氣體滅火系統(tǒng)升級(jí)改造分析

摘? 要：文章通過對國家圖書館一期C棟建筑的深入研究，根據(jù)現(xiàn)行建筑防火和氣體滅火設(shè)計(jì)規(guī)范，提出切實(shí)可行的改造方案，對保護(hù)區(qū)的氣體滅火系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)。對藥量的計(jì)算，藥劑的分裝，瓶組的安裝，管道的鋪設(shè)、清掃、測試，以及滅火系統(tǒng)安裝與調(diào)試進(jìn)行全面闡述，展示改造優(yōu)化的全過程，實(shí)現(xiàn)對防護(hù)區(qū)的有效保護(hù)。希望文章能為博物館、圖書館類的氣體滅火改造提供一些可供參考的內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：氣體滅火；七氟丙烷；管網(wǎng)系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP273+.5? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：2096-4706（2023）11-0038-04

Analysis of Upgrading and Renovation of Gas Fire Extinguishing Systems

—Taking Building C of National Library of China Phase I as an Example

ZHANG Shanshan

（National Library of China， Beijing? 100081， China）

Abstract： Through in-depth research on Building C of the National Library of China Phase I， and based on our current design standards for fire prevention and gas fire extinguishing， this paper proposes practical and feasible renovation plans to upgrade the gas fire extinguishing system in the protected area. Comprehensively elaborate on the calculation of drug dosage， drug dispensing， installation of bottle groups， pipeline laying， cleaning， testing， and installation and debugging of fire extinguishing systems， showcasing the entire process of transformation and optimization， and achieving effective protection of the protective zone. It is hoped that the paper can provide some reference content for gas fire extinguishing renovation in museums and libraries.

Keywords： gas fire extinguishing; heptafluoropropane; pipe network system

0? 引? 言

國家圖書館C棟一層網(wǎng)絡(luò)機(jī)房氣體滅火防護(hù)區(qū)此前是采用1301鹵代烷氣體滅火系統(tǒng)，它是1987年隨主體建筑建成并投入使用的，距今已有35年。根據(jù)TSG 23—2021《氣瓶安全技術(shù)規(guī)程》第3.7條，由于氣體鋼瓶已超過最高使用年限（無縫鋼瓶不超過20年），已到報(bào)廢處置年限。其次1301鹵代烷滅火劑早已被國家禁止使用，需要更換。為保證網(wǎng)絡(luò)機(jī)房防火滅火設(shè)施的可靠性和完整性，對保護(hù)區(qū)進(jìn)行氣體滅火系統(tǒng)改造。

1? 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目分為配電室和網(wǎng)絡(luò)機(jī)房兩個(gè)獨(dú)立區(qū)域。其原有保護(hù)區(qū)使用的是1301鹵代烷氣體滅火系統(tǒng)，依據(jù)GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定國家、省級(jí)或藏書量超過100萬冊的圖書館應(yīng)設(shè)置氣體自動(dòng)滅火系統(tǒng)[1]，現(xiàn)需更換為七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)，施工的主要內(nèi)容是對舊有的1301氣滅管道及鋼瓶進(jìn)行拆除改造。委托專業(yè)設(shè)計(jì)單位進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，出具設(shè)計(jì)圖紙，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)延用原系統(tǒng)火災(zāi)探測器等并進(jìn)行移位及新增，相應(yīng)管線變更，其他不做變更。本項(xiàng)目新增災(zāi)后排風(fēng)及補(bǔ)風(fēng)設(shè)施。應(yīng)急照明系統(tǒng)為新增獨(dú)立集中控制集中供電系統(tǒng)，新增應(yīng)急照明燈及疏散指示標(biāo)志，其他不做變更。

2? 系統(tǒng)改造

此次改造采用管網(wǎng)式氣體滅火系統(tǒng)，滅火藥劑為七氟丙烷，它相較于其他氣體滅火系統(tǒng)技術(shù)成熟，并且有專門的國家規(guī)范可以參照，還具備藥劑使用量和瓶組占地空間都較節(jié)省，設(shè)備和管網(wǎng)造價(jià)相對低廉等優(yōu)勢，七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)能夠同時(shí)適用于配電室和網(wǎng)絡(luò)機(jī)房的火災(zāi)撲滅[2]，再加上之前改造的低壓配電室也是采取此種氣體滅火系統(tǒng)，便于統(tǒng)一管理和維護(hù)。

本工程共設(shè)置2個(gè)獨(dú)立的防護(hù)區(qū)域，按全淹沒滅火方式設(shè)計(jì)，采用1套組合分配系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。系統(tǒng)共計(jì)設(shè)計(jì)12個(gè)儲(chǔ)氣瓶組，2個(gè)啟動(dòng)瓶組，如圖1所示，中間安裝安全控制閥，如果配電室發(fā)生火情，位于末端的四個(gè)氣瓶將啟動(dòng)噴放，一旦網(wǎng)絡(luò)機(jī)房發(fā)生火情，12個(gè)氣瓶將同時(shí)啟動(dòng)噴放。系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作壓力為5.6 MPa。

2.1? 基本設(shè)計(jì)參數(shù)

國家圖書館一期C棟需改造空間總面積646.44 m2，凈容積2 132.455 m3。由于其組成部分分為配電室和網(wǎng)絡(luò)機(jī)房兩部分。根據(jù)GB 50370—2005《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》按照“七氟丙烷（HFC-227）在圖書、檔案、票據(jù)和文物資料庫等防護(hù)滅火設(shè)計(jì)濃度為10%；在油浸變壓器室、帶油開關(guān)的配電室和自備發(fā)電機(jī)房等防護(hù)區(qū)，滅火設(shè)計(jì)濃度為9%；在通信機(jī)房和電子計(jì)算機(jī)房等防護(hù)區(qū)，滅火設(shè)計(jì)濃度為8%[3]”的要求，將內(nèi)部分為兩個(gè)分區(qū)，分別按規(guī)定設(shè)置不同的滅火設(shè)計(jì)濃度以保障實(shí)際安全。

2.2? 對瓶組間的要求

本次改造設(shè)有專門的“鋼瓶間”用來放置儲(chǔ)存裝置。鋼瓶間靠近防護(hù)區(qū)，符合存放壓力容器存放規(guī)定，耐火等級(jí)等于或高于二級(jí)。有直接通向室外或疏散走道的出口，瓶組間的門向外開啟[1]。瓶組間內(nèi)設(shè)有應(yīng)急照明，并設(shè)有消防專用電話。設(shè)有機(jī)械排風(fēng)裝置，具有良好的通風(fēng)條件。鋼瓶間承重要求根據(jù)鋼瓶間實(shí)際排布并滿足結(jié)構(gòu)專業(yè)荷載計(jì)算要求。

2.3? 設(shè)計(jì)具體細(xì)節(jié)和參數(shù)

2.3.1? 滅火設(shè)計(jì)用量的計(jì)算

需改造的保護(hù)區(qū)管網(wǎng)系統(tǒng)基本參數(shù)如表1所示。配電室總面積經(jīng)實(shí)際測量為116.81 m2，層高為4.2 m，凈容積為490.602 m3，被防靜電板隔為地上地下兩層，每層為獨(dú)立空間，有獨(dú)立的滅火裝置，此空間主要可燃物為配電室和自備發(fā)電機(jī)房等，滅火設(shè)計(jì)濃度為9%[3]。網(wǎng)絡(luò)機(jī)房總面積為529.63 m2，層高為3.1 m，凈容積為1 641.853 m3，同樣被防靜電板隔為兩層，此空間主要可燃物為通信機(jī)房和電子計(jì)算機(jī)房等，滅火設(shè)計(jì)濃度為8%。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50370—2005《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》，運(yùn)用公式 W = K·（V/S）·[C1/（100 - C1）]，計(jì)算出防護(hù)區(qū)滅火設(shè)計(jì)用量。其中W表示滅火設(shè)計(jì)用量（kg），C1表示滅火設(shè)計(jì)濃度（%），S表示滅火劑過熱蒸汽在101 kPa大氣壓和防護(hù)區(qū)最低環(huán)境溫度下的質(zhì)量體積（m3/kg），V表示防護(hù)區(qū)凈容積（m3）[3]。K表示海拔高度修正系數(shù)，計(jì)算出配電室兩個(gè)空間的滅火設(shè)計(jì)用量為353.76 kg，網(wǎng)絡(luò)機(jī)房的滅火藥液設(shè)計(jì)用量總為1 040.9 kg。具體參數(shù)如表2所示。

2.3.2? 滅火及儲(chǔ)存的容器規(guī)格和數(shù)量

本次改造將拆除舊的管網(wǎng)設(shè)施重新鋪設(shè)新的管網(wǎng)，在計(jì)算儲(chǔ)存用量的時(shí)候需加上噴發(fā)過程中可能損耗的及管道和容器殘余藥液用量，利用公式W0 = W + ?W1 + ?W2，其中：W0表示系統(tǒng)滅火劑總儲(chǔ)存量（kg），?W1表示儲(chǔ)存容器內(nèi)滅火劑剩余量（kg），?W2表示管道內(nèi)的滅火劑殘余量（kg）[3]。經(jīng)過計(jì)算，配電室的氣體滅火總儲(chǔ)存量為368 kg，網(wǎng)絡(luò)機(jī)房的藥液總需求量為1 104 kg，整個(gè)改造空間共12個(gè)氣滅瓶體，中間安裝安全控制閥，如果配電室發(fā)生火情，位于末端的4個(gè)氣瓶將啟動(dòng)噴放；而一旦網(wǎng)絡(luò)機(jī)房發(fā)生火情，12個(gè)氣瓶將同時(shí)啟動(dòng)噴放。詳情如表3、表4所示。

七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)的滅火劑充裝在高壓容器內(nèi)，釋放后會(huì)使得防護(hù)區(qū)內(nèi)的壓強(qiáng)急劇增加，可能會(huì)破壞防護(hù)區(qū)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，故標(biāo)準(zhǔn)安置氣體滅火的空間應(yīng)配備泄壓口，防護(hù)區(qū)泄壓口面積計(jì)算公式? 其中：Fx表示泄壓口面積（m2）Qx表示滅火劑在防護(hù)區(qū)的平均噴放速率（kg/s），Pf表示圍護(hù)結(jié)構(gòu)承受內(nèi)壓的允許壓強(qiáng)（Pa）[3]。計(jì)算出泄壓口面積分別是0.15 m2和0.56 m2并按此施工，如表5所示。

2.4? 管道安裝與測試

2.4.1? 管道施工

整個(gè)工程的施工分為送電線路的施工、送風(fēng)和排風(fēng)管道的施工、氣滅系統(tǒng)的管道施工。主要說氣滅系統(tǒng)的管道施工。

因本工程采用管網(wǎng)式的全淹沒滅火系統(tǒng)，輸送氣體滅火劑的管道遍布整個(gè)防護(hù)區(qū)，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及現(xiàn)場情況進(jìn)行。鋼管采用內(nèi)外防腐處理的鍍鋅無縫鋼管，其質(zhì)量符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)公稱直徑（平均外徑）尺寸大于或小于等于80 mm，按需采用螺紋或法蘭連接。

滅火劑輸送管道采取固定支架固定時(shí)，管道末端噴嘴處和固定支架間的管道長度要小于500 mm；當(dāng)管道的公稱直徑（平均外徑）大于等于50 mm時(shí)，還應(yīng)在垂直和水平方向設(shè)置防晃支架。當(dāng)穿過建筑物樓層或水平管道改變方向時(shí)，都應(yīng)設(shè)置防晃支架，在《氣體滅火系統(tǒng)施工及驗(yàn)收規(guī)范》中對支架、吊架之間的最大間距有規(guī)范要求，如表6所示。系統(tǒng)中的管網(wǎng)分流，應(yīng)水平布置分流口，采用三通接頭。

2.4.2? 管道測試

管道安裝完畢后，取1.5倍最大工作壓力進(jìn)行水壓強(qiáng)度試驗(yàn)，本系統(tǒng)管網(wǎng)壓力參數(shù)如表7所示，不宜進(jìn)行水壓強(qiáng)度試驗(yàn)的防護(hù)區(qū)，采用1.15倍最大工作壓力直接進(jìn)行氣壓強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)安全措施要到位。強(qiáng)度試驗(yàn)持續(xù)5 min無明顯滴漏且管道目測不變形為合格。

管道壓強(qiáng)測試合格后，需要使用氮?dú)饣驂嚎s空氣進(jìn)行吹掃，保證管道通暢。管道末端的氣流速度不應(yīng)小于20 m/s。管道吹凈后應(yīng)封堵所有敞口，待內(nèi)裝修結(jié)束后，方可啟封安裝噴嘴。最后進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，3 s內(nèi)壓力下降不超過10%，連接處無氣泡產(chǎn)生為合格。

管道測試合格后，進(jìn)行瓶組間內(nèi)裝修及瓶組設(shè)備的安裝。安裝分為滅火系統(tǒng)瓶組和噴嘴管道安裝。系統(tǒng)開通運(yùn)行前，啟動(dòng)管路與啟動(dòng)氣瓶應(yīng)保持分離狀態(tài)。

2.5? 滅火系統(tǒng)的安裝及控制

2.5.1? 系統(tǒng)組成及要求

滅火系統(tǒng)是由滅火劑瓶組、容器閥和驅(qū)動(dòng)氣體瓶組等部件組成，具備獨(dú)立的泄壓裝置。滅火劑瓶組提供瓶組檢測報(bào)告、鋼瓶制造商中華人民共和國國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局壓力容器制造許可證。容器閥等閥門提供制造商中華人民共和國特種設(shè)備制造許可證。

系統(tǒng)采用驅(qū)動(dòng)氣體瓶組啟動(dòng)，驅(qū)動(dòng)壓力6 MPa；驅(qū)動(dòng)裝置為電磁型，驅(qū)動(dòng)力不小于90 N，防護(hù)等級(jí)不低于IP54；驅(qū)動(dòng)氣體管路材質(zhì)為紫銅，外徑不小于Φ8。組合系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，選擇閥應(yīng)早于或同時(shí)和容器閥開啟。選擇閥材質(zhì)為不銹鋼，并提供《中華人民共和國特種設(shè)備制造許可證-壓力管元件》，各規(guī)格型號(hào)的型式檢驗(yàn)報(bào)告和自愿性認(rèn)證證書。

泄壓裝置為機(jī)械式，動(dòng)作壓力1 000±100 Pa，材質(zhì)為冷軋鋼板?？蛇x配氣體滅火壓力監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鋼瓶壓力7×24小時(shí)在線監(jiān)測，當(dāng)鋼瓶發(fā)生欠壓時(shí)，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場報(bào)警，通知使用單位及時(shí)排除設(shè)備隱患。可節(jié)省氣體滅火系統(tǒng)巡查的人力和時(shí)間，并提高氣體滅火設(shè)施的可靠性。

2.5.2? 系統(tǒng)控制及要求

當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，啟動(dòng)滅火，管網(wǎng)系統(tǒng)為整個(gè)滅火劑輸送系統(tǒng)的重要組成部分，管網(wǎng)系統(tǒng)主要將滅火劑輸送至噴放裝置后，噴放至整個(gè)滅火劑輸送系統(tǒng)?？刂蒲b置相當(dāng)于大腦，通過控制器、探測器、起動(dòng)繼電器等器件為整個(gè)滅火系統(tǒng)提供滅火控制信號(hào)。本氣體系統(tǒng)相當(dāng)于具備獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)的左、右大腦（配電室和網(wǎng)絡(luò)機(jī)房），當(dāng)在控制系統(tǒng)的某個(gè)滅火控制單元發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，大腦立即對相應(yīng)的啟動(dòng)裝置發(fā)布信號(hào)，打開相應(yīng)的啟動(dòng)瓶和滅火劑瓶組，經(jīng)輸送管網(wǎng)與噴嘴將滅火劑噴放到該防護(hù)區(qū)內(nèi)，完成滅火任務(wù)的功能。

本管網(wǎng)式滅火系統(tǒng)的控制分別為自動(dòng)、手動(dòng)、機(jī)械應(yīng)急三種方式。通過滅火聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)切換控制方式。正常人員值班情況下，采用“手動(dòng)”控制；無人值守時(shí)，采用“自動(dòng)”方式控制[4]。保護(hù)區(qū)門外設(shè)置有氣體滅火啟停按鈕，如圖2所示，火災(zāi)時(shí)可緊急啟動(dòng)，誤操作或警情排除時(shí)可緊急停止。

安全起見，不論是“手動(dòng)”還是“自動(dòng)”狀態(tài)下，滅火系統(tǒng)都應(yīng)設(shè)置30 s延時(shí)啟動(dòng)，保證人員從滅火區(qū)域安全撤離，在確認(rèn)火災(zāi)撲滅后，及時(shí)啟動(dòng)災(zāi)后排風(fēng)補(bǔ)風(fēng)設(shè)施進(jìn)行通風(fēng)換氣[5]。

2.6? 防護(hù)區(qū)的設(shè)置及要求

防護(hù)區(qū)滅火時(shí)應(yīng)保持封閉條件，除泄壓口以外的開口，包括防火閥等開口，在噴放滅火劑前應(yīng)做到自動(dòng)關(guān)閉。

在保護(hù)區(qū)入口處，設(shè)置滅火系統(tǒng)防護(hù)標(biāo)志和放氣指示燈以及“徹底通風(fēng)前，請不要進(jìn)入”警示牌；保護(hù)區(qū)內(nèi)部設(shè)置“在報(bào)警時(shí)或釋放七氟丙烷滅火劑時(shí)，應(yīng)立即撤離”的警示牌。

防護(hù)區(qū)內(nèi)的出口應(yīng)直接通向室外或疏散走道，在疏散走道與出口處，應(yīng)設(shè)火災(zāi)照明燈或疏散標(biāo)志燈；用于疏散的門應(yīng)為乙級(jí)防火門，必須能從防護(hù)區(qū)內(nèi)打開，向疏散方向開啟，并能自行關(guān)閉[6]。瓶組間內(nèi)應(yīng)設(shè)置應(yīng)急照明和能夠與消防控制中心直接聯(lián)系的消防通信設(shè)施，耐火等級(jí)不低于二級(jí)。保護(hù)區(qū)內(nèi)宜配置消防專用的空氣呼吸器或氧氣呼吸器。

3? 工程驗(yàn)收

施工結(jié)束后，施工方要向承建方提供完備的施工圖表資料清單及設(shè)備資料清單。并將所有資料交由承建方進(jìn)行工程資料歸檔。

施工過程中，施工方、承建方要按照GB 50263—2007《氣體滅火系統(tǒng)施工及驗(yàn)收規(guī)范》的要求做好施工記錄及防護(hù)區(qū)地板下、吊頂上等隱蔽區(qū)域的工程中間驗(yàn)收記錄[7]，以及滅火劑輸送管道耐壓強(qiáng)度和氣密性試驗(yàn)測試記錄。

施工結(jié)束對系統(tǒng)進(jìn)行模擬試驗(yàn)。分別對系統(tǒng)設(shè)備自動(dòng)狀態(tài)和手動(dòng)狀態(tài)下，模擬啟動(dòng)氣體滅火系統(tǒng)，逐個(gè)保護(hù)區(qū)檢驗(yàn)消防報(bào)警設(shè)備、氣體滅火控制設(shè)備、現(xiàn)場報(bào)警設(shè)施、應(yīng)急照明設(shè)施、瓶頭閥、選擇閥動(dòng)作情況。以及模擬災(zāi)后啟動(dòng)排風(fēng)補(bǔ)風(fēng)設(shè)備動(dòng)作情況。

4? 結(jié)? 論

該氣體滅火方案結(jié)合了國家圖書館一期C棟配電間和網(wǎng)絡(luò)機(jī)房的特點(diǎn)，符合實(shí)際，布局合理，具備可操作性和實(shí)用性，在今后的火災(zāi)預(yù)防和控制方面定能夠起到積極的作用。

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作者簡介：張珊珊（1983.01—），女，滿族，吉林伊通人，館員，碩士研究生，研究方向：圖書館安全保衛(wèi)。

收稿日期：2023-03-06