二氧化碳灭火系统设计规范 GB50193-93（2010年版）

2  术语和符号

2．1  术    语

2．1．1  全淹没灭火系统  total flooding extinguishing system

    在规定的时间内，向防护区喷射一定浓度的二氧化碳，并使其均匀地充满整个防护区的灭火系统。

2．1．2  局部应用灭火系统    local application extinguishing system

    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。

2．1．3  防护区    protected area

    能满足二氧化碳全淹没灭火系统应用条件，并被其保护的封闭空间。

2．1．4  组合分配系统  combined distribution systems

    用一套二氧化碳储存装置保护两个或两个以上防护区或保护对象的灭火系统。

2．1．5  灭火浓度    flame extinguishing concentration

    在101kPa大气压和规定的温度条件下，扑灭某种火灾所需二氧化碳在空气与二氧化碳的混合物中的最小体积百分比。

2．1．5A  设计浓度    design concentration 

    由灭火浓度乘以1. 7得到的用于工程设计的浓度。

2．1. 6  抑制时间    inhibition time

    维持设计规定的二氧化碳浓度使固体深位火灾完全熄灭所需的时间。

2．1. 7  泄压口    pressure relief opening

    设在防护区外墙或顶部用以泄放防护区内部超压的开口。

2．1．8  等效孔口面积    equivalent orifice area 

    与水流量系数为0．98的标准喷头孔口面积进行换算后的喷头孔口面积。

2．1. 9  充装系数  filling factor

    高压系统储存容器中二氧化碳的质量与该容器容积之比。

2．1．9A  装量系数  loading factor

    低压系统储存容器中液态二氧化碳的体积与该容器容积之比。

2. 1．10  物质系数  material factor

    可燃物的二氧化碳设计浓度对34%的二氧化碳浓度的折算系数。

2. 1．11  高压系数  high-pressure system

    灭火剂在常温下储存的二氧化碳灭火系统。

2. 1. 12  低压系数  low-pressure system

    灭火剂在-18℃～-20℃低温下储存的二氧化碳灭火系统。

2．1. 13  均相流  equilibrium flow

    气相与液相均匀混合的二相流。

2．2  符    号

2. 2．1  几何参数

    A——折算面积；

   A0——开口总面积；

   Ap——在假定的封闭罩中存在的实体墙等实际围封面的面积；

   At——假定的封闭罩侧面围封面面积；

   Av——防护区的内侧面、底面、顶面(包括其中的开口)的总内表面积；

   Ax——泄压口面积；

    D——管道内径；

    F——喷头等效孔口面积；

    L——管道计算长度；

   Lb——单个喷头正方形保护面积的边长；

   Lp——瞄准点偏离喷头保护面积中心的距离；

    N——喷头数量； 

   Ng——安装在计算支管流程下游的喷头数量；

   Np——高压系统储存容器数量；

    V——防护区的净容积；

   V0——单个储存容器的容积；

   Vd——管道容积；

   Vg——防护区内不燃烧体和难燃烧体的总体积；

   Vi——管网内第i段管道的容积；

   Vl——保护对象的计算体积；

   Vv——防护区容积；

    φ——喷头安装角。

2．2．2  物理参数

   Cp——管道金属材料的比热；

    H——二氧化碳蒸发潜热；

   K1——面积系数；

   K2——体积系数；

   Kb——物质系数；

   Kd——管径系数；

   Kh——高程校正系数；

   Km——裕度系数；

    M——二氧化碳设计用量；

   Mc——二氧化碳储存量；

   Mg——管道质量；

   Mr——管道内的二氧化碳剩余量；

   Ms——储存容器内的二氧化碳剩余量；

   Mv——二氧化碳在管道中的蒸发量；

   Pi——第i段管道内的平均压力；

   Pj——节点压力；

   Pt——围护结构的允许压强；

    Q——管道的设计流量；

   Qi——单个喷头的设计流量；

   Qt——二氧化碳喷射率；

   q0——单位等效孔口面积的喷射率；

   qv——单位体积的喷射率；

   T1——二氧化碳喷射前管道的平均温度；

   T2——二氧化碳平均温度；

    t——喷射时间；

   td——延迟时间；

    Y——压力系数；

    Z——密度系数；

    a——充装系数；

   ρi——第i段管道内二氧化碳平均密度。

3  系统设计

3．1  一般规定

3．1．1  二氧化碳灭火系统按应用方式可分为全淹没灭火系统和局部应用灭火系统。全淹没灭火系统应用于扑救封闭空间内的火灾；局部应用灭火系统应用于扑救不需封闭空间条件的具体保护对象的非深位火灾。

3．1．2  采用全淹没灭火系统的防护区，应符合下列规定：

    3．1．2．1  对气体、液体、电气火灾和固体表面火灾，在喷放二氧化碳前不能自动关闭的开口，其面积不应大于防护区总内表面积的3％，且开口不应设在底面。

    3．1．2．2  对固体深位火灾，除泄压口以外的开口，在喷放二氧化碳前应自动关闭。

    3．1．2．3  防护区的围护结构及门、窗的耐火极限不应低于0. 50h，吊顶的耐火极限不应低于0．25h；围护结构及门窗的允许压强不宜小于1200Pa。

    3．1．2．4  防护区用的通风机和通风管道中的防火阀，在喷放二氧化碳前应自动关闭。

3．1．3  采用局部应用灭火系统的保护对象，应符合下列规定：

    3．1．3．1  保护对象周围的空气流动速度不宜大于3m／s。必要时，应采取挡风措施。

    3．1．3．2  在喷头与保护对象之间，喷头喷射角范围内不应有遮挡物。

    3．1．3．3  当保护对象为可燃液体时，液面至容器缘口的距离不得小于150mm。

3．1．4  启动释放二氧化碳之前或同时，必须切断可燃、助燃气体的气源。

3. 1. 4A  组合分配系统的二氧化碳储存量，不应小于所需储存量最大的一个防护区或保护对象的储存量。

3. 1. 5  当组合分配系统保护5个及以上的防护区或保护对象时，或者在48h内不能恢复时，二氧化碳应有备用量，备用量不应小于系统设计的储存量。

    对于高压系统和单独设置备用量储存容器的低压系统，备用量的储存容器应与系统管网相连，应能与主储存容器切换使用。

3．2  全淹没灭火系统

3. 2. 1  二氧化碳设计浓度不应小于灭火浓度的1．7倍，并不得低于34%。可燃物的二氧化碳设计浓度可按本规范附录A的规定采用。

3. 2. 2  当防护区内存有两种及两种以上可燃物时，防护区的二氧化碳设计浓度应采用可燃物中最大的二氧化碳设计浓度。

3. 2. 3  二氧化碳的设计用量应按下式计算：

3．2．4  当防护区的环境温度超过100℃时，二氧化碳的设计用量应在本规范第3．2．3条计算值的基础上每超过5℃增加2％。

3．2．5  当防护区的环境温度低于-20℃时，二氧化碳的设计用量应在本规范第3．2．3条计算值的基础上每降低1℃增加2％。

3．2．6  防护区应设置泄压口，并宜设在外墙上，其高度应大于防护区净高的2／3。当防护区设有防爆泄压孔时，可不单独设置泄压口。

3．2．7  泄压口的面积可按下式计算：

3．2．8  全淹没灭火系统二氧化碳的喷放时间不应大于1min。当扑救固体深位火灾时，喷放时间不应大于7min，并应在前2min内使二氧化碳的浓度达到30％。

3．2．9  二氧化碳扑救固体深位火灾的抑制时间应按本规范附录A的规定采用。

3．2．10  (此条删除)。

3．3  局部应用灭火系统

3．3．1  局部应用灭火系统的设计可采用面积法或体积法。当保护对象的着火部位是比较平直的表面时，宜采用面积法；当着火对象为不规则物体时，应采用体积法。

3．3．2  局部应用灭火系统的二氧化碳喷射时间不应小于0．5min。对于燃点温度低于沸点温度的液体和可熔化固体的火灾，二氧化碳的喷射时间不应小于1．5min。

3．3．3  当采用面积法设计时，应符合下列规定：

    3. 3. 3. 1  保护对象计算面积应取被保护表面整体的垂直投影面积。

    3. 3. 3. 2  架空型喷头应以喷头的出口至保护对象表面的距离确定设计流量和相应的正方形保护面积；槽边型喷头保护面积应由设计选定的喷头设计流量确定。

    3. 3. 3. 3  架空型喷头的布置宜垂直于保护对象的表面，其瞄准点应是喷头保护面积的中心。当确需非垂直布置时，喷头的安装角不应小于45°。其瞄准点应偏向喷头安装位置的一方(图3．3．3)，喷头偏离保护面积中心的距离可按表3．3．3确定。

    3．3．3．4  喷头非垂直布置时的设计流量和保护面积应与垂直布置的相同。

    3．3．3．5  喷头宜等距布置，以喷头正方形保护面积组合排列，并应完全覆盖保护对象。

    3．3．3．6  二氧化碳的设计用量应按下式计算：

M＝N·Qi·t           (3．3．3)

式中 M——二氧化碳设计用量(kg)；

     N——喷头数量；

    Qi——单个喷头的设计流量(kg／min)；

     t——喷射时间(min)。

3．3．4  当采用体积法设计时，应符合下列规定：

    3．3．4．1  保护对象的计算体积应采用假定的封闭罩的体积。封闭罩的底应是保护对象的实际底面；封闭罩的侧面及顶部当无实际围封结构时，它们至保护对象外缘的距离不应小于0．6m。

    3．3．4．2  二氧化碳的单位体积的喷射率应按下式计算：

    3．3．4．3  二氧化碳设计用量应按下式计算：

    3．3．4．4  喷头的布置与数量应使喷射的二氧化碳分布均匀，并满足单位体积的喷射率和设计用量的要求。

3．3．5  (此条删除)。

3．3．6  (此条删除)。

5  系统组件

5．1  储存装置

5．1．1  高压系统的储存装置应由储存容器、容器阀、单向阀、灭火剂泄露检测装置和集流管等组成，并应符合下列规定：

    5．1．1．1  储存容器的工作压力不应小于15MPa，储存容器或容器阀上应设泄压装置，其泄压动作压力应为19MPa±0．95MPa。

    5．1．1．2  储存容器中二氧化碳的充装系数应按国家现行《气瓶安全监察规程》执行。

    5．1．1．3  储存装置的环境温度应为0℃～49℃。

5．1．1A  低压系统的储存装置应由储存容器、容器阀、安全泄压装置、压力表、压力报警装置和制冷装置等组成，并应符合下列规定：

    5．1．1A．1  储存容器的设计压力不应小于2．5MPa，并应采取良好的绝热措施。储存容器上至少应设置两套安全泄压装置，其泄压动作压力应为2．38MPa±0．12MPa。

    5．1．1A．2  储存装置的高压报警压力设定值应为2．2MPa，低压报警压力设定值应为1．8MPa。

    5．1．1A．3  储存容器中二氧化碳的装量系数应按国家现行《固定式压力容器安全技术监察规程》执行。

    5．1. 1A．4  容器阀应能在喷出要求的二氧化碳量后自动关闭。

    5．1. 1A．5  储存装置应远离热源，其位置应便于再充装，其环境温度宜为-23℃～49℃。

5．1．2  储存容器中充装的二氧化碳应符合现行国家标准《二氧化碳灭火剂》的规定。

5. 1. 3  （此条删除)。

5. 1. 4  储存装置应具有灭火剂泄漏检测功能，当储存容器中充装的二氧化碳损失量达到其初始充装量的10％时，应能发出声光报警信号并及时补充。

5. 1. 5  (此条删除)。

5. 1. 6  储存装置的布置应方便检查和维护，并应避免阳光直射。

5. 1. 7  储存装置宜设在专用的储存容器间内。局部应用灭火系统的储存装置可设置在固定的安全围栏内。专用的储存容器间的设置应符合下列规定：

    5. 1. 7. 1  应靠近防护区，出口应直接通向室外或疏散走道。

    5. 1. 7. 2  耐火等级不应低于二级。

    5. 1. 7. 3  室内应保持干燥和良好通风。

    5. 1. 7. 4  不具备自然通风条件的储存容器间，应设置机械排风装置，排风口距储存容器间地面高度不宜大于0. 5m，排出口应直接通向室外，正常排风量宜按换气次数不小于4次/h确定，事故排风量应按换气次数不小于8次/h确定。

5．2  选择阀与喷头

5. 2. 1  在组合分配系统中，每个防护区或保护对象应设一个选择阀。选择阀应设置在储存容器间内，并应便于手动操作，方便检查维护。选择阀上应设有标明防护区的铭牌。

5. 2. 2  选择阀可采用电动、气动或机械操作方式。选择阀的工作压力：高压系统不应小于12MPa，低压系统不应小于2. 5MPa。

5. 2. 3  系统在启动时，选择阀应在二氧化碳存储容器的容器阀动作之前或同时打开；采用灭火剂自身作为启动气源打开的选择阀，可不受此限。

5. 2. 3A  全淹没灭火系统的喷头布置应使防护区内二氧化碳分布均匀，喷头应接近天花板或屋顶安装。

5. 2. 4  设置在有粉尘或喷漆作业等场所的喷头，应增设不影响喷射效果的防尘罩。

5．3  管道及其附件

5．3．1  高压系统管道及其附件应能承受最高环境温度下二氧化碳的储存压力；低压系统管道及其附件应能承受4．0MPa的压力。并应符合下列规定：

    5．3．1．1  管道应采用符合现行国家标准GB 8163《输送流体用无缝钢管》的规定，并应进行内外表面镀锌防腐处理。管道规格可按附录J取值。

    5．3．1．2  对镀锌层有腐蚀的环境，管道可采用不锈钢管、铜管或其他抗腐蚀的材料。

    5．3．1．3  挠性连接的软管应能承受系统的工作压力和温度，并宜采用不锈钢软管。

5．3．1A  低压系统的管网中应采取防膨胀收缩措施。

5．3．1B  在可能产生爆炸的场所，管网应吊挂安装并采取防晃措施。

5．3．2  管道可采用螺纹连接、法兰连接或焊接。公称直径等于或小于80mm的管道，宜采用螺纹连接；公称直径大于80mm的管道，宜采用法兰连接。

5．3．2A二氧化碳灭火剂输送管网不应采用四通管件分流。

5．3．3  管网中阀门之间的封闭管段应设置泄压装置，其泄压动作压力；高压系统应为15MPa±0．75MPa，低压系统应为2．38MPa±0．12MPa。