外储压式气体灭火系统

 

1、系统特点

俗称背压式灭火系统，气体喷放时，工作压力由储压钢瓶中的高压气体经过减压阀提供，保障整个喷放过程中，释放压力维持稳定，能将灭火剂输送到更远的距离，使灭火系统能覆盖更大的系统，具有更强的适应性。

外储压式七氟丙烷灭火系统，是指系统动作时，灭火剂瓶组中的灭火剂由专设的氮气驱动瓶组按设计的压力对其进行充压并输送。

它与常规的内贮压式系统相比，最大的几个特点：一是增压氮气与七氟丙烷灭火剂分开贮存，平时灭火剂仅以饱和蒸气压贮存。二是最大工作压力：4.2MPa，灭火剂的输送距离即宣称可以达到100-210m（管网末端喷嘴压力≥0.8MPa），超过三级增压贮压式系统。

 

2、输送距离长的原因

由于灭火剂和动力气分别贮存于不同的容器可以解决两个方面的问题：

一是灭火剂贮存时没有和氮气接触，不会因采用氮气增压而产生气体溶解于灭火剂中；

二是在系统启动后，灭火剂输送和喷放过程中的压力始终高于其贮存压力，不会出现灭火剂蒸汽和氮气析出的现象，有效地缓解了灭火剂在输送过程中双相流现象的产生。

灭火剂在输送过程中流态稳定，动力气体始终处于灭火剂的末端，推动液态的灭火剂在管路中以单相流体形式快速运动，其速度要比贮压式系统快且稳定，大大提高了管道输送灭火剂的能力，从而延长了输送距离，提高了灭火剂的喷放压力，实现了使用更细的管道输送更多的灭火剂。

常规的内贮压式，由于高压下N2与七氟丙烷长期混合在一起，导致N2溶解进入七氟丙烷，且随着储存压力提高，溶解的量越多。当开始喷放时管道内压力随着释放时间又迅速降低，过长的管道会使溶解的N2重新释放出来，破坏水利设计，导致释放时间或者释放量失控，影响灭火效果。因此即使达到三级增压（5.6Mpa）系统允许管长也没有超过70m。

 

3、系统缺点及注意事项

1）成品中可能含有的全氟异丁烯，吸入毒性远大于口服毒性，且吸入毒性一般在吸入后经过一段潜伏期才体现出来，一旦发生中毒迹象，可短期内死亡。不建议用于有人常驻场合，注意延时设置及关注毒性成分含量。

2）高温及燃烧会产生有害物质HF，腐蚀性较重。

3）无毒性浓度NOAEL9%，低毒浓度LOAEL10.5%。与常规机房设计浓度相差不大，仅适合无人机房，当有人参观、调试或值守时，须转为手动确认。

4）化学制剂，价格昂贵。

5）温室效应显著。

6）释放时，气化吸热，容易产生水雾影响视线。

7）钢瓶后端管网系统，喷放全程都处在工作压力下（4.2MPa），管道工艺要求高于常规贮压式系统。

8）在较长管道的场景中，灭火剂管内流动时间稍长。

以上第1）-第6）条也是常规内贮压式七氟丙烷灭火系统的缺点。

 

气体灭火系统的种类

 

由于数据中心常见火灾为电气火灾，且正常运行时人员稀少，气体灭火系统在数据中心领域广泛引用。

 

1）按灭火剂品种分类：

卤代烷类(受限类)气体灭火系统：

灭火剂	化学式	化学名称
哈龙-1211	CF2BrCl	一溴一氯二氟甲烷
哈龙-1301	CF3Br	一溴三氟甲烷
哈龙-2402	C2F4Br2	二溴四氟乙烷

哈龙类灭火剂（含溴、氯的卤代烷）根据自《蒙特利尔议定书》及《中国逐步淘汰消耗臭氧层物质国家方案》2010年1月1日起，除特殊用途外，全面禁止生产和使用。

 

卤代烷类(过渡类)气体灭火系统：

七氟丙烷，FM200。

三氟甲烷， CHF3。

三氟甲烷，虽然不含溴、氯，ODS为零，但接触后可引起头痛、恶心和呕吐，有麻醉作用。而且其本身受热不稳定，在高层大气受紫外线照射，可能释放氟化氢等有害物。目前基本停用。

七氟丙烷，常温下稳定性较好，9%浓度下，毒性较低。但其本身受热不稳定，在高层大气受紫外线照射或者高温燃烧中，可能释放氟化氢等有害物，也不属于理想灭火气体。

 

纯天然、惰性气体灭火系统：

IG541：氮气、氩气和二氧化碳以52:40:8的体积比例混合而成的一种灭火剂。

它的3个组成成分均为无色、无味、不导电、无毒的气体，其密度近似于空气的密度，其中CO2和N2，这两种气体在灭火过程中有可能参加反应（因此不适用于活泼金属类火灾）。

其灭火机理为稀释燃烧区内氧气，达到窒息灭火的目的。其中的二氧化碳主要起刺激人体呼吸作用，但随着灭火浓度的增大，保护区内的CO2的含量接近于4％时有可能对人体造成危险。

IG541的缺点在于：罐装需特殊设备，在国内只有上海、天津等有限的大城市可以罐装。工作压力大，系统承压要求高。混合气体，释放后，气体可能分层，可能会影响灭火效果。

IG55：氮气和氩气以50:50的体积比例混合而成的一种灭火剂。

IG01：100%氩气。

IG100：100%氮气。

IG001：100%CO2。释放时温降明显，影响视野。应小心冻伤。

IG的来源：美国安素（ANSUL）公司英文注册商标名称INERGEN，是由惰性（INERT）和氮气（NITROGEN）两个英文名称缩写而成的。

 

其他气体灭火系统：

Novec1230：全氟己酮，ODP，GWP均接近CO2。

S型气溶胶：通过储存固体发生剂，使用时，通过快速反应生成大量气溶胶。气体成分主要是N2，CO2，水蒸气，固体成分主要是金属盐。

 

2）按灭火剂储存压力分类

(1)高压系统

灭火剂储存压力为15.0MPa、20.0MPa的气体灭火系统。如：IG-541、IG-100、IG-55、IG-01灭火系统等。

(2)中低压系统

灭火剂储存压力为2.1MPa、2.5MPa、4.2MPa、5.6MPa、5.7MPa的气体灭火系统。如低压二氧化碳、七氟丙烷、高压二氧化碳等灭火系统。

高压CO2灭火系统是指灭火剂在常温下加压液化储存(20℃时储存压力为5.5MPa)的二氧化碳灭火系统，仍属于中低压系统，只是相对在-18℃～-20℃低温下液态储存(-18℃时储存压力为2.1MPa)的低压二氧化碳灭火系统压力较高。

 

3）按灭火剂输送途径分类

(1)管网灭火系统

灭火剂从贮存容器需经由管网(干管及支管)输送至喷放组件(喷嘴)才能实施喷放的气体灭火系统。其中一套灭火剂储存装置只保护一个防护区或保护对象的灭火系统为单元独立系统;而用一套灭火剂储存装置保护两个及两个以上(≤8个)防护区或保护对象的灭火系统为组合分配系统。

(2)柜式灭火装置

按一定的应用条件，将灭火剂贮存容器和喷放组件等预先设计、组装成套且具有联动控制功能的灭火系统。如柜式七氟丙烷灭火装置、柜式三氟甲烷灭火装置。

(3)悬挂式气体灭火装置

由灭火剂贮存容器、启动释放组件、悬挂支架(座)等组成可悬挂或壁挂式安装，能自动或手动(电气启动或机械应急启动)启动喷放气体灭火剂的灭火装置。

 

4）按气体灭火剂输送压力的来源及形式分类

(1)内贮压式灭火系统

灭火剂在瓶组内采用驱动气体(一般为N2)进行加压贮存，系统动作时灭火剂靠瓶内的充压气体进行输送的系统。如常见的七氟丙烷灭火系统。

(2)外贮压式灭火系统

系统动作时灭火剂由专设的充压气体(一般为N2)瓶组按设计压力对其进行充压的系统。

(3)自压式气体灭火系统灭火剂无需充压而是依靠其自身饱和蒸汽压力进行输送的灭火系统。如三氟甲烷灭火系统，IG-541灭火系统、IG-100灭火系统、IG-55灭火系统、IG-01灭火系统、二氧化碳灭火系统等。

 

5）按保护范围分类

(1)全淹没灭火系统

灭火剂在规定喷放时间内使整个防护区密闭空间达到设计灭火浓度。各类气体灭火剂均适用于此系统。

(2)局部应用灭火系统

以设计喷射率向具体保护对象喷放灭火剂，并持续一定时间。