气体灭火系统的比较研究

摘要：气体灭火系统能有效扑救各种电气火灾，目前，已发展出了三氟甲烷、七氟丙烷、烟烙尽、二氧化碳等多种气体灭火系统。这些灭火系统有其不同的特点，本文通过对其对比研究，希望有助于气体灭火系统的设计和使用。

关键词：气体灭火系统；特点；对比研究

中图分类号：TJ53+3 文献标识码：A

在建筑物中，有些场所的火灾是不能用水扑救的，例如：电子计算机房、通讯机房、文物资料室、图书馆、档案馆等，对于这类火灾，气体灭火系统是一种切实可行的解决办法，它具有不导电、不造成二次污染的特点，是被实践所证实的优良灭火剂。气体灭火系统主要包括三氟甲烷灭火系统、七氟丙烷灭火系统、烟烙尽灭火系统、二氧化碳灭火系统等。本文将对这些灭火系统做一些比较研究。

1. 气体灭火系统种类

1.1三氟甲烷灭火系统

三氟甲烷灭火剂具有清洁、电绝缘性好、低毒、灭火效率高等特点。它是无色、几乎无味、不导电、低毒的气体，它能在火焰的高温中分解产生活性游离基，对物质的燃烧起负催化作用。三氟甲烷蒸汽压力高，不需要氮气加压，可自行喷放。由于密度小，三氟甲烷可适用于楼层很高和管网很大的工程。

1.2.七氟丙烷灭火系统

七氟丙烷灭火剂具有无色、无味、热稳定性好和化学稳定性好、不导电等性质，灭火机理主要为抑制化学链反应。

1.3.烟烙尽灭火系统

烟烙尽（IG541）是由一定比例的氮气、氩气、二氧化碳组成，主要通过降低防护区内的氧气浓度，达到窒息的效果。由于其成分均为大气中天然成分，所以喷放后在火灾现场无任何残留，同时，其灭火速度快、不污染被保护物品，对大气臭氧层无破坏作用，在许多大型防护保护区和重点防护保护区被推广使用。

1.4.二氧化碳灭火系统

二氧化碳灭火系统是一种物理的、不发生化学反应的气体灭火系统，它主要是通过窒息和冷却作用达到灭火目的，它对易燃液体、气体和电气火灾具有较好的灭火效能，但对固体物质中的有机物，特别是那些能产生炽热无燃烧的，灭火效能稍低。

2.各类气体灭火系统的综合比较

本节将从以下几个方面对这几类气体灭火系统进行对比研究。

2.1环境影响性。在GWP（全球温室效应潜能）方面，三氟甲烷（2.6）＞二氧化碳（1）＞七氟丙烷（0.6）＞烟烙尽（0）。在ALT（大气中的存活时间）方面，三氟甲烷（243年）＞七氟丙烷（37年），烟烙尽和二氧化碳由于是非合成物，不存在这一问题，但二氧化碳在灭火时，会出现冷激冷淬的情况，设计时应加以注意。

2.2人体健康影响。表征这一影响的NOAEL和LOAEL显示，三氟甲烷均为50%，与烟烙尽基本处于同一水平。七氟丙烷值偏低，对人体的健康影响性较大。二氧化碳灭火系统的最低设计浓度（34%）高于对人体的致死浓度，故在设计时要特别加以注意，一般不应应用在有人场所。需要指出的是，三氟甲烷和七氟丙烷在高温环境下，易生成有害的HF气体，因此在设计时，要注意控制灭火剂的喷放浓度、喷放时间等，做好通风排气设计；对HF气体有不良反应的仪器和场所，易谨慎使用。

2.3工作压力。烟烙尽（根据不同储存压力，为13.6MPa、17.8MPa）＞二氧化碳（根据不同储存压力，为5.17MPa、2.07MPa）＞七氟丙烷（根据不同储存压力，为2.0MPa、3.6MPa）＞三氟丙烷1.4MPa。

2.4灭火效率。灭火系统的设计浓度：三氟甲烷为16~23.8%，七氟丙烷为7~10.5%，烟烙尽为37.8~43%，二氧化碳最小为34%。由于烟烙尽、二氧化碳灭火系统均为窒息式的被动物理灭火，其灭火效率要低于三氟甲烷和七氟丙烷。

2.5适用环境温度。三氟丙烷由于自身沸点低，可适用于各种寒冷、酷热环境，烟烙尽和二氧化碳灭火系统也具有这样的优势，七氟丙烷由于自身理化性质，不可用于寒冷环境，适用环境温度为0上。

2.6氮气冲加。三氟甲烷、烟烙尽、二氧化碳由于自带蒸汽压，无须定期冲加氮气，而七氟丙烷灭火系统必须定期冲加氮气。

2.7维护。气体灭火系统每年均需要检测。烟烙尽灭火系统的存储容器须每五年进行一次检验，其余三类灭火系统须每三年进行一次检验。

2.8浸渍时间。防护区是指能满足灭火系统要求的封闭空间，防护区的划分应根据封闭空间的结构特点、数量和位置来确定。若相邻的两个或两个以上封闭空间之间的隔断不能阻止灭火剂流失而影响灭火效果，或不能阻止火灾蔓延，则应将这些封闭空间划分为一个防护区。为保证灭火系统都能将建筑物内火灾全部扑灭，建筑物构件应有足够的耐火时间，以保证在完全灭火时间内，不致使初期火灾蔓延成大火。灭火完成灭火所需要的时间，一般包括火灾探测时间、探测出火灾后到释放灭火剂之前的延时时间、释放灭火剂时间、保持灭火剂设计浓度的浸渍时间。七氟丙烷、三氟甲烷、烟烙尽灭火系统在扑救可燃固体火灾时，浸渍时间应大于10min，在扑救可燃气体火灾、液体火灾、电气火灾时应大于1min；二氧化碳灭火系统在扑救电气火灾时浸渍时间应大于10min。

2.9经济性。高压储存的惰性气体，其输送距离可达100M。与其他气体灭火系统相比，烟烙尽灭火系统所用的灭火剂体积相当大，因而需要更多的储气瓶和更粗的管道。此外，它的管道压力也特别高。如果系统设计不当，喷放时还会因管道中的气体流速达到音速而产生音障，流动受到很大的阻力；超过音速时所产生的爆震还会使系统遭到破坏。就目前行情而言，烟烙尽气体灭火剂虽然便宜，但由于它是气体存储，压力高、用量大、占地面积达、储瓶多，其综合费用是最高的。虽然二氧化碳在单位价格上相对较低，但根据《二氧化碳灭火系统设计规范》规定，当组合分配系统5个及以上的防护区或保护对象时，或者在48小时内不能恢复时，二氧化碳应有备用量，备用量不应小于系统设计的储存量，因此在这类条件二氧化碳灭火系统的造价较高。三氟甲烷和七氟丙烷灭火剂虽然灭火剂造价较高而且需要定期更换，但是由于灭火剂用量少、灭火浓度低、设备造价和管网造价低，其造价与烟烙尽系统、二氧化碳相比占有优势，其中，三氟甲烷灭火剂由于无需氮气等增压等优势，灭火系统成本往往比七氟丙烷灭火系统低。

2.10适用保护空间和场所。三氟丙烷灭火剂由于沸点低、液体密度和粘度小、输送压力高，适用于各种不同高度的保护空间。七氟丙烷在5m以上保护空间和距离气瓶25m距离保护空间不适用，由于输送距离短，因此灭火剂的释放必须在十秒钟之内完成。烟烙尽可以在长距离内输送，保护面积大，但在大面积保护空间内灭火效率较低。烟烙尽不同于其余三种灭火系统，它不适用于局部应用。二氧化碳灭火系统最适宜于扑救生产作业火灾、忌水物质可能发展成深位火灾的火灾，在这几类灭火系统中，它也是最适宜于局部应用的系统。

这些气体灭火系统在环保性、人体健康、系统型式、经济性、适用场所等都具有不同的特点，笔者着重对人体健康、浸渍时间、经济性、适用场所做了研究，这些都对气体灭火系统的使用与设计是有益的。

3.小结

本文介绍了三氟甲烷、七氟丙烷、烟烙尽、二氧化碳气体灭火系统，并对这些灭火系统进行了对比研究，指出了其各自的特点以及优劣势，为设计师选取某一类气体灭火系统以及设计提供了参考意见。

参考文献：

[1] 王崴.常见气体灭火系统工程应用浅论[J].消防技术与产品信息，2004，（1）

[2] 唐祝华.21世纪洁净气体灭火新技术的开拓、发展与眺望[J].消防技术与产品信息，2000，（12）

[3] 崔景力，黄荣仲，陈骏波.气体灭火系统比较及应用[J].给水排水，2005，31（6）