悬挂式超细干粉灭火装置工程设计探讨

2022-10-19李东海

建材与装饰 2022年30期

李东海

（广东省建筑设计研究院有限公司，广东广州 510010）

0 引言

随着全国各地建筑行业高速发展，各种风格的建筑如雨后春笋般涌现，对消防防火设计也提出来重大考验，各种新材料、新技术的利用也带来了很多消防隐患，同时业主越来越注重建筑效果，不断地压缩机电设备用房的使用面积，在很多空间狭小的强弱电、配电间、地下综合管廊电舱等内也存在发生火灾的可能性，需设置自动灭火系统进行保护，由于这些电间空间狭小，如果设置传统的七氟丙烷等洁净的气体灭火系统，将会极大的占用电间使用面积和带来造价的不断提高，既不经济也不尽合理。随着消防产品和消防规范的不断更新，如今悬挂式超细干粉灭火装置凭借其灭火效率高、反应灵敏、造价低、控制简单、占地面积小、安装形式灵活多变、后期维护简单等优点脱颖而出，但在实际工程的运用中却存在不少误区，相关规范要求也不尽全面，现就其设计选型进行探讨，为同行业设计人员的相关项目设计和选型提供借鉴。

1 国内相关规范规定

根据《建筑设计防火规范（2018年版）》（GB 50016—2014）第8.3条条款正文及条款说明可知，需保护的场所空间比较大且部分设备是主要的火灾危险源头并且需灭火保护或建筑物内只有少数面积比较小的场所内的设备需要被保护时，均可采用超细干粉等小型的自动灭火装置或设备进行保护。所以强弱电间、配电小间等小的电气用房采用超细干粉灭火装置是规范比较认可和推荐使用的做法。

2 装置分类及设计选型

2.1 装置分类

超细干粉是粒径（90%）≤20μm的固体类粉末状的灭火材料，按其主要的灭火功能主要分为BC类超细干粉灭火药剂和ABC类超细干粉灭火药剂，共两种类型。超细干粉灭火装置即为能通过自启动或手动启动方式进行开启，并由具体的驱动介质进行驱动灭火药剂，进而实施扑灭火源的固定装置。按灭火剂贮存方式形式又可分为储压式和非储压式；按灭火装置的安装方式可分为悬挂式、壁挂式以及其他的安装方式；实际工程中多因悬挂式安装方便，不占用电气设备空间，故采用较多。

2.2 设计选型

首先需根据保护对象的性质进行灭火剂的选择，一般采用ABC超细干粉灭火装置，能够有效的扑灭以下3种火灾类型：A类、B类、C类。对灭火装置的储存方式选择上，根据需要，可选择储压式干粉灭火装置或非储压式干粉灭火装置，储压式在喷放性能、灭火效果、可靠性、安全性及日常使用与维护等方面要明显优于非储压式。综合考虑建设成本、设计用量、日常维护和监控等方面考虑，建议采用储压式的干粉灭火装置。

3 设计参数

目前国内有关干粉的规范或规程较多，不同规范之间要求有交叉和不同，给设计工作带来了不便，现行与之相关的国家规范、标准、各省当地标准主要有：《干粉灭火装置技术规程》（CECS 322—2012）、《干粉灭火系统设计规范》（GB 50347—2004）、以及山东省、江苏省、贵州省、河南省、山西省、吉林省、福建省的超细干粉系统设计、施工及验收规程或规程等地方标准。

笔者经过对多个有关干粉的规范和标准以及部分省的当地地方标准的研究和对比，发现《干粉灭火装置技术规程》（CECS 322—2012）（简称“干粉规程”）和《干粉灭火系统设计规范》（GB 50347—2004）（简称“干粉规范”）这两本规范相关设计要求差异较大，不少设计工作者再工程实际选型中特别容易混淆，主要差异在于设计用量的计算公式、用量选取、启动控制要求、安全要求、后期维护等均不相同，笔者认为干粉规范中是对干粉灭火系统的相关要求，干粉灭火系统需有专门的输送管道、固定喷嘴等组成的一整套灭火系统，有组合分配式系统、单元独立系统、预制灭火装置等形式，类似管网式七氟丙烷或IG100等气体灭火系统。但是，超细干粉灭火装置是一套成品装置，形式比较简单，主要由钢制容器、吊环或固定支架、喷头组件、显示压力的仪表、感温爆破元器件、电引发启动器等设施组成。其不需要专门的输送管道，也没有组合分配系统形式。同时干粉规程在前言中也写到干粉灭火装置是干粉灭火系统和柜式干粉灭火装置的一种补充应用形式，在总则条文说明中写到由于现行国家标准干粉规范中未涉及本规程规定的产品，所以该本规程的制定，是为给超细干粉灭火装置的合理合规的使用提供相关规范依据，同时在其的第3.1.5条条文说明中介绍到，当干粉总用量超50kg时，此时采用预制式干粉灭火装置的形式将更加合理合规，此时需执行现行国家标准干粉规范的相关技术要求和相关规定。根据国内现有消防认证类产品的规格，悬挂式超细干粉灭火装置单具的充装重量一般在1kg、2kg、4kg、5kg、6kg、7kg、8kg、9kg、10kg不等。

综上，笔者认为悬挂式超细干粉灭火装置的具体设计参数和产品选型应按干粉规程进行设计，同时在设计选型时，注意保护区总体积的影响，使得总的干粉用量不超50kg。

干粉规程需按照保护的形式不同进行不同的计算，分两种类型：全淹没和局部应用灭火方式。然而在实际工程运用中由于电间内保护对象的不确定性、特别是一些空间狭小的电间内仅留出进人空间，大部分空间被电缆、机柜等占用，很难准确计算出保护对象净面积和净体积，同时采用超细干粉的场所多为空间较为狭小的场所，故建议优先选择全淹没灭火方式进行保护，以提高消防安全可靠性。

按全淹没灭火方式进行计算时，配置数量取决于防护区净容积和灭火设计浓度，防护区净容积根据建筑提供的房间扣除墙体、柱等净面积和净高度计算即可，关键在于灭火涉及浓度的取值，不同的取值导致灭火剂实际用量和装置数量变化较大，规范仅要求设计计算出的灭火剂浓度不应小于经过权威认证机构认证合格的灭火剂浓度的1.2倍。然而不同厂家所取得的权威机构认证上的灭火浓度又各不相同，这就给设计带来了很大的不确定性。如设计初期灭火浓度取值较小，会导致总体灭火剂用量偏小，无法有效保护整个空间，灭火浓度取值较大，则会造成过度设计和造价偏高。为此笔者经过对国内多家厂家产品的对比以及结合规范举例说明得出以下数据。

干粉规程第3.2条条文说明全淹没灭火方式举例中干粉的灭火浓度为0.06kg/m3，在其第3.1.5条条文说明中举例提到，如某超细干粉灭火装置按150g/m3的灭火剂浓度来计算时，那么一个10kg的干粉灭火装置的保护体积约为66m3。这里的数据笔者认证应该为笔误，所提及的150g/m3应该是设计灭火浓度，而非灭火浓度，因为设计计算出的灭火剂浓度不应小于经过权威认证机构认证合格的灭火剂浓度的1.2倍。

国内部分生产厂家产品经权威机构认证后的灭火浓度，如表1所示。

表1 国内部分干粉厂家灭火浓度参数对比

经过以上数据分析，不同厂家的产品的灭火浓度均有差异且差异较大，一般都比规范举例的0.06kg/m3要大的很多，故建议设计计算用量时留有余地。

同时根据《干粉灭火装置》（XF 602—2013）中要求灭火装置的最终喷射剩余效率不应大于5%，故在选择单具灭火装置的充装量时，还需考虑其喷射剩余量的影响，故笔者认为干粉规程第3.2.1条灭火装置的配置数量公式中的单具灭火装置的充装量应该为单具灭火装置的理论设计充装量并非实际充装量，实际充装量还需考虑喷射后的剩余量。

4 控制方式的选择

根据干粉规程第3.4条干粉灭火装置可采用感温爆破元器件、热引发启动器或电引发启动器启动。当同一个保护区或者保护的具体对象采用两具及以上的干粉灭火装置及进行灭火保护时，应符合相关规定要求，如当采用感温爆破元器件启动时，干粉灭火装置总的数量不能超6具，同时应该在1s内全部启动；当采用电引发启动器启动时，灭火药剂总重量不宜超50kg，同时还需设置自动联动启动联动系统，在采用按顺次启动时，各个灭火装置启动的间隔时间不应小于0.2s，同时也不能超过0.6s。所有装置总的用时不能超3s。

根据干粉规程要求，同一个防护区设置的干粉灭火装置的数量影响其启动方式的选择，如果防护区空间较为狭小，由于热引发器（导火索）的安全性和有效性尚且存疑，一般选择感温爆破元器件的方式进行启动，当保护的防护区内火灾温度达到提前设定好的温度时，装置上的感温玻璃球或感温易熔合金会立刻熔断而断裂，此时装置由于内外部压差由氮气驱动启动气瓶，采用该启动方式简单有效，造价低廉，同时也不需要火灾自动联动。在防护区空间较大时需要采用电引发器启动，由于该启动方式需设自动联动系统，同时也需电气专业配合设计，造价较高，但安全性较高。

经笔者咨询国内主流厂家得知，如防护区干粉灭火装置大于1具且不超6具，采用感温爆破元器件启动的话，由于各个灭火装置之间未联动启动，当防护区发生火灾时，每个灭火装置的启动是根据所处位置所感应到火灾烟气的温度而爆破的，当其中一个灭火装置的感温元件达到爆破温度爆破时，其他灭火装置无法确保在1s内全部启动，一旦发生火灾时，如果有某个灭火装置不能按规定的时间间隔正常开启，同时无法及时采取机械或电控的应急手动操作的话，将灭火效果造成极大的削弱，造成不可估量的损失。

为保证灭火效果和节约造价及后期维护，建议在具体设计选型时当计算防护区仅需设置一具干粉灭火装置时，宜采用感温元件启动，电气配置报警系统，当干粉灭火装置动作喷放时，立即向消防控制室反馈报警信号，让管理人员及时发现和定位发生动作的防护区，以便及时维修和定位火灾地点；当计算防护区需设置超过一具且小于6具干粉灭火装置时，需采用电引发器启动，并和电气对应专业配合设置火灾自动联动的控制系统；当计算的保护区灭火药剂总的用量超过50kg时，此时防护区较大，采用干粉装置已无法有效保护场所安全，建议改用其他自动灭火形式进行保护。

5 通风要求

根据干粉规程第5.2.2条的要求，在地下室的防护区或者无窗或固定的窗、扇的地上部分的保护区，这些区域的通风条件应符合暖通专业相关设计要求。但规程并未明确具体设置要求，考虑到干粉灭火装置在施放了灭火药剂扑灭保护区的火灾后，保护区内还有不少因为发生火灾而产生的有毒有害气体，喷放的干粉灭火药剂会产生大量微粒，长时间的悬浮在防护区内，为了尽快清除保护区内的有毒有害气体和大量悬浮的灭火药剂，同时也为方便相关人员及时清理，笔者建议参考干粉规范的第7.0.5条要求，对于在地下室的保护区以及无窗或设固定窗扇的地上部分的保护区，建议均设置独立的机械排风系统，同时为尽快排除，排风口的设置位置应尽量能够直通室外。

6 平面布置及日常维护

当采用全淹没方式进行灭火时，干粉灭火装置应在保护区内间距均等布置，采用悬挂式较为节省空间和方便后期维护，同时干粉灭火装置距通风口的净距不应小于2m。同时不建议设置在易受碰撞区域，当无法避免，需设置在易受碰撞区域时，应采取设置保护罩等安全防护措施。

采用全淹没方式进行灭火时，保护区内及门口应要设置火灾声光报警器，保护区门口还应设置相关指示灯。由于各楼层的电间分布需根据电气专业需求而定，有一些电间和开门方向均位于装修区，如在装修区设置火灾声光报警器、入口处设置显示喷放的指示灯等将会极大的影响建筑美观，这一要求很多设计者在设计之初往往不够重视，容易遗漏，最后到竣工验收时发现声光报警器特别影响装修区域美观而被迫整改，造成极大了设计漏洞。故希望在广大设计师在设计初期就要和建筑专业配合，提出要求确认火灾声光报警器和喷放指示灯的设置位置，建议电房区域宜设置毗邻的走道，电房开门向走道，并将火灾声光报警器和喷放指示灯放置在走道墙体上，从而避免后期因装修效果迁改位置造成不必要的损失。