計算機及電子設(shè)備房氣體滅火劑的選用

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簡介： 電子設(shè)備房在選擇滅火劑時，應(yīng)考慮清潔、環(huán)保、滅火迅速、技術(shù)成熟以及對人體安全、投資適度等因素，介紹了目前國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的幾種滅火劑的性能特點，并附應(yīng)用實例。
關(guān)鍵字：電子設(shè)備房 氣體滅火劑 選用

為保護昂貴的電子設(shè)備和數(shù)據(jù)資源，有關(guān)國家規(guī)范規(guī)定一定規(guī)模的電子設(shè)備房必需采用報警及氣體滅火系統(tǒng)。隨著社會進步，電子設(shè)備日益普及，各種滅火劑競相推出。由于電子設(shè)備房環(huán)境較好，對報警系統(tǒng)無太多特殊要求，目前的各類報警系統(tǒng)都基本適用。但對滅火劑就有較多爭議，本文就電子設(shè)備房要求的環(huán)境條件(見表1)、滅火劑本身的性能和環(huán)保要求等幾個方面，對目前較廣泛采用的幾種滅火劑作一闡述。

表1 電子設(shè)備房環(huán)境要求

潔凈度 影響空氣潔凈度的主要有塵埃和鹽霧等，對機房環(huán)境起著決定性作用。由于散熱等需要，設(shè)備內(nèi)部一般都與室內(nèi)空氣相通。易導(dǎo)致光路堵塞，鼓面、盤面劃破，接插件磨損，吸潮生銹，接觸不良，短路以及金屬腐蝕等，它的危害相當嚴重。 溫度濕度 機房有較高的溫濕度要求，過高、過低的溫濕度或溫度劇烈變化都可能導(dǎo)致電參數(shù)變化、水汽凝結(jié)及尺寸變化等后果，可能對機器造成影響。震動 易造成接點脫落、接插件松動、接觸不良、部件損壞 電磁場 易造成信息破壞或丟失等。 

從表1可知，傳統(tǒng)的水、泡沫、干粉和煙霧系統(tǒng)都是不適用于電子設(shè)備房滅火的。它應(yīng)該是一種在常溫下能迅速蒸發(fā)，不留下蒸發(fā)殘余物，并且非導(dǎo)電、無腐蝕的氣體滅火劑。氣體滅火系統(tǒng)是將某些具有滅火能力的氣態(tài)化合物(常溫下)貯存于常溫高壓或低溫低壓容器中，在火災(zāi)發(fā)生時通過自動或手動控制設(shè)備施放到火災(zāi)發(fā)生區(qū)域，從而達到滅火目的。它具有干凈、無污漬及滅火迅速等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于檔案室、電子設(shè)備室及貴重庫房等。氣體滅火種類較多，但目前得以廣泛應(yīng)用的僅有二氧化碳、鹵代烷(1211、1301)以及近幾年從國外引進的FM200和INERGEN等，這幾種氣體的性能參數(shù)列于表2。

1、鹵代烷 (1211、1301)

鹵代烷滅火劑問世于20世紀初，始用于飛機及船舶。70年代初，美國防火協(xié)會(NFPA)先后制定并通過了1301滅火系統(tǒng)和1211滅火系統(tǒng)的正式標準，從而促使1211和1301在世界范圍的迅速推廣。我國鹵代烷的引進和研究始于1964年，但系統(tǒng)的應(yīng)用研究和相關(guān)規(guī)范標準的制定到80年代才開始，

鹵代烷滅火劑是以鹵素原子取代一些低級烷烴類化合物中的部分或全部氫 原子后所生成的具有一定滅火能力的化合物的總稱，又稱Halon(哈龍)滅火劑。它作為一種清潔滅火劑曾得以大力推廣，廣泛應(yīng)用于各種電力電子設(shè)備房，70年代發(fā)現(xiàn)鹵代烷為破壞大氣臭氧層的元兇之一。1991年通過了《蒙特利爾議定書(修正案)》，各發(fā)達國家已全面停止使用鹵代烷，我國也將于2005和2010年分別對1211和1301滅火劑全面禁用。

原子后所生成的具有一定滅火能力的化合物的總稱，又稱Halon(哈龍)滅火劑。它作為一種清潔滅火劑曾得以大力推廣，廣泛應(yīng)用于各種電力電子設(shè)備房，70年代發(fā)現(xiàn)鹵代烷為破壞大氣臭氧層的元兇之一。1991年通過了《蒙特利爾議定書(修正案)》，各發(fā)達國家已全面停止使用鹵代烷，我國也將于2005和2010年分別對1211和1301滅火劑全面禁用。

表2  常用滅火劑性能一覽表

 1211 1301 FM200(七氟丙烷) 二氧化碳 INERGEN(IG-541) 氣溶膠 成份/分子式 CF₂ClBr CF₃Br HFC-227ea(別名)  CF₃CHFCF₃ CO₂ 氮氣、氬氣、CO2混合氣 比例52:40:8  金屬鹽類.金屬氧化物.水蒸汽.CO₂.N₂等 分子量 165.8 148.9 170.03 44 平均34.1    --- 沸點(101.3kPa)/℃ -3.4 -57.8 -16.4 -78.5(升華)   ---    --- 冰點(101.3kPa)/℃ -160.5 -168 -131   ---   ---    --- 滅火機理 化學(xué)抑制為主 化學(xué)抑制為主 化學(xué)抑制為主窒息為主 窒息 化學(xué)抑制為主 設(shè)計滅火濃度(1)/%   5.0  5.0   8.040-62 37.5-42.8   --- NOAEL(2) /%   ---   5.0   9.0  ---  43  --- 滅火劑施放時間/s   ≤10   ≤10 ≤8 ≤60   ≤60  ≤60滅火劑在防護區(qū)的擴散速度 快，且分布均勻  快，且分布均勻 快，且分布均勻 快，且分布均勻  快，且分布均勻 慢，不易分布均勻 系統(tǒng)分類 有管網(wǎng)/無管網(wǎng) 有管網(wǎng)/無管網(wǎng)   有管網(wǎng)/無管網(wǎng)高壓/低壓/局部 有管網(wǎng)  無管網(wǎng)滅火劑貯存壓力(21℃)/MPa 2.5/4.0 2.5/4.2 2.5/4.2 2.07/5.17   15    ---滅火劑噴射后形態(tài) 氣態(tài)、清潔 氣態(tài)、清潔  氣態(tài)、清潔 氣態(tài)、清潔   氣態(tài)、清潔  膠體(塵埃)   滅火劑噴射后房間環(huán)境效應(yīng) 有一定噪聲和噴射氣流，環(huán)境溫度降低，產(chǎn)生薄霧,不嚴重影響視覺. 有一定噪聲和噴射氣流，環(huán)境溫度降低，產(chǎn)生薄霧,不嚴重影響視覺.  有一定噪聲和噴射氣流，環(huán)境溫度降低，產(chǎn)生薄霧,不嚴重影響視覺.  有較大噪聲和噴射氣流,環(huán)境溫度驟降,產(chǎn)生濃霧,影響視覺.  有較大的噪聲和噴射氣流,環(huán)境溫度基本正常,很少薄霧,不影響視覺. 有一定噴射氣流,環(huán)境溫度升高,產(chǎn)生大量高濃度塵埃,嚴重影響視覺. 滅火劑毒性 有一定毒性,但短時接觸對人體無嚴重影響  NOAEL值大于設(shè)計濃度,短時接觸對人體無影響  NOAEL值大于設(shè)計濃度,短時接觸對人體無影響 4%的濃度人體即有不適感覺,20%濃度可致死亡 控制設(shè)計濃度,短時接觸對人體無影響。短時接觸對人體無嚴重影響 滅火劑及分解物對設(shè)備影響 無   無  無  無無 膠體顆粒極易粘附設(shè)備,難清洗,有腐蝕,空氣電導(dǎo)率增加  貯瓶間面積比例 1.05   1  26(高壓) 6    ---      滅火劑有效貯存期/年 ＞30   ＞30  ＞30＞30 ＞30  ＜10滅火劑在大氣中壽命/年 12.5 87～110 31～42   ------  ---環(huán)境污染 有,破壞大氣臭氧層  有,破壞大氣臭氧層 無 有,溫室效應(yīng) 無   ---國家停止使用年限 2005 2010   ---  ---  ---   ---系統(tǒng)相對造價 較低 一般 高   一般高  低技術(shù)成熟性和是否有適用于計算機房的國家法規(guī)  有成熟的使用經(jīng)驗和適用于電子機房的規(guī)范。 有成熟的使用經(jīng)驗和適用于電子機房的規(guī)范。 有較成熟的使用經(jīng)驗和適用于電子機房的規(guī)范,我國規(guī)范草案已出,亦可使用NFPA2001(3)標準。 有較成熟的使用經(jīng)驗和適用于電子機房的規(guī)范 有較成熟的使用經(jīng)驗,一般使用NFPA2001標準。國際和國內(nèi)均無適用于電子機房的規(guī)范，使用經(jīng)驗少，不屬清潔滅火劑。 

注:

(1) 滅火濃度：滅火濃度是指在101.325kPa大氣壓和規(guī)定的溫度條件下，撲滅某種可燃物質(zhì)火災(zāi)所需滅火劑與該滅火劑和空氣混合氣體的體積百分比。 

(2) NOAEL(無毒性反映的最高濃度)：可觀察到的，在生理上或毒物反映上產(chǎn)生影響的最高體積濃度。 

(3) NFPA2001：即清潔滅火劑滅火系統(tǒng)標準，系由鹵代烷替代物防護方案委員會(美國)所編制，并由美國標準協(xié)會發(fā)布，以上的FM200和INERGEN均在可選替代物之列，其主要防護對象為電氣.電子、通信設(shè)施、易燃可燃液體氣體以及其它價值高的財產(chǎn)。

2、二氧化碳

二氧化碳(CO2)是地球大氣成分之一，用作滅火劑始于19世紀，已有100多年的歷史，在我國也有《二氧化碳滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》，它在常溫常壓下是一種無色、無味、不導(dǎo)電、化學(xué)上呈中性、無腐蝕的氣體，在我國有關(guān)建筑設(shè)計防火規(guī)范中規(guī)定可用于檔案室、電力電子設(shè)備房等大量部位。其滅火機理主要是稀釋氧氣，起窒息作用，亦有一定的冷卻效果。但近年來對其應(yīng)用于有人電子設(shè)備房也受到質(zhì)疑，主要原因是它對人體的致死濃度為20%，而最低滅火濃度卻為34%(電子機房設(shè)計濃度≥40%)。盡管采取延時10s～60s(不應(yīng)超過30s)來疏散防護區(qū)人員等措施，但仍有意外可能，國內(nèi)亦有致死致殘的事例。另外，其噴射時有較強烈的冷凍效應(yīng)，房內(nèi)物品結(jié)霜，空氣冷凝出現(xiàn)濃霧，實際上是CO2酸霧。此過程非常短暫，對電子設(shè)備無大礙，但對磁記錄設(shè)備是有影響的。再一個爭議是因為CO2屬三原子分子結(jié)構(gòu)，造成地球“溫室效應(yīng)”，這一點倒是不必擔心，因為消防用的CO2均取自工業(yè)副產(chǎn)品。據(jù)此，CO2在經(jīng)常有人的設(shè)備機房的推廣值得慎重，但由于其良好的滅火性能和極低廉的藥劑價格，是值得在其它必要場所大力推廣的。

3、FM200

FM200又稱七氟丙烷或HFC-227ea，為美國大湖公司產(chǎn)品。常溫下氣態(tài)，無色、無臭、不導(dǎo)電、無腐蝕，無環(huán)保限制，大氣存留期較短。其滅火機理與鹵代烷相同，為中斷燃燒鏈，滅火速度極快，這對搶救性保護精密電子設(shè)備及貴重物品是有利的。FM200在電子設(shè)備房的設(shè)計濃度為8%，低于其NOVEL濃度9%，對人體安全。噴射時有薄霧和一定冷凍作用，但并不嚴重影響能見度和人員逃生。人們常談及其藥劑在火場高溫下的分解物毒性，其實和鹵代烷一樣，分解物雖有一定毒性，但要比室內(nèi)材料燃燒分解物的毒性小得多。藥劑貯存壓力一般為2.5 MPa或4.2MPa，噴射延時一般為10s～30s，以便疏散防護區(qū)人員。FM200除設(shè)計濃度稍高外，其性能特點均近似于鹵代烷1301，在有人場所比1301更具安全性。其最大的缺點是藥劑價格高，為1301藥劑的2.5倍。目前國內(nèi)已有多個設(shè)備生產(chǎn)廠家，我國的《七氟丙烷(HFC-227ea)潔凈氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》(報批稿)已出臺，這標致著FM200作為鹵代烷的過渡性替代物在我國將得到廣泛應(yīng)用。

4、INERGEN

INERGEN(煙烙盡)又稱IG-541，為美國安素(ANSUL)公司產(chǎn)品，它是氮氣、氬氣和二氧化碳以52：40：8的體積比例混合而成的一種滅火劑。它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。其滅火機理為稀釋氧氣，窒息滅火。其中的二氧化碳主要起刺激人體呼吸作用，使人體能夠在低于12%的氧氣濃度時仍能通過加快呼吸深度和頻率而獲得足夠氧氣，而在此氧氣濃度下燃燒將無法繼續(xù)。噴放時環(huán)境溫度變化小，且不影響能見度，只要較好地控制設(shè)計濃度，應(yīng)該說是一種較完美的滅火劑，但在噴射前還是應(yīng)有足夠延時以使人員撤離。其缺點是噴放時噪聲大，貯存瓶組多，貯存壓力在常溫下(21℃)為15MPa，噴射時噴口的最低壓力為2.24Mpa。高壓增加了危險性，也相對容易泄露，管道管件材料以及安裝、維護水平要求也較高。我國暫無INERGEN相關(guān)規(guī)范，國內(nèi)已開始有設(shè)備生產(chǎn)廠家，設(shè)計施工可參照美國的NFPA2001等標準。

5、氣溶膠

氣溶膠實際上是一種煙霧型滅火劑，其微粒是通過由氧化劑、還原劑及粘合物結(jié)合成的固體材料的燃燒而產(chǎn)生。具有高分散度、高濃度特點，大部分微粒直徑小于1um。其主要成分見表2，堿金屬鹽(鉀鹽為主)起主要滅火作用。此種滅火劑在國外也曾經(jīng)研究并應(yīng)用于無人庫房及機械倉等部位，但未能推廣。氣溶膠具有滅火效率高及價格低廉等優(yōu)點，其主要缺點如下：(1)發(fā)熱：氣溶膠在燃燒反應(yīng)時產(chǎn)生大量熱量，導(dǎo)致環(huán)境溫度升高，并可能對噴口前1米內(nèi)的人員或物體造成傷害。氣溶膠不透明，能見度極低，直接影響人員逃生。(2)腐蝕及導(dǎo)電性：氣溶膠在空氣中形成高濃度膠體，含有水份及金屬鹽成份，勢必降低空氣電阻率。微粒具有較強的吸附能力，很容易粘附在電路板及電子芯片上，雖然在短時內(nèi)覺察不到影響，但金屬鹽的導(dǎo)電性及強腐蝕性足以大大縮短設(shè)備壽命。(3)毒性：雖然沒有發(fā)現(xiàn)氣溶膠的重大毒性，但仍潛在對人體的危害。實際上，氣溶膠本身就不屬于清潔滅火劑，國內(nèi)及國外均無相關(guān)的國家標準，也不符合電子設(shè)備房的基本環(huán)境條件，應(yīng)用于這些部位是不適當?shù)摹?

6、工程應(yīng)用實例

某郵電建設(shè)工程包括兩個網(wǎng)絡(luò)中心機房，基本情況如下：

機房一：面積420m²，層高3.5m，單區(qū)；

機房二：面積1200m²，層高3.2m，用防火玻璃分為三個保護區(qū)，其保護面積分別為400m²，360m²，440m²。

在選擇滅火劑時，考慮到機房條件、設(shè)備重要性及使用年限，決定采用1301、FM200和煙絡(luò)盡中的一種，并作出方案比較見表3。

由上可知，煙絡(luò)盡所用瓶組最多，需較大面積的貯瓶間，且工程造價相對較高。1301造價較低，但有使用年限(2010年)?？紤]到工程造價，且機房一的設(shè)計使用年限較短，決定在機房一采用1301滅火系統(tǒng)，但管網(wǎng)和瓶組的設(shè)計考慮將來能改造成FM200系統(tǒng)。機房二規(guī)模大，一次性投資到位，采用FM200滅火系統(tǒng)。

從以上可知，電子設(shè)備房在選擇滅火劑時，應(yīng)考慮清潔、環(huán)保、滅火迅速、技術(shù)成熟以及對人體安全、投資適度等因素，F(xiàn)M200和INERGEN都是不錯的鹵代烷替代物，這兩種系統(tǒng)造價均較高，在某些情況下(如人員較少停留的場所)亦可采用二氧化碳系統(tǒng)。當然，我國目前亦未全面禁止使用鹵代烷，在我國的有關(guān)防火規(guī)范局部修訂條文中對鹵代烷的使用作了大量限制，但指出在電子設(shè)備機房等必要場所仍可使用鹵代烷滅火系統(tǒng)，我國公安部消防局在1999年2月的《有關(guān)遂步淘汰哈龍固定滅火系統(tǒng)和哈龍滅火器有關(guān)問題的通知》中亦明確了這一點。