國(guó)家圖書館建筑環(huán)境與消防保障系統(tǒng)

文｜國(guó)家圖書館中央控制室 于洪波

1 前言

我國(guó)城市建設(shè)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，高層建筑、地下建筑、公共娛樂場(chǎng)所不斷增多，其內(nèi)部裝修使用大量的可燃性材料，發(fā)生火災(zāi)的機(jī)率越來(lái)越高。國(guó)家圖書館建筑群中既有高層建筑也有地下建筑，功能類型包括基藏書庫(kù)、善本庫(kù)、報(bào)庫(kù)、閱覽室、計(jì)算機(jī)房以及公共娛樂場(chǎng)所等。為了適應(yīng)防火的需要，要使現(xiàn)代化火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的各種探測(cè)器覆蓋到建筑群的所有區(qū)域，成為全天候監(jiān)測(cè)火災(zāi)的“眼睛”；要引入智能芯片，使這雙“眼睛”具備判斷火警后再報(bào)出的功能，以使整個(gè)系統(tǒng)的誤報(bào)率大幅降低；要引入計(jì)算機(jī)技術(shù)，使大規(guī)模獨(dú)立尋址、集中報(bào)警、聯(lián)動(dòng)控制得以實(shí)現(xiàn)。這些先進(jìn)技術(shù)的貫穿結(jié)合，成就了今天的消防自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。這類報(bào)警系統(tǒng)的“人機(jī)對(duì)話”終端是消防控制室，人機(jī)結(jié)合的監(jiān)控形式在消防控制室內(nèi)實(shí)現(xiàn)；而這類報(bào)警系統(tǒng)與防入侵報(bào)警系統(tǒng)的并列運(yùn)行也是消防控制室的一個(gè)運(yùn)行模式，這種結(jié)合形式的控制室也就是通常所說(shuō)的綜合控制室。

2 國(guó)家圖書館一般建筑環(huán)境與消防系統(tǒng)的情況和設(shè)施配備

2.1 建筑群的特點(diǎn)及消防保障系統(tǒng)的基本情況

（1）目前國(guó)家圖書館南區(qū)最高建筑高64m，北區(qū)鋼鐵建筑頂高25m，總建筑面積逾220000m2，藏書已達(dá)2000多萬(wàn)冊(cè)。國(guó)家圖書館建筑整體的防火保護(hù)等級(jí)為一級(jí)，內(nèi)部用防火墻、防火卷簾門分隔，裝飾材料采用輕鋼龍骨、石膏板、阻燃性貼墻紙、阻燃性地毯等以減少建筑物內(nèi)部的火災(zāi)負(fù)載量，書架、書桌、書柜也采用金屬或鋼木結(jié)合的。全館的消防報(bào)警系統(tǒng)由主消防控制室和輔助消防控制室聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，7000多個(gè)火災(zāi)探測(cè)器遍布全館建筑群，任何一個(gè)地方發(fā)生火險(xiǎn)，消防控制室都能立即做出反應(yīng)。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可由消防控制室的計(jì)算機(jī)按照?qǐng)?zhí)行程序控制警鐘、警號(hào)、卷簾門、排煙風(fēng)機(jī)、空調(diào)系統(tǒng)、消防供水系統(tǒng)、緊急疏散廣播系統(tǒng)和電梯運(yùn)行系統(tǒng)的合理聯(lián)動(dòng)，也可以手動(dòng)或自動(dòng)開啟滅火系統(tǒng)。

（2）火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)（FAS）是必備的防火設(shè)施。國(guó)家圖書館火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)對(duì)建筑整體予以全面覆蓋。南區(qū)建筑群總建筑面積140000m2，有感煙探測(cè)器3000多個(gè)、感溫探測(cè)器400多個(gè)、人工報(bào)警按鈕近400個(gè)；北區(qū)建筑群總建筑面積80000m2，有感煙探測(cè)器1400多個(gè)、感溫探測(cè)器1000多個(gè)、人工報(bào)警按鈕100多個(gè)。

（3）防排煙設(shè)備是火災(zāi)發(fā)生時(shí)災(zāi)害區(qū)域內(nèi)人員的生命保證設(shè)施，這類設(shè)備設(shè)施的完好、有效是建筑群內(nèi)各類工作人員、讀者遇到火災(zāi)時(shí)逃生、延長(zhǎng)生存時(shí)間的必要保證。國(guó)家圖書館北區(qū)建筑地下2、3層及地下1層無(wú)可開外窗區(qū)域的防煙、排煙系統(tǒng)按照每小時(shí)排風(fēng)300m3設(shè)計(jì)；地下1層可開外窗區(qū)域及1～5層采用自然排煙方式；高12m的中廳采用機(jī)械排煙方式，平時(shí)空調(diào)用的送風(fēng)機(jī)在火災(zāi)時(shí)作補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)用。

南區(qū)高層建筑的送風(fēng)機(jī)的功率為7.5kW，送風(fēng)量為每小時(shí)19500～32200m3，排煙風(fēng)機(jī)的功率為5.5kW～7.5kW，排煙量為每小時(shí)15900～29200m3。

（4）常開防火門的控制裝置控制著十幾個(gè)裝有控制器的常開防火門。這些防火門全部設(shè)置在主要通道上，平時(shí)不影響人員的通行，災(zāi)害發(fā)生時(shí)不影響人員的疏散。在有煙火抵近防火門，附近的消防報(bào)警探測(cè)器報(bào)警后，控制器聯(lián)動(dòng)釋放關(guān)閉防火門，阻斷火焰的蔓延。

（5）防火卷簾門和提升門的控制裝置控制著100多個(gè)垂直運(yùn)動(dòng)的防火提升門。這些提升門將防火區(qū)域分隔成為不同的水平區(qū)段，起到阻斷煙火蔓延的作用。此外，還有近10個(gè)水平運(yùn)動(dòng)的鋼制卷簾門，它們的作用是將垂直分隔的區(qū)域上下分隔開來(lái)，并且與消防自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，保障上下各個(gè)區(qū)域的相對(duì)安全。

（6）電梯迫降控制裝置控制著25個(gè)（南區(qū)14個(gè)，北區(qū)11個(gè)）垂直運(yùn)動(dòng)的電梯和兩個(gè)傾斜電動(dòng)扶梯（北區(qū)），通過(guò)與消防自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，保證火災(zāi)發(fā)生時(shí)災(zāi)害區(qū)域的電梯降到底層不再啟用（消防電梯除外）。

（7）火災(zāi)應(yīng)急廣播設(shè)施、應(yīng)急照明與疏散指示設(shè)施、火災(zāi)警告設(shè)施是通知、引導(dǎo)人員自行撤離、疏散的重要設(shè)施，普遍應(yīng)用在通道、樓梯間、大廳、人員密集場(chǎng)所和出入口及其附近地點(diǎn)，保障區(qū)域內(nèi)需要撤離的人員能夠及時(shí)、有效、安全地撤出。

2.2 滅火系統(tǒng)的配置

（1）國(guó)家圖書館在一般書庫(kù)區(qū)域，即地下1、2、3層密集書庫(kù)配置了細(xì)水霧滅火設(shè)備，采用全淹沒應(yīng)用方式。細(xì)水噴霧滅火系統(tǒng)利用冷卻、窒息、乳化的原理進(jìn)行滅火，可以迅速撲滅66℃以上的可燃液體火災(zāi)；能夠與消防自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，也能夠人工啟動(dòng)；可在滅火的工作環(huán)境形成后有效地?fù)錅绫Ｗo(hù)區(qū)域內(nèi)的多種物質(zhì)燃燒形成的火災(zāi)。細(xì)水霧滅火系統(tǒng)是普遍應(yīng)用在書庫(kù)的滅火設(shè)備，其制造的細(xì)水霧微?？梢詰腋≡诳諝庵校瑢?duì)火焰區(qū)域的降溫和滅火的效果十分明顯，同時(shí)對(duì)書籍紙張的濕潤(rùn)作用較小，但這種系統(tǒng)不適合用于結(jié)冰的環(huán)境。

（2）國(guó)家圖書館使用的氣體滅火設(shè)備為備壓式FM200固定管網(wǎng)滅火系統(tǒng)，其所用滅火氣體的規(guī)定噴射時(shí)間與鹵代烷一樣，即10秒之內(nèi)，這種氣體破壞臭氧層的系數(shù)為0.001并且毒性低，可以在有人的區(qū)域使用，是目前比較理想的氣體滅火藥劑。氣體滅火設(shè)備負(fù)責(zé)保護(hù)UPS機(jī)房、外光纖接入機(jī)房、四庫(kù)全書的庫(kù)房、數(shù)據(jù)資源貯藏中心機(jī)房，以及網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備機(jī)房、善本庫(kù)、計(jì)算機(jī)中心機(jī)房、高低壓配電室等區(qū)域，能夠與消防自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，也能夠人工獨(dú)立啟動(dòng)，其撲救的環(huán)境在滅火氣體釋放后即可形成，可以有效地?fù)錅绫Ｗo(hù)區(qū)域內(nèi)的多種物質(zhì)燃燒形成的火災(zāi)。這種氣體滅火設(shè)備滅火效率高，對(duì)被保護(hù)文獻(xiàn)的損害小，但是造價(jià)較高。

（3）國(guó)家圖書館全建筑群內(nèi)的公共區(qū)段、一般的人員活動(dòng)區(qū)域、地下停車庫(kù)等配備水噴淋滅火系統(tǒng)，其中車庫(kù)區(qū)域配備的是干式滅火（預(yù)作用）設(shè)備，其他區(qū)域配備的是濕式滅火設(shè)備。這些設(shè)備能夠有效地與消防報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)撲救初期火災(zāi)的功能。

（4）國(guó)家圖書館整個(gè)建筑群體內(nèi)設(shè)有500多個(gè)室內(nèi)消火栓。消防水泵是消防保障的基礎(chǔ)設(shè)施，能夠與消防自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，也可由人工就地啟動(dòng)，其配置與建筑群的高度和面積有關(guān)。

（5）北區(qū)中廳的大空間配有兩套水炮滅火系統(tǒng)、9套微型自動(dòng)掃描滅火裝置，它們都是獨(dú)立的濕式滅火設(shè)備，與微電子掃描系統(tǒng)共用一套監(jiān)控主機(jī)，具有響應(yīng)快、準(zhǔn)、畫面可視的優(yōu)點(diǎn)。

3 圖書館內(nèi)書庫(kù)環(huán)境的特殊消防需求及解決方案

（1）國(guó)家圖書館重點(diǎn)區(qū)域安裝了“空氣采樣及早期報(bào)警設(shè)備”。這種報(bào)警系統(tǒng)能夠在物質(zhì)達(dá)到熱崩潰點(diǎn)時(shí)，偵測(cè)到該物質(zhì)產(chǎn)生的大量熱解釋放粒子并實(shí)施報(bào)警，其探測(cè)時(shí)間比FAS感溫探測(cè)器的探測(cè)響應(yīng)時(shí)間，乃至感煙探測(cè)器的探測(cè)時(shí)間都要早得多。空氣采樣及早期報(bào)警設(shè)備主要應(yīng)用于重要區(qū)段、要害位置和有早期報(bào)警需求的部門，“四庫(kù)全書”庫(kù)區(qū)就安裝了此類設(shè)備，并通過(guò)同時(shí)同地點(diǎn)運(yùn)行該系統(tǒng)與FAS組成了復(fù)合形式的火災(zāi)偵測(cè)系統(tǒng)，形成了多梯次的保障模式，達(dá)到了提早報(bào)警的目的。

（2）雖然國(guó)家圖書館書庫(kù)普遍配備了細(xì)水霧滅火系統(tǒng)和氣體滅火系統(tǒng)，但仍在每層配備了足夠的消火栓。例如，南區(qū)高層建筑消火栓一層給水管線敞口壓力達(dá)到8kg，頂層給水敞口壓力可達(dá)3kg；室外消防井為直徑150mm的環(huán)狀供水管網(wǎng)，室內(nèi)消火栓主管線直徑為200mm；室內(nèi)消火栓配有兩個(gè)面向建筑群外的消防接合器，設(shè)置在整個(gè)建筑群的西南側(cè)。

（3）地上建筑庫(kù)群與地下建筑庫(kù)群防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要考慮的內(nèi)容是不同的：地下2、3層是氣體滅火區(qū)域，配有專門的排煙風(fēng)機(jī)；地下1層與主書庫(kù)共用一套排煙機(jī)和送風(fēng)機(jī)。

（4）國(guó)家圖書館有一套比較龐大的軌道傳送系統(tǒng)。在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，豎直方向的主要傳送通道存在“煙囪效應(yīng)”，有對(duì)外的出口，水平方向的通道有過(guò)煙過(guò)火的可能，故此要設(shè)置足夠的防火分隔門予以保障。涉及到氣體滅火區(qū)域的軌道傳送系統(tǒng)防火工作則更為復(fù)雜，需要根據(jù)實(shí)際情況采取特殊方式予以解決，可參見筆者發(fā)表于《智能建筑與城市信息》2010年1月刊的《國(guó)家圖書館軌道物流傳送系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制》一文中的相關(guān)內(nèi)容。

4 讀者活動(dòng)區(qū)域、公共環(huán)境消防系統(tǒng)的特殊需求

（1）對(duì)于閱覽室、自習(xí)室、辦證處、目錄檢索廳、出納臺(tái)等人員密集度較高的開闊區(qū)域，除了水噴淋系統(tǒng)外，消火栓和防火卷簾門、提升門的作用亦不可小視。這些設(shè)備是防火分隔不可或缺的必要設(shè)備，需要實(shí)現(xiàn)與消防自動(dòng)報(bào)警設(shè)備聯(lián)動(dòng)，從而在關(guān)鍵時(shí)刻為挽救人員的生命贏得時(shí)間。

（2）報(bào)告廳、會(huì)議室、音樂廳、展覽廳等區(qū)域人員密集度更高，空間更加開闊。在這些區(qū)域，火災(zāi)發(fā)生時(shí)人員及時(shí)、有效的撤離是避免群死群傷的關(guān)鍵，因而水噴淋系統(tǒng)對(duì)初期火災(zāi)的撲救，防火逃生門的明顯和暢通就顯得特別重要，而消火栓也是撲救火災(zāi)的基本裝備。

（3）少兒圖書館的情況比較特殊，除了需要配備水噴淋系統(tǒng)、消火栓系統(tǒng)、防火卷簾門、提升門，并且適宜設(shè)置在一層（首層）外，還需要與成人圖書館分隔，并且辟有直接通向室外安全區(qū)域的安全疏散門。

（4）對(duì)于消防控制室、水泵房、配電室、空調(diào)機(jī)房、電梯機(jī)房、氣體滅火系統(tǒng)的貯氣間而言，除了必要的消防報(bào)警設(shè)備外，配備一定數(shù)量的輕型手持滅火器也是必須要考慮到的問題。另外，消防控制室內(nèi)的值班人員是最后撤離危險(xiǎn)建筑群的人員，故此需要有兩套撤出路徑予以保障。

（5）地下停車庫(kù)、地面停車場(chǎng)內(nèi)停放的車輛，不應(yīng)侵占消防通道，更不應(yīng)跨、壓室外消火栓井的井蓋。

（6）人員疏散通道、走廊、大廳、樓梯口處要安裝燈光疏散標(biāo)志，如果有門禁設(shè)備，實(shí)現(xiàn)其與消防系統(tǒng)合理有效的聯(lián)動(dòng)是基本要求。

5 消防系統(tǒng)的電力保障問題

備用電源的作用是保障消防系統(tǒng)不會(huì)在停電時(shí)立即失效，這是消防自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)必須具備的功能。國(guó)家圖書館一般區(qū)域所配備用電源的保障時(shí)間大于4小時(shí)。

6 結(jié)束語(yǔ)

以國(guó)家圖書館為例，圖書館建筑環(huán)境與消防保障系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要綜合考慮各方面情況，既要考慮到建筑環(huán)境，包括地面上下的書庫(kù)環(huán)境、地下車庫(kù)環(huán)境和報(bào)告廳、自習(xí)室、閱覽室等的環(huán)境，又要兼顧到業(yè)務(wù)需求，乃至人員疏散的要求；要做到統(tǒng)籌兼顧、全面考慮，在符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，以實(shí)際需求為重點(diǎn)。這是保障消防安全的要求，也是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)長(zhǎng)期管理、設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的保障。