| 从贵重设备房的气体灭火系统的经济比较 浅议以水代气灭火的可行性 | | 2004-10-18 | | 郭汝艳 建设部建筑设计院（北京100044） | | 摘要：针对“高规”和“建规”所指的“贵重”设备房应设气体灭火系统的规定，结合各种气体灭火系统的特点，分析用于贵重设备房的环境效应和经济性，从而提出以水带气灭火的可行性。 | | 1 引言
我国《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）（以下简称“高规” ）第7.6.7条和《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）（以下简称“建规” ）第8.7.5条均有规定“……贵重设备房等应设气体灭火系统。”何为“贵重设备”，笔者认为，可根据我国经济发展的现状自由掌握。虽然“建规”条文说明第3.2.2条已对“贵重设备”作出明确界定，如其中将“单台设备和连同其配套设备的价格之和超过100万元，可认为是贵重设备”。此规定是1987年制定的，物价低廉，而且电子设备还不普及，而十几年后的今天，随着社会的进步，经济水平的提高，电子设备日益普及，如果仍以100万元为界定，势必会增加设置气体灭火的场所，增加不必要的投资。笔者认为“贵重设备”的界定应与气体灭火系统的投资成2~3倍的关系。以200万元以上为宜。建议在以后规范修订时予以考虑。
2 各种灭火剂的环境效应及经济分析
2．1曾经风靡一时的卤代烷灭火剂问世于20世纪，我国64年引进和研究卤代烷灭火系统，80年代初相关规范标准开始出台。卤代烷灭火剂是以卤素原子取代一些低级烷烃类化合物中的部分或全部氢原子后所生成的具有一定灭火能力的化合物的总称，又称Halon(哈龙)灭火剂。它作为一种清洁灭火剂曾得以大力推广，广泛应用于各种电力电子设备房。70年代发现卤代烷为破坏大气臭氧层的元凶之一。随着1991年《蒙特利尔议定书》的发布，各种新型灭火剂不断涌现，令人目不暇接。贵重设备房采用何种气体灭火剂，其环境效应、经济性、有效性一直受到业内人士的关注。
2．2二氧化碳
二氧化碳（CO2）是地球大气成分之一,用作灭火剂始于19世纪,我国已有《二氧化碳灭火系统设计规范》。它在常温常压下是一种无色、无味、不导电、化学上呈中性、无腐蚀的气体，可用于档案室，电子设备房等部位。其灭火机理主要是稀释氧气，起窒息作用，亦有一定的冷却效果。但大量使用CO2所造成的全球气候的温室效应亦不容忽视。而CO2本身也有低毒性，浓度达20%就会对人致死。而最低灭火浓度却为34%（电子机房设计浓度>40%）。尽管采取延时10S~60S来疏散防护区人员等措施，但仍有意外可能，国内亦有致死致残的事例。另外，其喷射时有较强烈的冷冻效应，对磁记录设备是有影响的。再一个争议是因为CO2属三原子分子结构，造成地球“温室效应”。据此，CO2在经常有人的设备机房应用应慎重，但由于其良好的灭火性能和极低廉的药剂价格，是值得在其它必要场所大力推广的。
2.3 FM200
FM200又称七氟丙烷或HFC-227ea。常温下气态，无色、无臭、不导电、无腐蚀，无环保限制。其灭火机理与卤代烷相同，为中断燃烧链，灭火速度极快。FM200在电子设备房的灭火浓度为8%，对人体无害。喷射时有薄雾和一定冷冻作用，但并不严重影响能见度和人员逃生。FM200除设计浓度稍高外，其性能特点均近似于卤代烷1301，在有人场所比1301更具安全性。其最大的缺点是药剂价格高，为1301药剂的2.5倍。目前国内已有多个设备生产厂家，我国的《七氟丙烷洁净气体灭火系统设计规范》（报批稿）已经出台，这标志着FM200作为卤代烷的过渡性替代物在我国将得到广泛应用。
2.4 INERGEN
INERGEN（烟烙尽）是氮气、氩气、二氧化碳以52：40：8的体积比例混合而成的一种灭火剂。它的三个组成成分均为不活泼气体，为大气基本成分。烟烙尽气体无色、无味、不导电、无腐蚀、无环保限制，在灭火过程中无任何分解物。其灭火机理为稀释氧气，窒息灭火。其中的CO2主要起刺激人体呼吸作用，使人体能够在低于无法继续维持燃烧的氧气浓度时仍能通过加大呼吸深度和加快呼吸速率而获得足够氧气。气体喷放时环境温度变化小，且不影响能见度，只要较好地控制设计浓度，可以说是一种较完美的灭火剂。其缺点是喷放时噪声大；以气态方式贮存，贮存瓶组多；贮存压力大，常温下（210C）为15Mpa，高压增加了危险性，也相对容易泄漏，对管道管件材料以及安装、维护水平要求较高；造价昂贵。我国暂无INERGEN相关规范，如需采用，还要经过消防局认可，组织专家认证会。
2．5 气溶胶
气溶胶是一种烟雾型灭火剂，其微粒是通过由氧化剂、还原剂及粘合物结合成的固体材料的燃烧而产生。具有高分散度、高浓度的特点，大部分微粒直径小于1μm。气溶胶具有灭火效率高及价格低廉等优点。其主要缺点是：在燃烧反应时产生大量热量，导致环境温度升高，并可能对喷口前1m内的人员或物体造成伤害。气溶胶喷放后现场为白色金属盐粉末。能见度极低，直接影响人员逃生。气溶胶在空气中形成高浓度胶体，含有水分及金属盐成分，降低空气电阻率。微粒具有较强的吸附能力，很容易粘附在电路板及电子心片上，其导电性及强腐蚀性大大缩短设备寿命。气溶胶具有毒性，虽然其毒性不大，但仍对人体有潜在的危害。实际上，气溶胶本身就不属于清洁灭火剂，国内、国外均无相关的国家标准，也不符合电子设备房的基本环境要求，应用于这些部位应慎重。
2．6 SDE
SDE是一种新型的绿色环保型灭火剂，主要原料为天然碳素材料、气体催化剂、气体速率稳定剂、氧化反应降温剂等。外观呈淡棕色粉末或颗粒及固态型体。生成气体产物为35%CO2，25%N2，39%气态水，1%金属氧化物。适合扑灭A、B、C类及电气电缆火灾。其灭火机理是以物理、化学、水雾降温三种灭火方式同时进行的全淹没灭火形式。SDE有如下优点：（1）安全性高，平时贮存运输状态为常温常压，SDE自动管网灭火系统工作压力1.6Mpa以下，无管网灭火装置压力在0.3Mpa以下。（2）以固态贮存，储存装置占地小，节省建设投资。（3）灭火速率快及价格低廉，SDE综合造价比高压CO2低30%左右。其缺点是喷放后产生的气体混合物为气雾状颗粒，虽然不导电，但透明度不好，影响人员逃生。SDE灭火系统已有江苏省地方标准《SDE气体灭火系统设计、施工、验收规范》（DB32/399-2000）。设计中可参照执行。
2．6 经济比较
现就某计算中心机房(面积400m2,层高3.5m)内采用不同灭火剂做一比较，见下表:
3.问题的提出
综上所述,不但气体灭火系统的环境效应受到业内人士的质疑,而且动辄几十万元的昂贵价格也令人望而却步。试想一下，一间投资100万元左右的电子设备房要靠几十万元甚至100万元以上的消防系统来保护，似乎有点“物无所值”。况且，火灾发生的可能性也许是几十年不遇，甚至到了建筑的使用寿命也不发生一次。而电子设备的更新日新月异。与期大力投入人力、物力、资金来研究和开发新的气体灭火剂，何不回头审视一下自然界中价廉物美、安全高效、无毒无害、最为环保的灭火剂—水呢？
4.以水代气灭火的可行性
美国国家防火规范（NF-PA75）中早已规定了在计算机房和计算机区域内设置固定自动喷洒系统作为主要消防保护手段，该规范中写道：“……喷洒、溅湿或滴落在电子设备上的水迹可以轻易地去除。即使这些设备曾完全浸没在水中也可以修复。然而，在任何水浸损失的个案中，及时采取补救措施是极其重要的。切断受影响设备的全部电源至关重要，即浸水设备不可通电。”针对这一点，我们可以在灭火时，首先切断电源，然后进行喷水灭火。对于不能马上切断电源的设备可以采用水喷雾灭火系统（我国“建规”和“高规”也有此规定，并且也有这方面的规范可依）。目前，已经有一种即兼有气体灭火系统的安全性，又兼有自动喷水灭火系统高成功率双重优点的理想灭火系统—高压细水雾灭火系统即将面市。
高压细水雾灭火系统是一定压力的水和氮气两相流经分配阀后，进入喷嘴形成40~200μm的雾滴粒径，对火灾进行全淹没灭火。与普通的水喷雾系统相比，细水雾因其表面积大，更有利于蒸发并从周围环境吸收热量；稀释火场周围的空气，降低氧含量；阻隔辐射热的传播。它可以用于卤代烷系统所适用的场所。且价廉、环保。是一种很有前景的代替气体灭火的系统。
话说回来，根据闭式喷头的操作原理，一般闭式喷水灭火系统的动作具有目标性，即只有在着火点附近的闭式喷头才会受热爆破喷水。而当火灾现场的温度已经足以启爆喷头时，在着火点附近约3~4m范围内（大约是一个喷头的保护半径）的设备所受高温造成的损坏，已经与水浸损害无法比拟了。因为大多数电器或电子设备在环境温度超过600C时，就会完全损坏。而喷水灭火的冷却作用恰能弥补火灾时高温对电子设备的不良影响这一弊端。水的这种特性是卤代烷气体不具备、CO2气体的干冰效应也无法匹敌的。所以在火灾时，自动喷水系统对带电设备造成的水浸损害也是可以容忍、可以忽略的。
但是，有一种担心是必要的。因为火灾对受保护设备的损坏可能十年、百年不遇；但由于喷水灭火系统误喷而对受保护设备发生水浸损坏的情况，却随时都有可能发生。对此，可以采用预作用系统，由感温、感烟探头控制电磁阀向管网供水。这样只有喷头爆破且探头动作时，系统才会喷水，达到防止误喷的目的。
5.结论
从环保和经济方面出发，气体灭火系统需慎用，但对于大型贵重电子设备房，气体灭火系统这笔投资还是必要的；对于中、小型电子设备房（笔者认为200万元以下的设备），以水代气灭火在原理和技术上是可行的。细水雾和预作用灭火系统在不损坏电子设备和防止误喷方面，是行之有效的灭火系统。当务之急是完善有关设计规范和规定，使水这种高效、价廉、环保的灭火剂发挥更大作用。
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