烟烙尽气体灭火系统
摘 要 通过烟烙尽（INERGEN ）这一新型洁净气体灭火系统在北京地铁天安门
西站的应用实例, 阐述了此类灭火系统的性能特点、灭火机理、设计思路, 并结合设计提出自己的几点看法。
关键词 洁净气体灭火系统 烟烙尽 地铁 设计
1 引言
气体灭火系统的选用是地铁建设中非常重要的一部分。高低压室, 车站综合控制室、通信机械室、信号机械室、变配电室等均为地铁车站中重要的区域。不但其中所安装的变配电、通讯、控制设备价值昂贵, 而且如果发生意外火灾事故, 将影响整个地铁的运行。因此地铁重要区域消防设施的选用和系统的安全是极其重要的。
北京地铁复八线沿线各站在1993年完成的施工设计中采用的是卤代烷（1301）气体灭火系统。鉴于卤代烷系列产品对大气臭氧层有破坏作用, 根据《蒙特利尔议定书（修订案）》我国已将其列为淘汰产品,1998年设备安装阶段时业主提出采用新的气体灭火系统。根据《哈龙替代物的八项基本要求》, 从消防安全、环保、投资效果及维护保养等诸方面进行综合分析, 并经过招投标, 最终确定选用美国安素（ANSUL ）公司生产的烟烙尽（INERGEN ）气体灭火系统。笔者有幸参与天安门西站, 天安门东站两座车站的烟烙尽（INERGEN ）气体灭火系统设计, 下面结合天安门西站气体灭火系统的设计实例, 介绍一下该种新型洁净气体灭火系统的性能特点、灭火机理、设计思路方法。
2 烟烙尽(INERGEN) 气体灭火系统
烟烙尽（INERGEN ）是一种完全自然组态的气体材料, 由52%氮气（N 2）、 40%氩气（Ar ）和 8%二氧化碳（CO 2）三种气体混合而成。密度略大于空气。由于该药剂是三种自然界气体的混合物, 它的释放只是将这几种气体放回大自然, 因而它是一种无毒无色无味惰性及不导电的纯“绿色”环保气体, 属清洁气体灭火剂。
2.1 灭火机理
其灭火属物理灭火方式。该药剂释放后以稀释方式将保护空间的氧气浓度由21%降到12.5%（当氧气浓度降到15%以下时大多数普通可燃物即停止燃烧）从而使燃烧之火被扑灭。同时把保护空间的CO 2浓度上升到大约4%,CO2浓度的增大加快了人体呼吸速率和吸收氧气的能力, 即用CO 2来刺激人体更深和更快的呼吸来补偿环境气氛中的较低的氧气浓度。
2.2 性能特点
在各种哈龙替代品中, 目前国际上技术比较成熟、各项指标较为合理, 且有一定推广价值的仅有烟烙尽（INERGEN ）、七氟丙烷（FM200）等几种, 它们与哈龙１３０１, 其性能参数比较可见表1：
表1 气体灭火系统性能参数比较
从表中可以看出, 烟烙尽（INERGEN ）具有以下几个特点：
a. 对大气环境无危害作用。因为烟烙尽（INERGEN ）释放只是氮气、氩气和二氧化碳这几种天然气体回归大自然, 故它不会破坏大气臭氧层（ODP=0）, 不会产生温室效应(GWP=0),不会产生长久影响大气寿命的化学物质（ALT=0）。
b. 对人体无毒性危害。烟烙尽（INERGEN ）本来是医用的“输气产品”, 在规定的浓度范围内使用, 对人体是无窒息、无毒的。它本身不含有毒成分, 火灾后也不会产生有毒物质。另外烟烙尽（ INERGEN ）气体以气态储存, 在全喷放时并不形成浓雾使视野不清, 可确保逃生时能清楚地看到任何紧急逃生门。因而它特别适于有人停留的灭火场所。
c. 对保护空间财产无损害。烟烙尽（INERGEN ）是以压缩气体方式储存而并非液
0态储存, 在它喷放时温度变化低于1C, 所以可预防灭火剂冷凝到设备表面上, 在这同
时, 烟烙尽（INERGEN ）降低了保护空间的湿度, 提高了室内气体的绝缘性。因而其灭火功效时间较长, 火灾损失率低。
d. 由于它以高压气体方式存储, 因此需要高压存储容器, 与氢氟烃类灭火剂相比它要有更多的储存钢瓶和更粗的喷放管道。
e. 由于灭火所需浓度高, 因而排放持续时间约为1～2分钟, 这使得该类药剂在某些火灾蔓延较快的场合中使用受到限制。同时也正是由于排放持续时间长, 周围大气中氧含量的减少会导致某些区域一氧化碳产物的增多。
2.3 适用场所
烟烙尽（INERGEN ）是一种有效的灭火剂, 它能用于多种类型的火灾。用全淹没的方式可以来扑灭封闭空间内的A 类表面火、易燃液体的B 类火以及C 类电气火。尤其是对扑灭那些必须或希望使用不导电的药剂, 使用其它药剂而出现清洗问题以及防护区内经常有人工作并要求无毒药剂的防护区的火灾时特别有用。
2.4 系统组成
烟烙尽（INERGEN ）气体灭火系统由储存装置（钢瓶、容器阀、单向阀、集流管等）, 管道系统（送气管路、选择阀、减压孔板、喷嘴等）, 控制系统（自动报警系统、
灭火控制器、手动控制装置）三部分组成。该系统有三种控制方式, 即全自动控制方式、手动控制方式和机械紧急手动控制方式。
2.5 设计思路
由于我国尚未制定出烟烙尽（INERGEN ）气体灭火系统设计规范, 国内采用该系统的工程亦不多, 我们目前开展此项设计工作只能在符合国家现行建筑设计防火规范和火灾自动报警系统设计规范的情况下, 参照美国NFPA2001《清洁气体灭火系统设计规范》和美国安素（ANSUL ）公司提供的相关产品资料进行设计。具体设计过程可归纳如下：
计算防护区净容积→确定最小设计浓度和最小药剂量→海拔高度修正→确定最终药剂总量→确定钢瓶数→计算实际药剂总量和每个防护区实际释放药剂量→确定实际淹没系数→验证实际药剂浓度→确定系统喷放时间→估算系统流量及所需孔板尺寸→计算喷嘴数量及每个防护区的喷嘴流量→绘制管道平面图、系统图→估算管道尺寸→计算泄压口面积→管道水力计算→修改计算表→校核实际的系统性能。
3 工程应用实例
天安门西站是北京地铁复八线中一座重要的地下车站。根据规范要求, 车站设备用房中站台层西端高压室、低压室、牵引变电室, 站台层东端高压室、低压室, 站厅层西端变电主控室、通信机械室、信号机械室需设置气体灭火系统。根据原设计预留钢瓶间尺寸以及上述房间布局, 本次设计按车站东西端分成两个独立的组合分配系统进行设计, 即站台西端的高压室、低压室、牵引变电室和站厅层西端的变电主控室、通信机械室、信号机械室六个房间为一个系统, 共用一个钢瓶间, 站台东端的高压室、低压室两个房间为一个系统, 共用一个钢瓶间。下面仅介绍站台东端的高低压室这个系统的设计情况。
高压室：面积52.80m ,容积271.25m , 钢瓶数11只(435号);
低压室: 面积116.40m 容积460.56m , 钢瓶数22只(435号) 。 2323
烟烙尽气体灭火系统
摘 要 通过烟烙尽（INERGEN ）这一新型洁净气体灭火系统在北京地铁天安门
西站的应用实例, 阐述了此类灭火系统的性能特点、灭火机理、设计思路, 并结合设计提出自己的几点看法。
关键词 洁净气体灭火系统 烟烙尽 地铁 设计
1 引言
气体灭火系统的选用是地铁建设中非常重要的一部分。高低压室, 车站综合控制室、通信机械室、信号机械室、变配电室等均为地铁车站中重要的区域。不但其中所安装的变配电、通讯、控制设备价值昂贵, 而且如果发生意外火灾事故, 将影响整个地铁的运行。因此地铁重要区域消防设施的选用和系统的安全是极其重要的。
北京地铁复八线沿线各站在1993年完成的施工设计中采用的是卤代烷（1301）气体灭火系统。鉴于卤代烷系列产品对大气臭氧层有破坏作用, 根据《蒙特利尔议定书（修订案）》我国已将其列为淘汰产品,1998年设备安装阶段时业主提出采用新的气体灭火系统。根据《哈龙替代物的八项基本要求》, 从消防安全、环保、投资效果及维护保养等诸方面进行综合分析, 并经过招投标, 最终确定选用美国安素（ANSUL ）公司生产的烟烙尽（INERGEN ）气体灭火系统。笔者有幸参与天安门西站, 天安门东站两座车站的烟烙尽（INERGEN ）气体灭火系统设计, 下面结合天安门西站气体灭火系统的设计实例, 介绍一下该种新型洁净气体灭火系统的性能特点、灭火机理、设计思路方法。
2 烟烙尽(INERGEN) 气体灭火系统
烟烙尽（INERGEN ）是一种完全自然组态的气体材料, 由52%氮气（N 2）、 40%氩气（Ar ）和 8%二氧化碳（CO 2）三种气体混合而成。密度略大于空气。由于该药剂是三种自然界气体的混合物, 它的释放只是将这几种气体放回大自然, 因而它是一种无毒无色无味惰性及不导电的纯“绿色”环保气体, 属清洁气体灭火剂。
2.1 灭火机理
其灭火属物理灭火方式。该药剂释放后以稀释方式将保护空间的氧气浓度由21%降到12.5%（当氧气浓度降到15%以下时大多数普通可燃物即停止燃烧）从而使燃烧之火被扑灭。同时把保护空间的CO 2浓度上升到大约4%,CO2浓度的增大加快了人体呼吸速率和吸收氧气的能力, 即用CO 2来刺激人体更深和更快的呼吸来补偿环境气氛中的较低的氧气浓度。
2.2 性能特点
在各种哈龙替代品中, 目前国际上技术比较成熟、各项指标较为合理, 且有一定推广价值的仅有烟烙尽（INERGEN ）、七氟丙烷（FM200）等几种, 它们与哈龙１３０１, 其性能参数比较可见表1：
表1 气体灭火系统性能参数比较
从表中可以看出, 烟烙尽（INERGEN ）具有以下几个特点：
a. 对大气环境无危害作用。因为烟烙尽（INERGEN ）释放只是氮气、氩气和二氧化碳这几种天然气体回归大自然, 故它不会破坏大气臭氧层（ODP=0）, 不会产生温室效应(GWP=0),不会产生长久影响大气寿命的化学物质（ALT=0）。
b. 对人体无毒性危害。烟烙尽（INERGEN ）本来是医用的“输气产品”, 在规定的浓度范围内使用, 对人体是无窒息、无毒的。它本身不含有毒成分, 火灾后也不会产生有毒物质。另外烟烙尽（ INERGEN ）气体以气态储存, 在全喷放时并不形成浓雾使视野不清, 可确保逃生时能清楚地看到任何紧急逃生门。因而它特别适于有人停留的灭火场所。
c. 对保护空间财产无损害。烟烙尽（INERGEN ）是以压缩气体方式储存而并非液
0态储存, 在它喷放时温度变化低于1C, 所以可预防灭火剂冷凝到设备表面上, 在这同
时, 烟烙尽（INERGEN ）降低了保护空间的湿度, 提高了室内气体的绝缘性。因而其灭火功效时间较长, 火灾损失率低。
d. 由于它以高压气体方式存储, 因此需要高压存储容器, 与氢氟烃类灭火剂相比它要有更多的储存钢瓶和更粗的喷放管道。
e. 由于灭火所需浓度高, 因而排放持续时间约为1～2分钟, 这使得该类药剂在某些火灾蔓延较快的场合中使用受到限制。同时也正是由于排放持续时间长, 周围大气中氧含量的减少会导致某些区域一氧化碳产物的增多。
2.3 适用场所
烟烙尽（INERGEN ）是一种有效的灭火剂, 它能用于多种类型的火灾。用全淹没的方式可以来扑灭封闭空间内的A 类表面火、易燃液体的B 类火以及C 类电气火。尤其是对扑灭那些必须或希望使用不导电的药剂, 使用其它药剂而出现清洗问题以及防护区内经常有人工作并要求无毒药剂的防护区的火灾时特别有用。
2.4 系统组成
烟烙尽（INERGEN ）气体灭火系统由储存装置（钢瓶、容器阀、单向阀、集流管等）, 管道系统（送气管路、选择阀、减压孔板、喷嘴等）, 控制系统（自动报警系统、
灭火控制器、手动控制装置）三部分组成。该系统有三种控制方式, 即全自动控制方式、手动控制方式和机械紧急手动控制方式。
2.5 设计思路
由于我国尚未制定出烟烙尽（INERGEN ）气体灭火系统设计规范, 国内采用该系统的工程亦不多, 我们目前开展此项设计工作只能在符合国家现行建筑设计防火规范和火灾自动报警系统设计规范的情况下, 参照美国NFPA2001《清洁气体灭火系统设计规范》和美国安素（ANSUL ）公司提供的相关产品资料进行设计。具体设计过程可归纳如下：
计算防护区净容积→确定最小设计浓度和最小药剂量→海拔高度修正→确定最终药剂总量→确定钢瓶数→计算实际药剂总量和每个防护区实际释放药剂量→确定实际淹没系数→验证实际药剂浓度→确定系统喷放时间→估算系统流量及所需孔板尺寸→计算喷嘴数量及每个防护区的喷嘴流量→绘制管道平面图、系统图→估算管道尺寸→计算泄压口面积→管道水力计算→修改计算表→校核实际的系统性能。
3 工程应用实例
天安门西站是北京地铁复八线中一座重要的地下车站。根据规范要求, 车站设备用房中站台层西端高压室、低压室、牵引变电室, 站台层东端高压室、低压室, 站厅层西端变电主控室、通信机械室、信号机械室需设置气体灭火系统。根据原设计预留钢瓶间尺寸以及上述房间布局, 本次设计按车站东西端分成两个独立的组合分配系统进行设计, 即站台西端的高压室、低压室、牵引变电室和站厅层西端的变电主控室、通信机械室、信号机械室六个房间为一个系统, 共用一个钢瓶间, 站台东端的高压室、低压室两个房间为一个系统, 共用一个钢瓶间。下面仅介绍站台东端的高低压室这个系统的设计情况。
高压室：面积52.80m ,容积271.25m , 钢瓶数11只(435号);
低压室: 面积116.40m 容积460.56m , 钢瓶数22只(435号) 。 2323