國際社會為保護大氣臭氧層而簽署的《保護臭氧層維也納公約》、《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書(修訂本)》等國際公約于2005年在我國生效，對大氣臭氧層具有極強的破壞作用的鹵代烷(Halon)“1301”和“1211”滅火系統(tǒng)被禁止使用。哈龍?zhí)娲泛吞娲夹g(shù)研究迅速發(fā)展，高、低壓二氧化碳、七氟丙烷、混合氣體IG541(以下簡稱IG541)、熱氣溶膠、三氟甲烷等氣體滅火系統(tǒng)相繼出現(xiàn)。本文就目前三種常用的氣體滅火系統(tǒng)的組成、性能、特點、適用范圍等方面進行分析比較，希望能給同行在氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計中提供參考。

    1．滅火劑的組成

    七氟丙烷和三氟甲烷的組成如下：要求的質(zhì)量比純度*  小99.6%,酸的含量相當(dāng)于HCL的重量當(dāng)量不大于3ppm，水的重量含量*  大以10ppm為佳，無效的剩余雜質(zhì)*  大為0.01%質(zhì)量比，沒有懸浮或沉淀物。

    IG541：是由52%的氮氣N2、40%的氬氣Ar和8%的二氧化碳CO2組成，其混合氣體的組成如下：N2-52%±4%、Ar-40%±4%、CO2-8%＋1%-0%、水的重量含量小于0.005%，沒有懸浮或沉淀物。

    2．滅火劑性能

    七氟丙烷分子式為CF3CHFCF3，HFC-227ea，NOAEL濃度為9.0%，LOAEL濃度是大于10.5%，LC50（有50%的試驗小鼠致死在暴露4h的滅火濃度）為大于80%，設(shè)計滅火濃度為7.5%～10%，其儲存壓力有3種，2.4MPa、4.2MPa和5.6MPa，一般其輸送距離不宜大于30米，當(dāng)采用4.2MPa時，輸送距離不大于45米，當(dāng)采用5.6MPa時，輸送距離不大于65米。

    三氟甲烷分子式為CHF3，HFC-23，NOAEL（未觀察到在生理上或毒性反應(yīng)上產(chǎn)生影響的*  高濃度）濃度為50%，LOAEL（可觀察到在生理上或毒性反應(yīng)上產(chǎn)生影響的*  低濃度）濃度是大于50%，LC50（有50%的試驗小鼠致死在暴露4h的滅火濃度）為大于65%，設(shè)計滅火濃度不低于16.0%，其系統(tǒng)在20℃時的儲存壓力為4.2MPa，*  高工作壓力(50℃)為13.7MPa，其輸送距離不宜大于60米。

    IG541的NOAEL濃度為43%，LOAEL濃度是大于52%。但氣體目前的儲存壓力有兩種規(guī)格，一是15.0MPa，另一種是20.0MPa，目前這種氣體的儲存壓力較高，系統(tǒng)管網(wǎng)計算復(fù)雜，*  大輸送距離不宜大于150米。

    3．滅火特點

    七氟丙烷

    1)保護環(huán)境：七氟丙烷是無色、無味的氣體，其臭氧耗損潛能值（ODP）為零，在ISO認(rèn)可的潔凈氣體滅火劑中，其潔凈性*  好，具有清潔、低毒、電絕緣性能好、滅火效率高的特點。

    2)保護生命安全：七氟丙烷的未觀察到不良反應(yīng)濃度NOAEL值為9%，而一般七氟丙烷的滅火設(shè)計濃度為10%以下，對人體基本無害。

    三氟甲烷

    1)保護環(huán)境：三氟甲烷是一種人工合成的無色、幾乎無味、不導(dǎo)電氣體，對臭氧層的耗損潛能值（ODP）為零，符合 政策和環(huán)保要求，是公安部消防局和 環(huán)保總局首推的哈龍滅火劑替代物之一，密度為空氣的2.4倍。

    2)保護生命安全：三氟甲烷的未觀察到不良反應(yīng)濃度NOAEL值為50%，對人體無害。

    3)工作溫度范圍大。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，三氟甲烷的沸點為-82.0℃，其工作溫度范圍為－20℃～＋50℃。

    IG541

    1)保護環(huán)境：IG541滅火系統(tǒng)采用的IG541混合氣體滅火劑是由大氣層中的氮氣（N2）、氬氣（Ar）和二氧化碳（CO2）三種氣體以52%、40%、8%的比例混合而成，故它的釋放只是將這些天然的氣體放回大氣層，對臭氧耗損潛能值（ODP）為零、溫室效應(yīng)潛能值（GWP）為零，且此滅火劑在滅火時不會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不污染環(huán)境、無毒、無腐蝕、電絕緣性能好。

    2)保護生命安全：IG541混合氣體是一種無色透明的氣體，噴放時不會形成濃霧而影響視野，利于逃生，且防護區(qū)內(nèi)的工作人員仍能正常地呼吸，便于火災(zāi)發(fā)生后能及時撲救，減少損失。

    3)保護財產(chǎn)安全：IG541混合氣體以壓縮氣體的形式儲存，噴放時溫度變化很小，不會對保護設(shè)備構(gòu)成傷害。

    4．滅火機理

    七氟丙烷是化學(xué)滅火（伴隨冷卻作用），通過惰化火焰中的活性自由基,實現(xiàn)斷鏈滅火。三氟甲烷是以物理和少量的化學(xué)方式滅火的，它主要是降低空氣中氧氣含量，使空氣不能支持燃燒，從而達到滅火的目的；同時，在滅火過程中伴有化學(xué)反應(yīng)，即滅火劑分離有破壞燃燒鏈反應(yīng)的自由基，實現(xiàn)斷鏈滅火。IG541是物理方式滅火（冷卻及窒息滅火），通過降低防護區(qū)內(nèi)的氧氣濃度（由空氣正常含氧量的21%降至12.5%），使其不能維持燃燒而達到滅火的目的。應(yīng)用方式均為全淹沒滅火。

    5．適用范圍

    三種滅火系統(tǒng)均可用于撲救下列火災(zāi)：電氣火災(zāi)（如各種帶電導(dǎo)線火災(zāi)、電子儀器火災(zāi)）；液體火災(zāi)（如各種石油制品類、甘油等）或可熔化的固體火災(zāi)（如硫、磷、石蠟、瀝青、松香、高分子材料的熱塑性塑料等）；固體表面火災(zāi)（如木材、木炭、紙張、棉、麻、毛、絲、以及銅、鐵、鎢等）；滅火前應(yīng)能切斷氣源的氣體火災(zāi)（如煤氣、氫氣、液化石油氣、甲烷等）。

    三種滅火系統(tǒng)均適用于保護封閉空間的場所，其典型火災(zāi)危險場所分別為：

    七氟丙烷：有爆炸危險的氣體、液體類火災(zāi)的防護區(qū)；圖書、檔案、票據(jù)和文物資料庫等；油浸變壓器、帶油開關(guān)的配電室和自備發(fā)電機房等；通訊機房和電子計算機房等。

    三氟甲烷：有爆炸危險的氣體、液體類火災(zāi)的防護區(qū)；圖書、檔案、票據(jù)、文物資料庫、 重點文物保護單位等；油浸變壓器室、帶油開關(guān)的配電室和自備發(fā)電機房、電力控制室等；通訊機房、電子計算機房、電話局交換室、UPS室等。

    IG541：電氣和電子設(shè)備室；通訊設(shè)備室； 保護文物中的金屬、紙絹質(zhì)制品和音像檔案庫；易燃和可燃液體儲存間；噴放滅火劑之前可切斷可燃、助燃?xì)怏w氣源的可燃?xì)怏w火災(zāi)危險場所；經(jīng)常有人工作的防護區(qū)。

    6．防護區(qū)

    三種滅火系統(tǒng)都要在一個相對較為封閉的場所內(nèi)才能發(fā)揮其應(yīng)有的作用。在平時的設(shè)計中我們一般設(shè)置的防護分區(qū)應(yīng)在100m2～800m2之間，體積在500m3～3600m3之間，用相對密閉的墻體分隔開，由于氣體比空氣重，所以下沉在緊貼地面的空間里，墻的高度應(yīng)位于防護區(qū)建筑層高的2/3以上，一般取值范圍在1.86-2.66m之間。防護區(qū)需要開設(shè)泄壓口，設(shè)在外墻或屋頂，并應(yīng)位于防護區(qū)凈高2/3以上。

    7．設(shè)計用量

    七氟丙烷和IG541滅火劑設(shè)計用量在《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50370-2005規(guī)范中已詳盡規(guī)定，下面只簡單介紹三氟甲烷的設(shè)計用量計算。

    ①防護區(qū)滅火設(shè)計用量：W=1/S[C/(100-C)]V

    式中W－三氟甲烷滅火設(shè)計用量（Kg）

    V－防護區(qū)的凈容積（m3）

    C－三氟甲烷的滅火設(shè)計濃度（%）

    S－三氟甲烷過熱蒸汽在101kPa和防護區(qū)*  低環(huán)境溫度下的比容(m3/Kg)，按下式計算：

    S=0.3164+0.0012T

    式中T－防護區(qū)環(huán)境溫度（℃）；

    ②管網(wǎng)及容器瓶內(nèi)的剩余量按設(shè)計用量的1%～2%考慮。

    ③系統(tǒng)的滅火劑用量，應(yīng)為防護區(qū)滅火設(shè)計用量與系統(tǒng)中噴放不盡的剩余量之和。

    ④部分可燃物及火災(zāi)危險場所滅火劑設(shè)計濃度參照表1、2。

    ⑤三氟甲烷滅火時，撲滅固體火災(zāi)時，浸漬時間不宜小于10min。撲滅液體火災(zāi)時，浸漬時間不宜小于1min。

    8.優(yōu)缺點

    七氟丙烷也是目前應(yīng)用*  多、技術(shù)相對*  成熟的潔凈氣體滅火系統(tǒng)。

    七氟丙烷和三氟甲烷的分解產(chǎn)物較多，主要成分為HF，它對人體是有傷害的；與空氣中的水蒸氣結(jié)合形成氫氟酸，還會對精密設(shè)備有浸蝕損害。但可以提高滅火設(shè)計濃度和增壓減少分解產(chǎn)物。比較而言，三氟甲烷藥劑毒性低于七氟丙烷，產(chǎn)生的氫氟酸量也小于七氟丙烷，對人的安全性較高，*  適宜保護人員經(jīng)常活動或人員密集的場所。另外，三氟甲烷滅火效率較高，滅火劑輸送能力強于七氟丙烷。滅火效果和環(huán)保性能介于七氟丙烷和IG541之間，其滅火劑合成比較容易，價格低于七氟丙烷，其滅火濃度和滅火劑儲瓶數(shù)量遠(yuǎn)低于IG541，工程造價相對*  低。

    IG541藥劑本身無毒性，也不會產(chǎn)生毒性分解物，其環(huán)保性能和對設(shè)備的安全性能在氣體滅火系統(tǒng)中也*  佳，特別適宜對環(huán)保要求高的場所和保護精密設(shè)備和珍貴財物。另外，IG541系統(tǒng)壓力高(20℃壓力15MPa)、氣相高程阻力小，輸送距離遠(yuǎn)(可達150m)、垂直輸送能力強(可達30m)，對防護區(qū)分散、管網(wǎng)復(fù)雜、輸送距離遠(yuǎn)、垂直落差大的工程尤其適用。

    但IG541的滅火機理為物理滅火方式，滅火效率低，需要更多的藥劑用量和貯存鋼瓶、更粗的噴放管道、工程造價相對*  大；由于其滅火劑密度和空氣接近，不能用于局部應(yīng)用，也不能撲救固體物質(zhì)深位火災(zāi)和高溫封閉空間(400℃)。另外，IG541對人員有一定傷害，在人員密集場所慎重使用。

    總之，氣體滅火系統(tǒng)作為撲救特殊部位火災(zāi)的重要方式之一，設(shè)計人員在工程設(shè)計中要從以人為本、安全適用的角度出發(fā)，充分結(jié)合實際情況，綜合考慮各方面因素，選擇技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的氣體滅火系統(tǒng)。

    表1部分可燃物火災(zāi)的三氟甲烷參考滅火濃度和設(shè)計濃度

   表2部分可場所的三氟甲烷參考設(shè)計滅火濃度