1.1 氣體滅火系統對生命的保護  滅火效果最好的是七氟丙烷

對生命的保護主要要求滅火劑毒性低，對人體無影響，有利于保護區人員的安全疏散等。

三種滅火劑的毒性參數見下表：

名稱 七氟丙烷HFC227ea 混合氣體IG541 氮氣IG100

NOAEL濃度 9.00% 43% 43%

LOAEL濃度 >10.5% 52% 52%

其中：無毒性反應濃度(NOAEL 濃度) NOAEL concentration：觀察不到由滅火劑毒性影響產生生理反應的滅火劑最大濃度。

有毒性反應濃度(LOAEL 濃度) LOAEL concentration：能觀察到由滅火劑毒性影響產生生理反應的滅火劑最小濃度。

七氟丙烷最小設計濃度為7.5％，無毒性反應的最高濃度(NOAEL)為9％，有毒性反應的最低(LOAEL)為10.5％，該三個值比較接近。事實上，當保護區內七氟丙烷的濃度在5％～9％時，人員可停留時間為1min。而濃度高于9％時只能用于無人停留區域，而圖書館、檔案室等保護區七氟丙烷的設計濃度為10%，七氟丙烷在圖書館和檔案室使用非常不合適。此外七氟丙烷在滅火過程中的高溫條件下裂解有劇毒物氫氟酸產生，散發著刺鼻的氣味，有一定的腐蝕性。這也是滅火時七氟丙烷必須在8-10s內釋放完畢的關鍵原因。此外，七氟丙烷以液態儲存，噴射時有較強烈氣化及吸熱效應，致使空氣冷凝出現濃霧，影響人員逃生。

IG541中由于含有8％的CO2，隨著噴放過程中滅火濃度的增高，保護區中的CO2含量隨之增大。特別是對于圖書館、檔案館類火災來說，紙張中的碳與O2反應會產生CO2，能使IG541滅火后CO2的含量更高，甚至超過4%接近5%，有可能對人體產生危害。而人在3%的二氧化碳濃度下有輕微的頭痛癥狀，在5%的二氧化碳濃度下，人會有危險，必須逃離。二氧化碳濃度的增加會促進人的呼吸加速，從而吸入更多的有害氣體CO，SO2和煙塵。如CO中毒，CO最輕度的中毒會表現為頭痛、頭暈、失眠、視物模糊、耳鳴、惡心、嘔吐、全身乏力、心動過速、短暫昏厥，影響心臟、大腦、肌肉機能，產生后遺癥。

IG100由100%氮氣構成，在滅火劑噴放過程中或噴放之后，有人員在防護區的話，噴放出來的氮氣也可以沖淡空氣中的有毒物質的濃度。科學研究證明，在這種環境下，人體會自動減慢呼吸頻率，減少吸入有害物質。以下為IG100滅火系統滅火前后各個氣體組分的變化圖表，可以看到CO2列濃度沒有任何增加，不會引起保護區內人員呼吸加速從而沒有吸入更多有害物的危險。

 

1.2對財產的保護 

七氟丙烷是以液態儲存的滅火劑，噴放時會使保護區內的溫度在短時間內有所下降，使空氣中的水蒸氣大量凝結，產生嚴重的結露現象而損壞財物。七氟丙烷在滅火過程在高溫條件下還會裂解產生HF等酸性分解物，從而產生結露，對設備造成損害。 

IG541內含有8%左右的CO2，CO2中易混入水等雜質，且鋼瓶的清洗過程中也易混入水，而CO2易與水結合為碳酸，本身碳酸是弱酸，但在長時間高壓狀態下，會對鋼瓶有腐蝕作用，使鋼瓶壁厚減薄，從而發生鋼瓶爆炸事故。各地IG541鋼瓶爆炸的事件時有發生，2011年5月13日，杭州市檔案館氣體鋼瓶間發生了IG541鋼瓶爆炸事故，室內玻璃全部被震碎，兩扇門被炸開，墻體也被炸出了一個50公分的大洞，造成了重大安全事故。

  

IG100完全由氮氣構成，貯存狀態穩定，噴放時不會產生霧化，可以非常清楚地看到緊急出口位置，人員能有條不紊的安全離開保護區，在高溫條件下甚至與火焰接觸也不會分解產生有毒或有腐蝕性的分解物，IG100滅火系統對生命和財產絕對安全。

1.3 滅火效率 

滅火系統的滅火時間和滅火浸漬時間指標綜合反映了滅火劑的滅火效率。 

1.3.1 滅火時間 

各種系統的滅火時間是和滅火劑的噴放時間直接相關的。不同的氣體滅火系統，噴放時間的規定不同。各個國家的消防規范，如NFPA（美國防火協會）、ISO（國際標準化組織）、VDS（德國專業安全協會）和GB（中國國家標準）等相關消防標準規范中規定七氟丙烷滅火系統設計噴放時間不應大于10s，惰性氣體如IG541、IG100滅火系統設計噴放時間不應大于60s 且不應小于48s。七氟丙烷滅火系統因噴放時間要求較短(小于10s)，而其儲存壓力較小，管網管徑較大，極大地限制了保護區域的范圍和距離。

1.3.2 滅火浸漬時間

氣體滅火系統的滅火效果是由浸漬時間來保證的，各個系統在圖書館類保護區的滅火浸漬時間都為20min。系統設計時重要的是不但要達到滅火劑的設計濃度，而且應維持足夠長的浸漬時間，以便有關人員采取有效的緊急措施來消除危險。這一點非常重要，因為持續的點火源(如電弧、熱源或陰燃火災)在氣體滅火劑一旦消散后極有可能復燃。對于圖書館、檔案館類火災，陰燃的書籍等極有可能導致復燃和陰燃蔓延，應特別注意保證滅火浸漬時間。

IG541由于含有40％的氬氣(Ar)，52％的氮氣（N2），8％的二氧化碳（CO2）分子量分別為40、28和44，在噴放后的一段時間內可以保持均勻混合，但一旦失壓，由于各氣體分子量差異較大，各氣體組分分離，即失去了IG541混合氣體的本應保持的浸漬濃度而較難維持足夠長的浸漬時間，從而影響滅火效果。

IG100相對空氣密度為0.97（IG541相對空氣密度為1.17），滅火劑和空氣的密度相近，所以進行全淹沒滅火時，IG100滅火劑可以與周圍的空氣很好地進行混合，保證了保護區內的空氣穩定。這就可以保證，在噴放后20分鐘的浸漬時間內，保護區仍保持設計的滅火濃度,有效防止了復燃的產生。

1.4 工程造價 

在保證滅火能力、不破壞環境、確保生命和財產安全的前提下，應盡量減少投資，提高鋼瓶間利用率，提高氣體滅火系統的性能價格比。 

1.4.1 工程造價

圖書館、檔案館、薄霧館、數據中心、通信機房類保護區通常體積較大，輸送距離較遠，保護區數量較多。以下以一套氣體滅火系統共保護6個保護區，最大保護區為體積為3000m3，主管道通徑DN150，平均傳輸距離80m為例，如下表格為分別采用IG541滅火系統和IG100滅火系統的成本對比。由于七氟丙烷傳輸距離較短，不適宜長距離、大空間和多保護區保護，不作對比。

 

名稱 IG541 IG100

鋼瓶用量（瓶） 129 101

鋼瓶占地面積（m2） 11.61 9.09

主管道總重量（噸） 1.04 1.33

工程造價成本系數 1.4-1.5 1

有上表可以看出，由于IG100使用了20MPa鋼瓶，鋼瓶數量減少了25%左右，并且鋼瓶占地面積減少了1.52m2，計入操作空間面積，實際鋼瓶間至少可減少6m2，有效節省鋼瓶間面積20%左右。管網方面，IG541使用了孔板減壓技術，其減壓不穩定，后續零部件的最大工作壓力為15MPa，后續管網應使用外徑168mm×壁厚11mm的厚壁管。而IG100滅火系統使用了減壓器技術，管網等后續零部件最高工作壓力為6MPa，管網可使用外徑168mm×壁厚7mm的薄壁管，管網壁厚的減薄有效降低了35%的管網成本。

1.4.2 維護保養費用

滅火系統的造價除了設備器材安裝投資外，還應包括后期的日常維護保養費用，滅火系統的維護保養費用主要是滅火劑的二次填充費用。工程實例表明，七氟丙烷鋼瓶泄漏后，必須對鋼瓶進行檢漏，鋼瓶內藥劑重新灌裝，而七氟丙烷藥劑費用昂貴，后期費用非常大。IG541充裝工藝復雜，必須嚴格控制各個組分的百分比（各個氣體組分不正確會嚴重影響滅火系統的滅火效果），具有充裝資質的廠家也比較少，所以充裝很不方便，長途運輸鋼瓶的費用也十分昂貴，較難保證滅火系統充裝后迅速恢復工作。而IG100來源廣泛，工業生產的氮氣純度較高，無需額外提純成本，全國各地都有氮氣的充裝點，充裝非常方便，成本低廉。