浅析二氧化碳灭火系统的设计
[摘要] 二氧化碳灭火系统是目前应用非常广泛的一种现代化消防设备，具有设计参数完整、功能完善、工作准确可靠安装调试简单、操作维修方便等特点。适用于票据库、档案库、计算机房、图书馆、珍品库、配电房、电讯中心等重要场所的消防保护。本文着重介绍了高压管管网式全淹没二氧化碳灭火系统的原理、适用范围、分类及其系统设计。
[关键词] 管网式二氧化碳灭火系统设计
一、二氧化碳灭火系统概述
1.二氧化碳灭火剂性质
在常温常压条件下，二氧化碳为一种无色、无味、干燥的惰性气体，密度是空气的1.52倍，无腐蚀性，不导电。灭火后完全气化，没有残留物，不污损保护物，对大气臭氧层无破坏，且来源广泛、价格低廉。二氧化碳灭火剂长期储存不变质，在高温和低温环境均适用，但灭火所需的二氧化碳浓度对人体有害。
2.二氧化碳灭火剂灭火机理
二氧化碳灭火剂灭火机理主要是窒息，其次是冷却。灭火时大量的二氧化碳喷射到防护区（或直接喷向保护对象），降低了防护区（或保护对象周围）空气中的氧含量。当空气中二氧化碳含量达到30%～35%（体积分数），绝大多数可燃物将被窒息。
其次，二氧化碳从储存容器中喷射出来，压力骤然下降，二氧化碳迅即由液态转变为气态时，由于膨胀作用而吸收热量（气化热
值约578kj/kg），对防护区（或保护对象）有一定的冷却作用。
3.二氧化碳灭火系统适用范围
3.1适用火灾类别
（1）灭火前可切断气源的气体火灾；
（2）液体火灾或石蜡、沥青等可熔化的固体火灾；
（3）固体表面火灾及棉毛、织物、纸张等部分固体深位火灾；
（4）电气火灾。
3.2 适用场所
（1）电子计算机房、电气仪表控制中心、通讯机房；
（2）机柜间、电气设备间（变电所、配电间、发电机组）、电缆隧道；
（3）图书库房、数据储存间、银行金库；
（4）飞机发动机舱、船舶发动机舱、发动机实验室、汽车库；
（5）油罐、油槽、油泵间、静电喷漆间、危险品库；
（6）食品仓库、烟草库。
二、二氧化碳灭火系统分类
1.按照储存压力分类
（1）高压系统。二氧化碳灭火剂以液态储存，储存压力5.17mpa，储存温度0～50℃，采用压力等级15mpa的高压钢瓶储存，充装率0.6～0.67kg/l，其规格有40l、70l，分别储存24kg、42kg。
优点：二氧化碳灭火剂储存无需配置制冷保温系统，无日常运行能耗，管理方便、维护简单。
缺点：操作不灵活，系统一旦启动就无法关闭。高压系统的启动需外部气源。
适用条件：二氧化碳灭火剂储存量较小的灭火系统。
（2）低压系统。二氧化碳灭火剂以液态储存，储存压力2.1mpa，储存温度-20～-18℃，采用低压储罐储存，充装率0.9～0.95 kg/l。
优点：二氧化碳灭火剂储存量大，通常在吨级以上，直至10t 级，最大100t。操作灵活，系统随时可以关闭，对火灾探测报警系统、灭火控制系统的误动作提供了补救措施。低压系统的启动无需外部气源。
缺点：二氧化碳灭火剂储存需配置制冷保温系统，有日常运行能耗，管理不便、维护复杂。
适用条件：二氧化碳灭火剂储存量较大的灭火系统。
2.按照灭火方式分类
（1）全淹没系统。在规定的时间内，向防护区喷射设计规定用量的二氧化碳，并使其均匀地充满整个防护区的灭火系统。二氧化碳灭火剂呈雾状喷射。适用于有限封闭空间。
（2）局部应用系统。向保护对象以设计喷射率直接喷射二氧化碳，并持续一定时间的灭火系统。二氧化碳灭火剂呈液态喷射。适用于敞开空间。
3.按照分配形式分类
（1）组合分配系统。1套二氧化碳灭火剂储存装置通过管网的选择分配，保护2个或2个以上防护区（或保护对象）的灭火系统。
（2）单元独立系统。1套二氧化碳灭火剂储存装置保护1个防护区（或保护对象）的灭火系统。
4.按照结构形式分类
（1）管网式系统。适用于二氧化碳灭火剂储存量较大的灭火系统。
（2）无管网式系统。适用于二氧化碳灭火剂储存量较小的灭火系统。
三、高压管网式二氧化碳灭火系统的设计
1.设计程序
确定防护区及保护对象→确定灭火方式→确定系统分配形式→计算二氧化碳灭火剂用量→计算管道流量→计算管径→计算管道长度→计算节点压力→计算喷头入口压力→计算喷头等效孔口面积→喷头选型→计算二氧化碳灭火剂储存量→二氧化碳灭火剂储存容器（高压钢瓶）选型及数量→绘制详细设计图纸→汇总材料综合明细→提供施工及验收的技术要求和标准。
2.高压管网式全淹没二氧化碳灭火系统
2.1组成
高压管网式全淹没二氧化碳灭火系统由二氧化碳灭火剂储存装置、启动瓶装置和管网系统组成。灭火系统可以独立工作，也可以与火灾探测报警系统、灭火控制系统联锁而联动工作。
（1）二氧化碳灭火剂储存装置。由储存容器（高压钢瓶）、容器阀、储存容器框架（包括称重检漏装置）、高压金属软管、集流
管、安全阀、压力开关、单向阀和选择阀组成。
（2）启动瓶装置。由高压氮气启动瓶、容器阀、启动瓶框架和启动管道组成。
（3）管网系统。由管道、管件和喷头组成。
2.2启动方式
包括自动、电气手动、机械应急操作3种启动方式。无人值班时，采用自动；有人值班时，采用电气手动。自动和电气手动启动的转换可通过气体灭火系统控制盘（设置在控制室或值班室）实现。
2.3技术性能
（1）防护区设置火灾探测器，就地、控制室或值班室分别输出声、光报警信号。
（2）防护区门外设置手动控制盒，手动控制盒内设置“电气手动”、“紧急停止”按钮。“电气手动”按钮为启动灭火系统，“紧急停止”按钮为紧急停止灭火系统的启动。
（3）每个防护区对应灭火系统的1个选择阀（电磁阀），选择阀（电磁阀）开启信号dc24 v/1.1a。
（4）控制室或值班室设置气体灭火系统控制盘，其功能有：灭火系统启动方式（自动、电气手动）的转换；与防护区的火灾探测器联锁，当灭火系统启动方式为自动，能够自动（联锁）启动灭火系统；人工确认发生火灾，需要启动灭火系统，能够电气手动启动灭火系统；人工确认不需要启动灭火系统，在灭火系统启动之前，
