二氧化碳灭火系统设计浅析

万泉

【摘 要】随着卤代烷灭火剂的全面淘汰，二氧化碳作为洁净灭火剂，由于其来源广、成本低、适用范围广等特点，已普遍地应用于许多具有火灾危险的重要场所。本文通过分析介绍二氧化碳气体灭火系统的组成、分类、适用范围、工作原理和启动方式等， 使读者对二氧化碳灭火系统有了全面的了解，更通过二氧化碳灭火系统设计应注意问题，提出目前在二氧化碳灭火系统设计中主要存在的问题。

【关键词】二氧化碳；灭火系统；设计

0.概述

随着卤代烷灭火剂的全面淘汰，二氧化碳作为洁净灭火剂，由于其来源广、成本低、适用范围广等特点，已普遍地应用于许多具有火灾危险的重要场所。二氧化碳是一种无色、无味，不导电、性能稳定、无环境污染、且不需要专门生产（其他行业生产的副产品），能够用于扑救多种火灾的洁净灭火剂。经调查，目前二氧化碳灭火系统的装设量已达装设总量的15%以上，是仅次于水灭火系统的第二大灭火系统。

1.二氧化碳灭火系统的组成

二氧化碳灭火系统主要由储存容器、容器阀、连接软管、止回阀、集流管、泄压阀、灭火剂管道、管道附件、液体单向阀、选择阀、启动气体瓶、电磁阀、应急操作机构、固定支架、探测器、喷嘴、警报装置、控制器等组成。其结构如图所示。

2.二氧化碳系统的分类

（1）按灭火方式分类可分为：全淹没式灭火系统和局部应用系统。

（2）按系统结构可分为：管网系统和无管网系统。其中管网系统又可分为单元独立系统和组合分配系统。

（3）按储压等级可分为：高压系统和低压系统。

（4）按系统管网布置形式可分为：均衡管网系统和非均衡管网系统。

3.适用范围

根据二氧化碳的特性及灭火方式，二氧化碳灭火系统可用于扑救：A类（表面火及棉毛、织物、纸张等部分固体深位火灾） 、B类（灭火前能切断气源的气体火灾）、C类（液体火灾或石蜡、沥青等可溶化的固体火灾）及电气火灾；不适宜用于保护经常有人场所；不得用于扑救：硝化纤维、火药等含氧化剂的化学制品火灾；钾、钠、镁等活泼金属火灾；氢化钾、氢化钠等金属氢化物火灾。

4.工作原理及启动方式

（1）自动控制：当保护区发生火灾时，第一路探测器发出火灾信号时，控制器发出警报，指示火灾发生部位；第二路火灾探测器发出火灾信号时，系统开始进入30s延时阶段，控制器一方面发出声、光报警，另一方面发出联动控制型号（如关闭送风设备、防火门窗等），延时30s后控制器发出指令启动驱动气体电磁阀，驱动气体（高压氮气）通过管网打开集流管上的选择阀和储存灭火剂容器的容器阀，二氧化碳通过管道送到保护区经喷嘴释放灭火。

（2）手动控制：在气体灭火系统中，系统在自动控制状态下也可随时由手动控制，手动控制优先于自动控制。当保护区发生火灾时，按下控制器的手动启动按钮，或防护区外的紧急启动按钮，系统马上进入30s延时阶段，之后程序与自动控制相同。

（3）机械应急手动控制：当防护区发生火灾，但由于电源或自动控制系统发生故障不能执行灭火指令时，可用机械应急手动控制操作。机械应急有两种启动方法，一种有启动气体瓶，可直接手动打开对应保护区的启动气体电磁阀，之后程序与自动控制相同；另一种是非驱动气体启动方式的话，可直接手动打开对应保护区的选择阀和储存灭火剂容器阀，之后程序与自动控制相同。

（4）紧急停止控制：当发生火灾警报时，在延时阶段发现不需要启动气体灭火系统灭火时，可手动按下控制器上的红色紧急停止按钮。由于二氧化碳属有毒气体，为保护人身安全，本文特列出紧急停止操作，当发现保护区内还有工作人员时，如何紧急制停灭火系统。

5.二氧化碳灭火系统设计应注意的问题

（1）二氧化碳灭火系统可设计成全淹没式灭火系统和局部应用灭火系统，在设计全淹没灭火系统时应注意防护区的气密性，特别要考虑防护区有无开口或是否需要泄压口。对于全淹没式系统来说，开口是个至关重要的问题，因为开口是造成灭火剂流失的主要根源。在常温条件下，一个大气压的二氧化碳密度为空气密度的1.5倍，所以要强制规定防护区的地面不允许在灭火过程中有开口。顶部有开口，产生灭火剂流失是较小的，所以一般不做限制。对于完全密封的防护区由于喷放二氧化碳导致防护区内压力升高，故需要开设泄压口。泄压口的面积应根据围护结构的允许压强，和喷放速率计算得出。具体可根据公式

计算得出。

（2）二氧化碳灭火系统要求灭火设计浓度不应低于34%，由于各种可燃物的灭火浓度不一样，当保护区内存在两种或两种以上可燃物时，灭火设计浓度应按各种可燃物中最大的二氧化碳灭火设计浓度。

（3）灭火系统的生产厂家应提供系统各部件如阀、管件等的当量长度，以便于系统管网计算。提供喷头的有关参数，如保护面积、流量特性等，以便于设计时喷头的布置计算和选择。生产厂家应提供符合规范中规定的等效孔口面积的喷头，设计计算中喷孔的等效孔口面积是经管道压力降计算后选定的，它直接影响实际喷放时间，灭火效果，计算时要选计算面积等于或稍大于标准等效孔口面积的喷头。

（4）灭火剂储存用量和设计用量问题。例如全淹没系统中的高压灭火系统，其灭火剂储存用量应为设计用量与储存容器内的剩余量之和，常见的情况是灭火剂储存量等于设计用量，而忽略了应加上的储存容器内剩余量。此外防护区的环境温度也对二氧化碳的设计用量存在影响，当环境温度超过100℃时，灭火剂用量应原设计用量基础上每超过5℃增加2%，当环境温度低于-20℃时，灭火剂用量应在原设计用量基础上每降低1℃增加2%。这些因素都是在设计和施工时应在特别注意的。

【参考文献】

[1]GB 50193-1993.二氧化碳灭火系统设计规范[S].北京：中国计划出版社，2000.

[2]GB 50263-2007.气体灭火系统施工及验收规范[S].北京：中国计划出版社，2007.

[3]何滨.速学消防系统施工[M].北京：中国电力出版社，2012.

[4]李贵仁.浅析二氧化碳灭火系统的特点及应用[J].消防科学与技术，2000（5）.