1.1 氣體滅火系統(tǒng)對生命的保護(hù)  滅火效果最好的是七氟丙烷

對生命的保護(hù)主要要求滅火劑毒性低，對人體無影響，有利于保護(hù)區(qū)人員的安全疏散等。

三種滅火劑的毒性參數(shù)見下表：

名稱 七氟丙烷HFC227ea 混合氣體IG541 氮氣IG100

NOAEL濃度 9.00% 43% 43%

LOAEL濃度 >10.5% 52% 52%

其中：無毒性反應(yīng)濃度(NOAEL 濃度) NOAEL concentration：觀察不到由滅火劑毒性影響產(chǎn)生生理反應(yīng)的滅火劑最大濃度。

有毒性反應(yīng)濃度(LOAEL 濃度) LOAEL concentration：能觀察到由滅火劑毒性影響產(chǎn)生生理反應(yīng)的滅火劑最小濃度。

七氟丙烷最小設(shè)計濃度為7.5％，無毒性反應(yīng)的最高濃度(NOAEL)為9％，有毒性反應(yīng)的最低(LOAEL)為10.5％，該三個值比較接近。事實上，當(dāng)保護(hù)區(qū)內(nèi)七氟丙烷的濃度在5％～9％時，人員可停留時間為1min。而濃度高于9％時只能用于無人停留區(qū)域，而圖書館、檔案室等保護(hù)區(qū)七氟丙烷的設(shè)計濃度為10%，七氟丙烷在圖書館和檔案室使用非常不合適。此外七氟丙烷在滅火過程中的高溫條件下裂解有劇毒物氫氟酸產(chǎn)生，散發(fā)著刺鼻的氣味，有一定的腐蝕性。這也是滅火時七氟丙烷必須在8-10s內(nèi)釋放完畢的關(guān)鍵原因。此外，七氟丙烷以液態(tài)儲存，噴射時有較強(qiáng)烈氣化及吸熱效應(yīng)，致使空氣冷凝出現(xiàn)濃霧，影響人員逃生。

IG541中由于含有8％的CO2，隨著噴放過程中滅火濃度的增高，保護(hù)區(qū)中的CO2含量隨之增大。特別是對于圖書館、檔案館類火災(zāi)來說，紙張中的碳與O2反應(yīng)會產(chǎn)生CO2，能使IG541滅火后CO2的含量更高，甚至超過4%接近5%，有可能對人體產(chǎn)生危害。而人在3%的二氧化碳濃度下有輕微的頭痛癥狀，在5%的二氧化碳濃度下，人會有危險，必須逃離。二氧化碳濃度的增加會促進(jìn)人的呼吸加速，從而吸入更多的有害氣體CO，SO2和煙塵。如CO中毒，CO最輕度的中毒會表現(xiàn)為頭痛、頭暈、失眠、視物模糊、耳鳴、惡心、嘔吐、全身乏力、心動過速、短暫昏厥，影響心臟、大腦、肌肉機(jī)能，產(chǎn)生后遺癥。

IG100由100%氮氣構(gòu)成，在滅火劑噴放過程中或噴放之后，有人員在防護(hù)區(qū)的話，噴放出來的氮氣也可以沖淡空氣中的有毒物質(zhì)的濃度?？茖W(xué)研究證明，在這種環(huán)境下，人體會自動減慢呼吸頻率，減少吸入有害物質(zhì)。以下為IG100滅火系統(tǒng)滅火前后各個氣體組分的變化圖表，可以看到CO2列濃度沒有任何增加，不會引起保護(hù)區(qū)內(nèi)人員呼吸加速從而沒有吸入更多有害物的危險。

 

1.2對財產(chǎn)的保護(hù) 

七氟丙烷是以液態(tài)儲存的滅火劑，噴放時會使保護(hù)區(qū)內(nèi)的溫度在短時間內(nèi)有所下降，使空氣中的水蒸氣大量凝結(jié)，產(chǎn)生嚴(yán)重的結(jié)露現(xiàn)象而損壞財物。七氟丙烷在滅火過程在高溫條件下還會裂解產(chǎn)生HF等酸性分解物，從而產(chǎn)生結(jié)露，對設(shè)備造成損害。 

IG541內(nèi)含有8%左右的CO2，CO2中易混入水等雜質(zhì)，且鋼瓶的清洗過程中也易混入水，而CO2易與水結(jié)合為碳酸，本身碳酸是弱酸，但在長時間高壓狀態(tài)下，會對鋼瓶有腐蝕作用，使鋼瓶壁厚減薄，從而發(fā)生鋼瓶爆炸事故。各地IG541鋼瓶爆炸的事件時有發(fā)生，2011年5月13日，杭州市檔案館氣體鋼瓶間發(fā)生了IG541鋼瓶爆炸事故，室內(nèi)玻璃全部被震碎，兩扇門被炸開，墻體也被炸出了一個50公分的大洞，造成了重大安全事故。

  

IG100完全由氮氣構(gòu)成，貯存狀態(tài)穩(wěn)定，噴放時不會產(chǎn)生霧化，可以非常清楚地看到緊急出口位置，人員能有條不紊的安全離開保護(hù)區(qū)，在高溫條件下甚至與火焰接觸也不會分解產(chǎn)生有毒或有腐蝕性的分解物，IG100滅火系統(tǒng)對生命和財產(chǎn)絕對安全。

1.3 滅火效率 

滅火系統(tǒng)的滅火時間和滅火浸漬時間指標(biāo)綜合反映了滅火劑的滅火效率。 

1.3.1 滅火時間 

各種系統(tǒng)的滅火時間是和滅火劑的噴放時間直接相關(guān)的。不同的氣體滅火系統(tǒng)，噴放時間的規(guī)定不同。各個國家的消防規(guī)范，如NFPA（美國防火協(xié)會）、ISO（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織）、VDS（德國專業(yè)安全協(xié)會）和GB（中國國家標(biāo)準(zhǔn)）等相關(guān)消防標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中規(guī)定七氟丙烷滅火系統(tǒng)設(shè)計噴放時間不應(yīng)大于10s，惰性氣體如IG541、IG100滅火系統(tǒng)設(shè)計噴放時間不應(yīng)大于60s 且不應(yīng)小于48s。七氟丙烷滅火系統(tǒng)因噴放時間要求較短(小于10s)，而其儲存壓力較小，管網(wǎng)管徑較大，極大地限制了保護(hù)區(qū)域的范圍和距離。

1.3.2 滅火浸漬時間

氣體滅火系統(tǒng)的滅火效果是由浸漬時間來保證的，各個系統(tǒng)在圖書館類保護(hù)區(qū)的滅火浸漬時間都為20min。系統(tǒng)設(shè)計時重要的是不但要達(dá)到滅火劑的設(shè)計濃度，而且應(yīng)維持足夠長的浸漬時間，以便有關(guān)人員采取有效的緊急措施來消除危險。這一點非常重要，因為持續(xù)的點火源(如電弧、熱源或陰燃火災(zāi))在氣體滅火劑一旦消散后極有可能復(fù)燃。對于圖書館、檔案館類火災(zāi)，陰燃的書籍等極有可能導(dǎo)致復(fù)燃和陰燃蔓延，應(yīng)特別注意保證滅火浸漬時間。

IG541由于含有40％的氬氣(Ar)，52％的氮氣（N2），8％的二氧化碳（CO2）分子量分別為40、28和44，在噴放后的一段時間內(nèi)可以保持均勻混合，但一旦失壓，由于各氣體分子量差異較大，各氣體組分分離，即失去了IG541混合氣體的本應(yīng)保持的浸漬濃度而較難維持足夠長的浸漬時間，從而影響滅火效果。

IG100相對空氣密度為0.97（IG541相對空氣密度為1.17），滅火劑和空氣的密度相近，所以進(jìn)行全淹沒滅火時，IG100滅火劑可以與周圍的空氣很好地進(jìn)行混合，保證了保護(hù)區(qū)內(nèi)的空氣穩(wěn)定。這就可以保證，在噴放后20分鐘的浸漬時間內(nèi)，保護(hù)區(qū)仍保持設(shè)計的滅火濃度,有效防止了復(fù)燃的產(chǎn)生。

1.4 工程造價 

在保證滅火能力、不破壞環(huán)境、確保生命和財產(chǎn)安全的前提下，應(yīng)盡量減少投資，提高鋼瓶間利用率，提高氣體滅火系統(tǒng)的性能價格比。 

1.4.1 工程造價

圖書館、檔案館、薄霧館、數(shù)據(jù)中心、通信機(jī)房類保護(hù)區(qū)通常體積較大，輸送距離較遠(yuǎn)，保護(hù)區(qū)數(shù)量較多。以下以一套氣體滅火系統(tǒng)共保護(hù)6個保護(hù)區(qū)，最大保護(hù)區(qū)為體積為3000m3，主管道通徑DN150，平均傳輸距離80m為例，如下表格為分別采用IG541滅火系統(tǒng)和IG100滅火系統(tǒng)的成本對比。由于七氟丙烷傳輸距離較短，不適宜長距離、大空間和多保護(hù)區(qū)保護(hù)，不作對比。

 

名稱 IG541 IG100

鋼瓶用量（瓶） 129 101

鋼瓶占地面積（m2） 11.61 9.09

主管道總重量（噸） 1.04 1.33

工程造價成本系數(shù) 1.4-1.5 1

有上表可以看出，由于IG100使用了20MPa鋼瓶，鋼瓶數(shù)量減少了25%左右，并且鋼瓶占地面積減少了1.52m2，計入操作空間面積，實際鋼瓶間至少可減少6m2，有效節(jié)省鋼瓶間面積20%左右。管網(wǎng)方面，IG541使用了孔板減壓技術(shù)，其減壓不穩(wěn)定，后續(xù)零部件的最大工作壓力為15MPa，后續(xù)管網(wǎng)應(yīng)使用外徑168mm×壁厚11mm的厚壁管。而IG100滅火系統(tǒng)使用了減壓器技術(shù)，管網(wǎng)等后續(xù)零部件最高工作壓力為6MPa，管網(wǎng)可使用外徑168mm×壁厚7mm的薄壁管，管網(wǎng)壁厚的減薄有效降低了35%的管網(wǎng)成本。

1.4.2 維護(hù)保養(yǎng)費用

滅火系統(tǒng)的造價除了設(shè)備器材安裝投資外，還應(yīng)包括后期的日常維護(hù)保養(yǎng)費用，滅火系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)費用主要是滅火劑的二次填充費用。工程實例表明，七氟丙烷鋼瓶泄漏后，必須對鋼瓶進(jìn)行檢漏，鋼瓶內(nèi)藥劑重新灌裝，而七氟丙烷藥劑費用昂貴，后期費用非常大。IG541充裝工藝復(fù)雜，必須嚴(yán)格控制各個組分的百分比（各個氣體組分不正確會嚴(yán)重影響滅火系統(tǒng)的滅火效果），具有充裝資質(zhì)的廠家也比較少，所以充裝很不方便，長途運輸鋼瓶的費用也十分昂貴，較難保證滅火系統(tǒng)充裝后迅速恢復(fù)工作。而IG100來源廣泛，工業(yè)生產(chǎn)的氮氣純度較高，無需額外提純成本，全國各地都有氮氣的充裝點，充裝非常方便，成本低廉。