气体灭火系统应用情况调查与分析

徐 方

中国人民警察大学 救援指挥学院，河北 廊坊 065000

气体灭火系统是保护E 类火灾场所的主要灭火技术，也常被用于保护那些用水灭火会产生严重损失的重要物品和重要场所。由于气体灭火系统具有高效、清洁、无污损等特点，现阶段没有其他灭火技术可以将其完全替代，因此在工程中得到了广泛应用。但气体灭火系统设计缺陷、运行故障等问题日益突出，爆炸、泄漏、误喷等安全事故也时有发生［1-5］。这不仅会严重影响气体灭火系统的灭火功能，而且给设置场所带来了额外的风险。因此，全面调查了解气体灭火系统的设置、应用及管理情况，找出其安全运行的薄弱环节，有助于提高气体灭火系统的安全性和可靠性。

1 调查方法与对象

为全面了解气体灭火系统的应用情况，首先对数据中心、地铁站、图书馆等几个典型气体灭火系统设置场所进行了实地调研，与管理人员就系统的设置、管理、维护等情况进行了交流。在此基础上，选定气体灭火系统的设计、施工、审核、验收、维护、使用等环节的相关人员为调查对象，并针对不同的调查对象设计调研问题，开展问卷调查。

本次调查共回收有效问卷211 份，调查对象包括15个省和直辖市的119位消防工程相关从业人员和92 位消防应急救援队伍的基层指战员。调查对象中消防工程相关从业人员分为三类：气体灭火系统使用单位中从事消防管理、消控室值班、安全巡检等岗位的人员（以下简称为使用管理人员），从事气体灭火系统施工、检测、维保等工作的人员（以下简称为施工维保人员），从事气体灭火系统审核验收等工作的人员（以下简称为审核验收人员）。调查对象具体情况见表1。

表1 调查对象

2 调查内容与结果

2.1 气体灭火系统主要应用场所

对气体灭火系统设置场所的调查采用了问答的形式，请受访对象回答其负责或接触过的气体灭火系统应用于哪些场所。根据对调查结果的统计分析发现，气体灭火系统的应用场所非常广泛，除数据中心、银行、博物馆等需要大面积设置气体灭火系统保护的重要场所外，包括医院、商场、宾馆、办公楼、住宅小区等在内的很多普通民用场所也都设置了气体灭火系统。在这些普通民用场所中，气体灭火系统主要用于保护配电室。这个调查结果也进一步显示，对于不能用水或不宜用水灭火的保护对象，气体灭火系统是目前首选的灭火技术。

2.2 气体灭火系统应用情况

气体灭火系统主要有三类：HFC 类气体灭火系统（包括七氟丙烷灭火系统和三氟甲烷灭火系统等）、惰性气体灭火系统（包括IG541 灭火系统、IG55灭火系统和IG100 灭火系统等）和二氧化碳气体灭火系统［6］。目前在我国，七氟丙烷灭火系统、IG541气体灭火系统和二氧化碳灭火系统的设计施工有可参照的国家标准，其余气体灭火系统只有一些地方性标准或行业标准。此外，热气溶胶灭火系统的设置场所及灭火时灭火剂的性状均与气体灭火系统类似，也被纳入气体灭火系统的相关国家标准。

笔者针对使用管理人员，调查了其单位内设置的气体灭火系统类型；针对施工维保与审核验收人员，调查了其负责过的工程中使用气体灭火系统类型，调查结果如图1所示。

图1 气体灭火系统应用情况调查结果

针对不同调查对象的调查结果显示，七氟丙烷灭火系统在工程中应用最为普遍。这主要有两方面的原因：一是二氧化碳和IG541 主要通过降低氧气浓度使火焰熄灭，而七氟丙烷灭火原理则主要为化学抑制，在设置场所相同的情况下，七氟丙烷的设计灭火浓度相对较小，所需灭火剂量和储存容器较小。二是二氧化碳灭火系统和IG541 灭火系统均只有管网式一种应用方式，需要设置专用的储瓶间放置灭火剂储存装置，再由管网将灭火剂输送至防护区。而七氟丙烷灭火系统的储存压力由增压氮气压力的高低决定，既可以设置成管网式系统，也可将储存压力控制在2.5 MPa 以下，设置为无管网的预制式系统。由于管网式系统结构复杂，建造成本较高，因此更适用于防护面积大或有多个防护区的使用单位。而在只有一个或少量防护区，防护区面积较小的场所中，能够放置在防护区内的预制式七氟丙烷灭火系统就成为首选。

与预制式气体灭火系统类似，热气溶胶灭火装置同样可以柜式或悬挂式的方式设置于防护区内，且准工作状态下无压，在工程中也得到了一定规模的应用。除七氟丙烷灭火系统、IG541 气体灭火系统、二氧化碳灭火系统及热气溶胶灭火系统外的其他气体灭火系统在工程中极少使用。这主要是因为没有相关国家标准可供参照，使其应用受到了限制。

2.3 系统设计和施工中的主要问题

笔者以问答的形式，针对气体灭火系统设计和施工中容易出现的问题，向审核验收人员进行了调查。结果显示，系统设计中最突出的问题是防护区和泄压口的设计，有28.6%的被访者提到了这两个问题。其中，防护区设计容易出现的问题是防护区划分不明确、不合理和体积超标。泄压口的设计问题主要是未按要求设置泄压口、泄压口设置高度不明确或设置位置不符合规范要求。此外，还有被访者提到防护区内未设置手动报警按钮、管网管径设计不合理、灭火剂选择不合理以及储瓶间空间狭小等问题。

气体灭火系统施工中最突出的问题是联动控制系统。由于接线错误或程序逻辑设计错误，导致系统不能正常地联动动作，包括不能由相邻的两个探测器触发联动、触发联动后不能停止通风空调系统、常开风口不能联动关闭等。此外，在验收中还存在管网密封性不符合要求、电磁阀不接线、瓶头阀保险装置不拔出等问题。

2.4 系统维保情况

系统的维护保养情况，是保持系统工作状态的重要因素之一。针对气体灭火系统的施工维保人员进行了关于系统维保情况的调查，结果如图2所示。

图2 气体灭火系统维保情况调查结果

调查结果显示，只有不足1/3的施工维保人员表示其负责的工程能够全部定期进行维保。调查结果说明，气体灭火系统的定期维保率并不高，不能保证定期维保的情况较为常见。

2.5 系统运行中的主要故障

2.5.1 故障发生情况

针对使用管理人员进行了气体灭火系统运行中是否发生故障及系统安装运行年限的调查，结果如表2所示。

表2 气体灭火系统故障情况调查结果

近半数的被访者表示，其单位设置的气体灭火系统出现过或经常出现故障。而结合系统运行年限的调查结果可以发现，随着运行时间的延长，系统出现故障的概率增加。本单位气体灭火系统使用5 年内的被访者中，25%的人表示本单位的气体灭火系统出现过故障。系统使用年限5～10 年的被访者中，80%的人表示本单位的气体灭火系统出现或经常出现故障的达到。系统使用年限10～15 年的被访者共有3人，均表示本单位的气体灭火系统出现过故障。

2.5.2 故障类型

针对使用管理人员、施工维保人员和审核验收人员进行了气体灭火系统易发生故障类型的调查，结果如图3 所示。在气体灭火系统运行过程中，最易出现的问题是联动控制系统故障。根据被访者对故障具体原因的反馈可知，这类故障多为报警控制线路故障和控制器故障，多表现为探测器报警后不能联动启动系统或切断防护区通风系统等。系统组件损坏排在系统故障类型的第二位。其中，最易发生故障的组件是容器阀上的压力表。一方面，压力表本身可能损坏；另一方面，其与容器阀的连接处容易发生轻微泄漏，导致灭火器储存容器内灭火剂流失或压力下降。第三位系统故障是连接软管，主要表现为软管老化和连接处泄漏。此外，较易发生故障的组件还包括启动气瓶平头阀、连接软管与集流管连接处单向阀和输送启动气体的铜管。

图3 气体灭火系统故障类型调查结果

2.6 从业人员专业水平

针对是否能熟练地操作使用气体灭火系统的调查共设置了4 个选项：一是熟悉系统的操作控制，清楚各组件的功能和作用，能在火灾时启动和应急停止系统，知道气体灭火系统启动时的注意事项；二是比较了解，清楚气体灭火系统的工作过程，会在火灾时启动和应急停止系统；三是有一定了解，会启动系统，能判断系统是否处于工作状态；四是不了解气体灭火系统的操作使用。

调查结果如表3 所示，不同调查对象对气体灭火系统操作使用的熟悉程度由高到低依次是施工维保人员、使用管理人员、审核验收人员和灭火救援人员。但这4 类消防从业人员中均有一定比例的被访者表示完全不了解气体灭火系统的操作使用方法。施工维保人员的这一比例最低，为1.39%。然而，灭火救援人员的这一比例最高，达到了被访人数的1/5。

表3 气体灭火系统操作熟悉程度的调查结果

针对使用管理人员、施工维保人员和审核验收人员进行了是否熟悉气体灭火系统维护管理要求的调查。结果如表4 所示，使用管理人员的熟悉程度最高，但能够做到熟悉系统维护管理相关规定的人员比例也仅占半数，还有15.15%的人员完全不了解气体灭火系统的维护管理要求。而施工维保人员中，也存在不了解维护管理要求的情况。

表4 气体灭火系统维护管理熟悉程度调查结果

针对气体灭火系统专业培训情况的调查结果如表5 所示，各类人员接受培训程度由高到低依次为使用管理人员、施工维保人员、审核验收人员和灭火救援人员。各类调查对象中都有一定比例的人员从未接受过气体灭火系统的相关培训，在灭火救援队伍中，这一比例高达55.43%。可见，气体灭火系统相关从业人员的培训并不普及。

表5 气体灭火系统培训情况的调查结果

3 调查结果分析与讨论

3.1 加强小空间气体灭火系统监管

调查发现，气体灭火系统并不只应用在一些大型重要场所，而是相当广泛地设置于各行各业，用于保护配电室等相对较小的防护空间。预制式七氟丙烷气体灭火系统是保护此类独立小空间的首选。如果不考虑所设置气体灭火系统规模的大小，仅从实际工程中气体灭火系统设置场所的数量来讲，一般场所设置的数量远高于重要保护场所。但需要防护的空间小，气体灭火系统的规模就小，很多防护区只有一台预制式七氟丙烷设备。这往往会造成使用管理单位对系统的维护管理不够重视，管理人员对气体灭火系统操作使用也不够熟悉，导致防护区安全性大大下降。因此，应加强此类场所的气体灭火系统维护与监管。

3.2 合理设置防护区及泄压口

按我国现行规范要求，只有二氧化碳灭火系统可采用局部应用的方式灭火，因此工程中绝大部分气体灭火系统应为全淹没系统。而对于此类系统，防护区设置得合理与否直接影响灭火的效果，不仅要控制防护区的大小，还需要考虑耐火性能、耐压性能、安全疏散等各个方面。对于某些面积或容积超出《气体灭火系统设计规范》要求而又确实无法分隔的气体灭火系统防护区，可以考虑在防护区内设置虚拟分隔，分别设置独立的气体灭火系统同时防护。而在保障疏散安全方面，对于防护面积超出要求的防护区，可分区设置多个出口，满足任意位置人员30 s内撤离的要求。

对于气体全淹没灭火，保证防护区的完整性和封闭性是其必要技术条件。由于灭火时大量灭火剂迅速充入防护区，必然使防护区内气体压强短时间内急剧增加，可能由于气体压强过高破坏防护区的围护结构，导致防护区内无法建立足够的灭火浓度，因此防护区必需设置专门的泄压口。泄压口不是一个开口，而是一种泄压装置。平时常闭，当气体灭火系统中的灭火剂喷放，防护区内达到或接近防护区允许压强值时才会自动开启泄压，低于设定压力值时自动关闭，防止气体灭火剂流失。泄压口的面积应根据防护区围护结构允许承受的压强和灭火剂的喷放速率计算确定，不能由门窗缝隙等代替。此外，为尽量减少由泄压口处流失的灭火剂，对灭火剂密度大于空气密度的气体灭火系统应严格限制泄压口位置，保证其设置高度位于防护区净高的2/3以上。

3.3 降低气体灭火系统联动控制故障率

气体灭火系统的联动控制主要包括启动系统、关闭防护区开口和停止通风空调系统等。由调查结果可知，联动控制系统故障在气体灭火系统的施工阶段和运行阶段都是最为突出的问题。施工阶段出现的接线错误和逻辑设定错误主要是人为原因造成的，如未能及时发现解决，会给气体灭火系统的运行使用埋下隐患。因此，一定要重视气体灭火控制系统的施工、调试、验收工作，降低气体灭火系统联动控制故障率。

3.4 提高从业人员专业素质

要保证气体灭火系统日常准工作状态下安全运行，火灾时及时准确地启动释放，离不开系统的设计、施工、审核、验收、维护、使用等各个阶段相关人员的工作。但从调查结果来看，各类气体灭火系统相关从业人员中，能够做到熟悉系统原理和操作，熟悉系统维护管理要求的人员比例不高。因此，要加强从业人员专业培训，提高其专业素质。