氣體滅火系統應用情況調查與分析

徐 方

中國人民警察大學 救援指揮學院，河北 廊坊 065000

氣體滅火系統是保護E 類火災場所的主要滅火技術，也常被用于保護那些用水滅火會產生嚴重損失的重要物品和重要場所。由于氣體滅火系統具有高效、清潔、無污損等特點，現階段沒有其他滅火技術可以將其完全替代，因此在工程中得到了廣泛應用。但氣體滅火系統設計缺陷、運行故障等問題日益突出，爆炸、泄漏、誤噴等安全事故也時有發生［1-5］。這不僅會嚴重影響氣體滅火系統的滅火功能，而且給設置場所帶來了額外的風險。因此，全面調查了解氣體滅火系統的設置、應用及管理情況，找出其安全運行的薄弱環節，有助于提高氣體滅火系統的安全性和可靠性。

1 調查方法與對象

為全面了解氣體滅火系統的應用情況，首先對數據中心、地鐵站、圖書館等幾個典型氣體滅火系統設置場所進行了實地調研，與管理人員就系統的設置、管理、維護等情況進行了交流。在此基礎上，選定氣體滅火系統的設計、施工、審核、驗收、維護、使用等環節的相關人員為調查對象，并針對不同的調查對象設計調研問題，開展問卷調查。

本次調查共回收有效問卷211 份，調查對象包括15個省和直轄市的119位消防工程相關從業人員和92 位消防應急救援隊伍的基層指戰員。調查對象中消防工程相關從業人員分為三類：氣體滅火系統使用單位中從事消防管理、消控室值班、安全巡檢等崗位的人員（以下簡稱為使用管理人員），從事氣體滅火系統施工、檢測、維保等工作的人員（以下簡稱為施工維保人員），從事氣體滅火系統審核驗收等工作的人員（以下簡稱為審核驗收人員）。調查對象具體情況見表1。

表1 調查對象

2 調查內容與結果

2.1 氣體滅火系統主要應用場所

對氣體滅火系統設置場所的調查采用了問答的形式，請受訪對象回答其負責或接觸過的氣體滅火系統應用于哪些場所。根據對調查結果的統計分析發現，氣體滅火系統的應用場所非常廣泛，除數據中心、銀行、博物館等需要大面積設置氣體滅火系統保護的重要場所外，包括醫院、商場、賓館、辦公樓、住宅小區等在內的很多普通民用場所也都設置了氣體滅火系統。在這些普通民用場所中，氣體滅火系統主要用于保護配電室。這個調查結果也進一步顯示，對于不能用水或不宜用水滅火的保護對象，氣體滅火系統是目前首選的滅火技術。

2.2 氣體滅火系統應用情況

氣體滅火系統主要有三類：HFC 類氣體滅火系統（包括七氟丙烷滅火系統和三氟甲烷滅火系統等）、惰性氣體滅火系統（包括IG541 滅火系統、IG55滅火系統和IG100 滅火系統等）和二氧化碳氣體滅火系統［6］。目前在我國，七氟丙烷滅火系統、IG541氣體滅火系統和二氧化碳滅火系統的設計施工有可參照的國家標準，其余氣體滅火系統只有一些地方性標準或行業標準。此外，熱氣溶膠滅火系統的設置場所及滅火時滅火劑的性狀均與氣體滅火系統類似，也被納入氣體滅火系統的相關國家標準。

筆者針對使用管理人員，調查了其單位內設置的氣體滅火系統類型；針對施工維保與審核驗收人員，調查了其負責過的工程中使用氣體滅火系統類型，調查結果如圖1所示。

圖1 氣體滅火系統應用情況調查結果

針對不同調查對象的調查結果顯示，七氟丙烷滅火系統在工程中應用最為普遍。這主要有兩方面的原因：一是二氧化碳和IG541 主要通過降低氧氣濃度使火焰熄滅，而七氟丙烷滅火原理則主要為化學抑制，在設置場所相同的情況下，七氟丙烷的設計滅火濃度相對較小，所需滅火劑量和儲存容器較小。二是二氧化碳滅火系統和IG541 滅火系統均只有管網式一種應用方式，需要設置專用的儲瓶間放置滅火劑儲存裝置，再由管網將滅火劑輸送至防護區。而七氟丙烷滅火系統的儲存壓力由增壓氮氣壓力的高低決定，既可以設置成管網式系統，也可將儲存壓力控制在2.5 MPa 以下，設置為無管網的預制式系統。由于管網式系統結構復雜，建造成本較高，因此更適用于防護面積大或有多個防護區的使用單位。而在只有一個或少量防護區，防護區面積較小的場所中，能夠放置在防護區內的預制式七氟丙烷滅火系統就成為首選。

與預制式氣體滅火系統類似，熱氣溶膠滅火裝置同樣可以柜式或懸掛式的方式設置于防護區內，且準工作狀態下無壓，在工程中也得到了一定規模的應用。除七氟丙烷滅火系統、IG541 氣體滅火系統、二氧化碳滅火系統及熱氣溶膠滅火系統外的其他氣體滅火系統在工程中極少使用。這主要是因為沒有相關國家標準可供參照，使其應用受到了限制。

2.3 系統設計和施工中的主要問題

筆者以問答的形式，針對氣體滅火系統設計和施工中容易出現的問題，向審核驗收人員進行了調查。結果顯示，系統設計中最突出的問題是防護區和泄壓口的設計，有28.6%的被訪者提到了這兩個問題。其中，防護區設計容易出現的問題是防護區劃分不明確、不合理和體積超標。泄壓口的設計問題主要是未按要求設置泄壓口、泄壓口設置高度不明確或設置位置不符合規范要求。此外，還有被訪者提到防護區內未設置手動報警按鈕、管網管徑設計不合理、滅火劑選擇不合理以及儲瓶間空間狹小等問題。

氣體滅火系統施工中最突出的問題是聯動控制系統。由于接線錯誤或程序邏輯設計錯誤，導致系統不能正常地聯動動作，包括不能由相鄰的兩個探測器觸發聯動、觸發聯動后不能停止通風空調系統、常開風口不能聯動關閉等。此外，在驗收中還存在管網密封性不符合要求、電磁閥不接線、瓶頭閥保險裝置不拔出等問題。

2.4 系統維保情況

系統的維護保養情況，是保持系統工作狀態的重要因素之一。針對氣體滅火系統的施工維保人員進行了關于系統維保情況的調查，結果如圖2所示。

圖2 氣體滅火系統維保情況調查結果

調查結果顯示，只有不足1/3的施工維保人員表示其負責的工程能夠全部定期進行維保。調查結果說明，氣體滅火系統的定期維保率并不高，不能保證定期維保的情況較為常見。

2.5 系統運行中的主要故障

2.5.1 故障發生情況

針對使用管理人員進行了氣體滅火系統運行中是否發生故障及系統安裝運行年限的調查，結果如表2所示。

表2 氣體滅火系統故障情況調查結果

近半數的被訪者表示，其單位設置的氣體滅火系統出現過或經常出現故障。而結合系統運行年限的調查結果可以發現，隨著運行時間的延長，系統出現故障的概率增加。本單位氣體滅火系統使用5 年內的被訪者中，25%的人表示本單位的氣體滅火系統出現過故障。系統使用年限5～10 年的被訪者中，80%的人表示本單位的氣體滅火系統出現或經常出現故障的達到。系統使用年限10～15 年的被訪者共有3人，均表示本單位的氣體滅火系統出現過故障。

2.5.2 故障類型

針對使用管理人員、施工維保人員和審核驗收人員進行了氣體滅火系統易發生故障類型的調查，結果如圖3 所示。在氣體滅火系統運行過程中，最易出現的問題是聯動控制系統故障。根據被訪者對故障具體原因的反饋可知，這類故障多為報警控制線路故障和控制器故障，多表現為探測器報警后不能聯動啟動系統或切斷防護區通風系統等。系統組件損壞排在系統故障類型的第二位。其中，最易發生故障的組件是容器閥上的壓力表。一方面，壓力表本身可能損壞；另一方面，其與容器閥的連接處容易發生輕微泄漏，導致滅火器儲存容器內滅火劑流失或壓力下降。第三位系統故障是連接軟管，主要表現為軟管老化和連接處泄漏。此外，較易發生故障的組件還包括啟動氣瓶平頭閥、連接軟管與集流管連接處單向閥和輸送啟動氣體的銅管。

圖3 氣體滅火系統故障類型調查結果

2.6 從業人員專業水平

針對是否能熟練地操作使用氣體滅火系統的調查共設置了4 個選項：一是熟悉系統的操作控制，清楚各組件的功能和作用，能在火災時啟動和應急停止系統，知道氣體滅火系統啟動時的注意事項；二是比較了解，清楚氣體滅火系統的工作過程，會在火災時啟動和應急停止系統；三是有一定了解，會啟動系統，能判斷系統是否處于工作狀態；四是不了解氣體滅火系統的操作使用。

調查結果如表3 所示，不同調查對象對氣體滅火系統操作使用的熟悉程度由高到低依次是施工維保人員、使用管理人員、審核驗收人員和滅火救援人員。但這4 類消防從業人員中均有一定比例的被訪者表示完全不了解氣體滅火系統的操作使用方法。施工維保人員的這一比例最低，為1.39%。然而，滅火救援人員的這一比例最高，達到了被訪人數的1/5。

表3 氣體滅火系統操作熟悉程度的調查結果

針對使用管理人員、施工維保人員和審核驗收人員進行了是否熟悉氣體滅火系統維護管理要求的調查。結果如表4 所示，使用管理人員的熟悉程度最高，但能夠做到熟悉系統維護管理相關規定的人員比例也僅占半數，還有15.15%的人員完全不了解氣體滅火系統的維護管理要求。而施工維保人員中，也存在不了解維護管理要求的情況。

表4 氣體滅火系統維護管理熟悉程度調查結果

針對氣體滅火系統專業培訓情況的調查結果如表5 所示，各類人員接受培訓程度由高到低依次為使用管理人員、施工維保人員、審核驗收人員和滅火救援人員。各類調查對象中都有一定比例的人員從未接受過氣體滅火系統的相關培訓，在滅火救援隊伍中，這一比例高達55.43%?？梢?，氣體滅火系統相關從業人員的培訓并不普及。

表5 氣體滅火系統培訓情況的調查結果

3 調查結果分析與討論

3.1 加強小空間氣體滅火系統監管

調查發現，氣體滅火系統并不只應用在一些大型重要場所，而是相當廣泛地設置于各行各業，用于保護配電室等相對較小的防護空間。預制式七氟丙烷氣體滅火系統是保護此類獨立小空間的首選。如果不考慮所設置氣體滅火系統規模的大小，僅從實際工程中氣體滅火系統設置場所的數量來講，一般場所設置的數量遠高于重要保護場所。但需要防護的空間小，氣體滅火系統的規模就小，很多防護區只有一臺預制式七氟丙烷設備。這往往會造成使用管理單位對系統的維護管理不夠重視，管理人員對氣體滅火系統操作使用也不夠熟悉，導致防護區安全性大大下降。因此，應加強此類場所的氣體滅火系統維護與監管。

3.2 合理設置防護區及泄壓口

按我國現行規范要求，只有二氧化碳滅火系統可采用局部應用的方式滅火，因此工程中絕大部分氣體滅火系統應為全淹沒系統。而對于此類系統，防護區設置得合理與否直接影響滅火的效果，不僅要控制防護區的大小，還需要考慮耐火性能、耐壓性能、安全疏散等各個方面。對于某些面積或容積超出《氣體滅火系統設計規范》要求而又確實無法分隔的氣體滅火系統防護區，可以考慮在防護區內設置虛擬分隔，分別設置獨立的氣體滅火系統同時防護。而在保障疏散安全方面，對于防護面積超出要求的防護區，可分區設置多個出口，滿足任意位置人員30 s內撤離的要求。

對于氣體全淹沒滅火，保證防護區的完整性和封閉性是其必要技術條件。由于滅火時大量滅火劑迅速充入防護區，必然使防護區內氣體壓強短時間內急劇增加，可能由于氣體壓強過高破壞防護區的圍護結構，導致防護區內無法建立足夠的滅火濃度，因此防護區必需設置專門的泄壓口。泄壓口不是一個開口，而是一種泄壓裝置。平時常閉，當氣體滅火系統中的滅火劑噴放，防護區內達到或接近防護區允許壓強值時才會自動開啟泄壓，低于設定壓力值時自動關閉，防止氣體滅火劑流失。泄壓口的面積應根據防護區圍護結構允許承受的壓強和滅火劑的噴放速率計算確定，不能由門窗縫隙等代替。此外，為盡量減少由泄壓口處流失的滅火劑，對滅火劑密度大于空氣密度的氣體滅火系統應嚴格限制泄壓口位置，保證其設置高度位于防護區凈高的2/3以上。

3.3 降低氣體滅火系統聯動控制故障率

氣體滅火系統的聯動控制主要包括啟動系統、關閉防護區開口和停止通風空調系統等。由調查結果可知，聯動控制系統故障在氣體滅火系統的施工階段和運行階段都是最為突出的問題。施工階段出現的接線錯誤和邏輯設定錯誤主要是人為原因造成的，如未能及時發現解決，會給氣體滅火系統的運行使用埋下隱患。因此，一定要重視氣體滅火控制系統的施工、調試、驗收工作，降低氣體滅火系統聯動控制故障率。

3.4 提高從業人員專業素質

要保證氣體滅火系統日常準工作狀態下安全運行，火災時及時準確地啟動釋放，離不開系統的設計、施工、審核、驗收、維護、使用等各個階段相關人員的工作。但從調查結果來看，各類氣體滅火系統相關從業人員中，能夠做到熟悉系統原理和操作，熟悉系統維護管理要求的人員比例不高。因此，要加強從業人員專業培訓，提高其專業素質。