關于促進氣體消防技術領域的深入研討及滅火統計的建議
發表日期：2016-09-07 文章來源：唐祝華
關于促進氣體消防技術領域的深入研討及滅火統計的建議
——加強氣體滅火系統滅火實例的統計與分析
筆者感想與建議：按照國家消防規范的相關條文規定，在若干建筑場所原本是提倡應用水滅火系統來進行消防安全防護的，因而甲方和設計院選用氣體滅火系統的概率和積極性本就不高，如果再加上歷年來誤噴事故的多次發生，致使選配氣體滅火系統的難度反倒有所增加。
本文作者建議，全國各地的氣體消防廠商和消防管理部門，能夠重視并及
時地無遺漏地記錄、統計氣體滅火系統成功滅火的實例；這樣的舉措不僅有利于氣體滅火技術的不斷進步，并有助于相關工程規范及產品標準的修訂提高，而且也能鼓舞甲方和設計院在應當配置的特定建筑場所選用氣體滅火系統。
本文作者認為，繆維華專家關于“希望各方能建立一套可行的事故申報和通報制度”的建議，很有必要；并建議完善為：“建立一系列、一整套可行的氣體滅火系統滅火案例和誤噴事故的申報及通報制度”。
下文是繆維華專家的原文及本文作者修改及標注的個別文字。
氣體滅火系統誤噴事件的分析
繆維華
1、前言
對一些特殊場合，我們需要采用氣體滅火系統來進行有效的消防安全保護。
同其它常規的滅火系統（如水噴淋系統、水噴霧系統、泡沫系統等）相比，氣體滅火系統不但投資巨大，而且所使用的滅火劑本身對人體都具有一定的危害性。
有時，在非火災的狀態下也會發生氣體滅火系統的噴放，我們把它們都稱之為“誤噴”。
一旦氣體滅火系統發生了誤噴，不但會因大量的滅火劑噴放而造成很大的經濟損失，更有可能由此而造成人員傷亡事故，以往就曾經多次出現過因二氧化碳滅火系統誤噴而傷人的事故。
由此，不可避免地就會引出“使用氣體滅火系統是否安全？”及“如何保證氣體滅火系統的安全性？”這樣的話題。
以下將介紹幾起典型的氣體滅火系統誤噴案例，并通過對這幾起實際的案例起因的分析，探討如何來減少氣體滅火系統的誤噴，以及究竟應采取何種對策才能提高氣體滅火系統使用的安全性。
2、誤噴案例
案例1
上海某汽車有限公司某發動機廠的車間內設有一套采用局部應用滅火方式的高壓二氧化滅火系統，該車間內設有火災自動報警系統，安裝有火災探測器和火災報警控制盤，高壓二氧化碳滅火系統雖然配有自己的滅火控制盤，但啟動系統所需的火警信號卻是由火災自動報警系統送出。
一天上午，在車間無任何火災的情況下，該高壓二氧化碳滅火系統發生了誤噴放。所幸的是該系統采用的是局部應用的滅火方式，所以雖然車間中一直有工人在現場操作，但系統的噴放并未對人員造成傷害。
事件發生后，我們趕赴現場進行了仔細勘察，很快確認了高壓二氧化碳滅火系統是在收到了火災自動報警系統送出的火警信號后才自動啟動的。那么在無任何火災的情況下，火災自動報警系統為什何會送出這個火警信號呢？
通過對現場人員的詢問，以及對火災自動報警系統的火災報警控制盤內部報警歷史記錄的查詢，最后確認該次噴放應該是這樣發生的：
事發當天的上午，有人在車間的其它區域進行焊接操作，焊接時電離過程產生的電弧花引起了該區域的火災探測器的虛假報警，現場的警鈴也發出了報警聲響，現場人員也很快確認系統是誤報警，因此隨即在火災報警控制盤上執行“消音”和“復位”的操作。但由于操作人員匆忙地操作，誤按下了與“消音”和“復位”按鈕相鄰的“總報警”按鈕，此按鈕規定是在緊急情況下才能啟動，因為按下此按鈕后，所有預先在火災報警控制盤內部程序中設置過的系統聯動操作都將同時動作，當然也包括了向高壓二氧化碳滅火系統滅火控制盤送出的火警信號。
由于事先并沒有將“總報警”按鈕啟動時對氣體滅火系統的聯動操作在內部程序上隔離掉，而且該“總報警”按鈕上也沒有任何保護裝置（如安全蓋板等），因此高壓二氧化碳滅火系統的誤噴放就不可避免的發生了。
案例2
上海某汽車有限公司（非上文所述的那家公司）的油漆車間設有多個噴漆房，每個噴漆房都設有全淹沒滅火方式的高壓二氧化碳滅火系統，噴漆房內設有火焰探測器作為自動探測火災的設備，噴漆房門外還設有手動啟動系統的裝置，并配有專門的火災報警和滅火控制盤。噴漆房采用的是間歇性的工作形式，即白天工作，晚上則進行設備檢修。
但一段時間以來，先后有多個噴漆房發生了高壓二氧化碳滅火系統在無火災情況下的自動誤噴放。由于噴漆房工作過程具有很大的火災危險性，因此在噴放的高壓二氧化碳滅火系統得到重新充裝并恢復正常工作之前，噴漆房只能暫時停止工作。因此這些誤噴給工廠的正常生產造成了很大的困擾，為此廠方特地邀請了多家具有氣體滅火系統工程經驗的消防公司對原有的系統進行檢查和診斷，以確認這些誤噴發生的原因，并提出應該采取的補救措施。
廠方向我們介紹，噴漆房的高壓二氧化碳滅火系統自建成后，報警控制系統一直有設備故障出現，而且有時會出現長時間的故障報警后還會自動轉為火警；而噴漆房內設置的火焰探測器探測的波長太寬廣，當在晚上維修時使用普通的手電筒照明時，也會出現報警現象；另外，系統中的火焰探測器、信號接收模塊、報警滅火控制盤采用的都是不同的品牌，而且都沒有通過國家有關質量認證機構的質量認證。而通過現場的察看，我們發現報警控制系統的線纜狀態良好，平時也未有線路短路、開路等故障顯示，因此不應該存在問題。
據此，我們認為應該是報警控制系統設備的匹配性不佳和穩定性不好，部分設備選型不當，以及系統設計不盡合理等因素從而引起了高壓二氧化碳滅火系統的這些誤噴，并建議在條件允許下應對系統的報警控制部分重新進行設計，并重新更換該部分的設備。
案例3
某芯片企業采用的是儲存壓力為4.2MPa的FM-200氣體滅火系統，為進口產品。該系統的報警控制部分設備則另外完整地采用了一家美國公司的產品，其中的單區域報警控制盤實際是由美國另一家公司為其OEM生產的，而這另外一家美國公司除了自身對外銷售完全一致的報警控制盤外，還同時為美國其它多家滅火系統生產廠商OEM生產這樣的報警控制盤，在中國國內它們都有廣大的用戶。
2003年4月的一天，廠方因需要進入保護區域對其它設備進行檢修，因預計需要檢修的時間較長，出于對人員安全的考慮，廠方希望能對暫時切斷系統的供電，并電話咨詢我們是否可行。我們同意廠方可以進行停電操作，幾分鐘后廠方即打電話告訴我們：FM-200氣體滅火系統出現了噴放。
接到該消息后，我們立即趕赴現場，會同廠方人員共同檢查了系統的報警控制盤，確認發生誤噴時系統中火災探測器并未出現過任何報警，系統中的電氣式手拉開關也未被人為操作過，而鋼瓶瓶頭閥上的手動啟動裝置也未被人為操作過。但就是在這樣的情況下，FM-200氣體滅火系統卻發生了噴放，這幾乎是不可能出現的事件。
為慎重起見，我們首先向生產廠商詢問以往是否有類似事件發生，但很快被告知其產品不應該有任何問題。無奈之下，我們只能在現場重新模擬當時所進行過的操作步驟。在多次對報警控制盤通電和停電試驗過程中，出現了幾次報警控制盤的報警輸出回路（接鋼瓶瓶頭閥上的電磁啟動器）確有電信號輸出，足以啟動瓶頭閥電磁啟動器，這樣就可以解釋FM-200氣體滅火系統為什么會出現誤噴現象。
2003年10月27日上午，我們在上海某通信大樓中對IG-541(某品牌）氣體進行維修，主要是更換系統中一個損壞的信號接收模塊，這個信號接收模塊是接受某個保護區域的壓力開關的動作信號。維修工作很快就結束了，維修人員在鋼瓶間中將配套的報警控制盤的保護蓋板蓋上后準備離開，卻聽到了氣體噴放的聲響。由于通往保護區域的選擇閥并未被打開，因此從鋼瓶中釋放出的IG-541(某品牌）氣體聚集在鋼瓶出口的高壓軟管與選擇閥之間的集流管中，并沒有噴放到保護區域中，而且鋼瓶的釋放也是相對比較緩慢的。
在將聚集在集流管中的IG-541氣體泄放掉之后，發現總共有75個IG-541氣體鋼瓶被噴放了，鋼瓶的瓶頭閥上的電磁啟動器已經啟動。隨后立即對這智能型的系統報警控制盤進行了仔細檢查，由于維修時并沒有切斷報警控制盤的電源，因此在維修過程以及最后氣體噴放的過程中所有的動作都應該留有歷史記錄，但結果發現除了所維修的信號接收模塊的線路曾經顯示有故障外，沒有任何火警和其它報警信號出現過，瓶頭閥電磁啟動器的動作信號也沒能在報警控制盤上顯示。這肯定是極不正常的現象。
該系統采用的智能型多區域的控制盤同樣也是由上述美國另外一家公司OEM生產的，同時該美國公司同樣也有完全相同的產品在市場上銷售。
這兩起事故是否是孤立的，我們實在無從知曉，但據2003年10月號的《科技新時代》載文介紹，1998年7月28日在美國愛荷達國家工程和環境試驗室出現過一次二氧化碳滅火系統意外啟動的事件，在該事件中，總共噴放了2.5噸的二氧化碳氣體，進入保護區執行維護工作的13名工人中有8人在二氧化碳氣體噴放時順著應急燈指引的方向及時逃出了保護區，其余5人則昏倒在保護區域內。經營救人員奮力搶救，最后救出了昏倒在保護區域中的5人，但其中的1人在送往醫院的途中死亡。
結果，最后也是由系統承包商在現場測試后發現，意外事故是由系統的火警控制盤發送給報警輸出回路的一個假信號引起的，這個假信號還成功地繞過了所有的聲音報警系統，使現場的人員在二氧化碳氣體噴放之前沒有能夠得到任何的報警信息。同樣也是由于工人在切斷系統的供電電源時，電壓出現了驟降而意外觸發了這個信號。據報道，該系統的報警控制盤的制造商美國某公司隨即對該型號的報警控制盤的電路進行了改進，以減小再次發生類似意外事故的可能性。
案例4
2002年的一天，上海電信某綜合業務樓通知我們，他們大樓中的IG541氣體滅火系統發生了誤噴放，需要我們協助他們重新充裝IG541鋼瓶和將系統恢復至正常工作狀態。由于該系統總共有100多個IG541鋼瓶，保護的又是重要的通信設備，因此它為何會誤噴放？噴放后保護區中是否有人員傷亡？圍護結構是否已出現了損壞？這些問題都是我們所急于了解的。
經現場調查，誤噴放事件發生的原因實際很簡單：該大樓的機房投入使用后，仍有部分區域在進行裝潢。該當日有物流公司的人員從電梯將裝潢材料搬到樓層，并交于機房中的人員。由于從電梯至樓層之間通道上的大門裝有電子門鎖，已自動關閉，而機房中的人員回到機房中后，機房出入口大門的電子門鎖也自動關閉，物流公司的人員一時被封閉在樓層中。情急之下，他隨便按下了樓層中的手動報警按鈕，樓層中的警鈴因此發出了報警聲音。
大樓管理人員聽到報警聲音后，已察覺到真實的情況，因此馬上通過對講系統要求物流公司的人員待在樓層中，并不要再操作任何設備，他們將立即趕赴該樓層中為其開門。誰知該物流公司的人員又拉動了安裝在手動報警按鈕旁的IG541氣體滅火系統的電氣式手拉開關，IG541氣體滅火系統因此被立即啟動。
100多個鋼瓶的IG541氣體滅火系統被啟動后，機房中仍有工作人員停留在里面，并沒有能夠撤離，噴放時巨大的聲響給他們造成了不小的驚嚇，但所幸安然無恙，機房的圍護結構包括外墻上的防火玻璃窗，也未造成破壞。這也是國內自IG541氣體滅火系統投入使用后所進行的一次最大規模的噴放。
實際上，氣體滅火系統的電氣式手拉開關被人為惡意啟動的現象相當普遍。例如上海電信局某綜合業務樓的IG541氣體滅火系統在投入使用之前，有學生團體前來參觀電信建筑時因頑皮也啟動過電氣式手拉開關。
另外，像上海船舶大廈的高壓二氧化碳滅火系統、金茂大廈的低壓二氧化碳滅火系統、上海磁懸浮快速列車示范運營線的低壓二氧化碳滅火系統、上海財政局地方稅務局辦公大樓的IG541氣體滅火系統等項目中的電氣式手拉開關都先后被人為惡意啟動過。
其中上海船舶大廈的18個高壓二氧化碳滅火系統鋼瓶被噴放（保護區域為備用發電機房，故沒有人員傷亡），上海財政局地方稅務局辦公大樓的多個IG541氣體滅火系統鋼瓶被誤噴放；而金茂大廈和上海磁懸浮快速列車示范運營線的低壓二氧化碳滅火系統因儲罐出口的檢修閥當時處于正關閉狀態，因此二氧化碳氣體未能噴入保護區域中。以上這些電氣式手拉開關被人為惡意啟動的事件中，絕大部分肇事者竟然是內部員工。
案例5
上海安泰大廈的IG541氣體滅火系統的誤噴放則是另外一種原因：系統安裝完畢后，施工人員準備在鋼瓶瓶頭閥上安裝電磁啟動器。安裝之前，施工人員并未察覺電磁啟動器的擊發桿已處于啟動狀態，因此當電磁啟動器擰上瓶頭閥時，IG541氣體滅火系統立即被啟動。由于系統已安裝完畢，IG541氣體隨即噴放到保護區域中，并未泄漏在鋼瓶間中。
類似的誤噴放事件之前也曾經發生在大連的森茂大廈中，不幸的是，二氧化碳滅火系統在誤噴放時，鋼瓶間中的集流管還未與保護區域中的管道接通，因此所有的二氧化碳氣體都泄漏在鋼瓶間中，最后造成了人員的傷害。從最后權威部門分析得出的原因了解到，廠商提供的瓶頭閥啟動器是散件，并且未在現場予以安裝指導，施工人員在現場自行組裝后也并未注意到啟動器實際已處以啟動狀態，因此釀成了這起事故。
3、對誤噴案例的具體分析及相應的對策
以上介紹的幾個氣體滅火系統誤噴案例，絕大多數都是我們直接涉及和參與的工程。由于沒有其它方面的統計資料，不知道類似的誤噴情況在國內其它項目中是否也有發生，但從我們的經驗來看，相信實際數量也決不會太少。
那么既然有那么多氣體滅火系統出現過誤噴，是否就可以得出“氣體滅火系統是不安全的”這樣一個結論呢？我們認為還不能草率地下這樣的定論。
很顯然，可能有相當多的氣體滅火系統出現過誤噴現象，這是不可否認的。關鍵是我們要分析引起這些誤噴事件的原因是否就是不可避免的；如果確實是不可避免的，則氣體滅火系統存在著誤噴就是必然的結果；但反過來，如果這些原因本來就是可以避免的，或在采取一些針對性的措施后是可以避免的，則我們也沒有任何理由可以懷疑使用氣體滅火系統的安全性。
綜觀以上的幾個誤噴案例，最終可歸納為5種不同類型的誤噴；既然有不同的原因，也就應該采取不同的對策：
案例1
高壓二氧化碳滅火系統采取的是一個非獨立的系統，它的火警信號需要由火災自動報警系統提供，盡管這樣的系統形式是規范所允許的，在工程實踐中也非常普遍。
這主要是一些防護區需要采用先進的智能型火災探測器時，而一般的氣體滅火控制盤無法與這些智能性火災探測器直接連接，往往就先與火災自動報警系統相連，再由火災自動報警系統送出火警信號。
在這種情況下，氣體滅火系統的安全可靠性將完全依賴于兩個不同的系統，這兩個系統可能采用的是不同品牌的產品，而且是由兩個不同的工程承包商建造，兩者之間未必能協調一致，再加上某些產品本身的不足，就極易造成誤噴的發生，案例1實際上就是這樣的結果。
案例2
實際上涉及到的是氣體滅火系統自身內部的設備是否匹配一致的問題，同案例1不同，案例2中的火災探測器等設備是直接連接在自身的火災報警控制盤上，但由于其中的各類設備是由不同的生產廠商提供，而且還未通過國家有關質量認證機構的質量認證，相互之間能否協調一致的正常工作就很成問題。
目前，消防監督管理部門也正在重視這一問題。上海市消防局在工程項目驗收時提出要求：凡報警控制系統中報警觸發裝置（火災探測器、手動報警器）設備與控制器采用的是不同的品牌，生產廠商應出具兩者之間可相互匹配的試驗報告，并對其可能造成的后果負責。
案例3
其中涉及的卻是一個相當棘手的問題，即所使用的產品是否存在某種技術缺陷的問題。一般生產廠商是不會主動告訴你其中的實情，國家有關質量認證機構一般也無法檢測出其中的問題。而當系統出現誤噴時，只要沒有出現傷人事故，消防監督管理部門就不會被事后告知，其它用戶也就不會事先得到警告。
這就需要在生產廠商、質量認證機構、消防監督管理部門、消防工程公司、最終用戶之間建立起一個有效的聯絡機制。
案例4
案例4涉及的是人員素質和管理水平的問題，與系統設計和產品質量并沒有太多的關系。像這些被人為惡意啟動的電氣式手拉開關，本身的操作就需要有兩個步驟，因此偶然的碰撞和觸摸根本是無法使它啟動的。
通常消極的解決方法是在電氣式手拉開關上再增加額外的防護措施（如增加防護罩等），即不斷增加被人為惡意啟動的難度，這樣也同樣就增加正常操作的難度，消防監督管理部門也未必認可這樣的做法。
積極的做法仍然是不斷提高內部人員的素質以及內部管理水平，但對于一些設置在外來人員也可以輕易接近的區域（如大樓中設在地下停車庫周圍的機房）的電氣式手拉開關，在取得消防監督管理部門的認可前提下，也可以考慮增加一些適當的保護措施。
案例5
案例5僅僅是涉及氣體滅火系統承包商自身的技術能力和管理水平的問題。選擇符合資質要求并有充分工程經驗的承包商，并要求其制定正確的施工工藝和操作規程，加強施工現場的日常監督管理，這是解決問題的正確方法。
4、結論
氣體滅火系統所保護的區域都是一些重要的場所，一旦發生氣體滅火系統的誤噴，無論是否出現對人員的傷害，其造成的社會影響和經濟損失都將是巨大的。因此，對于氣體滅火系統的誤噴必須引起足夠的重視。
氣體滅火系統產生誤噴的原因，同樣可能出現在其它的滅火系統中，如采用電啟動的雨淋系統、水噴霧系統和泡沫噴淋系統，它們的誤噴雖然不會對人員有所傷害，但由此造成的經濟損失也不一定會比氣體滅火系統的少。因此，對氣體滅火系統的誤噴加以分析研究，并在工程實踐中加以避免，應該是具有極其廣泛的意義。
引起氣體滅火系統誤噴的原因是多樣的，也涉及到多個方面，其中任何一個方面的疏忽，都有可能發生誤噴。而系統的承包商將在其中起到不可忽視的關鍵作用，如果選定的系統承包商除了具有規定的工程施工資質外，還具有豐富的工程實踐經驗，以及對同類產品的充分了解，就完全可以通過采取一些適當的技術措施來避免此類誤噴的發生。
同樣的，對系統進行科學、合理和完備的設計，同樣是避免系統出現誤噴的重要手段，而設計人員對規范標準的理解程度、對系統產品的熟悉程度都會成為關鍵因素，因此有必要進一步加強對專業設計人員業務水平的提高。
可以看出，除了產品本身可能存在的技術缺陷之外，引起氣體滅火系統誤噴的種種因素，實際上都是可以逐一加以消除或預防的，因此氣體滅火系統的使用從總體上說仍然是安全的。
至于產品本身可能存在的技術缺陷問題，目前只能寄希望于生產廠商應有的誠信，另外也希望各方能建立一套可行的事故申報和通報制度，以便對多次出現誤噴的產品謹慎使用。
為了使氣體滅火系統發生誤噴后，能對有關各方的經濟損失有一定的補償，建議引進對工程質量實施保險的做法，目前已確有保險公司設立了“建筑/安裝工程一切險”等相關的險種。
5、附件：
以上分析的是氣體滅火系統誤噴原因中的幾種，下面筆者請大家了解另外一種氣體滅火系統的誤噴。
建議閱讀：“啟動瓶微漏導致氣體滅火系統誤噴的可能性分析”；《消防科學與技術》2016年1月第25卷第1期。
摘要：基于啟動瓶微小泄漏造成氣體滅火系統誤噴的事實，針對啟動瓶瓶頭閥密封膜片的泄漏問題建立數學模型；計算出一定壓力下微小孔徑的泄漏量，說明存在微小泄漏的可能性。通過對氣體在水中溶解度和溶解速率的分析，應用氣體溶解速率的*雙膜理論”和氣體擴散的“菲克定律”，從理論上計算出氣密性試驗中的氮氣在水中的溶解速率；并以無管網氣體滅火系統為例，計算出由于啟動瓶微小泄漏可能導致誤噴的時間；從而得出滿足標準氣密性試驗條件的啟動瓶也有可能由于慢性泄漏而導致氣體滅火系統誤噴的結論。
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