全氟己酮滅火劑在數(shù)據(jù)機(jī)房中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用前景

張松 楊歡歡

摘要：在七氟丙烷滅火劑得到廣泛使用的同時(shí)，給環(huán)境帶來的影響也不可忽視?，F(xiàn)對(duì)七氟丙烷滅火劑和全氟己酮滅火劑進(jìn)行性能比較，并給出在數(shù)據(jù)機(jī)房中的運(yùn)用實(shí)際，探索全氟己酮滅火劑的新型應(yīng)用前景，以期為行業(yè)同仁提供參考。

關(guān)鍵詞：全氟己酮；滅火劑；設(shè)計(jì)

為應(yīng)對(duì)全球氣候變化，增強(qiáng)人們的環(huán)保意識(shí)，氣體滅火劑產(chǎn)品也在朝著清潔高效環(huán)保友好的方向不斷更新。在淘汰哈龍系列產(chǎn)品后已研發(fā)出了七氟丙烷滅火劑、IG541滅火劑和二氧化碳滅火劑等。在眾多的氣體滅火劑中，七氟丙烷滅火劑在工程上得到廣泛使用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，七氟丙烷滅火劑使用占比高達(dá)47%[1]。但為了滿足環(huán)境保護(hù)和應(yīng)對(duì)氣候變化的要求，我國(guó)在2021年簽署了《〈關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書〉基加利修正案》，將氫氟碳化物納入管控清單和名錄，開啟了協(xié)同保護(hù)臭氧層和應(yīng)對(duì)氣候變化的新篇章，為此滅火劑市場(chǎng)上又開始了新的滅火劑應(yīng)用技術(shù)研究。截至目前，在開發(fā)的新型滅火劑中，全氟己酮滅火劑的溫室效應(yīng)潛能值低和臭氧損耗潛能值為0等特點(diǎn)符合環(huán)境保護(hù)要求。

1 全氟己酮滅火劑的相關(guān)性能

為了全面認(rèn)識(shí)和了解全氟己酮滅火劑的相關(guān)性質(zhì)和滅火性能，現(xiàn)將其與常用的七氟丙烷滅火劑進(jìn)行比較：

1.1? 物化性質(zhì)比較[2][3][4]

全氟己酮在常溫常壓狀態(tài)下為無色無味的透明液體，蒸發(fā)熱是水的1/25，蒸氣壓是水的25倍，使得它自身易于汽化，并且依靠汽化吸收大量熱量從而降低火災(zāi)環(huán)境溫度，達(dá)到滅火目的，但其沸點(diǎn)高，不容易迅速擴(kuò)散，存在一定的局限性。

1.2? 理學(xué)性質(zhì)比較[2]

從表2中可以看出全氟己酮的安全使用余量遠(yuǎn)大于七氟丙烷的安全使用余量，且相對(duì)而言毒性也非常低。故而在生產(chǎn)、運(yùn)輸、存儲(chǔ)、使用和滅火后環(huán)境中殘留的滅火劑對(duì)作業(yè)人員來說無疑是安全可控的，全氟己酮的理學(xué)優(yōu)點(diǎn)顯著于七氟丙烷。

1.3? 滅火性能比較[5]

從表3中可以看出全氟己酮的溫室效應(yīng)潛能值低、大氣殘留壽命短，環(huán)保效益優(yōu)于七氟丙烷，并且滅火濃度也比七氟丙烷低，故而采用全氟己酮作為新型的滅火劑優(yōu)勢(shì)顯著。

2 全氟己酮滅火系統(tǒng)在數(shù)據(jù)機(jī)房中的應(yīng)用設(shè)計(jì)

由于在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)層面還沒有出臺(tái)全氟己酮滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收規(guī)范，現(xiàn)結(jié)合我司工程實(shí)際案例，并參考山東省地方標(biāo)準(zhǔn)DB37/T3642—2019《全氟己酮滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范》和安徽省地方標(biāo)準(zhǔn)DB34/T 4353—2022《預(yù)制式全氟己酮智能滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范》中的有關(guān)規(guī)定，舉例說明全氟己酮滅火系統(tǒng)在數(shù)據(jù)機(jī)房中的應(yīng)用設(shè)計(jì)（對(duì)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)以及防排煙系統(tǒng)等在此不贅述）。

2.1? 案例概況

某項(xiàng)目數(shù)據(jù)中心機(jī)房配置24臺(tái)網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜、2臺(tái)雙電源控制柜（預(yù)留1臺(tái)）以及UPS備用電源若干。在供配電、網(wǎng)絡(luò)和環(huán)境建設(shè)方面采用冗余配置，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)B類機(jī)房建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃設(shè)計(jì)。該機(jī)房防火區(qū)域長(zhǎng)度為13.9m，寬度10.0m，凈高4.0m，建筑面積為139m2，建筑體積為556m3。機(jī)房采用磚混結(jié)構(gòu)及鋼制甲級(jí)防火門，其耐火極限均不低于0.5h，建筑結(jié)構(gòu)室內(nèi)允許壓強(qiáng)不低于1200Pa，吊頂?shù)哪突饦O限不低于0.25h滿足規(guī)范要求。根據(jù)GB50370—2005《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》、山東省地方標(biāo)準(zhǔn)DB37/T3642—2019《全氟己酮滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范》和安徽省地方標(biāo)準(zhǔn)DB34/T4353—2022《預(yù)制式全氟己酮智能滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范》的規(guī)定，因建筑面積小于500m2，且建筑體積小于1600m3，故可設(shè)置為預(yù)制式氣體滅火系統(tǒng)。本文將以全氟己酮滅火劑來計(jì)算該項(xiàng)目的用量。

2.2? 滅火劑用量計(jì)算

2.2.1? 環(huán)境條件

在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓101kPa下，防護(hù)區(qū)室內(nèi)最低環(huán)境溫度T=10℃、系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力P=2.5MPa。根據(jù)上述規(guī)范規(guī)定，滅火設(shè)計(jì)濃度C1=6.5%、滅火浸漬時(shí)間5min、海拔高度修正系數(shù)K=1.0。

2.2.2? 計(jì)算公式

x

式中：W——防護(hù)區(qū)內(nèi)全氟己酮滅火劑的滅火設(shè)計(jì)用量或惰化設(shè)計(jì)用量，kg；

C1——滅火設(shè)計(jì)濃度或惰化設(shè)計(jì)濃度，%；

S——全氟己酮滅火劑過熱蒸汽在101 kPa大氣壓和防護(hù)區(qū)內(nèi)最低環(huán)境溫度下的比容，m3/kg；

V——防護(hù)區(qū)的凈容積，m3；

K——海拔高度修正系數(shù)（取值按GB50370—2005附錄B的規(guī)定）；

T——在101 kPa標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下最低環(huán)境溫度，℃；

W1——滅火劑儲(chǔ)罐剩余量，kg；

W0——系統(tǒng)滅火劑儲(chǔ)存量，kg。

2.2.3? 計(jì)算結(jié)果

根據(jù)公式（1）得，

根據(jù)公式（2）得，

根據(jù)DB37/T3642—2019《全氟己酮滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范》第6.4.4條規(guī)定：噴放不盡的剩余量，可按照防護(hù)區(qū)滅火設(shè)計(jì)用量或惰化設(shè)計(jì)用量的5%計(jì)取。選用只壓力儲(chǔ)罐，體積規(guī)格。

根據(jù)公式（3）得，

2.2.4? 充裝率校核

根據(jù)DB37/T3642—2019《全氟己酮滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范》第4.2.1.3條規(guī)定：滅火劑儲(chǔ)存容器中的單位充裝率，應(yīng)符合以下規(guī)定：一級(jí)增壓儲(chǔ)存容器，不應(yīng)大于1480kg/m3。計(jì)算充裝率為1304.44kg/m3＜1480kg/m3，故充裝率校核結(jié)果符合規(guī)范要求。

2.2.5? 泄壓面積計(jì)算

防護(hù)區(qū)的泄壓口面積，宜按下式計(jì)算：

式中：——泄壓口面積，m2；

——全氟己酮滅火劑在防護(hù)區(qū)內(nèi)的平均噴放速率，kg/s；

——防護(hù)區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)室內(nèi)承受的允許壓強(qiáng)，Pa。

根據(jù)GB50370—2005《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.3.7條和DB37/T3642—2019《全氟己酮滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范》第5.1.9條規(guī)定，噴放時(shí)間不應(yīng)大于8s。

3 結(jié)語

全氟己酮滅火劑作為新型滅火劑產(chǎn)品，其溫室效應(yīng)潛能值低，臭氧損耗潛能值為0，蒸發(fā)熱是水的1/25，蒸氣壓是水的25倍，使得它自身易于汽化。相對(duì)七氟丙烷而言，其滅火濃度低，安全余量高，對(duì)人體安全，對(duì)環(huán)境友好。同時(shí)全氟己酮在常溫常壓下是無色液體，在銷售、運(yùn)輸、存儲(chǔ)和使用過程中可以按照非?；窐?biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。全氟己酮腐蝕性能測(cè)試顯示全氟己酮暴露在48℃氧氣下10天，對(duì)各種鋁、銅、鋼和碳鋼合金均無腐蝕現(xiàn)象[6]。目前，我國(guó)已有化工生產(chǎn)廠家開始合成全氟己酮產(chǎn)品，消防設(shè)備生產(chǎn)廠家開始全氟己酮滅火劑開發(fā)研究，在國(guó)際上已有產(chǎn)品經(jīng)UL和FM認(rèn)證并在銷售。

據(jù)有關(guān)研究顯示[1][7][8]，全氟己酮在550℃時(shí)開始高溫分解，650℃時(shí)開始熱裂解，產(chǎn)生腐蝕性毒性產(chǎn)物，如一氧化碳、四氟乙烯、六氟丙烯、八氟丙烷、十氟丁烷等，對(duì)人體和環(huán)境會(huì)產(chǎn)生明顯危害。另外，沸點(diǎn)49℃的特點(diǎn)使其在自我霧化方面具有一定的局限。為了更好地淹沒防護(hù)區(qū)域，達(dá)到滅火效果，盡量設(shè)置惰性驅(qū)動(dòng)氣體為其迅速氣化擴(kuò)散提供動(dòng)力，所盛裝容器也應(yīng)為承壓容器。

綜上所述，全氟己酮作為研發(fā)的新型滅火劑在合成生產(chǎn)、運(yùn)輸存儲(chǔ)和滅火實(shí)際運(yùn)用中優(yōu)勢(shì)顯著，短期內(nèi)可以替代七氟丙烷滅火劑的使用，廣泛用于通信機(jī)房、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)中心機(jī)房、配電房、檔案庫等貴重物品存放地點(diǎn)和飛機(jī)、高鐵、地鐵、輪船等重要的機(jī)艙內(nèi)。

參考文獻(xiàn)：

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Design and application prospects of perfluorohexanone fire extinguishing agent in data room

Zhang Song1，Yang Huanhuan2

（1.Zhong Hui Jian Technology Co.，Anhui Hefei 230088；2.Hefei Kangjuren Intelligent Technology Co.，Anhui Hefei 230031）

Abstract： While heptafluoropropane fire extinguishing agent is widely used， its impact on the environment cannot be ignored. Now we compare the performance of heptafluoropropane fire extinguishing agent and perfluorohexanone fire extinguishing agent， and give the actual application in the data room， and explore the new application prospect of perfluorohexanone fire extinguishing agent， in order to provide reference for the industry colleagues.

Keywords： perfluorhexanone; fire extinguishing agent; design