细水雾灭火系统替代七氟丙烷灭火系统的分析

胡 晓

(昆明市消防支队呈贡大队，云南 昆明 650500)

自动喷水灭火系统因其较高的灭火成功率在保护人身和财产安全方面得到广泛的应用，并取得明显的社会效益和经济效益。《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑设计防火规范》明确了自动喷水灭火系统的设置场所和部位。我国已有多起由自动喷水灭火系统扑灭或阻止火灾蔓延的案例。

1 自动喷水灭火系统

1.1 自动喷水灭火系统应用

在有色金属加工行业，自动喷水灭火系统主要适用于如办公楼、厂房的控制室、偏跨实验室等功能用房，以扑救非电气火灾为主。据调查统计，自动喷水灭火系统的控火、灭火率很高，而系统的造价仅占工程总造价的1%～3%。

1.2 自动喷水灭火系统技术的发展

① 自动喷水灭火系统技术在水灭火系统中地位的加强

消防栓给水系统虽然在造价上相对较低，但它需要消防专业人员使用，且在扑灭火灾的速度和灭火的效果上不如自动喷水灭火系统好。

据资料[3]介绍，1999年全国共发生火灾179955起，死2744人，伤4572人，直接财产损失1413亿元。而城市公共消防设施建设滞后是造成火灾的主要原因。因此，建议我国的水灭火系统逐步向以自救为主的自动喷水灭火系统过渡，辅以简化的消防栓给水系统。强化、完善自动喷水灭火系统的设计，扩大其应用范围。

② 拓展自动喷水灭火系统在消防领域中的研究

研究自动喷水灭火系统的机理，拓展它在火灾系统中的功能，进一步发挥自动喷水灭火系统的作用。高压细水雾灭火系统就是其中的一例。

高压细水雾灭火系统的作用原理主要是冷却和稀释作用。细水雾表面积大，能有效地吸收火灾中的热量；细水雾悬浮在空中，能降低火灾现场氧的浓度。高压细水雾是喷淋和气体灭火剂的有效代替。其优点主要表现在：①高动能、小水滴的优越性能，即用水量小；②灭火过程中对人员、设备、财产和环境无危害；③具有防止复燃的高冷却性能；④同时还具有独特的烟雾削减功能，有利于人员的安全疏散。

1.3 细水雾灭火系统

① 细水雾[4]

所谓细水雾就是用高压或气流将流过喷嘴的水形成20μm～120μm之间的小水滴。细水雾的灭火机理主要有两个方面：1)汽化吸热降温作用。当环境温度高时，可以迅速汽化，吸收大量的热量，从而降低封闭空间内的温度；2)隔绝氧气窒息作用。水滴在汽化的过程中不仅吸收大量热量，同时体积迅速膨胀。当氧气体积百分比降低到15.05%时，造成窒息作用，进而达到灭火的目的。细水雾灭火剂灭火速度较快，对环境也没有污染，而且可大大降低火灾中的烟气体积百分比及毒性，冷却火场温度，便于安全疏通和消防灭火。

② 细水雾灭火系统的优越性

细水雾灭火系统是利用水作为扑灭和控制火灾的介质，与气体灭火相比具有廉价、对人和环境没有危害的优点，同时也避免了哈龙等气体灭火时，因与燃烧物发生链式反应而产生对人有害的气体，有利于火灾现场人员的逃离。细水雾系统也有它的局限性，如高压系统的管路、配件及水泵的工作压力很大；为避免喷嘴堵塞，对水质要求很高；系统的设计、施工、维护专业性很强，必须由具备资质的专业单位承担。各种灭火系统的比较见表1。

表1 细水雾灭火系统与哈龙系统、二氧化碳、自动喷水灭火系统的比较

③ 细水雾灭火系统的性能特点

相对于水喷淋灭火系统或常规水喷雾灭火系统：

⑴ 用水量大大降低。通常而言常规水喷雾用水量是水喷淋的70%～90%，而细水雾灭火系统的用水量通常为常规水喷雾的20%以下；

⑵ 减少了火灾区域热量的传播。由于细水雾的阻隔热辐射作用，有效控制火灾蔓延；

⑶能够有效扑救低闪点的液体火灾。

相对于气体灭火系统:

⑴ 细水雾对人体无害，对环境无影响，适用于有人的场所；

⑵ 细水雾具有很好的冷却作用，可以有效避免高温造成的结构变形，且灭火后不会复燃；

⑶ 细水雾系统的水源更容易获取，灭火的可持续能力强；

⑷ 可以有效降低火灾中的烟气含量及毒性。

工程造价低。

1.4 七氟丙烷灭火系统

七氟丙烷是碳、氟和氮的化合物，分子式为CF3CHFCF3，密度比空气大六倍，是一种无色、无味、无导电、无二次污染的灭火剂。该灭火剂以化学和物理机理相结合的方式进行灭火，不会影响氧的含量，是一种新兴的洁净气体灭火剂[5]，七氟丙烷灭火系统是公安部推荐采用的，用以扑灭可燃气体、可燃液体和电器火灾的气体自动灭火系统。

2 细水雾灭火系统与七氟丙烷灭火系统的造价比较

2.1 设备及材料

现以一个防护区面积800m2，高4.5m的机修车间为例，对细水雾灭火系统和七氟丙烷灭火系统的工程造价进行对比分析。在该防护区采用细水雾灭火系统时，主要设备材料用量和造价情况见表2所示。

表2 细水雾灭火系统灭火主要设备及材料

作为比较，表3给出了如果采用七氟丙烷灭火系统时所需的设备材料用量和造价情况。表中的价格比例是指各设备材料费用占系统总价格的百分比。

表3 七氟丙烷灭火系统灭火主要设备及材料

如果参照政府指导价和市场价确定上述两种系统中各种设备材料的价格，经比较细水雾灭火系统与七氟丙烷灭火系统的设备材料总造价之比大约是1∶3。同时可以看出，细水雾灭火系统工程造价主要决定于设备和材料，而七氟丙烷灭火系统中灭火剂的费用超过了总造价的50%。

概括来说，与七氟丙烷灭火系统相比，细水雾灭火系统的工程总造价低，而且其主要成本为设备材料的费用，随着新技术的发展、新材料的出现，设备材料的成本有望进一步降低，所以细水雾灭火系统在设备材料方面还存在很大的降价空间，而七氟丙烷灭火系统这方面的降价空间基本饱和。因此判定，未来的发展会使细水雾灭火系统在成本方面的优势远超过七氟丙烷系统。

2.2 施工和维护

对施工而言，细水雾灭火系统与七氟丙烷灭火系统在技术方面基本一样，它们都属于高压管道系统[7],相对来讲气体灭火系统工作压力更高些，所以气体灭火系统对管道、构件要求更严。在维护方面，细水雾灭火系统有较大的优势，一是细水雾灭火系统的管件都由不锈钢材料制成，具有很强的耐腐蚀性，七氟丙烷灭火系统则不同，由于其采用高压容器，且管件、管材多为镀锌件或无缝钢管，其耐腐蚀性能较差，特别是沿海地区这一现象相对严重，对设备和管道提出较高的防腐蚀要求。二是细水雾灭灰系统采用水作为灭火剂，价格便宜。与之相比，七氟丙烷采用的化学灭火剂造价较高。据计算，前例所述800m2的机修车间若采用七氟丙烷灭火系统，动作一次就会损失约20万元[8],细水雾灭火系统显然没有这方面的顾虑。三是与水相比，七氟丙烷灭火剂存在使用年限的限制，还要考虑每年的折旧损失。基于上述考虑，经测算正常情况下细水雾灭火系统与七氟丙烷灭火系统之间的使用维护费之比约为1：5～15。

3 结 论

本文着重对细水雾灭火系统与七氟丙烷气体灭火系统从工程造价方面进行了对比，在使用条件允许的前提下，相同消防工程采用细水雾灭火系统较七氟丙烷气体灭火系统总投资节约明显。细水雾灭火系统设备材料是影响总造价的主要因素，而作为灭火剂的水非常容易得到，所以随着新材质、低成本材料的普及使用，工程造价能够进一步降低。另外，细水雾灭火系统的施工难度略低，其使用维护费用也远远低于七氟丙烷气体灭火系统。细水雾灭火系统作为传统的自动喷水灭火系统的发展和延伸，较七氟丙烷气体灭火系统有着明显的经济优势和使用前景，宜于在有色加工、矿山、冶炼以及民用建筑等行业推广，两者都适用的情况下可以优先使用细水雾灭火系统。

[1] 姜文源主编.建筑灭火设计手册.北京.中国建筑工业出版社,1997,301～307

[2]杨琦.自动喷水灭火技术的发展.给水排水,1997，23(1):44～46

[3]公安部消防局.中国火灾统计年鉴.北京.中国人民公安大学出版社,2000,1～13

[4]侯丽,金满喜,程琳.几种新型灭火剂的性能及灭火原理[J].2008,34(22):177

[5]应志刚.七氟丙烷气体灭火系统设计过程研究[J].2007,61(9):157～158

[6]雷军汇,么达,郝爱玲.细水雾灭火系统技术经济性分析[J].2007,29(5):542～544

[7]杨立军.细水雾灭火系统研究思想和方法探讨[J].消防科学与技术,2006,25(1):57～61

[8]李铭,冯伟.七氟丙烷灭火系统试验研究[J].消防科学与技术,2005,24(6):719～720