信达海烙七氟丙烷设计手册.docx
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信达海烙七氟丙烷设计手册
系统介绍
1、灭火特点
1.1系统简介：
七氟丙烷气体灭火系统由储存瓶、启动瓶、液流单向阀、高压软管、集流管、瓶组架、选择阀、管网、喷头及自动灭火控制器等部件组成。
系统产品在20℃时的储存压力为4.2MPａ，最高工作压力（50℃时）为6.7MPａ。
七氟丙烷系统具有喷射后无残留物，灭火剂毒性低等优点，可安全地使用在有人场所。
1.2保护环境：
七氟丙烷是无色、无味的气体，其臭氧耗损潜能值（ODP）为零，具有清洁、低毒、电绝缘性能好、灭火效率高的特点。
1.3保护生命安全：
七氟丙烷未观察到不良反应的浓度NOAEL值为9%，而一般七氟丙烷的灭火设计浓度为10%以下，对人体基本无害。
2、灭火机理
通过惰化火焰中的活性自由基，实现断链灭火。
3、适用范围
1—可燃液体和可熔化固体的火灾；
2—可燃固体的表面火灾；
3—电气火灾；
4—可切断气源的可燃气体火灾；
主要用于电子计算机房、通讯设备间、重要的设备控制中心、图书馆、档案馆、博物馆、电厂、油箱间、艺术馆、
贵重的工业设备等。
不适用范围
1.硝化纤维、火药等含氧化剂的化学制品火灾；
2.钾、钠、镁、钛、铀、锆等活泼金属火灾；
3.氢化钾、氢化钠等金属氢化物火灾；
4、本公司生产的有管网七氟丙烷自动灭火系统设计先进、合理，产品性能安全、可靠。
其主要指标均达到国内先进水平。
产品通过国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心的检验
5、产品分类
本公司生产的七氟丙烷气体灭火系统分管网和预制两种形式，其中有管网系统可分为单元独立系统和组合分配系统。
单元独立系统是用一套灭火装置保护单个防护区的气体灭火系统。
组合分配系统是用一套灭火装置保护两个或两个以上防护区的气体灭火系统。
当保护区大于8个，根据规范要求应采用主备用方式的组合分配系统。
预制灭火装置是按一定的应用条件，将气体灭火剂储存装置和喷放喷头等部件经预先设计并组装成套的灭火装置。
系统零部件—储存瓶组
海烙HFC-227ea储存瓶+3组是自动灭火系统用于储存灭火剂的主要部件、按要求充装HFC-227ea灭火剂。
当火灾发生时将灭火剂释放进行灭火。
工作原理：
海烙HFC-227ea灭火剂储存在容器内，当发生火警时，来自驱动瓶组的控制气体使容器阀上的启动器动作，使容器阀开启，HFC-227ea灭火剂通过虹吸管从容器阀出口释放。
海烙HFC-227ea瓶组
货运零件号
钢瓶规格
最大充装密度
钢瓶重量（kg）
外径
高度
871001
70L
1120kg/m3
80
350mm
960mm
871002
90L
1120kg/m3
100
350mm
1160mm
871003
120L
1120kg/m3
130
350mm
1470mm
系系统零部件
海烙HFC-227ea氮气启动瓶
电磁瓶头阀
启动钢瓶内充装氮气，用于启动自动灭火系统时打开选择阀及灭火剂储瓶容器阀。
启动钢瓶容积分为4L、7L和40L。
注：
启动阀上保险帽主要是为了防止瓶组在运输或移动过程中产生误动作。
启动瓶组在现场安装调试完毕，应拿下保险帽,拧上电磁铁。
当发生火警时由火灾报警控制器输出的直流电流（DC24V、1.5A）启动电磁铁，电磁铁启动释放闸刀刺破电磁瓶头阀的泄放膜片，释放出驱动气体（N2）。
驱动气体经启动管路打开选择阀，然后打开相应保护区域的储瓶容器阀，从而完成系统的启动。
紧急情况时，可用手指拉住保险扣拉手，将保险扣拉出，拍击手动按钮，使释放闸刀刺破容器阀的泄放膜片，释放出驱动气体。
部件
材料
用途
启动钢瓶
30CrMo
储存启动气体
电磁容器阀
黄铜
封存、释放启动气体
压力表
检漏、测压
电磁铁
启动电磁容器阀
货运零件号
货物名称
811004
811005
811006
4L启动瓶组
7L启动瓶组
40L启动瓶组
系统零部件
选择阀（分配阀）用于组合分配系统：
当选择阀对应的防护区发生火情时，火灾报警控制器输出直流电打开对应的驱动瓶组，驱动气体通过控制管路，先把选择阀打开，再打开相应瓶组容器阀，使海烙（HERO）HFC-227ea气体经集流管、选择阀及管网释放到防护区。
机械应急操作时,按箭头方向转动手柄。
阀门
尺寸
型号
零件号
连接
方式
材料
重量
（kg）
A
（mm）
B
（mm）
C
（mm）
D
（mm）
L
（mm）
H
（mm）
1in
11/4in
11/2in
2in
21/2in
3in
4in
HX-25
HX-32
HX-40
HX-50
HX-65
HX-80
HX-100
811027
811028
811029
811030
811031
811032
811033
螺纹
螺纹
螺纹
螺纹
螺纹
螺纹
螺纹或法兰
钢
钢
钢
钢
钢
钢
钢
4.4
5
8
10
12.65
14.45
26
30
32
40
50
65
80
100
20
21
21
22
30
35
125
50
51
54
62
77
94
225
105
115
130
90
140
160
280
125
135
155
175
180
200
350
135
145
140
160
190
220
400
注意事项：
非紧急情况时，严禁人员扳动手柄，以免造成误动作
系统零部件
海烙HFC-227ea外螺纹喷嘴
喷嘴用于喷放海烙（HERO）HFC-227ea灭火剂。
现有五种尺寸的喷嘴。
系统设计有不同的孔径尺寸用于不同的流量和分布图型。
喷嘴的选择依据所保护的防护区域和位置。
（根据计算确定）
喷嘴等效孔口尺寸根据规范上相关公式求得。
喷嘴分外螺纹和内螺纹，外螺纹用于吊顶层、无吊顶的工作层及地板层；内螺纹用于有吊顶的工作层，并装有装饰罩，且应该紧贴吊顶。
喷嘴尺寸（in）
零件号
材料
重量（kg）
1/2
871014
黄铜
0.08
3/4
871015
黄铜
0.14
1
871016
黄铜
0.28
11/4
871017
黄铜
0.38
11/2
871018
黄铜
0.44
3/4
871019
黄铜
0.18
1
871020
黄铜
0.26
11/4
871021
黄铜
0.42
11/2
871022
黄铜
0.46
备注：
871014~871018是海烙（HERO）HFC-227ea外螺纹喷嘴；
871019~871022是海烙（HERO）HFC-227ea内螺纹喷嘴；
系统零部件
气控单向阀
气控单向阀用于组合分配系统。
当防护区发生火灾，相应的氮气启动钢瓶打开后，驱动气体通过选择阀气缸，打开选择阀，然后通过气控单向阀进入气控管路，打开相应的海烙（HERO）HFC-227ea储瓶，而其它分路选择阀和相应的海烙（HERO）HFC-227ea储瓶不打开，以达到组合分配功能。
部件名称
零件号
材料
重量（kg）
密封接头
型号
L（mm）
气控单向阀
811007
黄铜
0.3
M14×1.5
HD68
110
系统零部件
灭火剂单向阀安装在集流管上，通过高压软管和海烙（HERO）HFC-227ea灭火剂瓶组相连，各瓶组灭火剂通过单向阀进入集流管，向防护区释放灭火剂，还可以防止灭火剂从集流管倒流回瓶组。
灭火剂单向阀
部件
零件号
连接尺寸
材料
重量（kg）
L（mm）
高压软管端
集流管端
QD32-4.2的灭火剂单向阀
871006
M48x2.0的专用外螺纹
M48x2.0的专用内螺纹
黄铜
1.49
108
QD40-4.2的灭火剂单向阀
871007
M56x2.0的专用外螺纹
M56x2.0的专用外螺纹
黄铜
2.04
108
备注：
871006灭火剂单向阀用于70L/90L海烙（HERO）七氟丙烷储瓶；
871007灭火剂单向阀用于120L海烙（HERO）七氟丙烷储瓶。
系统零部件－压力信号器
压力讯号器在单元独立系统中安装于集流管上，在组合分配系统中,安装于各选择阀的下游干管上.平时开关触点开路，在释放海烙（HERO）HFC-227ea气体时管网压力推动压力讯号器的活塞，接通开关，送出工作信号到灭火控制系统，显示系统已启动。
部件名称
零件号
材料
重量（kg）
额定工作电压
型号
动作压力
压力信号器
811009
黄铜
0.3
DC24V
HYJ-15
0.16MPa
系统零部件
高压软管
高压软管是容器阀与液流单向阀之间的连接管路,起压力缓冲作用。
部件
零件号
连接尺寸
材料
重量（kg）
长度
（mm）
容器阀端
集流管端
DN32型号的高压软管
871004
M48x2.0的内螺纹
M48x2.0的内螺纹
双层金属编织橡胶管铜质接头
0.96
450
DN40型号的高压软管
871005
M56x2.0的内螺纹
M56x2.0的内螺纹
双层金属编织橡胶管铜质接头
1.48
550
备注：
871004高压软管用于70L/90L海烙（HERO）七氟丙烷储瓶；
871005高压软管用于120L海烙（HERO）七氟丙烷储瓶。
系统零部件
安全泄压阀安装在集流管上,当选择阀因故未能开启或者系统管路堵塞,压力过高时，安全膜片会自动被冲破泄压，从而保证整个系统安全运行。
安全阀泄压动作为9±0.45Mpa。
部件名称
货运零件号
材料
重量
（kg）
连接尺寸
型号
L（mm）
安全阀
871012
黄铜
0.2
RI/2
QXY6/9
54
系统零部件
集流管用来汇集储瓶的海烙（HERO）HFC-227ea灭火剂，向防护区释放，集流管上安全泄压阀是用来防止集流管超压，起保护作用。
同一集流管上储存容器，其规格型号、尺寸、灭火剂充装量、额定充装压力均应相同。
集流管出厂前经水压强度试验及气密性试验。
集流管
尺寸
型号
零件号
材料
储存压力
≥
水压强度
试验压力
气密性
试验压力
11/2
2
21/2
3
4
HG40
HG50
HG65
HG80
HG100
871041
871042
871043
871044
871045
钢
钢
钢
钢
钢
4.2MPa
4.2Mpa
4.2Mpa
4.2Mpa
4.2MPa
10.05MPa
10.05Mpa
10.05Mpa
10.05Mpa
10.05MPa
6.7MPa
6.7Mpa
6.7Mpa
6.7Mpa
6.7MPa
系统零部件
系统零部件
70L/90L单柜式七氟丙烷装置
系统零部件
120L单柜式七氟丙烷装置
系统零部件
70L/90L双柜式七氟丙烷装置
系统设计——设计规划
当顾客根据需要考虑采用海烙（HERO）HFC-227ea来保护它的防护区时,就应该对海烙（HERO）HFC-227ea系统的设计和安装做出规划。
在与顾客第一次会见时就应把系统设计的大部分信息收集起来。
此时收集的信息将决定该项目其它部分的难易。
消防工程一个关键的环节就是正确确认防护区并进行彻底的调查以决定海烙（HERO）HFC-227ea是否能合理地保护该区域。
为了确定所要求的保护措施需要进行详尽的危险性分析。
涉及每一个要素都要正确地记录信息。
这些信息将用于确定所需要的海烙（HERO）HFC-227ea系统的大小和位置,也为了在系统安装后确定保护区是否有变更的依据。
以下的段落列举了设计一个海烙（HERO）HFC-227ea系统所必须的信息。
防护区的信息
确认防护区的总平面图。
记录防护区的所有尺寸,如长度、宽度、天花板高度,如果墙角不是90°则记录下它的角度。
如果没有图纸,则要画出防护区的平面和立面的草图。
在草图上标出该防护区所有出口的数量和位置。
记录下所有结构物的尺寸,如梁、柱、已建造的橱和管道,这些会减小防护区的容积。
确认防护区内会影响系统设计和安装的任何其它因素。
确认防护区的正常、最高和最低环境温度。
防护区内通常是否有人工作?
确认防护区的开口或可能的开口,它会在喷放过程中或喷放后引起灭火剂的损失。
海烙（HERO）HFC-227ea供应要求
当确认用（HERO）HFC-227ea时需考虑钢瓶间的位置，钢瓶间的大小是否满足摆放钢瓶的需要？
确认钢瓶间的位置是否离最远防护区的距离满足规范要求？
钢瓶是否安放在一个贮存区?
如果是的话记录下该区域的尺寸。
确定地板是否能承受钢瓶和钢瓶架的重量?
此要求为1000kg/平方米。
钢瓶架是否将固定在墙上?
如果是的话,则墙的强度能否支撑钢瓶架和钢瓶?
是否需要备用钢瓶?
如果需要的话,备用钢瓶是否要求连接在集流管上?
是否要求进行喷放试验?
管网要求
确定合适的管网路径。
确定管线的长度，计算是否满足末端喷头的压力。
确定管道井的位置，保证其管网的走向。
如保护区在同一平面上，需考虑合适的管网路径。
启动和报警的要求：
系统的启动是否既要自动又要手动?
是否用一套系统来防护多个区域?
如果是的话,是要求分别还是同时防护这些区域?
如果自动报警是系统的一部分,则要提供天花板的详细情况，还需提供防护区门的位置。
要求何种报警设备（声或光）?
哪些地方要能显示系统的启动?
防护区是否需要防爆或防雨的接线或设备?
何种设备需要断开或开启?
确定需要的接点。
系统设计——设计
完成了设计规划后，将用以下的内容完成设计和确定所用材料。
同时也为了能够使读者更简单的理解公式，能够更快捷的计算出海烙（HERO）HFC-227ea的灭火剂量。
我们也对公式作了简化，供读者参考。
根据HFC-227ea规范的要求，只能用于全淹没灭火系统，根据工程的实际情况。
一般海烙（HERO）HFC-227ea的设计步骤如下。
步骤1——确定防护区、钢瓶间、管道井的位置
当从设计院或业主获取项目信息后，需确定防护区的位置。
哪些防护区需用海烙（HERO）HFC-227ea气体灭火系统。
需考虑防护区的围护结构，门窗是否满足规范要求。
同时还要与设计院或业主确认钢瓶间的位置，确认哪间房间是作为海烙（HERO）HFC-227ea的钢瓶间。
需考虑钢瓶间的面积，体积是否满足最大防护区钢瓶数的要求。
如不能满足要求需提出新的钢瓶间位置。
当防护区不在同一层面时，需考虑从钢瓶间通向其它保护区管子的走向，从而必须考虑管道井的位置。
因气体消防在部分工程中可能不是一个大系统，设计院在建筑设计时可能没有考虑专门用与气体灭火系统的管道井，此时就要考虑是否经楼板或其它管道井通向防护区。
步骤2──确定防护区容积
海烙（HERO）HFC-227ea系统设计的第2步是计算每个防护区的容积。
长度乘以宽度的乘积决定了面积，然后，面积乘以高度来确定每个防护区的容积。
如果防护区的形状不规则，则设计人员可把该区域分成若干个长方形的区域，以便计算他们的容积。
然后把这些加起来就是防护区的实际容积。
如果该防护区的形状会影响灭火剂的分布，最好把防护区作为不同的区域来计算，包括每个小区域的喷嘴。
如果天花板或地板的高度超过规定的最大允许的天花板高度或地板夹层高度，系统必须设计不同高度的喷嘴。
在这种情况下，通常把每个高度作为独立的防护区来处理，这样能得到合理的灭火剂分布。
步骤3——确定固体、永久性结构物或设备的体积
计算每个防护区内不能移动的实心物体的体积，把它们从防护区的容积中扣除。
这些物体包括柱、梁、分区的隔断、经常关闭的橱、没有任何开口的穿过防护区的管道以及其它不能从防护区移走的大的固定物体。
计算所有这些物体的体积并求其和，以确定要扣除的体积。
步骤4──计算防护区净容积
从步骤2计算所得的每个防护区容积分别减去步骤3计算所得的实体永久性结构物的体积。
这个结果为该区域的净容积。
防护区体积－实体结构物体积=防护区净容积
采用管网灭火系统时，一个防护区的面积不宜大于800m2，且容积不宜大于3600m3；采用预制灭火系统时，一个防护区的面积不宜大于500m2，且容积不宜大于1600m3。
步骤5──确定设计浓度
按照国家标准《气体灭火系统设计规范》及浙江省地方标准《七氟丙烷HFC-227ea气体灭火系统设计、施工及验收规范》的规定确定设计浓度。
灭火浓度是扑灭实验火所需要的该灭火剂的浓度。
系统设计——设计
不同防护区的设计浓度参考下表：
设计浓度
防护区名称
10%
图书、档案、票据
文物、资料等
9%
油浸变压器
带油开关的配电室
自备发电机房
8%
通讯机房
电子计算机房等
步骤6—确定需要的最小海烙（HERO）HFC-227ea灭火剂量
本步骤是用来确定每个防护区所需要的最小海烙（HERO）HFC-227ea灭火剂量。
本步骤计算所得的灭火剂量是该防护区所需的最小灭火剂量。
系统中的灭火剂量必须至少有这些数量。
如果不能提供本步骤要求的最小灭火剂量，会使得该系统灭火失败。
为了要确定需要的最小海烙（HERO）HFC-227ea灭火剂量，要确定防护区的最低环境温度和确定被防护材料所需的设计浓度。
最低环境温度定义为在通常情况下该房间内最低的预期温度，它通常由环境情况或空调系统来决定。
计算一:
参考相关规范海烙HFC-227ea计算公式方法如下:
设计用量
防护区灭火设计用量或惰化设计用量应按下式计算：
式中M——防护区灭火剂灭火（或惰化）设计用量（kg）；
C——灭火剂灭火（或惰化）设计浓度（%），体积百分比；
S——灭火剂过热蒸气在101kPa和防护区最低环境温度下的比容（m3/kg）；
V——防护区的净容积（m3）；
K——海拔修正系数，按附录规定采用。
灭火剂不同温度下的过热蒸气比容，应按下式计算：
式中T——防护区最低环境温度（℃）；
K1——0.1269；
K2——0.000513。
计算二:
海烙HFC-227ea估算公式如下:
1、图书、档案、票据、文物、资料等
M=0.81V（防护区容积）
2、油浸变压器、带油开关的配电室
自备发电机房
M=0.721V（防护区容积）
3、通讯机房、电子计算机房等
M=0.634V（防护区容积）
步骤6—确定实际需要的海烙（HERO）HFC-227ea灭火剂量
考虑海烙（HERO）HFC-227ea储存钢瓶在喷放灭火剂后，可能有剩留的灭火剂。
因此灭火剂宜增加设计用量的5％。
此时所计算的灭火剂量即为整个系统的实际所需（HERO）HFC-227ea灭火剂量。
系统设计——设计
步骤7——根据实际需要的海烙（HERO）HFC-227ea灭火剂量选择相关型号的钢瓶尺寸。
根据实际计算的（HERO）HFC-227ea气体灭火系统的灭火剂量，在选择系统是否采用70L、90L、120L钢瓶时应考虑灭火剂的合理分配。
特别是当采用组合分配系统时，要考虑灭火剂的合理分配，
在选择合适的钢瓶后，要考虑钢瓶的充装系数。
步骤8——管网计算。
1.1管网计算时，各管道中的流量，宜采用平均设计流量。
系统管网流体计算为两相流,管道内最小流速应使流体保持紊流状态。
1.2管网中主干管的平均设计流量，应按下式计算：
（1.2）
式中t——灭火剂的喷放时间（s）。
1.3管网中支管的平均设计流量，应按下式计算：
（1.3）
式中
Qg——支管平均设计流量（kg/s）；
Ng——安装在计算支管流程下游的喷头数量（个）；
Qc——单个喷头的设计流量（kg/s）。
1.4宜采用喷放灭火剂设计用量50%时的“过程中期”容器压力和该点瞬时流量进行管网计算。
宜认定该瞬时流量等于平均设计流量。
1.5喷放“过程中期”容器压力，宜按下式计算：
（1.5）
式中
Pm——喷放“过程中期”储存容器内压力（绝压，MPa）,（绝压=表压+0.101MPa）；
P0——储存容器额定增压压力（绝压，MPa）；
V0——喷放前，全部储存容器内的气相总容积（m3）；
M——防护区灭火剂灭火（或惰化）设计用量（kg）
γ——灭火剂液体密度（kg/m3）,（20℃时，为1407kg/m3）；
Vp——管网的管道内容积（m3）。
其中，
（1.5.1）
式中
n——储存容器的数量（个）；
Vb——储存容器的容量（m3）；
η——灭火剂充装率（kg/m3）。
1.6灭火剂管流采用镀锌钢管的阻力损失，可按下式计算，或按图1.7确定。
（1.6）
式中
ΔP——计算管段阻力损失（MPa）；
L——计算管段的计算长度（m）；
Qp——管道平均流量（kg/s）；
D——管道内径（mm）。
系统设计——设计
1.7初选管径，可按平均设计流量及采用管道阻力损失0.003至0.02MPa/m进行计算（见图1.7）。
1.8喷头工作压力，应按下式计算：
（1.8）
式中Pc——喷头工作压力（绝压，MPa）；
Pm——喷放“过程中期”储存容器内压力（绝压，MPa）；
——系统流程阻力总损失（MPa）；
Nd——管网计算管段的数量；
Ph——高程压差（MPa）。
1.9高程压差，应按下式计算：
（1.9）
式中
H——喷头高度相对“过程中期”时储存容器液面的位差；
γ——灭火剂液体密度（kg/m3）；
g——重力加速度（m/s2）。
1.10喷头工作压力的计算结果，应符合下
列规定：
1、一般，Pc≥0.8（绝压，MPa），最小，Pc≥0.5（绝压，MPa）；
2、Pc≥Pm/2（绝压，MPa）。
1.11喷头孔口面积，可按下式计算：
（1.11）
式中Fc——喷头孔口面积（cm2）；
Qc——单个喷头的平均设计流量（kg/s）；
Pc——喷头工作压力（表压，MPa）；
μc——喷头流量系数。
1.12喷头流量系数，由储存容器的充装压力与喷头孔口结构等因素决定，应试验得出。
图1.7管道阻力损失图
系统安装
一、引用标准
1、GA400-2002《气体灭火系统及零部件性能要求和试验方法》
2、中国国家标准GB50263－97《气体灭火系统施工及验收规范》
3、中国国家标准GB50235－97《工业管
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