管網(wǎng)氣體滅火系統(tǒng)報警及聯(lián)動控制探討

李 陽

(陜西省建筑設(shè)計研究院有限責(zé)任公司, 陜西 西安 710018)

0 引 言

隨著社會的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,各地新建的數(shù)據(jù)中心、圖書館、博物館、綜合醫(yī)院等建筑不斷涌現(xiàn),這些建筑因其特殊性,保護(hù)對象需要滅火后破壞性小的介質(zhì)進(jìn)行保護(hù),氣體滅火系統(tǒng)以其固有的特性在該類建筑中得到廣泛的應(yīng)用。

GB 50016—2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》[1](2018版)中第8.3.9條列舉8條需要設(shè)置自動滅火系統(tǒng),并宜采用氣體滅火的建筑類型。國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50370—2005《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》[2]中第3.2.1條規(guī)定,氣體滅火系統(tǒng)適用于撲救下列火災(zāi):電氣火災(zāi),固體表面火災(zāi),液體火災(zāi),滅火前能切斷氣源的氣體火災(zāi)。

氣體滅火系統(tǒng)是傳統(tǒng)的固定式滅火系統(tǒng)(水、氣體、泡沫、干粉)之一,應(yīng)用非常廣泛。近年來,為保護(hù)大氣臭氧層,維護(hù)人類生態(tài)環(huán)境,國內(nèi)外消防界已開發(fā)出七氟丙烷、IG-541、熱氣溶膠等氣體滅火系統(tǒng)。 然而在工程設(shè)計中,電氣設(shè)計人員對氣體滅火系統(tǒng)的原理及組成不夠了解,特別對有管網(wǎng)系統(tǒng)的報警及聯(lián)動方式的認(rèn)識有部分誤區(qū)。

1 氣體滅火系統(tǒng)

GB 50370—2005《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》規(guī)范中主要規(guī)定七氟丙烷、IG-541混合氣體、熱氣溶膠三類滅火系統(tǒng)。根據(jù)其滅火特性和技術(shù)成熟程度,七氟丙烷是在工程中應(yīng)用最多的。七氟丙烷滅火方式的應(yīng)用主要以全淹沒滅火為主,可分為預(yù)制滅火系統(tǒng)和管網(wǎng)滅火系統(tǒng),其中管網(wǎng)滅火系統(tǒng)又分為單元獨立滅火系統(tǒng)和組合分配滅火系統(tǒng)。

預(yù)制滅火系統(tǒng)是將滅火劑儲存裝置和噴放組件等預(yù)先設(shè)計,成套組裝,且具有聯(lián)動控制功能的滅火系統(tǒng)。預(yù)制七氟丙烷自動滅火系統(tǒng)的組成如圖1所示。在一般的工程中,變電所因位置分散且數(shù)量少,采用的多為預(yù)制滅火系統(tǒng)。

圖1 預(yù)制七氟丙烷自動滅火系統(tǒng)的組成

管網(wǎng)氣體滅火系統(tǒng)是將滅火劑從儲存裝置經(jīng)由干管支管輸送至噴放組件實施噴放的滅火系統(tǒng)。管網(wǎng)組合分配滅火系統(tǒng)的組成如圖2所示。對兩個及兩個以上的防護(hù)區(qū),可采用組合分配系統(tǒng),對于特別重要的場所,在經(jīng)濟(jì)條件容許的情況下可考慮采用單元獨立系統(tǒng)。組合分配能減少設(shè)備用量及設(shè)備占地面積,節(jié)省工程投資費(fèi)用,故在醫(yī)院、地鐵等需要氣體滅火防護(hù)區(qū)的建筑中運(yùn)用較多。

圖2 管網(wǎng)組合分配滅火系統(tǒng)的組成

預(yù)制滅火系統(tǒng)組成簡單,且平時接觸較多,故主要探討七氟丙烷管網(wǎng)組合分配滅火系統(tǒng)。

工程設(shè)計中,氣體滅火系統(tǒng)為水專業(yè)設(shè)計范疇,電氣設(shè)計人員根據(jù)水專業(yè)的提資完成相關(guān)報警及聯(lián)動設(shè)計。為進(jìn)一步熟悉管網(wǎng)組合分配氣體滅火系統(tǒng),簡要對系統(tǒng)主要組件及放氣動作流程進(jìn)行簡單說明。

主要組件功能說明如下:

(1) 啟動裝置。因七氟丙烷滅火劑的飽和蒸氣壓力較低(20 ℃時絕對蒸汽壓力為0.39 MPa),不能滿足管道輸送和噴放汽化的要求,通常采用在滅火劑儲瓶內(nèi)充裝氮氣增壓的方式。在噴放滅火劑時,把動力氣體注入滅火劑儲瓶,使滅火劑儲瓶壓力迅速升高,推動滅火劑在管網(wǎng)中長距離快速輸送,增強(qiáng)滅火劑的霧化效果,更有效地實施滅火。故通常在七氟丙烷滅火系統(tǒng)中設(shè)置驅(qū)動系統(tǒng)。

(2) 選擇閥。選擇閥是在組合分配滅火系統(tǒng)中用于控制滅火劑流向的裝置。由于管網(wǎng)組合分配系統(tǒng)同時保護(hù)多個防護(hù)區(qū),滅火劑的配置是按最大保護(hù)區(qū)來計算,考慮的是在同一時間只有一個保護(hù)區(qū)發(fā)生火情的情況。故在發(fā)生火災(zāi)時控制器需要根據(jù)程序設(shè)定聯(lián)動打開相應(yīng)選擇閥,來滿足其防護(hù)區(qū)滅火的氣體量要求。

(3) 壓力開關(guān)。壓力開關(guān)是用來檢測并反饋滅火劑是否噴放的信號裝置。

(4) 低壓泄漏閥。低壓泄漏閥安裝在啟動回路上,用于釋放啟動容器閥緩慢泄露出的啟動氣體,防止啟動氣體在啟動管路內(nèi)積聚而引起系統(tǒng)誤動作。

主要放氣動作流程如下:

(1) 聯(lián)動控制方式。當(dāng)控制器發(fā)出聯(lián)動信號后,打開啟動瓶電磁瓶頭閥,釋放啟動氣體,啟動氣體通過啟動管路打開相應(yīng)的選擇閥和儲氣瓶瓶頭閥,釋放滅火劑。

(2) 手動機(jī)械控制方式。當(dāng)聯(lián)動程序故障,也可拔除相應(yīng)保護(hù)區(qū)的啟動瓶電磁瓶頭閥的止動簧片,壓下電磁瓶頭閥手柄,即打開電磁瓶頭閥,釋放啟動氣體。啟動氣體打開相應(yīng)的選擇閥、儲氣瓶瓶頭閥,釋放滅火劑,實施滅火。如遇上電磁瓶頭閥維修或者啟動氣體儲瓶充換氮氣不能工作,可手動壓下相應(yīng)保護(hù)區(qū)的選擇閥手柄,敞開壓臂,打開選擇閥;然后再扳動相應(yīng)儲氣瓶瓶頭閥上的手柄,釋放滅火劑,實施滅火。

2 報警及聯(lián)動控制

GB 50370—2005《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》第5.0.1條規(guī)定,采用氣體滅火系統(tǒng)的防護(hù)區(qū),應(yīng)設(shè)置火災(zāi)自動報警系統(tǒng);第5.0.2條規(guī)定,管網(wǎng)式系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置自動控制、手動控制和機(jī)械應(yīng)急控制三種啟動方式。一般情況下應(yīng)使用手動控制方式,在保護(hù)區(qū)無人的情況下可以轉(zhuǎn)換為自動控制方式。

(1) 自動控制滅火過程。聯(lián)動控制設(shè)計在GB 50116—2013《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》[3]第4.4.2條中有具體規(guī)定:當(dāng)滅火控制器收到同一防護(hù)區(qū)的兩種不同類型火災(zāi)探測器同時探測到火險信號時,即立即啟動聲光報警,發(fā)出緊急疏散和氣體噴放預(yù)報警;當(dāng)收到第二次報警信號后關(guān)閉相關(guān)聯(lián)動設(shè)備,向報警系統(tǒng)發(fā)出反饋信號,延時結(jié)束,立即向?qū)?yīng)防護(hù)區(qū)電磁啟動裝置發(fā)出滅火指令,釋放滅火劑經(jīng)噴嘴到防護(hù)區(qū)內(nèi),實施滅火,同時在滅火氣體壓力作用下壓力訊號器動作并將信號反饋至滅火控制器,控制器同時發(fā)出聯(lián)動信號,點亮該防護(hù)區(qū)入口處設(shè)置的氣體釋放指示燈,提醒人員放氣勿入。

(2) 手動控制滅火過程。在此狀態(tài)下,滅火控制器只是接收火災(zāi)探測器探測到的火險信號,并聯(lián)動啟動安裝于防護(hù)區(qū)內(nèi)外的警鈴和聲光報警器動作,不會發(fā)出滅火指令,在需要啟動氣體滅火裝置時,現(xiàn)場操作人員可以手動按下防護(hù)區(qū)門口的緊急啟停按鈕啟動滅火裝置,即可進(jìn)入上述滅火控制程序,釋放滅火劑,實施滅火。

(3) 機(jī)械應(yīng)急手動控制滅火過程。拉出發(fā)生火災(zāi)相對應(yīng)防護(hù)區(qū)的啟動氣體儲瓶上電磁啟動裝置機(jī)械應(yīng)急啟動手柄下的保險卡環(huán),實施滅火。

七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)控制流程如圖3所示。

3 工程案例

筆者目前參與設(shè)計某三甲醫(yī)院腫瘤病房綜合樓的電氣設(shè)計,其建筑內(nèi)部存在多個醫(yī)療設(shè)備用房,根據(jù)水專業(yè)提資,均采用七氟丙烷管網(wǎng)組合分配氣體滅火系統(tǒng),其組成方式是一套氣體系統(tǒng)保護(hù)8個防區(qū)。8個防區(qū)氣體滅火系統(tǒng)組成如圖4所示。

通過該工程的設(shè)計,有以下幾點體會與認(rèn)識:

圖3 七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)控制流程

圖4 8個防區(qū)氣體滅火系統(tǒng)組成

(1) 查詢國內(nèi)主流氣體滅火控制器廠家,其控制器最多只可配4個氣體防區(qū)。經(jīng)與氣體滅火控制器廠家技術(shù)工程師溝通,一套氣體系統(tǒng)保護(hù)8個防區(qū)此種情況,可設(shè)兩套氣體滅火控制器,通過CAN總線與消防控制室火警控制主機(jī)連接,可滿足報警及聯(lián)動控制要求。

(2) 關(guān)于聯(lián)動控制。GB 50116—2013《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》第4.4.2條規(guī)定,聯(lián)動控制要關(guān)閉防護(hù)區(qū)域的送(排)風(fēng)機(jī)及送(排)風(fēng)閥門。GB 50736—2012《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》[4]第6.3.9條規(guī)定,可能突然散發(fā)大量有害氣體或有爆炸危險氣體的場所應(yīng)設(shè)置事故通風(fēng)。氣體滅火系統(tǒng)在消防滅火時會噴放大量七氟丙烷,故在消防滅火后需要災(zāi)后排煙或災(zāi)后通風(fēng)。一般暖通專業(yè)提資氣體滅火房間設(shè)置事故排風(fēng)風(fēng)機(jī)及事故補(bǔ)風(fēng)風(fēng)機(jī)。分如下兩種情況:

① 地下室的房間根據(jù)情況會設(shè)置平時兼事故排風(fēng)風(fēng)機(jī)P-B*-1,其聯(lián)動規(guī)則為平時開啟排風(fēng)風(fēng)機(jī)P-B*-1及70 ℃電動防火百葉風(fēng)口?；馂?zāi)時,電信號關(guān)閉70 ℃電動防火百葉風(fēng)口、室內(nèi)排風(fēng)管上自動復(fù)位型70 ℃防火閥、排風(fēng)風(fēng)機(jī)P-B*-1?；馂?zāi)撲滅后,電信號開啟自動復(fù)位型70 ℃防火閥,自動或手動開啟排風(fēng)風(fēng)機(jī)P-B*-1及70 ℃電動防火百葉風(fēng)口。排風(fēng)風(fēng)機(jī)P-B*-1手動控制裝置室內(nèi)、門外各設(shè)一個。平時兼事故風(fēng)機(jī)防火閥及風(fēng)口設(shè)置如圖5所示。

圖5 平時兼事故風(fēng)機(jī)防火閥及風(fēng)口設(shè)置

② 一般情況僅設(shè)事故排風(fēng)風(fēng)機(jī)P-1-1及事故補(bǔ)風(fēng)風(fēng)機(jī)S-1-1,其聯(lián)動規(guī)則為:當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時,電信號關(guān)閉排風(fēng)風(fēng)機(jī)P-1-1、所有室內(nèi)送排風(fēng)風(fēng)管上自動復(fù)位型70 ℃防火閥、補(bǔ)風(fēng)風(fēng)機(jī)S-1-1?；馂?zāi)撲滅后,電信號開啟著火房間及相鄰一個房間的送排風(fēng)管上自動復(fù)位型70 ℃防火閥,自動或手動開啟排風(fēng)風(fēng)機(jī)P-1-2及補(bǔ)風(fēng)風(fēng)機(jī)S-1-1。排風(fēng)風(fēng)機(jī)及補(bǔ)風(fēng)風(fēng)機(jī)手動控制裝置在室內(nèi)、門外方便開啟處各設(shè)一個。事故排風(fēng)、補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)防火閥及風(fēng)口設(shè)置如圖6所示。

需要注意如下問題:

① 國標(biāo)圖集16D303-2《常用風(fēng)機(jī)控制電路圖》第89～95頁中平時兼事故兩用單速風(fēng)機(jī)電路圖XKGF-1～4不能直接引用。根據(jù)其二次原理圖,可實現(xiàn)的功能為當(dāng)收到氣體報警控制器信號時僅能啟動風(fēng)機(jī),并不能實現(xiàn)在發(fā)生火災(zāi)時聯(lián)動停運(yùn)風(fēng)機(jī)。

圖6 事故排風(fēng)、補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)防火閥及風(fēng)口設(shè)置

② 有電氣設(shè)計人員會誤認(rèn)為“火災(zāi)時由 FAS消防聯(lián)動開啟事故風(fēng)機(jī)”。若真實施 “火災(zāi)時由 FAS消防聯(lián)動開啟事故風(fēng)機(jī)”,則導(dǎo)致火災(zāi)蔓延或大量滅火氣體快速流失,前者會使火災(zāi)加劇,后者導(dǎo)致氣體滅火效果大減。

③ 對需要參與災(zāi)后排煙或災(zāi)后通風(fēng)的事故風(fēng)機(jī),火災(zāi)時不能采用 FAS 聯(lián)動控制輸入/輸出模塊通過分勵脫扣器使斷路器跳閘來停運(yùn)風(fēng)機(jī),應(yīng)通過二次控制回路來停運(yùn)風(fēng)機(jī),有利于災(zāi)后的事故風(fēng)機(jī)及時投運(yùn),快速有效地進(jìn)行排煙或通風(fēng)。

(3) 設(shè)計時需要設(shè)置聲光警報器及放氣指示燈兩種,兩者有明顯區(qū)別。在預(yù)警階段,防護(hù)區(qū)內(nèi)外聲光報警器動作,提醒防護(hù)區(qū)內(nèi)人員迅速撤離,防護(hù)區(qū)入口處火災(zāi)聲光報警器提醒人員不要誤入。在滅火階段,啟動安裝在防護(hù)區(qū)門外指示滅火劑噴放的放氣指示燈,防止氣體滅火防護(hù)區(qū)在氣體釋放后出現(xiàn)人員誤入現(xiàn)象[5]。

4 結(jié) 語

近年來建筑火災(zāi)頻發(fā),消防滅火應(yīng)引起建筑設(shè)計人員的高度重視。電氣設(shè)計人員需要對水暖專業(yè)的相關(guān)系統(tǒng)及設(shè)備有一個充分的認(rèn)識,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的建筑電氣設(shè)計才安全、合理、可靠。