某档案图书馆气体灭火系统与高压细水雾灭火系统的技术经济性分析

刘角生

摘要：通过七氟丙烷气体灭火系统与高压细水雾灭火系统在同一档案图书馆项目中的应用，从灭火机理、系统组成、系统设计要求和综合造价等角度，对两个系统做对比分析；并得出相应结论，作为后续工程设计的参考。

关键词：七氟丙烷气体灭火系统  高压细水雾灭火系统  档案图书馆  系统对比 

0 引言

　　在应用自动喷水灭火系统的建筑当中，当遇到不能用常规水消防来灭火的场所时，我们多采用七氟丙烷气体灭火系统。但随着高压细水雾灭火系统的成功研发应用，许多应用七氟丙烷的场所同样也可以用高压细水雾来保护。如何区别对待这两种系统是值得我们消防设计人员思考的问题。笔者在对某一档案图书馆项目进行消防设计时，对一些特殊场所先后进行了两种系统的设计。我们不妨在这两种不同方案的基础上做些探讨。

1 工程实例

1.1 工程概况

　　本工程为地上4层，地下一层，建筑高度为20.55m的多层档案图书馆项目，由乙级档案馆和中型图书馆组成，总建筑面积28670.5m2。其中地上建筑面积为19663.5m2，地下建筑面积为9007.0m2。其中：档案馆建筑面积10411.9平方米，图书馆建筑面积10385.3平方米。地下室层高5.4m，上部层高均为4.5m。

　　本项目密集书库、变配电间、微缩拷贝母片库、音响资料库、纸质档案库和实物档案库为消防设计的特殊防护区域。防护区总面积为2456.13 m2。

1.2 七氟丙烷气体灭火系统

1.2.1 系统设计参数

　  由于各个防护区相对比较分散，消防设计时地下一层的密集书库、变配电间及4F的防护区分别集中设置一套管网组合分配系统。系统设计按全淹没灭火方式进行设计。储存容器的增压压力：管网系统为4.2MPa，预制式系统为2.5MPa。具体防护区设计参数详见表1：

防护区设计参数表                表1

序号	防护区域名称		面积（m2）	喷头数量（只）	设计浓度（%）	喷放时间（s）	灭火剂设计量（kg）	灭火剂实际储存量（kg）
1	-1F	变电所	98.4	6	9	10	388.96	470
2	-1F	密集书库	515.2	31	10	10	2287.95	2467.5
3	4F	音像资料库	122.84	8	10	10	457.4	472
4	4F	微缩拷贝母片库	111.22	6	10	10	373.8	387
5	4F	纸质档案库1	350	27	10	10	1295.3	1344
6	4F	纸质档案库2	367	30	10	10	1433.3	1488
7	4F	纸质档案库3	292.48	18	10	10	1069.5	1107
8	4F	纸质档案库4	186.39	12	10	10	688.3	714
9	4F	实物档案库	412.60	30	10	10	1601.7	1652

1.2.2 主要设备选型

　　喷头数共计178只；

　　灭火剂储存量：4119.5kg；

七氟丙烷钢瓶：180L钢瓶38套；

1.3 高压细水雾气体灭火系统

1.3.1 系统设计参数

　　考虑本工程的火灾类型，本工程选用开式系统，设置一套高压细水雾泵组进行保护。系统设计持续喷雾时间为30min，响应时间不大于30s，最不利喷头工作压力不低于10MPa；所有保护区均采用K=0.95的开式喷头，喷头流量q=9.5L/min。具体保护方式及防护区设计参数详见表2：

防护区保护方式及设计参数表                表2

序号	防护区域名称		面积（m2）	喷头数量（只）	阀箱型号	阀箱套数（套）	系统类型
1	-1F	变电所	98.4	22	DN25	1	全淹没应用系统
2	-1F	密集书库	515.2	70	DN32	2	全淹没应用系统
3	4F	音像资料库	122.84	20	DN25	1	全淹没应用系统
4	4F	微缩拷贝母片库	111.22	18	DN25	1	全淹没应用系统
5	4F	纸质档案库1	350	50	DN32	2	全淹没应用系统
6	4F	纸质档案库2	367	52	DN32	2	分区应用系统
7	4F	纸质档案库3	292.48	39	DN32	1	全淹没应用系统
8	4F	纸质档案库4	186.39	25	DN25	1	全淹没应用系统
9	4F	实物档案库	412.60	58	DN32	2	分区应用系统

1.3.2 主要设备选型

　　喷头数共计354只；

　　不锈钢成品水箱1只：3000x2500x2000（mm）；

　　增压泵2台：Q=24m3//h,H=30m,N=4kW；

　　稳压泵2台：Q=11.8L/min,H=1.4MPa,N=0.55kW；

　　主泵泵组5台：Q=400L/min（总流量）,H=14MPa,N=120kW

　　开式阀箱：DN25阀箱4套、DN32阀箱9套；

2 技术性能比较

2.1 灭火剂及灭火机理

七氟丙烷灭火系统的灭火剂为七氟丙烷，是一种氢氟烃类气体。七氟丙烷具有低毒、无色、无味、绝缘性好等特性，是哈龙1301的最佳替代灭火剂。七氟丙烷在消防以液态形式贮存；火灾时通过抑制化学链反应来阻止防护区内火灾的进行。

七氟丙烷在气体灭火剂中ODP值、GWP值和ALT值等相对较低，更加经济适用。系统具有灭火浓度低、灭火剂对无残留等优点，可以广泛应用于电子设备、特殊重要设备室、特藏库、交换机房等重要场所。由于七氟丙烷在灭火过程中可产生HF的酸性气体，因此系统不可以用于精密仪器的保护。

高压细水雾系统的灭火剂就是水。系统启动灭火时，水被分解成无数细小的水微粒，水的表面积增大，单位体积的水从火灾中带走的热量增多，燃烧物体表面迅速冷却。水微粒随着热量的集聚加速汽化，体积急剧膨胀，大大的降低了火焰附近的氧气含量，对被燃烧物体形式窒息。从而达到灭火的目的。

在灭火效率方面，高压细水雾具有灭火效能高、用水量少、反应时间快、节省材料等优点。可以应用于特殊重要设备室、多数的档案库房、音像资料库、微波机房、通信机房、密集书库等重要场所。

对水渍损失要求特别严格或水灭火后可能产生大量有害物质的库房不宜采用高压细水雾。如：存放古籍书等高级纸质档案的珍藏库、化学小毒品的存放室等。另外水作为灭火剂，从清洁环保、便于取用的角度考虑无疑是我们的首要选择。

2.2 系统组成及设计要求比较

七氟丙烷灭火系统分为管网系统和预制系统。管网系统主要由灭火剂钢瓶、选择阀、驱动瓶组、启动器、管网系统和喷嘴等组成。预制系统相对简单。

高压细水雾开式灭火系统由高压泵组、补水增压装置、不锈钢水箱、开式分区控制阀、细水雾开式喷头、供水系统和不锈钢管道、阀门等组成。高压泵组由主泵、安全溢流阀、阀件、机架等组成。

显然，当防护区面积小时，气体灭火系统可采用预制系统，相比高压细水雾来说，体现了其应用更加简单方便、占用建筑面积少的优势。

当有多个防护分区时，气体灭火系统多采用管网系统或组合式系统，在本项目消防设计时两系统设备用房所占建筑面积分别为：钢瓶间45m2，细水雾机房32m2。因此在系统配置和占据建筑面积上，七氟丙烷管网系统或组合式系统并没有优势。

3 经济性比较

按照市场行情，根据本文1.2.2、1.3.2条中中作提供的主要设备，七氟丙烷气体灭火系统初期总投资约为140万元，高压细水雾系统的初期总投资约为120万元。

当然一个系统是否经济适用，除了考虑初期的投资，后期维护费用也要考虑。由于系统本身使用寿命有限，表3对两个系统使用年限为15年和30年的综合经济性能进行了对比：

综合经济性能比较                表3

系统名称	初期总投资	维护费用	平均每年维护费用	不同使用年限累积投资
				15年	30年
七氟丙烷气体灭火系统	140万	每5年换次药剂；10年换次钢瓶；定期维护	20万/年	440万	740万
高压细水雾灭火系统	120万	水箱每半年清洗一次；定期维护	3万/年	165万	210万

4 结论

通过上述的分析，我们可以看到高压细水雾灭火系统比七氟丙烷气体灭火系统在档案图书馆防护中更加安全、环保，灭火效率更高。在经济性能上初期投资两者基本持平，系统后期维护费用比七氟丙烷气体灭火系统要节省。

当然两个系统都有其优点和缺点，消防设计时还应结合工程实际，综合灭火效能、生命安全、节能环保、易于获得等因素选择适合的灭火系统。

参考文献

［1］住建部，国家质检总局. 建筑设计防火规范：GB50016-2014［S］

［2］住建部，国家质检总局. 消防给水及消火栓系统技术规范：GB50974-2014［S］

［3］住建部，国家质检总局. 气体灭火系统设计规范：GB50370-2005［S］

［4］住建部，国家质检总局. 细水雾灭火系统技术规范：GB50898-2013［S］

［5］国家质档案局. 档案馆高压细水雾灭火系统技术规范：DA/T 45-2009［S］

［6］吉冬梅，黄晓家，张兆宪，杜鹏，王开琪，沃留杰. 气体灭火系统选择应用技术研究

［7］杨琦，潘京生. 高压细水雾灭火系统技术