氣體滅火系統(tǒng)的電氣控制

崔 浩, 董紹兵, 韋 強(qiáng)

(浙江大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司, 浙江 杭州 310028)

0 引 言

變電所、數(shù)據(jù)機(jī)房、含有高價(jià)值儀器設(shè)備的重要實(shí)驗(yàn)室、重要資料庫(kù)房等場(chǎng)所,在發(fā)生火災(zāi)時(shí),若采用水系統(tǒng)滅火,則可能造成貴重設(shè)備損壞,也可能造成重要資料破壞不能復(fù)原,因此需采用氣體滅火系統(tǒng),而氣體滅火系統(tǒng)的電氣控制設(shè)計(jì)是可靠、安全地完成滅火的關(guān)鍵。

1 氣體滅火系統(tǒng)設(shè)置場(chǎng)所

根據(jù)GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(2018年版)第8.3.9條設(shè)置氣體滅火的場(chǎng)所[1],規(guī)范要求下列場(chǎng)所應(yīng)設(shè)置自動(dòng)滅火系統(tǒng),并宜采用氣體滅火系統(tǒng):

(1) 國(guó)家、省級(jí)或人口超過100萬(wàn)的城市廣播電視發(fā)射塔內(nèi)的微波機(jī)房、分米波機(jī)房、米波機(jī)房、變配電室和不間斷電源(UPS)室;

(2) 國(guó)際電信局、大區(qū)中心、省中心和一萬(wàn)路以上的地區(qū)中心內(nèi)的長(zhǎng)途程控交換機(jī)房、控制室和信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)室;

(3) 2萬(wàn)線以上的市話匯接局和6萬(wàn)門以上的市話端局內(nèi)的程控交換機(jī)房、控制室和信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)室;

(4) 中央及省級(jí)公安、防災(zāi)和網(wǎng)局級(jí)以上的電力等調(diào)度指揮中心內(nèi)的通信機(jī)房和控制室;

(5) A、B級(jí)電子信息系統(tǒng)機(jī)房?jī)?nèi)的主機(jī)房和基本工作間的已記錄磁(紙)介質(zhì)庫(kù);

(6) 中央和省級(jí)廣播電視中心內(nèi)建筑面積不小于120 m2的音像制品庫(kù)房;

(7) 國(guó)家、省級(jí)或藏書量超過100萬(wàn)冊(cè)的圖書館內(nèi)的特藏庫(kù);中央和省級(jí)檔案館內(nèi)的珍藏庫(kù)和非紙質(zhì)檔案庫(kù);大、中型博物館內(nèi)的珍品庫(kù)房;一級(jí)紙絹質(zhì)文物的陳列室;

(8) 其他特殊重要設(shè)備室。

需提醒的是,設(shè)置在多層民用建筑內(nèi)的變電所和其他不在上述條文規(guī)定內(nèi)的區(qū)域,可不設(shè)置氣體滅火系統(tǒng),應(yīng)避免過度設(shè)計(jì)而造成不必要的資源浪費(fèi)。

2 氣體滅火系統(tǒng)控制流程

氣體滅火系統(tǒng)按滅火劑種類分,常見的有七氟丙烷、IG-541、二氧化碳等;按儲(chǔ)存裝置分,則有有管網(wǎng)式氣體滅火系統(tǒng)和無(wú)管網(wǎng)式氣體滅火系統(tǒng)。滅火機(jī)理均為噴出的滅火氣體在密封的空間里形成一定的阻燃濃度,并在必需的時(shí)間內(nèi)維持阻燃濃度,達(dá)到滅火效果。

本文以最常見的七氟丙烷滅火系統(tǒng)作為例子進(jìn)行說明。

2.1 有管網(wǎng)式氣體滅火系統(tǒng)的控制流程

有管網(wǎng)式七氟丙烷滅火系統(tǒng)控制流程如圖1所示。

有管網(wǎng)式七氟丙烷滅火系統(tǒng)控制流程的說明如下:

步驟a:當(dāng)防護(hù)區(qū)內(nèi)兩只獨(dú)立的火災(zāi)探測(cè)器或一只火災(zāi)探測(cè)器與一只手動(dòng)報(bào)警按鈕的報(bào)警信號(hào)或防護(hù)區(qū)外的應(yīng)急啟動(dòng)信號(hào)時(shí),作為系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)觸發(fā)信號(hào)。

步驟b:氣體滅火控制器接收到滿足聯(lián)動(dòng)邏輯關(guān)系的首個(gè)聯(lián)動(dòng)觸發(fā)信號(hào)后,啟動(dòng)該防護(hù)區(qū)的火災(zāi)聲光報(bào)警器,接收到第二個(gè)聯(lián)動(dòng)觸發(fā)信號(hào)后發(fā)出聯(lián)動(dòng)控制信號(hào),每次聯(lián)動(dòng)信號(hào)均需向消控室火災(zāi)報(bào)警控制器反饋報(bào)警信號(hào)。

步驟c:聯(lián)動(dòng)控制信號(hào)能控制相應(yīng)防護(hù)分區(qū)內(nèi)的風(fēng)機(jī)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、電動(dòng)防火閥、開口封閉裝置等,同時(shí)啟動(dòng)氣體滅火延時(shí)啟動(dòng)程序。

步驟d:延時(shí)結(jié)束,滅火控制器發(fā)出聯(lián)動(dòng)信號(hào),當(dāng)系統(tǒng)為獨(dú)立系統(tǒng)時(shí),打開電磁啟動(dòng)閥即可開始噴劑;當(dāng)系統(tǒng)為組合分配系統(tǒng)時(shí),首先打開選擇閥,然后打開電磁啟動(dòng)閥。在打開電磁啟動(dòng)閥的同時(shí),啟動(dòng)防護(hù)區(qū)入口處的聲光報(bào)警器,在滅火控制器接收到自鎖壓力開關(guān)動(dòng)作信號(hào)時(shí),顯示滅火劑噴放。

步驟e:滅火結(jié)束后,進(jìn)行通風(fēng)換氣,通風(fēng)換氣后手動(dòng)解除滅火器噴放指示燈信號(hào)。

步驟f:防護(hù)區(qū)門外設(shè)置緊急啟停按鈕,該按鈕具有現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)/停止功能,能夠直接啟動(dòng)上述第c條的聯(lián)動(dòng)操作和停止正在執(zhí)行的聯(lián)動(dòng)操作。機(jī)械應(yīng)急操作還可以直接打開或者關(guān)閉選擇閥和電磁啟動(dòng)閥。

2.2 無(wú)管網(wǎng)式氣體滅火系統(tǒng)控制流程

無(wú)管網(wǎng)式七氟丙烷滅火系統(tǒng)控制流程如圖2所示。

圖2 無(wú)管網(wǎng)式七氟丙烷滅火系統(tǒng)控制流程

由圖2可見,說明如下:a～c步流程同有管網(wǎng)式氣體滅火流程;d為延時(shí)啟動(dòng)程序結(jié)束后,滅火控制器發(fā)出聯(lián)動(dòng)信號(hào),打開防護(hù)區(qū)內(nèi)所有的電磁啟動(dòng)閥即可開始噴劑,在打開電磁啟動(dòng)閥的同時(shí),啟動(dòng)防護(hù)區(qū)入口處的聲光報(bào)警器,在滅火控制器接收到自鎖壓力開關(guān)動(dòng)作信號(hào)時(shí),顯示滅火劑噴放。e為滅火結(jié)束后,進(jìn)行通風(fēng)換氣,通風(fēng)換氣后手動(dòng)解除滅火器噴放指示燈信號(hào)。f為防護(hù)區(qū)門外設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)緊急啟停按鈕,該按鈕具有現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)/停止功能,能夠直接啟動(dòng)上述第c條的聯(lián)動(dòng)操作和停止正在執(zhí)行的聯(lián)動(dòng)操作。

2.3 有管網(wǎng)式、無(wú)管網(wǎng)式氣體滅火系統(tǒng)的控制區(qū)別

有管網(wǎng)氣體滅火系統(tǒng)應(yīng)設(shè)自動(dòng)控制、手動(dòng)控制和機(jī)械應(yīng)急操作3種啟動(dòng)方式;無(wú)管網(wǎng)式僅有前兩種啟動(dòng)方式,而沒有機(jī)械應(yīng)急操作啟動(dòng)方式。

有管網(wǎng)式氣體滅火系統(tǒng)需在儲(chǔ)瓶間聯(lián)動(dòng)開啟選擇閥、電磁啟動(dòng)閥,并反饋?zhàn)枣i壓力開關(guān)動(dòng)作信號(hào),配置的控制模塊數(shù)量與防護(hù)分區(qū)數(shù)量有關(guān);無(wú)管網(wǎng)式氣體滅火系統(tǒng),需在防護(hù)分區(qū)內(nèi)聯(lián)動(dòng)開啟電磁啟動(dòng)閥(無(wú)選擇閥),并反饋?zhàn)枣i壓力開關(guān)動(dòng)作信號(hào),配置的控制模塊數(shù)量同滅火柜數(shù)量。七氟丙烷滅火系統(tǒng)需要配置的聯(lián)動(dòng)控制模塊數(shù)量如表1所示。

表1 七氟丙烷滅火系統(tǒng)需要配置的聯(lián)動(dòng)控制模塊數(shù)量

需要注意的是,目前市場(chǎng)上部分氣體滅火控制器是可以直接控制開啟選擇閥、電磁啟動(dòng)閥,并接收自鎖壓力開關(guān)信號(hào)反饋,此時(shí)不再需要配置監(jiān)控模塊。

3 氣體滅火系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 防護(hù)區(qū)域需預(yù)留七氟丙烷柜體空間

當(dāng)采用無(wú)管網(wǎng)滅火系統(tǒng)時(shí),需要考慮在防護(hù)區(qū)內(nèi)留出柜式預(yù)制滅火裝置的柜體空間,某廠家提供的預(yù)制式七氟丙烷滅火裝置規(guī)格如表2所示。

表2 預(yù)制式七氟丙烷滅火裝置規(guī)格

以長(zhǎng)×寬×高為16.8 m×8.4 m×4.6 m的變電所為例,經(jīng)計(jì)算需選用4臺(tái)150 kg柜組。按表2可知,相應(yīng)柜組尺寸為520 mm×550 mm×1 900 mm(寬×深×高),故在變電所設(shè)計(jì)時(shí),需要考慮這4臺(tái)滅火柜所需的布置空間,并滿足規(guī)范規(guī)定的間距要求。

3.2 滅火劑噴放完畢后排風(fēng)機(jī)的起動(dòng)時(shí)間

滅火結(jié)束后,手動(dòng)/自動(dòng)開啟防火門、窗、防火閥,起動(dòng)相應(yīng)排風(fēng)裝置。根據(jù)GB 50370—2005《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.3.8條,七氟丙烷滅火系統(tǒng)滅火浸漬時(shí)間應(yīng)符合下列規(guī)定[2]:(1) 木材、紙張、織物等固體表面火災(zāi),宜采用20 min。(2) 通信機(jī)房、電子計(jì)算機(jī)房?jī)?nèi)的電氣設(shè)備火災(zāi),應(yīng)采用5 min。(3) 其他固體表面火災(zāi),宜采用10 min。(4) 氣體和液體火災(zāi),不應(yīng)小于1 min。根據(jù)上述要求,以變電所為例,排風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)開啟的時(shí)間,應(yīng)設(shè)在滅火劑噴放完畢不小于10 min。不同滅火區(qū)域采用不同滅火劑時(shí),其滅火浸漬時(shí)間均有所區(qū)別,需在設(shè)計(jì)時(shí)針對(duì)具體情況選擇。

滅火后使用的排、送風(fēng)機(jī)如設(shè)在防護(hù)區(qū)內(nèi),應(yīng)在防護(hù)區(qū)外設(shè)異地起動(dòng)按鈕。

3.3 防護(hù)區(qū)門、窗的聯(lián)動(dòng)控制

根據(jù)GB 50116—2013中第4.4.2條第3款[3],聯(lián)動(dòng)控制防護(hù)區(qū)域開口封閉裝置的起動(dòng),包括關(guān)閉防護(hù)區(qū)域的門、窗等,分5種情況討論:

(1) 假設(shè)防護(hù)區(qū)域設(shè)置的是常閉防火門。此時(shí)建議將常閉防火門接入本樓的防火門監(jiān)控系統(tǒng),且設(shè)置常閉防火門開啟時(shí)間達(dá)到30 s即報(bào)告防火門開啟異常。

(2) 防護(hù)區(qū)域開門采用電動(dòng)移門。暫且不論此做法能否滿足GB 50370—2005中“防護(hù)區(qū)的門應(yīng)向疏散方向開啟”的要求,此時(shí)需要做到:① 采用消防電源配電;② 要求電動(dòng)門自帶控制箱,且控制箱需經(jīng)過消防CCCF認(rèn)證;③ 預(yù)留火災(zāi)聯(lián)動(dòng)控制模塊,在氣體滅火控制器發(fā)出指令時(shí)聯(lián)動(dòng)關(guān)閉電動(dòng)門,并反饋此門的狀態(tài);④ 防護(hù)區(qū)內(nèi)外側(cè)需裝設(shè)電動(dòng)門手動(dòng)控制按鈕。

(3) 防護(hù)區(qū)域設(shè)置了可開啟的窗。需與建筑專業(yè)溝通能否采用不可開啟的窗,若無(wú)法避免可開啟的窗,則應(yīng)采用電動(dòng)窗,并需做到:① 采用消防電源配電;② 要求電動(dòng)窗自帶控制箱,且控制箱需經(jīng)過消防CCCF認(rèn)證;③ 預(yù)留火災(zāi)聯(lián)動(dòng)控制模塊,在氣體滅火控制器發(fā)出指令時(shí)聯(lián)動(dòng)關(guān)閉該電動(dòng)窗,并反饋此窗的狀態(tài)。

(4) 防護(hù)區(qū)域設(shè)置了弱電門禁系統(tǒng)。需在門禁控制器處預(yù)留火災(zāi)聯(lián)動(dòng)控制模塊,以便在火警時(shí)解除門禁。

(5) 數(shù)據(jù)機(jī)房機(jī)柜采用封閉式冷通道。此時(shí)需設(shè)置火災(zāi)聯(lián)動(dòng)控制模塊,用于聯(lián)動(dòng)控制跌落式頂棚,模塊具體數(shù)量與弱電專業(yè)共同確定。

3.4 氣體滅火防護(hù)區(qū)內(nèi)的報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

探測(cè)器的組合宜采用感煙及感溫火災(zāi)探測(cè)器,且選用靈敏度級(jí)別高的探測(cè)器。數(shù)據(jù)機(jī)房及重要變電所的線纜夾層、機(jī)柜內(nèi),建議設(shè)置纜式線型定溫火災(zāi)探測(cè)器,提高探測(cè)靈敏度。

經(jīng)調(diào)查、咨詢廠家,有些產(chǎn)品的探測(cè)器可直接接入氣體滅火控制器,有些則不能,建議在設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)合產(chǎn)品特性考慮。國(guó)內(nèi)常見氣體滅火控制器特點(diǎn)比較如表3所示。

表3 國(guó)內(nèi)常見氣體滅火控制器特點(diǎn)比較

3.5 氣體滅火區(qū)域的消防電話設(shè)置

根據(jù)GB 50116—2013第6.7.4條第1款,滅火控制系統(tǒng)操作裝置處或控制室應(yīng)設(shè)置消防專用電話分機(jī)。故需在防護(hù)區(qū)外的氣體滅火控制器旁或手動(dòng)控制裝置旁、及鋼瓶間內(nèi)設(shè)置消防專用電話分機(jī),而常見錯(cuò)誤是將消防電話分機(jī)設(shè)置在防護(hù)區(qū)內(nèi)。

3.6 聲光報(bào)警器、放氣指示燈設(shè)置

根據(jù)GB 50370—2005第6.0.2條及GB 50116—2013第4.4.2條第5款,防護(hù)區(qū)內(nèi)應(yīng)設(shè)置聲光報(bào)警器,防護(hù)區(qū)的入口處應(yīng)設(shè)火災(zāi)聲、光報(bào)警器和滅火劑噴放指示燈。實(shí)際設(shè)計(jì)中容易遺漏防護(hù)區(qū)門外上方的聲光報(bào)警器。

3.7 應(yīng)急照明設(shè)置

根據(jù)GB 50370—2005第6.0.2、6.0.5條規(guī)定,防護(hù)區(qū)內(nèi)的疏散通道及出口,應(yīng)設(shè)應(yīng)急照明與疏散指示標(biāo)志,儲(chǔ)瓶間內(nèi)應(yīng)設(shè)應(yīng)急照明,疏散照度不低于1 lx。

3.8 防護(hù)區(qū)域防靜電設(shè)計(jì)

GB 50370—2005第6.0.6條規(guī)定,經(jīng)過有爆炸危險(xiǎn)和變電、配電場(chǎng)所的管網(wǎng),以及布設(shè)在以上場(chǎng)所的金屬箱體等,應(yīng)設(shè)防靜電接地。施工時(shí)往往遺漏此條,故在項(xiàng)目驗(yàn)收時(shí)需現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)是否滿足此條要求。

4 結(jié) 語(yǔ)

氣體滅火系統(tǒng)相應(yīng)的電氣控制設(shè)計(jì)難度不大但較為繁瑣。正確、合規(guī)的電氣設(shè)計(jì)是火災(zāi)時(shí)可靠啟動(dòng)氣體滅火系統(tǒng)、安全完成滅火任務(wù)的關(guān)鍵。本文根據(jù)氣體滅火系統(tǒng)的控制流程,闡述了氣體滅火過程中滅火設(shè)備的聯(lián)動(dòng)控制要求及控制邏輯,總結(jié)了設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)及易錯(cuò)點(diǎn)。