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火灾扑灭系统工程
    火灾扑灭系统是指以液化气体或非液化气体作为灭火介质的灭火系统。自1900年世界上第一套哈龙104(四氯化碳)灭火系统问世至今,火灾扑灭系统已经走过了一个多世纪,现已在工业和民用建筑中得到广泛应用,成为保护计算机房、通信机房、发电机房、变配电室及贵重精密设备贮藏间、档案馆、图书馆等场所的主力军,成为人类同火灾作斗争的强有力的武器。
    在1996年之前,我国火灾扑灭系统以卤代烷1211、1301和高压二氧化碳灭火系统为主。随着联合国《蒙特利尔国际公约》的制定,以及我国1996年颁布实施《中国消防行业哈龙整体淘汰计划》以后,哈龙替代品和替代技术研究迅速发展,短短几年,低压二氧化碳、七氟丙烷、混合气体IG 541(以下简称IG 541)、气溶胶、三氟甲烷等火灾扑灭系统相继出现。种类繁多的火灾扑灭系统给用户带来了更多的选择余地,同时也给消防监督管理和用户选择产品带来一定难度。本文就目前常见的几种火灾扑灭系统的特点、应用场合、系统选择原则等方面做一分析,希望能给消防设计部门、用户、消防管理部门提供参考。
1 常见火灾扑灭系统性能比较
    目前市场上常见的火灾扑灭系统主要有以下几种:卤代烷1301、高压二氧化碳、低压二氧化碳、七氟丙烷、IG 541、三氟甲烷、气溶胶灭火系统。本文将从灭火效果、环保性能、对保护对象的安全性、对人员的安全性、工程造价、技术成熟程度六个方面对上述七种火灾扑灭系统展开比较。
1.1 灭火效果
    灭火效果一般从灭火浓度和灭火速度两个方面进行衡量,灭火机理是决定灭火浓度和灭火速度的主要因素。根据燃烧理论分析,灭火分物理方式和化学方式,物理灭火又分为:窒息、冷却、隔离燃烧物三种方式;化学灭火主要是指灭火剂通过化学催化作用和化学净化作用大量扑捉、消耗火焰中的自由基,抑制燃烧的链式反应,化学灭火浓度低、速度快。
    上述7种灭火系统,卤代烷1301、七氟丙烷、三氟甲烷、气溶胶均以化学灭火方式为主,其中卤代烷1301、七氟丙烷、三氟甲烷属液化气体,喷放时对着火区有一定的冷却作用,同时三氟甲烷对稀释氧浓度作用也比较明显,气溶胶喷放产生的大量惰性气体对稀释氧浓度有一定的作用。高、低压二氧化碳、IG 541均是以物理方式灭火,其中高、低压二氧化碳有窒息和冷却两种作用,低压二氧化碳冷却作用更加明显,IG 541仅以稀释防护区氧气浓度的窒息作用实施灭火。灭火效果对比见表1。
1.2 环保性能
    上述7种灭火系统,除卤代烷1301为联合国环境署限制使用外,其余六种系统均被列入允许使用环保产品。目前国际上衡量环保性的主要指标是对臭氧耗损潜能值(ODP)、温室效应值(GWP)、大气中的存活寿命(ALT)。从保护臭氧层的角度考虑,首先要求所使用的灭火剂ODP值小于0.05或为0,其次要求GWP和ALT值越小越好。

消防设计施工
  如果说纳米技术使新材料的研究起到了革命性飞跃,那么也可以说性能化设计方法将开创消防科技的新局面。
  消防设计施工目前有两种设计思想,一种是传统的“处方式设计方法”,其基于场所类型进行设计考虑;另一种是“性能化设计方法”,它立足于危害分析及火灾假想,对于解决超越法规或现行法规无法解决的复杂建筑的消防设计施工具有很大意义。

  由于性能化防火设计的方法与传统的设计方法相比具有许多优越性,所以很快成为建筑防火的一种新理念,并将发展成为建筑防火技术领域里一个全球性发展潮流,受到许多发达国家和发展中国家的高度重视,得到越来越广泛的应用。
性能化消防设计的概念

  性能化消防设计是建立在消防安全工程学基础上的一种新的建筑防火设计方法,它运用消防安全工程学的原理与方法,根据建筑物的结构、用途和内部可燃物等方面的具体情况,由设计者根据建筑的各个不同空间条件、功能条件及其它相关条件,自由选择为达到消防安全目的而应采取的各种防火措施,并将其有机地组合起来,构成该建筑物的总体防火安全设计方案,然后用已开发出的工程学方法,对建筑的火灾危险性和危害性进行定量的预测和评估,从而得到最优化的防火设计方案,为建筑结构提供最合理的防火保护。
  与“处方式”设计相比较,性能化设计方案更关注是否能够实现“保证人员疏散和灭火救援不受火灾烟气影响”这一“目的”,而不是拘泥于满足规范要求的最低排烟量。性能化的消防设计方案通过科学的论证,能够提供比之处方式的消防规范更为安全的设计表现效果,比较起来,性能化设计方案具有设计成本有效性,设计选择多样性及设计效果更为优化性的特点。
  性能化消防设计施工的两个关键点,第一是确认危害,第二是明确设计目标。具体来说,它针对建筑物的特点,建筑物内人员特点,建筑物内部操作方式,建筑物外部特征,消防灭火组织特点等。从而针对每种危害或者每个设计区域选择设计方法及评估方法。这种设计方法突破了传统设计针对建筑物结构类型、相应的层高及面积的限制,同时提供了更加灵活而有效的设计选择性。
  性能化消防设计包括确立消防安全目标,建立可量化的性能要求,分析建筑物及内部情况,设定性能设计指标,建立火灾场景和设计火灾,选择工程分析计算方法和工具,对设计方案进行安全评估,制定设计方案并编写设计报告等步骤。在设计过程中,需要对建筑物可能发生的火灾进行量化分析,并对典型火灾场景下火灾及烟气的发展蔓延过程进行模拟计算,因此计算的工作量以及各类基础数据的需要量非常大,往往需要采用计算机火灾模拟软件等分析和计算工具。
性能化消防设计施工的流程

  性能化设计利用火灾科学和消防安全工程建立设计指标,评估设计方案;并利用火灾危害分析和火灾风险评估建立从总体目标和功能目标到火灾场景等领域内所需要的参数。性能化的消防安全设计是一种可以对诸如非工程参数(如人在火灾中的行为和反应)进行定义的工程过程。
建筑物性能化消防设计施工的内容

  建筑物的性能化消防设计施工主要包括两个方面的设计内容:一是保证建筑内人员安全疏散的性能设计,二是保证建筑构件耐火的性能设计。

   人员安全疏散的性能设计是从建筑内人员安全方面进行考虑的,通过综合考虑各种火灾因素对人员逃生的影响,采用性能化的设计方法来保证建筑物内人员的火灾安全性,从而防止人员伤亡。其性能化的设计准则是:烟层下降高度和烟气浓度达到人不能忍耐的时间大于人员安全疏散所需的时间。
   构件耐火的性能化设计是从建筑物的稳定性方面进行考虑的,通过分析建筑构件在火灾中的反应,采用性能化的设计方法来保证建筑物结构的火灾稳定性,从而防止建筑物的倒塌。其性能化设计准则是:火灾持续时间小于构件的耐火时间。
国内外性能化设计应用概况
  自20世纪80年代英国提出了“以性能为基础的消防安全设计方法”(performance——based fire safety design method,以下简称性能化防火设计)的概念以来,日本、澳大利亚、美国、加拿大、新西兰以及北欧等发达国家政府先后投入大量研究经费积极开展了消防性能化设计技术和方法的研究,南非、埃及、巴西等发展中国家也都纷纷开展了这方面研究工作。世界各国都在积极推行性能化设计方法的应用,并取得了巨大成就。
  英国于1985年颁布了第一部性能化防火规范,包括防火规范的性能化修改,新规范规定“必须建造一座安全的建筑”,但不详细确定应如何实现这一目标。
  新西兰1991年的建筑法案对建筑监督立法体系进了彻底调整,于1992年发布了性能化的《新西兰建筑规范》,新规范中保留了处方式的要求,并作为可接受的设计方法,于1993年强制执行。1993~1998年,继续开展了“消防安全性能评估方法的研究”,制定了性能化建筑消防安全框架;其中功能要求包括防止火灾的发生、安全疏散措施、防止倒塌、消防基础设施和通道要求以及防止火灾相互蔓延五部分。
  瑞典于1994年发布了新的包含有性能化设计内容的建筑防火设计规范。
  澳大利亚于1996年颁布了性能化防火设计规范的《澳大利亚建筑设计规范》(《Building Code of Australia》,简称BCA),并自1997年7月1日起,在各州政府陆续推行。
  巴西于1999年颁布了新的《钢结构防火设计》和《对建筑构件耐火极限的要求》两部标准。这是南美首次制定的建筑标准,由SaoPaulo大学、Mi—nasGerais大学和OuroPreto大学编制。标准中引入了如时间计算方法与风险评估方法以及其他消防安全工程设计方法等性能化的新概念,允许建筑物的火灾安全根据其火灾荷载、建筑物高度、建筑总面积以及灭火设备的安装与否等条件确定,而对建筑物的耐火等级不做要求。
  日本政府于1998年6月对《建筑基准法》进行了修订,引入了一些有关性能化设计的内容,并于2000年6月施行;另外,还于2003年8月开始对《消防法》进行修订,计划于2005年施行。
  加拿大于2001年发布了性能化的建筑规范和防火规范,其要求将以不同层次的目标形式表述。
  美国也于2001年发布了《国际建筑性能规范》和《国际防火性能规范》。
  目前,已有不少于13个国家(澳大利亚、加拿大、芬兰、法国、英国、日本、荷兰、新西兰、挪威、波兰、西班牙、瑞典和美国)采用或积极发展性能化规范和基于规范结构形式下建筑防火设计方法,并取得了一定成果。中国也正在加紧性能化设计方法的研究和性能化设计规范的制定。公安部所属消防研究所承担了几项有关性能化设计的国家十五科技攻关课题,如公安部天津消防研究所承担的“建筑物性能化防火设计技术导则”的研究和制定,公安部四川消防研究所承担的“高层建筑性能化防火设计安全评估技术研究”等。 
    北京华科成立于1998年,通过企业不懈的努力及追求于2011年取得消防设施工程专业三级资质。本公司拥有完善的企业管理制度及专业的技术施工团队,能够提供最为全面和专业的消防工程设计及咨询服务:1、有针对性的制定确实可行的消防技术方案(包括详细的设计方案和施工方案),2、针对现有的消防技术方案进行评估和优化,在符合消防规范要求的前提下,最大限度的节约工程开支,3、提供专业的消防工程设计,能够解决消防工程设计施工一的切问题。4、为安保值班人员提供全面的消防日常管理知识培训,协助完善消防维保档案资料,制定火灾事故应急预案和消防安全规章制度;5、提供每月例行现场维保及定期全样抽检测试;6、提供全面及时的应急抢修和技术咨询服务。本公司特别成立了消防事业部,专注于消防设计与施工工作,消防事业部的宗旨是客户的满意是我们不懈的追求。

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