上海工程勘察设计有限公司，上海， 200042
关键词: 气体灭火系统；七氟丙烷；IG541；气溶胶；超细干粉
Design experience of gas fire extinguishing system in a commercial complex
(Wan Xiao Jiao, Shanghai Architectural and Engineering Consultants Co. Ltd., Shanghai, 200042)
Abstract : With referring to relevant GB standards and Atlas of gas fire extinguishing system, and take a commercial complex in Nanjing as an example, Schemes of gas fire extinguishing system such as Heptafluoropropane, IG541 and composite superfine dry powder is analyzed and cost compared. The gas fire extinguishing system in this project is optimized.
Key words: Gas fire extinguishing system; Heptafluoropropane; IG541; Aerosol; Ultrafine dry powder
目概况本项目基地面积3.58万平方米，建筑总面积约26.75 万平方米，其中地上总建筑面积约17.95万平方米，地下建筑面积8.8万平方米，总建筑报建高度249米。地下1层~地下4层为车库、机电设备用房、商业及精品超市；地上1~6层为商业及酒店裙房；8~45层为办公，48~57层为酒店，58层为观光。图1.1为项目总平面图。
图1.1 项目总平面图
根据《建筑设计防火规范》 GB50016-2014中规定，特殊重要设备室应设置自动灭火系统，并宜采用气体灭火系统。本项目中变配电机房采用气体灭火系统，现根据机房面积、容积以及分布位置及造价综合分析气体系统的方案，选择安全、可靠、经济的气体灭火系统组合形式。本项目变配电机房的面积、容积及位置见表2.1变配电室位置及容积表。
表2.1变配电室位置及容积表
| 机房名称 | 位置 | 面积（m2） | 板下净高（m） | 机房容积（m3） |
| 10kV配电间 | B3 | 370 | 6.8 | 2516 |
| 办公&车库低压变配电室 | B3 | 350 | 6.8 | 2380 |
| 制冷机房低压变配电室 | B3 | 150 | 4.6 | 690 |
| 制冷机房10kV配电室 | B3 | 80 | 4.6 | 368 |
| 酒店低区变配电室 | B3 | 200 | 6.8 | 1360 |
| 地下配套、商业变电所 | B2 | 360 | 7.5 | 2700 |
| 塔楼办公高区低压变配电室 | 28F | 150 | 5.2 | 780 |
| 塔楼酒店高区低压变配电室 | 46F | 150 | 7.0 | 1050 |
其中B2层一个地下配套、商业变电所，B3层有5个变配电室相邻，机房布置图见图2.1变配电室分布图（B2层）、图2.2变配电室分布图（B3层）。
图2.1变配电室分布图（B2层）
图2.2变配电室分布图（B3层）
常用的气体灭火系统包括七氟丙烷、IG541、气溶胶、超细干粉灭火系统、二氧化碳系统。二氧化碳灭火系统较为经济，能输送较远距离，但其较高的灭火浓度对人非常危险，不宜用于有人场所[1]，且CO2作为一种温室气体，大量的释放会对生态环境造成不利的应用。因此，此处仅比较其他几种灭火系统的优缺点，各系统的对比见表3.1[2]、表3.2[3]。
表3.1气体灭火系统对比表
| 项目 | 七氟丙烷灭火系统 | IG541 | 气溶胶 | 复合材料超细干粉 |
| 灭火剂物理性质 | 在常温常压下为无色、几乎无味、不导电的气体，无毒不燃。 | 组成：52%的氮气、40%的氩气和8%的CO2组成。 | 气溶胶灭火剂，是由氧化剂、还原剂及粘合物结合成的固体状态含能化学物质。 | 超细干粉粒径小，流动性好，有良好抗复燃性、弥散性和电绝缘性。 |
| 灭火机理 | 窒息、冷却、化学抑制 | 冷却、窒熄灭火 | 吸热降温、化学抑制 | 窒息、冷却、化学抑制、对热辐射的遮盖作用。 |
| 灭火类型 | 全淹没灭火系统 | 全淹没灭火系统 | 全淹没灭火系统 | 局部应用灭火系统、全淹没灭火系统 |
| 组合分配系统、单元独立系统、预制灭火系统 | 组合分配系统、单元独立系统 | 预制灭火系统 | 灭火器、悬挂式灭火装置、柜式灭火装置和管网灭火系统 | |
| 对人的危害 | 毒性较低，对人体产生不良影响的体积浓度临界值为9%，并允许在浓度为10.5%的情况下使用1min，有一定的腐蚀性。 | 可用于有人场合 | 有微量有毒的副产物（如CO、NOX） | 超细干粉无毒无害，对人体皮肤无刺激，对保护物无腐蚀。 |
| 设备间占地面积 | 当采用预制式时，无机房占用，采用管网系统时，1A | 2.5A | 无法设计为组合分配系统，需单独设置(安装在每个保护区内) | 1A |
| 优点 | 储存压力低，便于维护操作。 灭火浓度低,钢瓶间面积小。 喷放时间短，灭火速率快。 无污染，不会产生温室效应。 | 无污染，不会产生温室效应。 对人体无伤害。 | 系统储存压力低，便于维护操作。 灭火浓度低，安装在保护区内，节约建筑面积。 喷放时间短，灭火速率快。 灭火剂价格低，短期成本投入低。 | 复合材料超细干粉灭火剂灭火效率高，不吸潮，不结块，对设备没有任何腐蚀和影响。 设备体积小。 |
| 缺点 | 灭火剂价格高。 | 系统储存压力高，不便于维护、操作。 钢瓶数量多，钢瓶间面积大，灭火效率慢。 灭火剂价格最高。 | 灭火后有残留物，很难清除，不应设置在人员密集场所、有爆炸危险性的场所及有超净要求的场所。 | 不适用于经常有人的场所。灭火后有残留，若清除不干净，设备会经常出现故障，甚至会报废。 |
| 维护成本 | 灭火剂有效期30年，再次充装费用较高 | 灭火剂有效期30年，再次充装费用高 | 灭火剂有效期6年，长期投入成较高。 | 灭火剂有效期6年，长期投入成较高。 |
表3.2对防护区面积及容积的要求
| 项目 | 七氟丙烷灭火系统 | IG541 | 气溶胶 | 复合材料超细干粉 |
| 输送距离 | 内储压系统理论输送距离约45m，外贮压系统输送距离200m | IG541气体灭火系统传输距离约130m | 单台保护容积小于160m³。 | 预制灭火装置管道长度不得大于20m，管网系统200m |
| 对防护区面积、高度要求 | 采用预制灭火系统时 500m2；采用管网系统时800m2，喷头最大保护高度不宜大于6.5m。 | 采用预制灭火系统时 500m2；采用管网系统时800m2，喷头最大保护高度不宜大于6.5m。 | 防护区高度不宜大于6.0m | 无要求 |
| 对防护区容积要求 | 采用预制灭火系统时1600m3，采用管网系统时3600m3 | 采用预制灭火系统时1600m3，采用管网系统时3600m3 | 单台保护体积小于160m³ | 预制式灭火剂储存量不得大于150Kg，一个防护区不得超过四套，即676m3以下；采用有管网系统，对容积无要求 |
方案分析：
根据本项目变配电机房的分布特点，结合以上表格中不同气体灭火系统的灭火类型及对防护区面积、高度和容积的要求，对本项目气体灭火系统的方案作如下分析：
气溶胶系统要求单台保护容积小于160m3，防护区的高度不宜大于6m。同时，目前市场上无通过3C认证的气溶胶产品，因此，本项目暂不考虑气溶胶系统。
本项目为五星级酒店，酒店要求，气体灭火系统需采用UL认证产品，UL认证产品价格是国内3C认证消防产品价格2倍，若酒店与地库、商业合用气体灭火系统，均采用UL认证产品，工程造价将高于系统独立设置。同时，酒店是否同意合并，需征得业主方的认可。因此，酒店气体灭火系统与商业、办公灭火系统独立设计，既可降低整体气体灭火系统的整体造价，又利于物业管理的分开。
针对七氟丙烷气体灭火系统，预制式系统设备少，无需安装管网，例如防护体积约1000m3的机房，预制式成本约35万，单元式约47万，预制式成本仅是单元式的70%，因此，小于1600m3独立的机房建议采用七氟丙烷预制式系统。
从图2.1可以看出，B2层地下配套及商业变电所、28F塔楼办公高区低压变配电室、46F酒店高区变配电室比较独立，建议采用独立系统。B3层商业、办公变配电室设置位置比较集中，可采用组合分配式系统，可以最大可能的减少灭火剂的贮存量及贮存装置，便与维护管理。
造价对比：
通过以上分析，酒店与商业、办公灭火系统独立设计，B3层商业、办公采用组合分配式，其余变配电室采用独立系统，现针对不同种类气体灭火系统的具体造价进行计算，见表4.2。
表4.2气体灭火系统造价表
| 机房位置 | 七氟丙烷 | IG541 | 超细干粉 | |||||
| 系统形式 | 造价 | 系统形式 | 造价 | 系统形式 | 造价 | |||
| B2层地下配套及商业变电所 | 单元式（3C认证） | 83万 | 单元式（3C认证） | 90万 | 单元式（3C认证） | 24万 | ||
| B3层地下配套及商业变配电室 | 组合分配式（3C认证） | 110万 | 组合分配式（3C认证） | 120万 | 组合分配式（3C认证） | 25万 | ||
| 28F办公高区低压变配电室 | 预制式（3C认证） | 28万 | 单元式（3C认证） | 37万 | 单元式（3C认证） | 12万 | ||
| B3层酒店低区变配电室 | 预制式（UL认证） | 72万 | 单元式（UL认证） | 96万 | - | - | ||
| 46F酒店高区低压变配电室 | 预制式（UL认证） | 60万 | 单元式（UL认证） | 80万 | - | - | ||
| 药剂更换费用 | 药剂有效期30年，不考虑更换 | 药剂有效期30年，不考虑更换 | 药剂有效期6年，考虑更换四次，每次为总造价60% | |||||
| 商业、办公造价总计 | 221万 | 247万 | 208万 | |||||
| 酒店造价总计 | 132万 | 175万 | 无UL认证产品，不适用 | |||||
| 总计 | 353万 | 422万 | 无UL认证产品，不适用 | |||||
综上所述，IG541灭火系统灭火浓度高、效率较低，价格最高，约422万，机房面积占地最大。
超细干粉灭火系统在30年范围内总投资与七氟丙烷基本接近，但灭火后有残留物会影响电气设备，且药剂有效期短，需定期更换，维护较麻烦。
七氟丙烷灭火系统，灭火浓度低、灭火剂用量少、效率高、在限定条件下对人体无危害，价格适中。因此，本项目变配电室建议采用七氟丙烷灭火系统。
参考文献
鲁昭. 消防系统报警及CO2灭火系统电气研究[J]. 经济管理综述, 2019:203-204
石会. 酒店项目气体灭火系统技术经济比较分析[J]. 工艺与技术, 2019:90-91
[3]气体灭火系统设计规范：GB50370-2005[S]
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