帶吊頂房間氣體滅火系統的設計探討

【摘要】

為了更好地設計帶吊頂房間的消防系統，分別從滅火藥劑儲存量、管網噴頭布置以及泄壓口的配置進行了設計探討，總結了氣體滅火系統的一般要求，討論了吊頂上下如何劃分防護區，并從設計風險的角度給出了吊頂上下設計為同一防護的建議。當吊頂空間合并為一個防護區時候，給出了吊頂上下分別設置噴頭更為合理的結論。從避免二次開孔造成施工返工的角度出發，給出了設計提前預留泄壓口孔洞的建議。討論了帶吊頂房間泄壓口的設置高度，給出了不同的設計方案。

【關鍵詞】氣體消防； 吊頂； 設計； 防護區； 安裝高度

【中圖分類號】TU998.13【文獻標志碼】A

［定稿日期］2023-06-19

［作者簡介］陳樹屹（1986—），男，碩士，高級工程師，從事電力設計工作;

鞏建寧（1975—），男，本科，高級工程師，從事電力建設管理工作;

周宇旋（1985—），男，本科，高級工程師，從事建筑機電管理工作;周玉梅（1984—），女，本科，工程師，從事電力水處理相關工作。

［通信作者］劉婷（1985—），女，本科，高級工程師，從事電力設計工作。

0 引言

近年來，隨著國家經濟的快速發展，建筑向綜合化、智能化、人性化發展，為滿足相關建筑的安全要求，越來越多的建筑房間用到了滅火速度快、效率高、無污染、無殘留的氣體滅火系統，筆者就氣體滅火系統設計工作中針對帶吊頂房間遇到的一些問題進行分析和探討，本文闡述的吊頂是一般常用的吊頂，非通透性吊頂。

1 滅火藥劑儲存量設計探討

目前國內常用到二氧化碳、七氟丙烷、IG541混合氣體、熱氣溶膠等氣體滅火系統。其中的七氟丙烷、IG541混合氣體、熱氣溶膠氣體滅火系統皆為全淹沒滅火系統，設計時須執行GB 50370-2005《氣體滅火系統設計規范》；二氧化碳氣體滅火系統除了全淹沒滅火方式外，還能局部應用，設計時須執行GB 50193-93《二氧化碳滅火系統設計規范》［1］。

滅火藥劑儲存量的一般要求為：滅火藥劑儲存量應為設計用量、儲存容器內的剩余量和管網內的剩余量之和；設計時需根據貯存裝置及系統管網布置情況計算出滅火劑的設計用量及貯存量；組合分配系統的儲存量，不應小于所需儲存量最大的一個防護區的儲存量，據此選擇貯存裝置規格，并考慮100%備用量。

在帶吊頂房間進行氣體滅火系統設計執行過程中涉及到GB 50370-2005《氣體滅火系統設計規范》條文：“3.2.4防護區宜以單個封閉空間劃分，同一區間的吊頂層和地板下需同時保護時，可合并為一個防護區［2］。”因此在消防系統設計時候，需確定吊頂層和地板下是否需同時保護。常規來說吊頂和地板下布置有電纜等可燃物質，需將吊頂和地板下空間與建筑主體空間合并為一個大的封閉空間來設計，計算滅火藥劑儲存量時需考核整個封閉空間的藥劑用量。

如果吊頂和地板下無可燃物，在計算滅火藥劑儲存量時若僅計算主體空間（扣除吊頂和地板空間），在氣體消防動作時候，防護區維護結構將承受噴出的滅火氣體產生的很大壓力，普通石膏板吊頂很難承受如此大的壓強［3］。石膏板吊頂容易被高氣壓頂松，此時普通石膏板吊頂與主體空間連通，氣體滅火劑會穿過吊頂從上部的孔洞泄露［4］，打破了設計時候考慮的單個封閉空間的范圍，防護區無法達到消防設計滅火濃度，可能導致滅火失敗。因此在防護區劃分時不建議扣除房間吊頂空間，若確有困難，需合理選擇吊頂材質，并提前和消防、建設等相關部門溝通，征得同意后再實施。

另外防護區有最大體積的限制，對于管網系統不宜大于3 600 m3，對于預制系統不宜大于1 600 m3。當防護區體積大于以上要求時，可采用多套滅火系統同時保護一個較大容積防護區的方式，但需注意多套氣體滅火系統應能在滅火時同時啟動，且相互間的動作響應時差應不大于2 s。

2 管網、噴頭布置設計探討

管網、噴頭布置的一般要求為：滅火系統的管網須按均衡系統布置；貯存裝置的貯壓等級及其充裝密度和貯瓶的數量、輸送管路的布置等應滿足系統對輸送距離、在規定的噴放時間內噴完設計滅火劑用量等的要求；輸送滅火劑的管道材質應符合要求，并宜對其內外表面進行熱鍍鋅處理，表面涂二道紅色面漆；管道應就近固定在梁、柱或樓板下，支吊架間距應符合國家有關規定。

根據上文探討，設有吊頂的防護區，滅火劑設計用量計算時建議將吊頂空間合并為一個防護區。吊頂上下為同一個防護區，其噴頭的布置應滿足吊頂上下各自空間內滅火濃度的要求，同時還應考慮噴放后吊頂上下的壓差不超過一定的限值，可取0.3 kPa，即吊頂上下分別設置噴頭更為合理。

3 泄壓口設計探討

根據國內規范要求二氧化碳、七氟丙烷、熱氣溶膠、IG541混合氣體消防均需設置泄壓口。首先對泄壓口設置原則進行了國內外標準對比，國外多執行《潔凈氣體滅火系統標準》NFPA2001，其與我國標準GB 50370-2005《氣體滅火系統設計規范》、GB 50193-93（2010年版）《二氧化碳滅火系統設計規范》對比如表1所示。

我國標準針對不同藥劑的氣體滅火系統給出不同確切計算泄壓口面積公式，美標中沒有列出泄壓口面積計算公式而是要求“保護區泄壓口的相關參數設計人員應咨詢設備廠家”。因此國內工程根據藥劑的平均噴放速率和維護結構承受內壓的允許壓強通過計算公式準確計算出泄壓口面積。

建筑消防屬于建筑施工后期的安裝工程，考慮到部分墻體結構厚度較厚，而部分泄壓口尺寸又過大，難以二次開孔，若不提前預留將給項目帶來較大的返工損失和質量隱患，因此泄壓口需要在前期土建設計時進行預留。雖通過規范提供的泄壓口計算公式能夠準確地計算出泄壓口面積，但是泄壓口并非標準產品，同樣的面積不同消防公司給出的產品尺寸是不同的，因此需要設計人員先參照某一產品提前設計好預留孔洞的尺寸和位置，并進行土建施工，后期泄壓口直接按前期預留好的尺寸進行采購和安裝，避免采購尺寸與預留孔洞尺寸沖突。

對于泄壓口的設置位置規范要求宜設置在外墻上，GB 50370-2005《氣體滅火系統設計規范》條文解釋：“3.2.8條文中泄壓口“宜設在外墻上”，可理解為：防護區存在外墻的，就應設在外墻上；防護區不存在外墻的，可考慮設在與走廊相隔的內墻上［2］。”火災發生后，泄壓口動作將排出大量高溫濃煙氣體，若將泄壓口設置在內墻上，高溫濃煙氣體將直接排向走道或防護區的吊頂內，影響人員疏散，甚至引起火災的蔓延，因此泄壓口須盡量設置在外墻上，當防護區無外墻時，建議通過泄壓管將高溫濃煙引至外墻再設置泄壓口進行泄壓排放。

對于泄壓口的安裝高度在設計時候也需特別注意。因為七氟丙烷與二氧化碳滅火劑比空氣重，為了減少滅火劑從泄壓口流失，泄壓口應開在防護區凈高的2/3以上，即泄壓口下沿不低于防護區凈高的2/3。在帶吊頂房間進行七氟丙烷與二氧化碳滅火系統設計時存在兩種情況，第一種情況為主體空間與吊頂合并為一個防護區，第二種情況為主體空間與吊頂分為不同的防護區。

對于第一種情況按照規范要求將泄壓口設置在整個防護區凈高的2/3以上，在設計時需注意泄壓口與吊頂的標高關系，盡量放置在吊頂上方，但按此方式設計，發生火災時候可能造成吊頂上下氣壓不平衡，吊頂被氣壓頂松、頂開，甚至脫落的情況，造成一定的安全隱患和經濟損失；如將泄壓口在吊頂上下分別設置似乎能夠使吊頂上下同時達到壓力平衡，迅速排出泄壓氣體，但在進行泄壓口面積計算時難以選取吊頂維護結構允許壓強值，且有未嚴格執行設計規范：“泄壓口應開在防護區凈高的2/3以上”的嫌疑。

對于第二種情況可按照規范要求分別將泄壓口設置在吊頂上下每個防護區凈高的2/3以上，但需合理選擇吊頂材質，并提前和消防、建設等相關部門溝通，征得同意按吊頂上下分別獨立設置防護區后再實施。

4 結論

隨著建筑行業的發展，越來越多的帶吊頂的房間采用滅火速度快、效率高、無污染、無殘留的氣體滅火系統。在滅火藥劑儲存量、泄壓口設計時不建議扣除房間吊頂空間及尺寸，若確有困難，需合理選擇吊頂材質，并提前和消防、建設等相關部門溝通，征得同意按吊頂上下分別獨立設置防護區后再實施。

吊頂上、下為同一個防護區時，其噴頭的布置應滿足吊頂上下各自空間內滅火濃度的要求，即吊頂上下分別設置噴頭更為合理。考慮到部分墻體結構厚度較厚，而部分泄壓口尺寸又過大，難以二次開孔，建議參照某廠家的泄壓口產品在項目前期土建設計時進行尺寸預留，并要求后期泄壓口直接按前期預留好的尺寸進行采購和安裝。

參考文獻

［1］ 冉祥祥.七氟丙烷氣體滅火系統在變電站中的應用［J］.紅水河，2019，38（2）：52-55+78.

［2］ 中華人民共和國建設部、中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.氣體滅火系統設計規范： GB50370-2005［S］.北京：中國計劃出版社，2006

［3］ 李海濤.數據中心消防滅火設計及其方式研究［J］.建設科技，2023（1）：24.

［4］ 方加軍，郭江煒，郝同奎.全淹沒氣體滅火系統在建設工程消防驗收中常見的問題及解決對策［J］.消防技術與產品信息，2013（2）：47-48.

［5］" NFPA2001：Standard on Clean Agent Fire Extinguishing Systems，2012 edition，2012［S］.

［6］ 中華人民共和國住房和城鄉建設部、中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.二氧化碳滅火系統設計規范（2010年版）： GB50193-93［S］.北京：中國計劃出版社，2010.