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附录Ⅰ(规范性附录) 条文说明


I.1 本规范属于工程建设规范标准中的一个组成部分,其任务是解决工业和民用建筑中的新建、改建、扩建工程里有关设置气体全淹没灭火系统的消防设计问题。
    I .1.1 气体灭火系统的设置部位,应根据GB 50016和GB 50045等其他有关国家标准的规定及消防监督部门针对保护场所的火灾特点、财产价值、重要程度等所做的有关要求来确定。
    I .1.2 氮气IG-100为气态灭火剂,喷放时扩散快,不适用于局部保护系统,ISO 14520-13﹕2000中也作了相应的规定,所以本条作了这样的限制,只针对全淹没灭火系统。
    I .1.3 对于氮气IG-100的全淹没灭火系统由于钢铁、石化等企业因生产工艺需要有着大量的工业氮气,其工业氮气管网几乎遍布了钢铁、石化等企业的全部生产区,因此在这里规定了以工业管网常年保证气压为(0.8~3.0)MPa的氮气主管道为气源的氮气IG-100全淹没灭火系统(工业管网供气系统形式);对于无氮气主管道为气源的防护区仍采用高压无缝钢瓶储存压力为15MPa(20℃)、20MPa(20℃)的氮气IG-100全淹没灭火系统(钢瓶供气系统形式)。
I.2 4.1.1条规定了根据国家政策进行工程建设应遵守的基本原则。“安全可靠”,是以安全为本,要求必须保证达到预期目的;“技术先进”,则要求火灾报警、灭火控制及灭火系统设计科学,采用设备先进、成熟;“经济合理”,则是在保证安全可靠、技术先进的前提下,做到节省工程投资费用。
I.3 (4.1.2~4.1.3)两条规定了 氮气IG-100 灭火系统可用来扑救和不适合的火灾种类。其主要依据是国际标准 ISO 14520﹕2000中的规定和氮气IG-100 灭火系统的使用及多次试验的结论。对于以工业管网常年保证气压为(0.8~3.0)MPa的氮气主管道为气源的氮气IG-100全淹没灭火系统(工业管网供气系统形式)根据钢铁、石化等企业几十年的火灾案例分析,自动灭火系统的防护范围主要集中在以下场所:变配电系统,电缆隧(廊)道、电缆夹层、电气地下室等电缆类火灾危险场所,液压站和润滑油库等可燃液体火灾危险场所,以及彩涂车间的涂料库、涂层室、涂料预混间等,对于这些区域的设置应按以下考虑:
    I.3.1 对于钢铁、石化等企业的电气地下室、厂房内的电缆隧(廊)道、厂房外的连接总降压变电所的电缆隧(廊)道、建筑面积大于500m2的电缆夹层。其中电气地下室较为特殊,布置有密集电缆和电气设备,甚至还有油类设备,火灾危险性很大,一旦发生火灾,其火灾危害也很大。对于电缆夹层,根据几十年来钢铁企业的设计和实践,大于500m2的多为重要建筑、火灾负荷大且火灾危害性大,因此大于500m2的电缆夹层应设氮气IG-100 灭火系统。水基灭火系统(如水喷雾、细水雾)都需要水泵加压,当发生火灾时,往往出现大面积停电,2007年5月24日,国内某钢铁集团公司就出现了发生火灾动力电跳闸,水基灭火系统无法启动的现象,数千万投资成为摆设。根据钢铁企业成功与失败的火灾扑救案例和反复论证,可以肯定:电缆火灾的危险场所设置氮气IG-100 灭火系统是安全可靠,并具有良好的灭火效果。
    I.3.2 对于地面的液压站及润滑油库在钢铁、石化等企业非常多,根据目前设计的实际情况,重要的地上液压站储油量均在10 m3以上,一旦发生火灾,不及时扑救控制将严重危害生产和设备,因此规定储油量大于等于10 m3的地面封闭式液压润滑油库宜设氮气IG-100 灭火系统。地下液压润滑油库往往储油量大,发生火灾后的破坏性大,可能导致厂房结构的重大损毁或造成火灾的极大蔓延,另外产生的大量烟雾还将对厂房区域的各类设备造成二次损失。因此本规范规定储油量大于等于2m3的应设氮气IG-100 灭火系统。
    I.3.3 由于地下油管廊往往布置有输油管线、储油间和阀台等工艺设施,发生火灾后易于蔓延扩大,不易控制,因此考虑储存的油类总容量大于等于10m3的此类场所应设氮气IG-100 灭火系统。
    I.3.4 对于地上架空设置的液压润滑站,如高炉炉顶液压站、高炉炉前液压站等,往往其火灾的扑救控制困难,易造成对周边区域设备或建筑的损毁,因此本条规定储油量大于等于2m3的应设氮气IG-100 灭火系统。
    I.3.5 近年来,彩涂车间建设较多,而彩涂车间的涂料库、涂层室、涂料预混间等大量使用油漆等易挥发可燃液体,火灾危险性大,本条规定这些场所应设氮气IG-100 灭火系统。
I.4  4.2.1条规定了氮气IG-100 灭火系统防护区的具体条件,参考了国内外对其他灭火系统的有关规定以及从经济性和可靠性考虑规定了防护区的大小。
I.5  4.2.3条参照GB 50016对非燃烧体及吊顶的耐火极限要求,并根据氮气IG-100 灭火系统完全灭火所需要的时间和全淹没防护区的要求而制订的。
I.6  4.2.4条参照GB 50370的规定:防护区围护结构承受内压的允许压强,不宜低于1200Pa。
I.7  4.2.8条规定的泄压口面积计算公式由GB/T8163中的公式经单位变换,结合 氮气IG-100 喷放的具体特点而得出。实践证明,按该公式计算的泄压口面积并不影响 氮气IG-100 喷放时在防护区建立起规定的灭火浓度。
I.8  4.2.9条规定参照ISO 6183、BS 5306和NFPA 12等标准,规定了全淹没系统防护区的封闭条件。
    开口面积的大小,等效采用ISO 6183规定:对于在灭火过程中不能自行关闭的开口面积不应大于防护区总表面积的3 %。
I.9  4.3.3条给出了由灭火浓度确定灭火设计浓度的原则,其来源于 NFPA 2001。
I.10  4.3.4条规定了对于几种可燃物共存或混合时,确定灭火设计浓度或惰化设计浓度的原则。
I.11  4.3.5条是根据 ISO 14520-1:2000中 7.8 条的规定,提出了确定氮气IG-100 灭火时抑制时间的一般原则。
I.12  4.3.6条为确定 氮气IG-100 灭火系统灭火剂设计用量的基本原则。
I.13  4.3.7条的公式是 NFPA 2001(2004 年版)规定的非液化气体全淹没灭火设计用量计算公式,并增加了开口补偿系数。
I.14  4.3.8条规定了氮气IG-100 灭火系统供气管网的供气能力,以满足灭火系统的药剂需要量。
I.15  4.3.9条规定了氮气IG-100 灭火系统在大面积停电的情况下,供气管网的最小储存量。
I.16  4.4条规定了启动控制装置的设置及存放场所的技术要求。
I.17  4.5.1条对管网的布置设计提出了相关的要求:
    I.17.1  本条规定了喷头数量与防护区面积的关系。
    I.17.2  本条主要根据《气体灭火系统——物理性能和系统设计》ISO 14520标准中的规定,在标准的覆盖面积灭火试验里,在设定的试验条件下,对喷头的安装高度、覆盖面积、遮挡情况等做出了各项规定;同时,也是参考了公安部天津消防研究所的气体喷头性能试验数据,以及国外知名厂家的产品性能来规定的。在喷头喷射角一定的情况下,降低喷头安装高度,会减小喷头覆盖面积;并且,当喷头安装高度小于1.5m时,遮挡物对喷头覆盖面积影响加大,故喷头保护半径应随之减小。
    I.17.3  防止灭火剂喷放使可燃液体溅出。
    I.17.4  因为四通分流时流体流向不同而阻力系数相差悬殊,影响到流量分配严重不均,为使计算结果与实际结果靠近,因而本条作了这样的规定。
I.18  4.5.2条氮气IG-100 灭火系统是气态单相可压缩非稳态流,为保证氮气IG-100 灭火剂的均匀分布,有效实施灭火,系统必须进行精确的计算,本规范给出的管网压力损失计算公式的是按以下方法推导出来的:IG100气体灭火系统中的管道流动均为单相流动,计入摩擦损失的等损失的等熵一元流动,于是可建立气体管内流动的流动的流动方程。
从微元流束中沿轴线S任取ds段,应用理想流体欧拉运动微分方程,即可得到:
理想流体欧拉运动微分方程                                                       
    对于恒定一元流动:
恒定一元流动
    若质量仅为重力,气体在同介质中流动,浮力与重力平衡,不计质量力S,则得:
不计质量力S
    于是:
理想流体欧拉运动微分方程            
    气体沿等截面管道流动时,由于摩擦阻力的存在,使其压强、密度沿程有所改变。因而气流速度程也将变化。这样使计算摩擦阻力的达西公式不能用于全长ι上,只能适用于dι微段上,于是微段d上
的单位质量气体摩擦损失为:
单位质量气体摩擦损失
    将其加到理想气体一元流动的欧拉微分方程(15)中,便得到了实际气体的一元运动微分方程:
实际气体的一元运动微分方程
    式中:
    λ——气流的摩擦阻力系数,实用中仍可用不可压缩流体的λ近似;
    ρ——气体密度,单位为公斤每立方米(kg/m3);
    D——管道内径,单位为米(m)。
    在IG100惰性气体灭火系统中,IG100灭火系统中的管道流动均为单相流动,可近似按计入摩擦损失绝热(等熵)流动处理。公式(18)中的密度ρ用等熵绝热过程方程式p/ρk=C求得
等熵绝热过程方程
    代入(18)式,并用υ2除之得:
等熵绝热过程方程式
    将(18)式对长度为l的1、2两断面进行积分得:
积分公式
    在实际应用中,认为对数项较摩擦损失项小,可忽略,上式变为:
简写公式
    将代入并简化所得:
简化公式
    式中:
    P1——1断面压强,单位为兆帕,(MPa);
    P2——2断面压强,单位为兆帕,(MPa);
    Ρ ——1断面密度,单位为公斤每立方米(kg/m3);
    k——混合气体绝热指数,自然数;
    λ——气体摩擦阻力系数,自然数;
    Q——气体质量流量,单位为公斤每秒(kg/s);
    D——管道内径,单位为米(m);
    l——计算管长(为实际长度与附件当量长度之和),单位为(m);
    A——管段截面积,单位为平方米(m2)。
    下面推导IG100气体的λ值及κ值:
    λ值的计算:由于混合气体的流动处于平方区,故采用粗糙区的希弗要公式:
希弗要公式
    式中:
    K——工业管道当量糙粒高度(mm)单位为毫米(mm),(普通镀锌钢管取K=0.39mm);
    D—— 见上式。
    不同钢管取K值见表I.1。
表 I.1
表 I.1
    K值的计算:
K值的计算公式
    式中:Pn ——管道入口计算截面压强,单位为兆帕,(MPa);
    Pn+1——管道出口计算截面压强,单位为兆帕,(MPa);
    ρn——管道入口计算截面密度,单位为公斤每立方米(kg/m3);
    ρn+1——管道出口计算截面密度,单位为公斤每立方米(kg/m3);
    l——计算管长(为实际与附件当量长度之和),单位为米(m)。
I.19 5.2条所列各项规定了氮气IG-100 灭火剂储存装置的基本要求;目的是为了达到氮气IG-100灭火系统组件组合后所必备的灭火技术要求及装置运行过程中的安全性要求。
I.20 5.3条所列各项规定了启动控制装置所必备的功能及在系统设计时的基本要求。
I.21 5.4条所列各项规定了氮气IG-100 灭火系统管网和喷嘴的具体技术要求,是为了保证系统质量及安全所必须遵守的。
I.22 6.1条规定了火灾自动报警系统应符合的质量标准。从减少火灾损失,限制表面火灾向深位火灾发展,限制易燃液体火灾的爆炸危险等角度来说,也都认定它是非常必要的。故本规范规定,应配置高灵敏度的火灾探测器,做到及早地探明火灾,及早地灭火。探测器灵敏度等级应依照GB 50116的有关技术规定。感温探测器的灵敏度应为一级;感烟探测器等其他类型的火灾探测器,应根据防护区内的火灾燃烧状况,结合具体产品的特性,选择响应时间最短、最灵敏的火灾探测器。
I.23 6.2条对于平时无人工作的防护区,延迟喷射的延时设置可为0s。这里所说的平时无人工作防护区,对于本灭火系统通常的保护对象来说,可包括:变压器室、开关室、电缆桥架(隧道)、微波中继站、易燃液体库房和封闭的能源系统等。
I.24 6.3条对于有人工作的防护区,一般采用手动控制方式较为安全。
I.25 6.4条长期工作时报警系统有可能出现误报,为了避免误报引起的系统误动作,本条规定了两个独立的火灾信号才能启动灭火系统。是等同采用了我国国家标准《火灾自动报警系统设计规范》GB 50116的规定。但是,采用哪种火灾探测器组合来提供“两个”独立的火灾信号则必须根据防护区及被保护对象的具体情况来选择。例如,对于通信机房和计算机房,一般用温控系统维持房间温度在一定范围;当发生火灾时,起初防护区温度不会迅速升高,感烟探测器会较快感应。此类防护区在火灾探测器的选择和线路设计上,除考虑采用温—烟的两个独立火灾信号的组合外,更可考虑采用烟-烟的两个独立火灾信号的组合,而提早灭火控制的启动时间。而对于发生电缆隧道、变压器室、开关室等电气火灾,火灾初期是电缆、设备部件发热,在火灾探测器的选择上,应考虑采用一条分布式光纤实现温-温的两个独立火灾信号的组合,而提早灭火控制的启动时间,同时也降低了投资。
I.26 6.6 条应向消防控制室传送的信息包括:火灾信息、灭火动作、手动与自动转换和系统设备故障信息等。.
I.27 7.1条规定,在通常有人的防护区所使用的灭火设计浓度限制在安全范围以内,是考虑人身安全。
I.28 (7.5~7.6)条参照了其它灭火剂的系统安全要求而定,尽管氮气IG-100 在喷放时对人身不产生直接伤害,但是考虑到火灾发生时烟气对人体的危害,及给现场人员造成的心理上的压力和本能反应及其可能的后果,本规范仍然作出了对疏散通道、应急照明、产生火灾时的声光报警等基本要求。
I.29 7.7条灭火后,防护区应及时进行通风换气,换气次数可根据防护区性质考虑,根据通信机房、计算机机房等场所的特性,本条规定了其每小时最少的换气次数。
I.30 7.8条排风管不能与通风循环系统相连。
I.31 7.11条空气呼吸器不必按照防护区配置,可按建筑物(栋)或灭火剂储瓶间或楼层酌情配置,宜设两套。


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