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國內(nèi)首例室外無電源式自動泄壓裝置（泄壓口）試驗
日期：2024-12-18 08:38
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摘要：
文章來源于：朱勁武（北京利達海鑫滅火系統(tǒng)設備有限公司，北京，聯(lián)系電話：13910793712）
摘要：
摘要：
文章揭示了國內(nèi)首例室外無電源式自動泄壓裝置，在 IG541 混合氣體滅火系統(tǒng)中的真實模擬試驗。通過試驗和性能特性參數(shù)，說明泄壓口產(chǎn)品是氣體滅火系統(tǒng)中的必備設備。使人們對泄壓口產(chǎn)品設計、使用有更進一步認識。
關鍵詞：
自動泄壓裝置、泄壓口、必備設備、特性。
1 概述
2006 年 5 月 1 日 實施的 GB50370- 2005 《氣體滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》國家標準中規(guī)定，自動泄壓裝置也叫氣體滅火系統(tǒng)防護區(qū)泄壓口，簡稱為泄壓口（為便于表述，本文中統(tǒng)一簡稱該裝置為泄壓口）。它是與氣體滅火系統(tǒng)配套的必備設備，一般安裝在氣體滅火系統(tǒng)防護區(qū)外墻或內(nèi)墻的泄壓孔上。當氣體滅火系統(tǒng)中的滅火藥劑噴放，防護區(qū)內(nèi)的壓力值達到規(guī)定值時，自動泄壓裝置將自動開啟泄壓，使防護區(qū)內(nèi)的門、窗、墻體圍護結構和設備不造成損壞，同時保證氣體滅火系統(tǒng)能正常滅火。
按此規(guī)定要求，從 2007 年開始泄壓口產(chǎn)品逐漸與氣體滅火系統(tǒng)配套使用。但人們禁不住要問，早在 2007 年以前，我國就開始采用二氧化碳氣體滅火系統(tǒng)、鹵代烷氣體滅火系統(tǒng)和鹵代烷替代氣體、七氟丙烷、 IG541 混合氣體等氣體滅火系統(tǒng)，為什么以前泄壓口未得到推廣使用呢？本人通過對相關規(guī)范、行業(yè)標準和地方標準進行認真研究分析，得出原因如下：（ 1 ）相關規(guī)范和標準中使用泄壓口的規(guī)定表述模糊，用詞模棱兩可，致使相關設計和消防監(jiān)督部門無法正確設計和監(jiān)督泄壓口的安裝和使用情況；（ 2 ）我國現(xiàn)在開始高度重視人民生命、財產(chǎn)**，且對事故責任人將予追查到底；（ 3 ）以前氣體產(chǎn)品使用較少，人們對氣體產(chǎn)品了解相對不多，更加不清楚泄壓口產(chǎn)品的作用。
本人通過從百度、谷歌等搜索網(wǎng)站檢索和查閱大量消防資料、文獻得知，國內(nèi)、外暫時還沒有關于泄壓口產(chǎn)品模擬試驗的文獻介紹。而要證明泄壓口裝置是氣體滅火系統(tǒng)的必備設備，我們不但要從理論上（本人已撰寫和發(fā)表了《氣體滅火系統(tǒng)防護區(qū)泄壓口設計與安裝使用》文章）對其必要性進行闡述，更有必通過對泄壓口作真實模擬試驗，用試驗過程和參數(shù)來說明泄壓口安裝的重要性和必要性。近日，我公司進行了室外無電源式自動泄壓裝置在 IG541 混合氣體滅火系統(tǒng)中的真實模擬試驗，現(xiàn)將真實模擬試驗過程和期間的性能特征參數(shù)為大家進行較詳細的介紹，以其使國內(nèi)同仁對泄壓口產(chǎn)品有更為詳盡的了解和高度重視，并使泄壓口產(chǎn)品得到正確使用及發(fā)展，文章中不足和缺陷之處，本人真誠期待您給予批評指正。
? 試驗目的及設備選擇要求
泄壓口產(chǎn)品在氣體滅火系統(tǒng)中的真實模擬試驗屬國內(nèi)**，在確保人身、財產(chǎn)**和試驗成功的基礎上，真實反映泄壓口產(chǎn)品在*嚴酷的環(huán)境下，實驗過程要求真實、可靠，參數(shù)準確。
2.1 實驗氣體滅火系統(tǒng)選型
氣體滅火系統(tǒng)有許多種類，目前使用量*大的有七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)、 IG541 混合氣體滅火系統(tǒng)和二氧化碳三種氣體滅火系統(tǒng)。這三種氣體滅火系統(tǒng)撲滅汽油液體火災的滅火設計濃度和有效噴射時間及滅火劑鋼瓶內(nèi) 20 ° C 時的工作壓力分別為 8 ％，≤ 10S ， 4.2MPa ； 37.5 ％，≤ 60 S ， 15MPa ； 34 ％，≤ 60 S ， 75MPa 。滅火設計濃度實際上就是氣體滅火藥劑釋放到防護區(qū)內(nèi)，防護區(qū)增加的體積比率，七氟丙烷滅火藥劑主要是化學滅火，破壞燃燒鏈，所以滅火濃度較低。 IG541 和二氧化碳滅火藥劑主要是物理滅火，通過降低保護區(qū)的氧氣濃度到 12 ～ 14 ％，隔離氧氣實現(xiàn)滅火。
從上述三組滅火設計濃度和有效噴射時間及滅火劑鋼瓶內(nèi) 20 ° C 時工作壓力等參數(shù)來分析，在三種氣體滅火系統(tǒng)保護的防護區(qū)容積和設備種類均相同的條件下， IG541 混合氣體滅火系統(tǒng)釋放到 20 ° C 、一個大氣壓下的體積量*多，二氧化碳氣體滅火系統(tǒng)次之，七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)*少。當防護區(qū)密封性很好時， IG541 、二氧化碳、七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)釋放到防護區(qū)內(nèi)的壓力可分別達到 52 、 11 ～ 31 、 2.1KPa 左右。
大多數(shù)人們不了解 IG541 混合氣體滅火系統(tǒng)滅火氣體釋放到防護區(qū)內(nèi)的壓力和破壞力，但是人們都清楚臺風所帶來的破壞力。臺風分 13 級： 0 ～ 12 級。 6 級為強風； 8 級為大風，風速 62 ～ 74Km/h 、 17.2 ～ 20 .7m /s 、風壓 0.27KPa 。 24 小時內(nèi)受 8 ～ 9 級臺風影響時，為黃色報警，要求船只回港避風，停止高空作業(yè)，危房居民應立即轉(zhuǎn)移； 10 級為狂風，風速 89 ～ 102 Km/h ， 24.5 ～ 28 .4 m /s ，風壓為 0.5KPa 。這相當于每平方米廣告牌承受約 51Kg 力作用，狂風所到之處可拔起樹木，損壞建筑物； 12 級為颶風，風速≥ 117Km/h 、≥ 32.6m /s 、風壓〉 0.66KPa ，陸地上極少見，摧毀力極大。 2006 年 8 月 10 日浙江省臺州遭受了 1956 年以來罕見的超強臺風“桑美”的正面襲擊，當?shù)厥枭⒘?100 多萬人。這是歷史以來*大的一次臺風，據(jù)氣象部門統(tǒng)計，瞬時*大風速達 120 m /s ，瞬時*大風壓達 19.86 KPa ，臺風所到之處，對人民的生命財產(chǎn)均會造成重大損失。
綜合上述分析，試驗氣體滅火系統(tǒng)采用 IG541 混合氣體滅火系統(tǒng)，試驗防護區(qū)和泄壓口產(chǎn)品可接受*嚴酷的試驗。
2.2 實驗泄壓口選型
泄壓口產(chǎn)品目前主要有室外無電源蓋式、室內(nèi)無電源葉片式、室內(nèi)有電源葉片式三種類型。為了使國內(nèi)首例泄壓口產(chǎn)品**、可靠，并保證試驗成功，根據(jù)這三種類型泄壓口產(chǎn)品結構和試驗參數(shù)綜合分析，我們決定選用室外無電源蓋式泄壓口產(chǎn)品為主要測試產(chǎn)品。開啟壓力設定在 1.05 KPa 。為了確保試驗室門、窗、墻體及其它試驗室的圍護結構不遭受 IG541 滅火氣體釋放壓力的破壞，再選擇兩臺泄壓口產(chǎn)品作為備用，一臺為 XWZ10/1.2 型室外無電源蓋式泄壓口，另一臺為 XND13/1.2 室內(nèi)有電源葉片式泄壓口，這兩臺泄壓口開啟壓力設定在 1.4 MPa 開啟。這樣能確保試驗**、可靠。
2.3 實驗中泄壓面積確定
根據(jù) GB50370- 2005 《氣體滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》和 GB50193-93 《二氧化碳滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》國家標準中防護區(qū)的泄壓口面積公式計算， IG541 、高壓二氧化碳、七氟丙烷三種氣體滅火系統(tǒng)，在 108m 3 試驗室滅 B 類汽油火災的泄壓口面積分別為 0.04 m 2 、 0 .03 m 2 、 0 .03 m 2 。三種氣體滅火系統(tǒng)均采用 70 升 滅火劑鋼瓶，這三種氣體滅火系統(tǒng)所需鋼瓶分別為 5 個、 3 個、 1 個。三種滅火劑鋼瓶內(nèi) 20 ° C 時的工作壓力分別為 15 MPa 、 5.2 MPa 、 4.2 MPa 。
綜合分析， IG541 混合氣體滅火系統(tǒng)在 108m 3 試驗室試驗屬國內(nèi)**，泄壓口面積選擇應大于計算值 0.04 m 2 ，選擇 XWZ15/1.2 型室外無電源蓋式泄壓口，泄壓口面積為 0.15 m 2 ，是計算值的 2.7 倍，這樣能再一次確保試驗的**、可靠性。
2.4 實驗中泄壓口主要參數(shù)設定
2.4.1 開啟工作壓力： 1.1 + 0.1 KPa
指泄壓口達到設定的*大工作壓力值時，自動開啟的壓力值。目的是為了確保防護區(qū)內(nèi)各圍護結構的**性。
2.4.2 關閉工作壓力： 0.95 + 0.05 KPa
指泄壓口低于設定的*小工作壓力值時，自動關閉的壓力值。目的是為了確保防護區(qū)內(nèi)的圍護結構**基礎上，防止氣體滅火藥劑不必要的流失，避免造成滅火時間延長，甚至不能撲救火災的嚴重后果。
? 啟閉滯后時間：≤ 2S
指從泄壓口達到設定的啟閉工作壓力值時算起，至泄壓口完全啟閉或達到相應啟閉狀態(tài)的時間。是反映泄壓口工作靈敏度性能參數(shù)指標，也是確保防護區(qū)**性能和減少氣體滅火藥劑流失的一個性能指標。
室外無電源蓋式泄壓口與室內(nèi)無電源葉片式和室內(nèi)有電源葉片式泄壓口對比，室外無電源蓋式泄壓口開啟滯后時間小于 0.5S ，關閉滯后時間為 1.0S 左右，比另外兩種類型泄壓口啟閉時間大約快 0.5S 左右。本試驗采用室外無電源蓋式泄壓口產(chǎn)品，有利于試驗的**性。
? 漏風量：≤ 700 m 3 / m 2 · h
當泄壓口前后壓力差為 300Pa + 50KPa 時，其單位面積在標準狀態(tài)下的漏風量不應大于 700 m 3 / m 2 · h 。漏風量性能參數(shù)是確保防護區(qū)內(nèi)氣體滅火藥劑從泄壓口不流失或少流失的一個重要指標，可促使防護區(qū)內(nèi)瞬間達到滅火濃度，將火災迅速撲滅。若泄壓口漏風量過大，在噴射過程中，防護區(qū)內(nèi)剛剛達到或尚未達到滅火濃度。這將延長滅火時間，甚至會加大火勢，不能撲救火災。
室外無電源蓋式泄壓口經(jīng)國家固定滅火系統(tǒng)和耐火構件質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢測，漏風量為 1.35 m 3 / m 2 · h ，另兩種類型泄壓口漏風量為 274 m 3 / m 2 · h 。目前國內(nèi)許多生產(chǎn)泄壓口產(chǎn)品的廠家，對該漏風量指標不重視，很難達到該性能參數(shù)指標。本試驗采用室外無電源蓋式泄壓口產(chǎn)品，有利于檢測防護區(qū)在密封性很好的“嚴酷”環(huán)境下，它的**性和動作的真實性。
3 試驗方法及相關要求
? 試驗環(huán)境
環(huán)境溫度： 24 ° C ～ 28 ° C ；
相對濕度： 55 ％；
大氣壓力： 102 KPa （ 1 個大氣壓）
? 試驗室與設備
3.2.1 試驗空間
試驗室容積為 108m 3 ，長 8.45m ，寬 4 m ，高 3.2 m 。試驗室門一張，高 2.15m ，
寬 0.8 m 。窗戶兩個，高 1.06 m ，寬 0.7 m ，玻璃厚度為 3 mm 。在試驗室 2/3 凈高 2.2 m 處安裝泄壓口產(chǎn)品。
試驗室處于相對密封狀態(tài)。也就是說本試驗采用 90 升 鋼瓶一個，內(nèi)充裝 1.44 MPa 氮氣，釋放到防護區(qū)內(nèi)，當試驗室處于**密封狀態(tài)時，壓力值應顯示為 1.2 KPa ，而檢測壓力值為 0.1 ～ 0.2 KPa 。說明試驗室的密封性不是很好。目前大多數(shù)氣體滅火系統(tǒng)防護區(qū)的密封性能不會比試驗室的密封性差，許多防護區(qū)要求恒溫恒濕的環(huán)境，因此對密封性的要求就更高。
? 輸氣管道與噴嘴
試驗室內(nèi)安裝 DN32 的管道和兩個噴嘴，均布于試驗室頂部。
? B 類火試驗油盤及燃料罐
試驗室中心放置 B 類火災試驗油盤，直徑為 500 mm ，內(nèi)盛裝 40 mm 高度的 93 號汽油，下部墊 20 mm 高度水。試驗室四角對角線處，各放置燃料罐兩個，兩個放在地面上，另兩個離地面 1.8m 高處，內(nèi)盛裝 93 號汽油。
? 壓力測量
試驗室安裝壓力變送器和膜合壓力表。
3.4 氣體滅火系統(tǒng)設備
在 108 m 3 試驗室滅 B 類（汽油）火災時，若采用 IG541 混合氣體滅火系統(tǒng)，滅火設計濃度為 37.5 ％，理論計算 IG541 混合氣體藥劑量為 73.5Kg ，則應采用 70 升 鋼瓶 5 個。
GB50370- 2005 《氣體滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》國家標準中 3.2.6 條規(guī)定，防護區(qū)圍護結構承受內(nèi)壓的允許壓強，不宜低于 1200 Pa 。一般設定泄壓口產(chǎn)品的開啟工作壓力不超過 1200Pa ，才能確保防護區(qū)圍護結構的**。當 70 升 5 個鋼瓶內(nèi)的 IG541 混合氣體全部釋放到 108m 3 試驗室內(nèi)，也就是說當采用的 IG541 混合氣體滅火系統(tǒng)，氣體噴射到設計的防護區(qū)容積內(nèi)，當防護區(qū)**密封時，釋放的氣體壓強將是 1200 Pa 的 43.6 倍以上；當防護區(qū)處于相對密封狀態(tài)（指 108m 3 試驗室密封狀態(tài)）時，釋放的氣體壓強是它的 21.8 倍以上。從這兩組數(shù)據(jù)來看，泄壓口產(chǎn)品在 IG541 混合氣體滅火系統(tǒng)防護區(qū)做真實模擬試驗是非常危險的，也是非常有必要的。這說明泄壓口是氣體滅火系統(tǒng)的必備重要設備。
3.5 泄壓口產(chǎn)品
采用 XWZ15/1.2 型室內(nèi)無電源蓋式泄壓口（自動泄壓裝置）產(chǎn)品做本次試驗，它的泄壓面積為 0.15 m 2 。它具有結構簡單、零部件少、無需電源、開啟壓力準確、漏風量小、工作可靠、無故障率、啟閉靈活、單價低等特點。
4 試驗過程與參數(shù)
4.1 IG541 混合氣體滅火系統(tǒng)減壓特性和參數(shù)（見圖一）
從圖一中三條曲線，可以看出，IG541混合氣體滅火系統(tǒng)從鋼瓶中釋放出來時，在單位時間內(nèi)，減壓孔板前和減壓孔板后及噴嘴出口壓力分別為：
從圖一中三條曲線，可以看出，IG541混合氣體滅火系統(tǒng)從鋼瓶中釋放出來時，在單位時間內(nèi)，減壓孔板前和減壓孔板后及噴嘴出口壓力分別為：
（ 1 ）第 1S 時：分別為 14.68MPa 、 4.96MPa 、 3.52MPa ；
（ 2 ）第 2S 時：分別為 14.66MPa 、 6.7MPa 、 5.21MPa ；
（ 3 ）第 3S 時：分別為 14.55MPa 、 5.86MPa 、 4.58MPa ；
（ 4 ）第 5S 時：分別為 14.12MPa 、 4.64MPa 、 3.63MPa ；
（ 5 ）第 10S 時：分別為 11.98MPa 、 2.88MPa 、 2.26MPa ；
（ 6 ）第 15S 時：分別為 9.31MPa 、 2MPa 、 1.57MPa ；
（ 7 ）第 20S 時：分別為 6.89MPa 、 1.48MPa 、 1.16MPa ；
（ 8 ）第 30S 時：分別為 3.80MPa 、 0.76MPa 、 0.59MPa ；
（ 9 ）第 40S 時：分別為 2.13MPa 、 0.36MPa 、 0.28MPa ；
（ 10 ）第 50S 時：分別為 1.25MPa 、 0.15MPa 、 0.12MPa ；
（ 11 ）第 60S 時：分別為 0.77MPa 、 0.05MPa 、 0.04MPa 。
從圖一減壓特性曲線可以看出，減壓孔板前的壓力等于鋼瓶內(nèi)壓力，它大于減壓孔板后的壓力，噴嘴壓力*小。第 2S 時減壓孔板后的壓力和噴嘴出口壓力達到*大值，分別為 6.7 MPa 和 5.21 MPa 。 IG541 氣體滅火系統(tǒng)有效噴射時間大約為 48S 。
? 試驗室內(nèi)壓力特性和參數(shù)
從圖二試驗室內(nèi)壓力特性曲線可以看出， IG541 混合氣體滅火系統(tǒng)中的滅火氣體經(jīng)管道和兩個噴嘴釋放到防護區(qū)內(nèi)時，在單位時間內(nèi)，試驗室內(nèi)的壓力值急驟變化與 IG541 混合氣體滅火系統(tǒng)釋放的壓力大小、速度和泄壓口開啟面積大小、開啟次數(shù)緊密相關，試驗參數(shù)如下：（ 1 ） XWZ15/1.2 型室外無電源式泄壓口總計開啟了四次，前三次開啟的壓力均為 1.05 ～ 1.10KPa ，第四次開啟的壓力大約為 1.0KPa 。其它兩臺備用泄壓口均沒有開啟。（ 2 ）泄壓口四次開啟的時間分別為第 2S 、第 6S 、第 9S 、第 14S ，每次開啟時間大約為 1S 左右。（ 3 ）泄壓口在 14S 內(nèi)連續(xù)開啟四次后，第 17S 時第五次達到 0.8 KPa 的*高值，但泄壓口沒有開啟。試驗室內(nèi)的壓力值大約經(jīng)過 16S 的時間緩慢降至 0.3 KPa 。（ 4 ）試驗室內(nèi)放置的五盤 93 號汽油火，大約在 8S 左右全部熄滅。查閱本公司 IG541 混合氣體滅火系統(tǒng)送檢國家檢測中心， B 類火災試驗，滅火時間為 48S 。兩者相比，滅火時間減少約 40S 。其主要原因是本試驗室和泄壓口密封性較好，滅火氣體藥劑量流失較少，短時間內(nèi)使試驗室能迅速達到滅火濃度。
5 結論和建議
通過上述 XWZ15/1.2 型室外壁掛無電源蓋式自動泄壓裝置（泄壓口）產(chǎn)品，在 IG541 混合氣體滅火系統(tǒng)試驗室的真實模擬試驗，得出如下結論：
（ 1 ）國內(nèi)首例泄壓口在相對密封的試驗室內(nèi)試驗，開啟和關閉壓力值準確、可靠，能確保防護區(qū)的**，試驗是成功的。試驗室內(nèi)的門、窗、玻璃及其它實物均完好無損。
（ 2 ） IG541 、高壓二氧化碳、七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)的滅火氣體藥劑，釋放到相對密封的防護區(qū)內(nèi)，防護區(qū)內(nèi)的*大壓力值將超過 10 級狂風的風壓（ 0.5 KPa ）。臺風風壓不大，但風力持續(xù)時間長，所以破壞力大。而氣體滅火系統(tǒng)噴射的氣體是瞬時釋放，破壞力是瞬間的。所以，我們應充分認識到這一點。建議防護區(qū)設在高層建筑、玻璃幕墻的、防護區(qū)具有相對密封狀態(tài)的區(qū)域，若采用 IG541 和高壓二氧化碳氣體滅火系統(tǒng)，配套的泄壓口產(chǎn)品應通過國家固定滅火系統(tǒng)和耐火構件質(zhì)量監(jiān)督檢測中心檢測并獲得檢驗報告；并建議實際采用的泄壓口面積應大于理論計算的泄壓面積一倍左右。
（ 3 ）通過理論研究和試驗，證明泄壓口產(chǎn)品是氣體滅火系統(tǒng)中的必備重要部件。合格的泄壓口產(chǎn)品既能起到防護區(qū)內(nèi)超壓氣體釋放的作用，又能避免防護區(qū)內(nèi)滅火氣體藥劑量的不必要的流失，確保防護區(qū)內(nèi)火災以*短時間撲救，將火災損失降低到*小。
（ 4 ）目前有小部分消防工程商和用戶用與泄壓口配套的輔助設備 —— 固定格柵，也稱風口部件來代替泄壓口產(chǎn)品，欺騙檢查方，蒙混通過消防監(jiān)督部門的驗收。一旦發(fā)生火災，氣體滅火藥劑將通過風口部件大量泄漏，嚴重影響防護區(qū)內(nèi)滅火藥劑濃度，將直接導致火災不能撲救，給人民生命、財產(chǎn)帶來巨大損失。通過此次真實模擬試驗，我們應清楚的知道泄壓口產(chǎn)品的用途和實際作用。切不可用固定格柵，也稱風口部件來代替泄壓口產(chǎn)品。
（ 5 ）本次試驗向本人和同仁揭示了在安裝有泄壓口裝置的防護區(qū)，它的壓力變化特性和泄壓口的運行過程。通過本次試驗參數(shù)，使本人對泄壓口設計、計算、使用有了更進一步認識。本人將通過對其它種類、規(guī)格產(chǎn)品進行試驗后，在后續(xù)的文章中進行闡述。
*后感謝您閱讀本篇文章，同時誠摯歡迎您光臨本公司（北京利達海鑫）網(wǎng)站（ www.leaderhaixin.com ），使用本公司產(chǎn)品，真誠期待您的寶貴意見。
參考文獻：
〔 1 〕 GB50370- 2005 《氣體滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》
〔 2 〕 GB50193-93 《二氧化碳滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》
收稿日期： 2009 -07-20 ； 修訂日期： 2009 -08-28
作者地址：北京市北京經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)榮京東街 17 號北京利達海鑫公司
作者郵編： 100176 電話： 010-69508067
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