表 5-1 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 名称 总控制箱 高压储存容器 容器阀 安全阀 集流管 高压软管 止回阀 选择阀 反馈装置 启动管道止回 阀 启动钢瓶 电动启动阀 喷嘴 火灾探测器 分区检控箱 声光报警器 紧急启动按钮 放气指示灯 功能 接受火警信号，自动或手动发出启动系统指示，同时发出报警信号 储存二氧化碳灭火剂 充装或泄放二氧化碳灭火剂 当管道内压力超过允许值时，自动打开泄压 汇集各储瓶喷放的二氧化碳灭火剂，向各防护区输送 连接储存容器与集流管上的止回阀 与高压软管相连，用以控制灭火剂流动方向 控制灭火剂流向防护区 把压力信号反馈给总控制柜 装于启动管道上，控制气体流向 盛装高压气体，用于启动系统 释放启动气体，开启系统 向防护区或保护物喷放二氧化碳灭火剂 探测火灾并向总控制柜发出报警信号 用于各分区的检测与控制 发出声光报警，指示防护区内的人员迅速撤离 手动发出开启系统指示 指示系统已经开启，警告人们不要进入防护区 高压系统的构成及各部分的功能

  表 5-2 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 名称 低压储存容器 储存容器截止阀 主阀（包括气启动阀） 选择阀（包括气启动器） 旁通管道止回阀 喷嘴 启动气路截止阀 启动气路调节阀 启动气路电磁阀 反馈装置 紧急启动按钮 紧急停止按钮 放气指示灯 声光报警器 火灾探测器 报警控制柜 灭火控制器

  系统是相互包含的， 如高压系统本身可能又是全淹没系统或局部应用系统。本节 以高压系统和低压系统为主介绍二氧化碳灭火系统的构成和控制方式， 以全淹没 灭火系统和局部应用灭火系统为主介绍二氧化碳灭火系统模块设计。 高压系统和低压系统的区别主要在于两种灭火系统二氧化碳的储存， 分为高 压储存装置和低压储存装置。 高压储存装置：二氧化碳在常温下的储存装置。当环境和温度为 21℃时，储 存压力为 5.17MPa。 与低压储存装置相比，高压储存装置储存压力高，更适合于管道长、管网复 杂的系统， 这样做才能够有效地克服管道的阻力损失，保证系统末端喷嘴入口处的最 低压力。 另外， 高压储存装置能标准化生产， 质量容易控制， 便于运输和安装， 但储存容器中的二氧化碳的温度随储存地点环境和温度的变化而变化， 容器必须能 够承受最高储存温度时所产生的压力。 储存容器中的压力还受二氧化碳充装密度 的影响，要注意控制最高储存温度下的充装密度，以免充装密度过大。否则，当 环境和温度升高时可能因液体膨胀造成保护膜片破裂而误喷二氧化碳。 高压储存装 置因储存压力高，容易泄漏，需要经常补充二氧化碳。高压储存装置宜用于正常 环境温度为-20～100℃的小型消防工程。 当用于大、 中型消防工程时， 因瓶组多， 占地大，阀门管件多，压力高，使安装难度大，维护复杂。 低压储存装置：二氧化碳在-18℃下的储存装置。储存容器内二氧化碳温度 利用绝缘和制冷手段被控制在-18℃，储存压力为 2.07MPa。 低压储存装置是在压力容器外包绝缘体，以隔绝容器内外的热传递。绝缘体 外用密封的金属壳保护。 储存容器的一端安装一个风冷装置，它的冷却蛇管装于 储存容器内。 风冷装置由压力开关和监控器自动控制，自动将二氧化碳温度维持 在 -18 ～ 20℃之间，蒸汽压力维持在 2.07MPa 左右。当储存容器压力上升到 2.10MPa 时压缩机启动，降低储存容器内的温度，进而降低压力；当储存容器压 力下降到 2.03MPa 时压缩机停机，如此循环往复。 与高压储存装置相比，低压储存装置具有以下优点： （1）可以将大量的二氧 化碳液体储存在一个薄壁压力容器内，降低了容器的储压等级，减少了空间和占 地面积。工程越大，相对投资越省，占地面积越小。 （2）可以按预定的用量向发 生火灾的防护区喷放二氧化碳， 并可随时手动开启或关闭，特别适用于重复发生

  （3）手动操作装置应设在防护区外便于操作的地方，并应能在一处完成系 统启动的全部操作。局部应用系统的手动操作装置应设在被保护对象的附近。 （4）系统的供电与自动控制应符合现行国家标准《火灾自动报警系统设计 规范》的有关规定。当采用气动动力源时，应保证系统操作与控制所需的压力和 用气量。

  火灾频率较高的场所或设备的保护。当用于这些场所或设备的保护时，在储存容 器内除了要储存设计用量以外，需要再储存一定的备用量。 （3）性能完善，管网 简单，运行维护方便。 （4）只要在储存容器内部的液面上保持足够的蒸汽空间用 于液体膨胀，充装密度就不会影响内部的压力。 （5）受环境温度影响较小，安全 性能好。当内部压力升高，超过正常工作范围时，可自动减压，超压严重时，安 全阀自动打开进行泄压。 （6）可以就地补充二氧化碳，避免了高压系统需将储存 容器拆卸下来，运到特定的工厂进行重新充装的麻烦，缩短了维修周期，提高了 系统的安全可靠性。 小型低压储存容器吸收了大型低压储存容器储存压力低、 充装率高和高压储 存容器标准化生产的特点， 克服了大型低压储存容器在高层建筑中使用不方便而 高压储存容器储存压力高、储存量少的缺点，可随意组合，使用方便。 低压储存装置靠制冷机组维持其内部的低温状态，需要消耗一定的电量，增 加了运行费用。另外，低压储存装置通常只设一套制冷机组，当出现机械故障或 断电时，内部可能会因温度上升出现超压，需要泄压，造成二氧化碳的浪费。为 保证供电安全， 一定要设双电源或双回路供电。在保护安全要求较高的场所或设 备时， 还应设置备用制冷机组。 低压系统宜用于正常环境和温度在－30～50℃之间 的大、中、小型消防工程。 相应于两种不同的储存装置，二氧化碳灭火系统可分为高压系统和低压系 统。 图 5-2 为高压系统的原理图，图 5-3 为高压组合分配系统图，图 5-4 为高压 系统的控制程序图。表 5-1 为高压系统的构成及各部分功能。 图 5-5 为典型的低压系统图，图 5-6 为低压系统原理图，图 5-7 为低压系统 控制程序图。表 5-2 为低压系统的构成及各部分功能。 2）系统的控制方式 （1）二氧化碳灭火系统应设有自动控制、手动控制和机械应急操作三种启 动方式。当局部应用系统用于经常有人保护的场所时，可不设自动控制。 （2）当采用火灾探测器时，灭火系统的自动控制应在接收到两个独立的或 不同种类的信号后才能启动。根据人员疏散的要求，宜延迟启动，但延迟时间不 应大于 30s。

  图 5-1 二氧化碳蒸汽压力曲线）应用范围 二氧化碳可以扑救下列火灾： （1）灭火前可切断气源的气体火灾。 （2）液体 或石蜡、沥青等可溶化的固体火灾。 （3）固体表面火灾及棉毛、织物、纸张等部 分固体的深位火灾。 （4）电气火灾。 二氧化碳不能扑救下列火灾： （1）硝化纤维、火药等含氧化剂的化学制品火 灾。 （2）钾、钠、镁、钛、锆等活泼金属火灾。 （3）氢化钾、氢化钠等金属氢化 物火灾。

  低压系统的构成及各部分的功能 功能 储存二氧化碳灭火剂 常开，用于关闭系统 控制灭火剂流向选择阀 控制灭火剂流向防护区， 每一个防护区对应一个选择阀 与主阀并联，用于系统喷放之后，将残留在主阀与选择 阀之间封闭管道内的二氧化碳灭火剂排回储存容器中 向防护区或保护物喷放二氧化碳灭火剂 关闭启动气路 调节启动气路的压力 通过控制启动气路来控制主阀或选择阀的开启或关闭 把压力信号反馈给总控制柜 手动发出开启系统 手动发出关闭系统 指示系统已经开启，警பைடு நூலகம்人们不要进入防护区 发出声光报警，指示防护区内的人员迅速撤离 探测火灾并向报警控制柜发出报警信号 接收火灾探测器发出的火警信号， 并向灭火控制器发出 报警信号 接受火警信号，自动或手动发出启动系统指示，同时发 出报警信号

  1）系统的构成 二氧化碳灭火系统通常有 4 种分类方式，即： （1）按储压等级分类可分为高 压系统和低压系统； （2） 按防护区的特征和灭火方式分类可分为全淹没式灭火系 统和局部应用灭火系统； （3） 按系统结构特点分类可分为管网输送系统和无管网 灭火装置， 而管网输送系统又可分为均衡管网系统和非均衡管网系统。上述几种

  1）二氧化碳的性质 在常温常压条件下，二氧化碳以无色、无嗅的气体存在，单位体积重量约为 空气的 1.5 倍。二氧化碳不能燃烧或者助燃，达到一定浓度时可令人窒息。二氧 化碳的临界温度是 31.4℃，临界压力 7.4MPa（绝对压力） 。固、液、气三相共存 点为-56.6℃，压力为 0.52MPa（绝对压力） ，具体见图 5-1 二氧化碳蒸汽压力曲 线 可以看出，在临界点与三相点之间的二氧化碳是以气、液两相共存 的。 二氧化碳灭火系统就是根据这一物理特性储存二氧化碳的， 储存方式有两种： （1）常温储存即高压储存，储存温度为 0～49℃； （2）低温储存即低压储存， 储存温度为-20～-18℃。 2）灭火机理 二氧化碳灭火作用主要在于窒息，其次是冷却。灭火时，二氧化碳从储存系 统中释放出来，压力会骤然下降，使得二氧化碳迅速由液态转变成气态；又因焓 降的关系，温度会急剧下降，当其达到-56℃以下时，气相的二氧化碳有一部分 会转变成细微粒子（固相）——干冰，这时干冰的温度一般为-78℃。干冰吸取 其周围的热量而升华，即产生冷却燃烧物的作用。二氧化碳的蒸发潜热为 577kJ/kg，只相当于水的蒸发潜热的 1/10。二氧化碳在喷放过程中转变成固相的 成分与其储存温度有密切关系，低温储存系统喷放的固相成分最高可达 46％， 常温储存系统喷放的固相成分只占 15％～30％。由此可见，二氧化碳在灭火中 的冷却作用是较小的，而且常温储存比低温储存的冷却作用还要小。另一方面， 释放出来的二氧化碳， 可以稀释燃烧物周围空气中的含氧量，使燃烧时热的产生 率减小，当热产生率减小至低于热散失率的程度，燃烧就会停下来，这就是二氧 化碳的窒息作用。

  ； Qt —二氧化碳喷射速率（kg/min） ； Pt —防护区围护结构允许压强（Pa） 有门窗的防护区一般可不设泄压口。 （4）防护区的开口。全淹没系统的防护区应为封闭空间，防护区的开口应 满足下列要求： A．全淹没防护区尽量不设不能关闭的开口； B．凡能关闭的开口，要能与报警联锁自动关闭： C．无法关闭的开口不能开在底面，且不得大于防护区总表面积的 3％。 上述要求无法满足时，应采用局部应用系统。 （5）防护区的安全要求： A．防护区的出口和通道应保证在 30s 内使人员疏散，并应有疏散指示标志 和应急照明装置。 B．防护区内和入口处应有声光报警装置，入口处还应设有灭火系统防护标 志和灭火剂喷放指示灯。 C．防护区的门应向疏散方向开启，并能自动关闭和随意从防护区内打开。 D．防护区门外应设专用的空气呼吸器或氧气呼吸器。 E．地下防护区、无窗或只有固定窗扇的地上防护区应有机械排气装置。 F．施放二氧化碳前或同时，必须切断可燃、助燃气体的气源。 G．当系统管道设置在可燃气体、蒸气或有爆炸危险的粉尘场所时，应设防 静电接地。 2）储存容器和储存容器间设置要求 （1）高压储存容器： A．在同一灭火系统中，储存容器的规格、型号、灭火剂的充装量和充装压 力应完全一致。 B．二氧化碳充装率应符合现行国家标准《气瓶监察规程》的规定。一般为 0.6～0.67，不得大于 0.67。 C．储存容器内的压力随环境和温度而变化。在设计温度为 21℃ 时，储存压力 为 5.17MPa。储存容器内的压力应根据环境和温度和充装率按表 5-3 校正。

  1）防护区的设置要求 （1） 防护区的确定。 防护区的划分应根据封闭空间结构特点和位置来确定。 全淹没系统防护区的面积大于 500m2 或总容积大于 2000m3 时，宜采用防火 分区的办法，将其分成两个或两个以上的防护区，用组合分配系统保护，以节省 投资。 局部应用系统的防护面积不宜大于 25m2，最多不应超过 50m2；对于固体火 灾，其防护体积不宜大于 50m3，最多不应超过 100m3。

  局部应用系统保护对象周围的空气流动速度不宜大于 3m/s，必要时应采取 挡风措施。在喷嘴与保护对象之间，喷嘴的喷射角范围内不应有遮挡物。当保护 对象为可燃液体时，液面至容器缘口的距离不应小于 150mm，以防燃烧的溶液 溅出。 防护区的正常环境和温度范围为 -20～ 100℃，当防护区环境和温度超出该范围 时，全淹没系统二氧化碳设计用量应予以增加。 （2）防护区建筑构件的耐火性能和耐压性能要求。规范规定防护区内的围 护结构及门、窗的能抗住火焰的极限不应小于 0.5h；吊顶的能抗住火焰的极限不应低于 0.25h。 向全封闭空间施放灭火剂时， 如果维护结构及门、 窗因耐压强度不够而爆裂， 就会造成灭火剂流失、 灭火失败、 火灾蔓延的难以处理的后果。 规范规定维护结构及门、 窗的允许压强不宜小于 1200Pa。 （3）防护区的泄压。无门、窗的全封闭防护区应设泄压口，并宜设在外墙 上，其高度应大于防护区净高的 2／3。当防护区设有防爆泄压孔时，可不单独 设置泄压孔。泄压口的面积按下式计算：