本發明屬于安全防火領域，特別涉及一種注氮控氧主動防火系統及其使用方法。

背景技術：

目前，為了消防安全，通常在建筑物內安裝各種自動滅火系統。對于存在有重要設備或物資的封閉空間(如各類機房、重要物資庫房等)，為了防止被保護的對象免受滅火介質污損，往往要安裝化學或惰性氣體滅火系統。這些氣體滅火系統必須采用大數量高壓鋼瓶或大容量壓力容器，將滅火所需要的滅火介質長期儲存在現場，待發生火災時才釋放出來，利用氣體化學或物理的作用進行撲救。

各類滅火系統的一個重要特征是立足于滅火，而不是主動防火，即需要在火災發生以后才被動發揮滅火作用，而不能避免火災的發生。各類氣體滅火系統的一個重要缺陷是難免造成對生態環境的破壞(化學物質或氣體的危害)、對保護空間內的人員危害(包括窒息和毒害)以及對內部設備物資的損傷(冷激、射流沖擊等)。即使某些被稱為可以通過滅火濃度控制，達到對人員生命安全無害的氣體滅火系統，其實在實際使用中，由于難以實時且精確地達到其保證安全的各種條件(如保護空間容積，滅火劑用量等)，所以仍然無法達到安全無傷害的目標。

有鑒于此，本發明人專門設計了一種注氮控氧主動防火系統及其使用方法，本案由此產生。

技術實現要素：

本發明為解決上述問題，提供了一種注氮控氧主動防火系統及其使用方法，以實時且精確地達到保證安全的條件，起到主動防火的效果，確保環境、人員和財產的安全。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種注氮控氧主動防火系統，包括供氮裝置、控制模塊和至少一個防火保護空間，供氮裝置向防火保護空間中通入氮氣，防火保護空間內設有兩個氧濃度探測器，控制模塊分別連接供氮裝置和氧濃度探測器，控制模塊包括主控制器、氧濃度上限模塊、氧濃度下限模塊、報警控制器和報警裝置，主控制器分別連接氧濃度上限模塊、氧濃度下限模塊和報警控制器，報警控制器連接報警裝置，主控制器和報警控制器分別位于防火保護空間的內部和外部。

所述防火保護空間的容積小于540m³時，供氮裝置通過無管網注氮的方式向防火保護空間中通入氮氣；防火保護空間的容積為540-8000m³時，供氮裝置通過管網注氮的方式向防火保護空間中通入氮氣。

所述供氮裝置包括空氣壓縮機組和氣體分離機組，空氣壓縮機組和氣體分離機組分別位于防火保護空間的外部和內部，空氣壓縮機組和氣體分離機組相互配合實現無管網注氮。

注氮控氧主動防火系統還包括進氣管道和注氮管道，供氮裝置通過進氣管道垂直連接注氮管道，注氮管道均勻設置在防火保護空間內，且注氮管道上設有至少兩個氮氣注入口，氮氣注入口對稱分布在進氣管道的兩側，以實現管網注氮。

所述氮氣注入口垂直向下。

注氮控氧主動防火系統還包括氧濃度顯示模塊，氧濃度顯示模塊連接所述報警控制器。

所述氧濃度探測器的安裝位置距地面的距離為1.5-1.6m。

一種注氮控氧主動防火系統的使用方法，包括以下步驟：

步驟1，設定控制模塊的氧濃度上限模塊、氧濃度下限模塊和報警控制器；

步驟2，供氮裝置向防火保護空間輸入氮氣；

步驟3，在防火保護空間內的氧濃度探測器可隨時檢測防火保護空間內的氧氣濃度值，并將檢測數據傳遞給控制模塊的主控制器；

步驟4，若氧濃度探測器檢測的氧氣濃度值高于氧濃度上限模塊設定的閾值，則自動啟動供氮裝置，若氧濃度探測器檢測的氧氣濃度值低于氧濃度下限模塊設定的閾值，則自動關閉供氮裝置，若氧濃度探測器檢測的氧氣濃度值不在報警控制器設定的閾值范圍內，則自動開啟報警裝置。

所述步驟4中，當防火保護空間內沒人時，氧濃度上限模塊設定的閾值為13.5％，氧濃度下限模塊設定的閾值為12.5％，報警控制器設定的閾值范圍為12.0-14.0％。

所述步驟4中，當有人短暫停留在防火保護空間內時，氧濃度上限模塊設定的閾值為16.0％，氧濃度下限模塊設定的閾值為14.0％，報警控制器設定的閾值范圍為13.0-17.0％。

采用上述方案后，本發明能夠實時且精確地達到保證安全的條件，起到主動防火的效果，尤其是針對環境、人員和財產起到有效的保護作用：

1)保護環境

本發明采用的氣體為氮氣，氮氣為全天然氣體，其使用不會破壞生態及環境；

2)保護生命

防火保護空間內的氧濃度隨著氮氣的注入而下降，使火無法燃起，尤其當氧濃度低至14％-16％之間時，防火保護空間內不會著火，更重要的是，此時的氧濃度對人體無害；

3)保護財產

本發明是在防火保護空間內注入常壓的氣態氮氣，使防火保護空間內的氧濃度降低，在該環境內，火無法燃起，不會破壞防火保護空間內的任何設備，甚至這種低氧環境還可以延緩因氧化反應而造成的破壞，對財產起到最完全和有效的保護。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本發明的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發明的結構原理圖；

圖2為本發明控制模塊的結構原理圖。

圖中：

1-供氮裝置；2-控制模塊；21-主控制器；22-氧濃度上限模塊；23-氧濃度下限模塊；24-報警控制器；25-報警裝置；3-氧濃度探測器。

具體實施方式

為了使本發明所要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚、明白，以下結合附圖和實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

如圖1和圖2所示，本發明的一種注氮控氧主動防火系統，包括供氮裝置1、控制模塊2和至少一個防火保護空間，供氮裝置1向防火保護空間中通入氮氣，防火保護空間內設有兩個氧濃度探測器3，控制模塊2分別連接供氮裝置1和氧濃度探測器3，控制模塊2包括主控制器21、氧濃度上限模塊22、氧濃度下限模塊23、報警控制器24和報警裝置25，主控制器21分別連接氧濃度上限模塊22、氧濃度下限模塊23和報警控制器24，報警控制器24連接報警裝置25，主控制器21和報警控制器24分別位于防火保護空間的內部和外部。報警裝置25可以是聲光報警裝置。

上述的供氮裝置1與防火保護空間的配置可以是一機一區、一機多區或多機一區。供氮裝置1的電壓采用220VAC或380VAC。裝機功率為4kW以下的供氮裝置1的電壓采用220V或380VAC；裝機功率為4kW及4kW以上的供氮裝置1的電壓采用3相380VAC。單臺供氮裝置1的主要技術參數可參照下表。

表1 單臺供氮裝置的主要技術參數

同時，防火保護空間采用密度較高的建筑材料砌筑，其縫隙并采用不燃燒材料封堵。在防護期間，防火保護空間內的門窗不得開啟，其氣密性等級不應低于現行國家標準《建筑外窗氣密性能分級及檢測方法》GB/T 7107規定的Ⅲ級水平。

防火保護空間還設有氣體滲漏檢測裝置，氣體滲漏檢測裝置連接所述主控制器21，主控制器21控制防火保護空間的門窗，以控制門窗自動開關。

其中，門窗開口部位的四周應采用密封條和透明塑料布加以密封。

防火保護空間的樓板、屋頂和圍護上不應有常開的孔洞，若存在孔洞，則采用具有相同耐火極限的材料進行封堵嚴密。同時，對防火保護空間內必須穿越的管道、線槽設有阻斷空氣對流的措施。

本發明可以適用于下列相對密閉的場所：

1、有固體、液體、氣體可燃物的電氣設備場所；

2、無人停留的場所(如儲油罐、危險品倉庫等)；

3、有人短暫停留的場所(如橋吊、塔吊、岸吊、機房、無人職守間、配電室、電纜夾層間、電纜槽、電纜隧道、倉庫、煙草倉庫、銀行金庫、檔案館、珍藏館、文物館、通信和電信設備間等)；

4、低氧環境下無不良后果的場所。

本發明不適用于下列場所：

1、有硝化纖維素、火藥炸藥等含能材料，或有鉀、鈉、鎂、鈦、鋯等活潑金屬，或有氫化鉀、氫化鈉等氫化物制品，或有磷等易自燃物質的場所；

2、非相對密閉空間，或有帶新風補給的空調系統的場所；

3、有明火的場所(如鍋爐房、廚房等)。

在本實施例中，當防火保護空間的容積小于540m³時，供氮裝置1通過無管網注氮的方式向防火保護空間中通入氮氣；當防火保護空間的容積為540-8000m³時，供氮裝置1通過管網注氮的方式向防火保護空間中通入氮氣。

當防火保護空間的容積小于540m³時，供氮裝置1包括空氣壓縮機組和氣體分離機組，空氣壓縮機組和氣體分離機組分別位于防火保護空間的外部和內部，空氣壓縮機組和氣體分離機組相互配合實現無管網注氮。其中，氣體分離機組可以是分子篩式空氣分離機，也可以是膜分離機。本發明藉由空氣壓縮轉換吸附原理，利用此變壓壓吸附制程來分離空氣成分。

進一步地，分子篩式空氣分離機包括兩個分子篩槽，空氣壓縮機將壓縮空氣注入兩個篩槽內，因氮分子較氧分子大，氧分子會被吸附于槽內再通過排放裝置進行排放，最后，氮氣得以存儲于分子篩槽內，并用于注入防火保護空間內。

優選地，空氣壓縮機組設置在防火保護空間之外，并靠近防火保護空間，空氣壓縮機組與防火保護空間之間的距離不大于50m。

進一步地，空氣壓縮機組距防火保護空間的外墻面不小于200mm，空氣壓縮機組的長邊與相鄰外墻平行。

進一步地，空氣壓縮機組正面朝外，以便檢修。

注氮控氧主動防火系統還包括備用供氮裝置，備用供氮裝置連接控制模塊2，以備不時之需。優選地，備用供氮裝置的裝機功率不小于防火保護空間內最大供氮裝置的裝機功率。

當防火保護空間的容積為540-8000m3時，注氮控氧主動防火系統還包括進氣管道和注氮管道，供氮裝置1通過進氣管道垂直連接注氮管道，注氮管道均勻設置在防火保護空間內，且注氮管道上設有至少兩個氮氣注入口，氮氣注入口對稱分布在進氣管道的兩側，以實現管網注氮。

為了使防火效果更佳，進氣管道和注氮管道為阻燃型塑料管、熱鍍鋅鋼管、不銹鋼管、銅管、鋼塑復合管等。

在本實施例中，氮氣注入口垂直向下，以快速起到防火的目的。

注氮控氧主動防火系統還包括氧濃度顯示模塊，氧濃度顯示模塊連接所述報警控制器24，進一步便于觀察和操作，有助于實時且精確地達到保證安全的條件。

優選地，氧濃度探測器3安裝位置遠離氮氣注入口，且氧濃度探測器3的安裝位置距地面的距離為1.5-1.6m。

為了進一步便于觀察和操作，報警控制器24的安裝位置距地面的距離為1.5-1.6m。

本發明還揭示了一種注氮控氧主動防火系統的使用方法，包括以下步驟：

步驟1，設定控制模塊2的氧濃度上限模塊22、氧濃度下限模塊23和報警控制器24；

步驟2，供氮裝置1向防火保護空間輸入氮氣；

步驟3，在防火保護空間內的氧濃度探測器3可隨時檢測防火保護空間內的氧氣濃度值，并將檢測數據傳遞給控制模塊2的主控制器21；

步驟4，若氧濃度探測器3檢測的氧氣濃度值高于氧濃度上限模塊22設定的閾值，則自動啟動供氮裝置1，若氧濃度探測器3檢測的氧氣濃度值低于氧濃度下限模塊23設定的閾值，則自動關閉供氮裝置1，若氧濃度探測器3檢測的氧氣濃度值不在報警控制器24設定的閾值范圍內，則自動開啟報警裝置25。

在上述步驟4中，當防火保護空間內沒人時，氧濃度上限模塊22設定的閾值為13.5％，氧濃度下限模塊23設定的閾值為12.5％，報警控制器24設定的閾值范圍為12.0-14.0％，以起到最佳的防火效果。

同樣地，步驟4中，當有人短暫停留在防火保護空間內時，氧濃度上限模塊22設定的閾值為16.0％，氧濃度下限模塊23設定的閾值為14.0％，報警控制器24設定的閾值范圍為13.0-17.0％。

本發明能夠實時且精確地達到保證安全的條件，起到主動防火的效果，尤其是針對環境、人員和財產起到有效的保護作用：

1)保護環境

本發明采用的氣體為氮氣，氮氣為全天然氣體，其使用不會破壞生態及環境；

2)保護生命

防火保護空間內的氧濃度隨著氮氣的注入而下降，使火無法燃起，尤其當氧濃度低至14％-16％之間時，防火保護空間內不會著火，更重要的是，此時的氧濃度對人體無害；

3)保護財產

本發明是在防火保護空間內注入常壓的氣態氮氣，使防火保護空間內的氧濃度降低，在該環境內，火無法燃起，不會破壞防火保護空間內的任何設備，甚至這種低氧環境還可以延緩因氧化反應而造成的破壞，對財產起到最完全和有效的保護。

上述說明示出并描述了本發明的優選實施例，如前所述，應當理解本發明并非局限于本文所披露的形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環境，并能夠在本文所述發明構想范圍內，通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離本發明的精神和范圍，則都應在本發明所附權利要求的保護范圍內。