达储瓶间关闭锁止阀;洁净气体灭火系统喷射时间较短,如卤代烷烃类灭火系统喷射时间不大于10s,惰性气体灭火系统喷射时间不大于60s, 一旦灭火系统启动,操作人员在较短的时间内很难到达现场;通过手动关闭锁止阀截止灭火剂流动,如果设置不当,对操作人员存在潜在的危险。因此,标准中设置锁止阀可以在灭火系统误启动时提高保护区内人员的安全性,但也存在一定的危险,应根据需要适当制订相关条款。

( 5) 灭火剂要求。NFPA 2001中4. 1.2分别对卤代烷烃灭火剂、惰性气体灭火剂、HCFC Blend A灭火剂、HFC Blend B灭火剂进行了相关规定。对卤代烷烃灭火剂分别规定了灭火剂纯度、酸度、水分、残留物;对惰性气体灭火剂分别规定了不同组分的成分、水分;对HCFCBlend A灭火剂规定了不同组分的含量;对HFC Blend B

灭火剂规定了不同组分的含量。我国气体灭火剂标准分别有GB18614-2002《 七氟丙烷 HFC227ea灭火剂》和GB20128-2006《惰性气体灭火剂》,其他洁净气体灭火剂未制订相应的标准。NFPA2001中仅对气体灭火剂的共性问题进行了规定,未对其他性能提出要求;我国气体灭火剂标准不但规定了共性的要求,而且对气体灭火剂的其他性能进行了规定。建议制订其他灭火剂时参考NFPA 2001中的相关规定。

( 6) 惰性气体灭火剂温度压力要求。NFPA 2001表4.2.1.1.1(a)中规定了减压装置上游的压力和贮存压力为30MPa的惰性气体灭火系统,而GB25972-2010中未对30MPa灭火系统进行规定。压力等级30MPa的惰性气体灭火系统具有输送距离长、 瓶组数少等优点,建议开展相关研究,并进行可行性评价,探讨其在我国应用的可行性。

( 7) 通风开口关闭。NFPA2001中规定不能关闭的开口或通风管道应作为全淹没系统的一部分;通风系统不关闭时,增加药剂补偿量维持相应的浓度,确保灭火安全。GB50370中3.2.9条规定“灭火剂喷放前,防护区内除泄压口外的开口应能自行关闭”,其要求就是要防护区内所有开口在灭火剂喷放前均关闭。但实际工况中,有很多开口都存在不能关闭的状况, 且GB50370中未规定开口的补偿量的计算问题。关于开口补偿量的计算问题也是规范制订中需要研究的课题。

( 8) 不同火灾浓度的确定。NFPA200 1中规定了A、B、C类火灾的最小设计浓度的确定方法,GB50370标准中3.3.6条规定“ 实际应用浓度不应大于灭火设计浓度的1.1倍”,对A、B、C类火灾未做详细规定,此项可作为我国今后制订标准或规范的技术依据。

( 9) 灭火剂量计算。NFPA2001的5.5.1*中表述了哈龙灭火剂量的计算公式, 公式中包括了由于气体膨胀而在空间中产生的允许泄漏,GB50370中未规定此项参数。实际试验证明,气体遇火后能膨胀,考虑气体膨胀产生的泄漏是合理的。NFPA2001的5.5.2*中表述了惰性气体灭火剂量的计算公式,公式中包含了一般的泄漏,还有两个等效变化式,也可以用来计算惰性气体灭火剂量。这两个变换

的公式在国家标准中还没有出现过,在以后标准进行修订的时候,可将这个公式作为参考。

( 1 0) 惰性气体灭火系统喷射时间。NFP A2001的5.7.1.2.2*中规定:惰性气体灭火系统对A类火和C类火喷射时间延长至120s,B类火喷射时间60s。惰性气体扑灭 A类火和C类火时,喷射时间越长,灭火可靠性越高。因此,对A类火和C类火喷射时间延长至120s,这一点也会是我国标准下一步修订的关键技术参数。

(11) 容 器 检 查。NFPA2001的7.2中 规 定:美 国DOT、加拿大CTC或类似机构规定,自上次检查之日起,使用5年以上的压力容器如果没有进行重新检验不应进行再充装。对贮存卤代烷烃类灭火剂的压力容器,应按

照49CFR的规定进行全面检查。处于准工作状态且没有释放过的压力容器,如果需要,每5年或更高频率地对容器进行外部全面检查。外部检查应满足CCGAC-6第3部分的要求,除非容器带压不需要清空或打标记。检查应由专业人员进行,检查应满足如下两条要求:每个容器应有永久性标记;提供适当的检查报告。应为系统的使用者或权威机构代表提供一份完整检查报告复印件系统使用期内应完整保留检查报告复印件。当外观检查发现容器有损坏现象,应对容器进行额外强度试验。国内标准中还没有相应的规定,对容器寿命、外观检查等都未做相应的规定,且容器的检查、检验也是气体灭火系统使用过程中的一项难题。我国在制订相关标准时可参考采用该项条款的技术要求。

( 1 2) 保护空间检查。NFPA 2001的7.4中规定:至少每12个月对洁净气体保护空间进行检查,以确定保护空间是否有渗漏而导致灭火剂泄漏的情况,或其他改变保护空间容积的情况发生。当检查发现保护空间不能维持灭火剂浓度时,应重新对此进行修正。如果还存在不确定情况。 应对封闭空间重新进行试验以满足相应的要求。对保护空间的检查要求, 国内标准没有规定。实际应用中,保护空间有可能会出现改变容积或出现开口的情况,这样,原来的设计就不能满足要求,应重新进行设计计算,防止出现灭火剂泄漏或浓度不满足要求的情况。

2.2 CEA 4007与GB 16669、 GB 19572、GB 50263、GB50193-2010的对比分析

( 1) 封闭空间泄压口的计算公式。CEA 4 007附录A9中列出了封闭空间泄压口的计算公式,是计算泄压口的通用公式,可为制订其他气体灭火系统泄压口的计算提供技术依据。

( 2) 保护空间耐火性能要求。CEA 40 07的2.1.7中规定: 如果保护物或保护空间有开口,且在发生火灾时处于开启状态,保护物距离墙壁距离小于5m,建筑物的墙壁应至少承受30min的燃烧或由不燃材料制造,确保封闭空间完整直至抑制时间结束。国内规范中对此没有做具体规定。

( 3) 备用设置原则。CEA 4007的2.5中规定了与设计量等同的备用量设置原则: 保护5个或以上防护区的系统;在36h内无法更换的系统。GB 50193中的规定“3.1.5当组合分配系统保护5个及以上的防护区或保护对象时,或者在48h内不能恢复时,二氧化碳应有备用量,备用量不应小于系统设计的储存量。”国内外标准规定技术条款基本相同,只是在备用量及更换时间上有区别,建议采用国外标准规定的技术,避免火灾发生时系统不能正常工作。

2.3 UL2166、UL2127与GB   25972-2010的对比分析

( 1) 流量计算。UL 2166、UL 2127中都有具体规定,国外进行系统认证时,将灭火系统硬件和流量计算软件一并提交给权威机构进行验证。我国对气体灭火系统的认证模式目前是型式检验,按照GB 25972的要求仅对系统及部件进行相关试验,而对灭火系统软件不做认证要求,这也是我国与国外标准的最大不同点。

软件和硬件均是气体灭火系统设计的基础, 只有二者相互配合,才能科学、合理地设计灭火系统,确保系统有效扑灭火灾。GB 50370提供了七氟丙烷和IG541灭火系统的通用计算公式,各个厂家阀门、管接件的等效长度各有差别,在通用公式的基础上,还应完善各自的计算程序,但目前我国大部分企业还未做到这一点。2013年,我国制订了灭火系统软件认证工作的标准,该标准等效采用了ISO 13075国际标准,这一标准的颁布将会近一步推进气体灭火系统软件的认证工作。但该标准为推荐性标准,建议在实际应用过程中适时将流量计算的要求纳入到GB 25972-2010中。

( 2) 30d温升试验。UL 2127和U L 2166的26.1中规定的30d温升试验,考虑到了灭火剂瓶组在运输和储存中可能存在的两种状态,垂直方向和水平方向。GB259 72中没有专门的30d温升试验,而是将这项试验与温度循环试验结合进行,只在垂直方向进行试验,在标准的修订中应考虑此项内容。

( 3) 阀门工作可靠性试验。UL 2127和 UL 2166的29.1中规定的阀门工作可靠性试验要求完成500次循环动作试验,而GB  25972中要求是常温下100次,最高和

最低工作温度下10次,我国标准规定的严格程度没有UL标准高。可靠性是灭火系统动作的关键,提高系统阀门可靠性是保证系统正常动作的关键,建议我国标准中对可靠性的要求进一步提高。

( 4) 阀门的密封试验和加压试验。UL 2166和 UL2127的24.1和25.1中对阀门进行密封试验和加压试验时,保压时间都是1min,而GB 25972要求是5min。由试验经验可知,1min时间太短,不能完全说明部件的密封性能和强度性能是否符合要求, GB 25972的要求更为科学、合理。

( 5) 超压试验。UL 2166的25.6和UL 2127的25.4中超压试验规定系统不设泄压装置的,在至少小于或等于8倍的 21°C温度下的最大工作压力下系统中的部件不得被冲出来。GB 25972没有针对系统不设泄压装置的试验要求,而是要求系统必须要设置泄压装置,以防超压造成部件或者容器破裂导致人员伤亡和财产损失,此项考虑更为全面、科学和安全。

对于部分气体灭火产品,如柜式气体灭火装置、悬挂式气体灭火装置、探火管灭火装置等, 国外虽然有相应的应用实例,但还未制订相应的标准或规范。我国已完成了上述产品标准和规范的制订工作,为这些产品的设计、生产和使用提供了技术依据,促进了产品的广泛应用。

3 结束语

笔者分析对比了国内外气体灭火系统标准规范技术水平、产品涵盖范围、计算软件管理等方面的差异。通过对差异较为明显的标准进行分析比对,对国外标准中先进的条款内容进行了评价,并提出学习借鉴建议,同时,对我国标准中先进的内容进行了肯定,为标准管理者和制定者提供相关信息,为积极开展相关产品的研究和标准制修订工作提供可参考的依据。

【作者:邢鲁宁 马建琴 刘连喜 董海斌】

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