惰性氣體滅火系統工程應用差異分析

董加強

摘要：本文簡述惰性滅火系統分類及特色，介紹惰性氣體滅火設備標準四種分類IG01/IG541/IG55/IG100及應用場所，分析各自的優劣勢，指出惰性氣體滅火設備發展趨勢是高壓存儲，技術關鍵是保證穩壓減壓及軟件校驗。通過對國內原CCCF及國際認證機構UL/FM/VDS獲證情況的匯總，歸類總結各產品應用現狀;為國內消防制造商開發擴充產品及客戶工程應用提供選型參考，推動我國消防技術與國際接軌，消防技術更環保、安全可靠、經濟高效。

關鍵詞：消防;氣體滅火;惰性氣體;氮氣滅火系統

哈龍滅火劑1211/1301之前因滅火效率高而被廣泛應用;1980年左右，專家研究表明包括哈龍滅火劑在內的氯氟烴類物質在大氣中排放，將導致對大氣臭氧層破壞，危害人類生存環境。1990年全球50多個國家共同簽定《蒙特利爾議定書》（修正案），決定逐步停止生產和逐步限制使用氟利昂、哈龍滅火劑。我國緊跟國際發展，全面開展惰性氣體/潔凈氣體/細水霧產品開發。公安部對應編制了產品規范GA400-2002氣體滅火系統及零部件性能要求和試驗方法;2010年更新為國家標準GB25972-2010氣體滅火系統及部件。

低于15%的含氧量是不會讓火燃燒的，因為根本就沒有氧氣來給火提供燃料。12%—15%的氧氣足以維持人類的生命。氧氣濃度在12%—10%之間會有明顯的影響跡象。惰性氣體滅火系統提供的氣體或氣體混合物可用來將氧氣降低到15%以下和12%以上。

惰性氣體以壓縮氣體形式儲存在高壓氣瓶中。發生火災時，滅火劑通過管道網絡進入保護區域，并通過噴頭噴射到燃燒區域。管道網絡的結構，尺寸以及滅火噴頭的排列都要進行精確的水利計算得出。自動滅火系統也可保護多個保護區域。滅火劑的儲量應按其中最大的一個保護區域計算。

一、IG01/IG541/IG55/IG100氣體滅火系統特色

（一）IG01氬氣滅火系統

氬氣自動滅火系統的應用場所要求最迅速滅火，并且滅火劑不對保護區域及設備產生損壞的情況。因此，它特別適用于計算機房、控制中心、圖書館、檔室館、貴重物品庫、電站（變壓器室）、電訊中心、潔凈廠房等重點單位的消防保護。

（二）IG541滅火系統

IG541滅火系統是由52%的氮氣、40%的氬氣、8%的二氧化碳經過精確嚴格的物理方式以52%、40%、8%的比例混合而成;IG541混合氣體氧含量降低到約12.5%，而二氧化碳的含量增加到約3%。二氧化碳含量的增加增強了人的呼吸速率和身體吸收氧氣的能力。簡單地說，人體受到二氧化碳的刺激，呼吸得更深更快，以補償大氣中較低的氧氣含量。

（三）IG55滅火系統

IG55滅火系統由50%的氮氣、50%的氬氣混合而成。這個比例的氣體混合，使滅火劑具有更好的浮力，在保護空間內噴放時保持在較長較高的水平，更有助于滅火及防止復燃。

（四）IG100氮氣滅火系統

IG100氮氣滅火系統100%采用來源于大氣的純氮氣作為滅火劑。氮氣是空氣的主要成分，對環境沒有任何不良影響。氮氣相對于空氣比重為0.97，能夠在保護區內釋放后保持恒定滅火濃度，保證滅火效果，有效防止復燃。在滅火劑噴放過程中或噴放之后，噴放出來的氮氣可以沖淡空氣中的有毒物質的濃度。研究證明在這種環境下，有現場人員在保護區，人體會自動減慢呼吸頻率，減少吸入有害物質。

二、差異分析

（一）系統參數及認證統計

全球各個地域廠家推廣的惰性氣體產品不太相同，數據表明我國惰性氣體滅火設備企業多，且集中在IG541及IG100;歐美整體企業少，比較平均。全球IG541的應用處于領先地位。IG100在日本應用廣泛。

（二）工作壓力

在原CCCF認證中，惰性氣體工作壓力為15/20MPa;國內其中15MPa獲證企業96家，20MPa獲證企業6家。20MPa生產企業均采用國際先進技術容器閥，亦保證安全可靠。UL認證中，15/20/30MPa全有的企業1家，20Mpa企業1家，20/30MPa企業9家，28MPa企業1家，30MPa企業2家。FM認證中，15/20/30MPa全有的企業1家，20/30MPa企業8家。VDS認證中，均為20/30MPa，企業23家。

（三）環境因素

環境因素主要體現在臭氧耗減潛能值ODP（ozone depression potential）、全球變暖潛能值GWP（global warning potential）、大氣存留時間ALT（atmospheric lifet ime）。美國NFPA2001標準給出的數據中，這幾項均為零。筆者認為IG541滅火劑中含有二氧化碳，按CO2的含量比例及其GWP計算，GWP應該算0.08。

（四）對生命和財產保護

1.生命安全保護

IG541混合氣體是由氮氣、氬氣和二氧化碳以52：40：8的體積比例混合而成，充裝上應嚴格控制工藝流程。其含二氧化碳可刺激人體呼吸加速;環境中燃燒產物如CO，SO2等有害氣體和煙塵對人體健康不利，毒煙是火災中致人死亡的第一大殺手。保護區內3%的二氧化碳濃度下人有輕微的頭痛癥狀，在5%的二氧化碳濃度下，人會有危險。設計時應按規范嚴格控制濃度。

G100氮氣系統采用大氣78%的氮氣為滅火劑，從空氣中分離制取，來源廣泛，充裝費用低廉，對人健康無影響。

IG01氬氣為單一的潔凈氣體，性能穩定，不和其他物質反應。相比其他需要混合的氣體系統，在儲存及充裝上有一定優勢。

IG55氮氣、氬氣是空氣中的組成部分，滅火劑來源廣泛，直接從空氣中提取，非合成品，通過專用過程塔進行濃縮和液化。滅火前后無化學變化，對人健康無影響。

2.對財產的保護

IG541含有8%的CO2，CO2易與水結合為碳酸，在長時間高壓狀態下，會對鋼瓶有腐蝕作用，對鋼瓶安全有影響。安全的關鍵是嚴格控制惰性氣體含水率。

IG100/IG55/IG01中的氮氣、氬氣貯存狀態穩定，噴放時不霧化，火焰接觸及高溫條件下不會分解產生有毒或有腐蝕性分解物;噴放時保護區能見度不受影響，緊急出口位置清晰可見，保護區人員可安全離開。

（五）滅火效率

1.滅火時間

各種系統的滅火時間是和滅火劑的噴放時間直接相關。標準規定惰性氣體滅火系統設計95%噴放時間不應大于60s且不應小于48s。滅火時間上幾種惰性氣體滅火系統沒有太大差異。

2.滅火浸漬時間

浸漬時間可以體現滅火系統滅火效果，各個系統在設計規范上都有定義，最大滅火浸漬時間為20min。

IG541在噴放一段時間后分層分布，CO2在下，氬氣中下層，氮氣在上層。

IG100氮氣相對空氣比重為0.97，和空氣的密度相近，全淹沒滅火時可與周圍空氣很好地進行混合，保證了保護區內的空氣穩定。

IG01氬氣對空氣比重1.3，噴放后類似二氧化碳，在保護空間的下層。

IG55氮氣、氬氣噴放一段時間后分層分布，氬氣中下層，氮氣在上層。

三、結語

參考國際消防標準及國際消防供應商產品特色，本文對比分析四種常用惰性氣體滅火系統各自優劣勢。綜合對比，更高壓力的IG100在保護環境、安全性和高效滅火三大方面的更有優勢，越來越受到公眾的認識和關注，建議國內消防廠家在國際IG100惰性氣體滅火技術上學習并創新，更好滿足社會日益增長的環境保護及消防安全需求。