潔凈氣體滅火劑Novec1230介紹及其設(shè)計計算

潔凈氣體滅火劑Novec1230介紹及其設(shè)計計算摘要：印尼某項目業(yè)主指定采用Novec1230系統(tǒng)對控制室、機(jī)柜間、變配電室等電氣設(shè)備房間進(jìn)行防護(hù)，設(shè)計遵循美國消防規(guī)范NFPA2001。通過對Novec1230、七氟丙烷HFC-227、IG541混合氣體幾種氣體滅火系統(tǒng)進(jìn)行比較，以簡單介紹Novec1230的物理化學(xué)性能、滅火計算及其滅火性能。同時結(jié)合美國消防規(guī)范NFPA2011（2018年版）對系統(tǒng)的設(shè)計計算以及主要參數(shù)的取值進(jìn)行介紹，為國內(nèi)的相關(guān)設(shè)計計算提供參考。關(guān)鍵詞：Novec1230，氣體滅火系統(tǒng)，綠色環(huán)保，系統(tǒng)設(shè)計在電子設(shè)備室、通訊設(shè)備室、機(jī)柜間、變配電室等房間，經(jīng)常有人工作而需要設(shè)置氣體保護(hù)的區(qū)域或場所。一般選擇潔凈氣體滅火系統(tǒng)。潔凈氣體主要有鹵化烴類和惰性氣體等，雖然品種繁多，但由于費(fèi)用、滅火效率和毒性等原因，七氟丙烷HFC-227、IG541在國內(nèi)的消防設(shè)計中最為常見。美國3M公司研發(fā)的Novec1230這一新型產(chǎn)品，很快被美國環(huán)保部門和消防部門認(rèn)可并編入潔凈氣體滅火系統(tǒng)規(guī)范NFPA2001［1］。我國頒布的《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50370為國內(nèi)氣體滅火設(shè)計提供指導(dǎo)，七氟丙烷HFC-227和IG541混合氣體，國標(biāo)、技術(shù)措施等材料都有詳細(xì)介紹。1Novec1230、七氟丙烷HFC-227、IG54混合氣體三種滅火劑性能介紹Novec1230屬于氟化酮類，在常溫下是一種清澈、無色、微味、容易氣化的液體滅火劑，不屬于危險物品，釋放后不留殘余物，加上儲罐內(nèi)壓力低，運(yùn)輸和儲藏都十分方便和穩(wěn)定［2］。Novec1230其化學(xué)分子式CF3CF2C(O)-F(CF3)2，分子量316.04。主要滅火機(jī)理：物理化學(xué)-通過吸收熱量使燃燒過程停止。機(jī)柜間、變配電室等場所電氣火災(zāi)最小設(shè)計滅火濃度：4.5%，NOAEL：10%，LOEAL＞10%。機(jī)柜間、變配電室等場所滅火劑設(shè)計噴放時間≤10

s。滅火劑貯存壓力(21℃)/：2.5MPa

，系統(tǒng)最大工作壓力(50℃)：3.5MPa

，噴嘴入口工作壓力(21℃)（絕對壓力）：0.8MPa

，滅火劑輸送距離（當(dāng)量長度）≤25m，滅火劑儲存形態(tài)：液態(tài)。防護(hù)區(qū)面積與容積限制：單個噴嘴最大保護(hù)面積≤150m2。滅火劑在大氣中壽命：0.014年

，空氣密度比（噴放狀態(tài)）：10.5(遇火分解)。全球變暖潛能值GWP≤1。七氟丙烷HFC-227常溫下氣態(tài)，無色、無臭、不導(dǎo)電、無腐蝕。其滅火機(jī)理與鹵代烷相同，為中斷燃燒鏈，滅火速度極快，這對搶救性保護(hù)精密電子設(shè)備及貴重物品是有利的［3］。七氟丙烷HFC-227化學(xué)分子式CF3CHFCF3

，分子量170.03。主要滅火機(jī)理：與鹵代烷相同，為中斷燃燒鏈。機(jī)柜間、變配電室等場所電氣火災(zāi)最小設(shè)計滅火濃度：8%，NOAEL：9%，LOEAL：10.5%。機(jī)柜間、變配電室等場所滅火劑設(shè)計噴放時間≤8

s。滅火劑貯存壓力(21℃)/：2.5MPa/4.2MPa/5.6MPa

，系統(tǒng)最大工作壓力(50℃)：4.2MPa/6.7MPa/7.2MPa

，噴嘴入口工作壓力(21℃)（絕對壓力）：0.6MPa/0.7MPa/0.8MPa

，滅火劑輸送距離（當(dāng)量長度）：內(nèi)貯壓式系統(tǒng)2.5MPa≤30m；4.2MPa≤45m；5.6MPa≤60m；外貯壓式系統(tǒng)≤150m。滅火劑儲存形態(tài)：液態(tài)。防護(hù)區(qū)面積與容積限制：有管網(wǎng)系統(tǒng)面積不宜大于800m2，且容積不宜大于3600m3；預(yù)制系統(tǒng)面積不宜大于500m2，且容積不宜大于1600m3。滅火劑在大氣中壽命：31~42年

，空氣密度比（噴放狀態(tài)）：5.52(遇火分解)。全球變暖潛能值GWP=3550。IG-541混合氣體的三個組成成份均為不活潑氣體，為大氣基本成分。無色、無味、不導(dǎo)電、無腐蝕，無環(huán)保限制，在滅火過程中無任何分解物［4］。IG-541混合氣體組成成份：氮?dú)?50%),氬氣(42%),二氧化碳(8%)，平均分子量34.1。主要滅火機(jī)理：稀釋氧氣，窒息滅火。機(jī)柜間、變配電室等場所電氣火災(zāi)最小設(shè)計滅火濃度：37%，NOAEL：43%，LOEAL：52%。機(jī)柜間、變配電室等場所滅火劑設(shè)計噴放時間：噴放至設(shè)計用量的95%時，不應(yīng)大于60s，且不應(yīng)小于48s。滅火劑貯存壓力(21℃)：15MPa/20MPa，系統(tǒng)最大工作壓力(50℃)：17.2MPa/23.2MPa，噴嘴入口工作壓力(21℃)（絕對壓力）：2.0MPa/2.1MPa，滅火劑輸送距離（當(dāng)量長度）≤150m。滅火劑儲存形態(tài)：氣態(tài)。防護(hù)區(qū)面積與容積限制：有管網(wǎng)系統(tǒng)面積不宜大于800m2，容積不宜大于3600m3。滅火劑在大氣中壽命：~

，空氣密度比（噴放狀態(tài)）：1.17。全球變暖潛能值GWP=0。2Novec1230的技術(shù)優(yōu)勢與七氟丙烷HFC-227滅火系統(tǒng)比較，Novec1230的優(yōu)點(diǎn)是對環(huán)境更友好；使用過程中設(shè)計濃度為4%-6%，安全余量高；通過去除火災(zāi)現(xiàn)場熱量進(jìn)行滅火，滅火濃度低。缺點(diǎn)為其成本高。鑒于國際環(huán)境保護(hù)的要求，2021年9月15日生效的《〈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》管控18種HFCs，規(guī)定了氫氟碳化物削減時間表，包括我國在內(nèi)的第一組發(fā)展中國家應(yīng)從2024年起將受控用途生產(chǎn)和使用凍結(jié)在基線水平并逐年降低，2045年起不超基線的20%。在指定滅火劑時，不僅要考慮其對地球環(huán)境的影響，還要考慮在法規(guī)淘汰之后潛在的成本和可用的替代劑。Novec1230滅火劑的GWP值低于1，不消耗臭氧層，不在大氣中停留，因此不會成為法規(guī)限制或淘汰的目標(biāo)。與IG541混合氣體滅火系統(tǒng)比較，Novec1230的優(yōu)點(diǎn)是氣體流出時間短；滅火濃度低，滅火劑用量少；設(shè)備占用空間小；沸點(diǎn)高、低蒸氣壓、在室溫下為液態(tài)，無需高壓鋼瓶，能采用桶裝運(yùn)輸，運(yùn)輸方便；系統(tǒng)維護(hù)成本低；適合全淹沒及局部噴射的滅火形式；在儲瓶中用氮?dú)饧訅簳r，當(dāng)滅火器或系統(tǒng)中儲瓶瓶閥的密封出現(xiàn)泄漏，氮?dú)饽苋菀椎乇慌懦?，而滅火劑不會發(fā)生泄漏。其不足之處為保護(hù)區(qū)和鋼瓶間之間的距離小，對防護(hù)區(qū)的限制較多。IG541混合氣體滅火濃度過大時，二氧化碳的含量接近4%時，有可能對人體造成危險。貯存壓力高達(dá)15MPa，對各部件的性能、制造工藝及輸送管道的承壓標(biāo)準(zhǔn)有較高要求。綜上所述，Novec1230滅火系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢為：1）氣體流出時間<10sec；2）適用于有人的場所；3）滅火劑用量減少；4）設(shè)備占用空間較小；5)適用于電子數(shù)據(jù)中心和通訊機(jī)房；6)FM/UL認(rèn)證，目前唯一具有明確的組合分配系統(tǒng)FM認(rèn)證。另外，Novec1230具有高沸點(diǎn)、低蒸氣壓、在室溫下為液態(tài)等優(yōu)點(diǎn)，故能采用桶裝運(yùn)輸。在用氮?dú)饧訅旱腘ovec1230滅火系統(tǒng)中，一旦發(fā)生泄漏，大多數(shù)情況下它只要更換密封件，重新充氮密封就可以了.因為在室溫下逃逸的僅僅是氮?dú)?，器材?nèi)的絕大部分滅火劑仍能保留下來。其他氣體滅火劑在同樣情況下，將會全部泄漏。3Novec1230系統(tǒng)滅火劑用量計算印尼某項目業(yè)主指定采用Novec1230系統(tǒng)對控制室、機(jī)柜間、變配電室等電氣設(shè)備房間進(jìn)行防護(hù)。Novec1230與七氟丙烷HFC-227滅火系統(tǒng)工作原理基本相同，主要由氣體滅火控制盤、探測器、儲存容器、管路及各類元器件等組成。滅火劑設(shè)計用量的計算流程與國內(nèi)七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)的基本一致。NFPA2001規(guī)定滅火劑用量計算公式為W=(V/S)*[C/(100-C)]。式中：W-防護(hù)區(qū)內(nèi)Novec1230氣體滅火劑的設(shè)計用量（Kg）；V-防護(hù)區(qū)凈容積（包括天花板和電纜溝等區(qū)域）（m3）；C-設(shè)計濃度（%）；S-Novec1230在設(shè)計溫度（t℃）時的氣體比容（m3/Kg），S=0.0664+0.0002741t。Novec1230系統(tǒng)設(shè)計首先考慮的重要參數(shù)是設(shè)計濃度，直接關(guān)系到滅火是否能夠?qū)崿F(xiàn)。NFPA2001中規(guī)定對于電氣火災(zāi)，Novec1230最低滅火濃度為4.5%。特殊場合的設(shè)計濃度還需要經(jīng)過實際測試方可實施。國內(nèi)有文獻(xiàn)指出，Novec1230的滅火濃度宜為4%～6%。當(dāng)設(shè)計溫度為20℃時，設(shè)計滅火濃度4%時，單位體積防護(hù)區(qū)所需的Novec1230滅火劑用量為0.5796Kg/m3；設(shè)計滅火濃度5%時，單位體積防護(hù)區(qū)所需的Novec1230滅火劑用量為0.7322Kg/m3，設(shè)計滅火濃度6%時，單位體積防護(hù)區(qū)所需的Novec1230滅火劑用量為0.8879Kg/m3。計算出滅火劑最小用量后，按照NFPA2001中設(shè)計因子（designfactor,DF）和海拔高度修正系數(shù)的概念修正滅火劑用量。設(shè)計因子（designfactor,DF）與三通等管件數(shù)量有關(guān)。設(shè)計因子、海拔高度修正系數(shù)均可在NFPA2001（2018）年版中查表獲得，從而計算得出滅火劑的最終用量。

4結(jié)語Novec1230滅火劑具有無腐蝕、毒性低、絕緣性強(qiáng)，以及儲存氣壓低、運(yùn)輸性能好、安全環(huán)保等眾多優(yōu)點(diǎn)，對多種火災(zāi)類型有很好的撲滅效果。Novec1230已經(jīng)獲得了UL和FM認(rèn)證，得到了世界多國的認(rèn)可。雖然Novec1230滅火系統(tǒng)如今在國內(nèi)還未被廣泛應(yīng)用，國內(nèi)暫未有針對該滅火劑的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。相信隨著該滅火系統(tǒng)不斷地發(fā)展，作為新型綠色環(huán)保滅火材料，將為推動綠色發(fā)展、改善環(huán)境質(zhì)量發(fā)揮重要作用，未來將會有廣闊的市場前景。5參考文獻(xiàn)【1】米欣，張杰，王曉文.新型潔凈滅火劑Novec1230介紹及應(yīng)用[J].消防技術(shù)與產(chǎn)品信息