大型電磁波暗室消防系統(tǒng)的設(shè)計探討

袁文娟

中船第九設(shè)計研究院工程有限公司 上海 200090

引言

1 暗室消防的防護特點及設(shè)計難點

1.1 暗室所在建筑的消防系統(tǒng)設(shè)計要求

除特需情況外，電磁屏蔽暗室主要是指采用電磁波能量吸收技術(shù)建造的房間，試驗開展時放置受試設(shè)備，平時不存放物品，所以一般電磁屏蔽暗室的火災(zāi)危險性類別屬丁類。除建筑使用功能較復(fù)雜的情況外，通常按丁類廠房設(shè)計的電磁屏蔽暗室若為單層、多層廠房，僅需設(shè)置消防軟管卷盤或輕便消防水龍、移動式滅火器即可滿足《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的要求；若為高層廠房，則需設(shè)置室內(nèi)消火栓系統(tǒng)、移動式滅火器方可滿足《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的要求。

1.2 暗室自身的消防系統(tǒng)設(shè)計要求

國家現(xiàn)行標準《電磁波暗室工程技術(shù)規(guī)范》GB 50826-2012對暗室的消防設(shè)計提出了以下三條要求：

其一，暗室內(nèi)不宜設(shè)置室內(nèi)消火栓。暗室的消火栓應(yīng)設(shè)置在暗室出人口外側(cè)附近，每個出入口的消火栓數(shù)量不應(yīng)少于2個，消火栓的水壓應(yīng)滿足暗室內(nèi)最不利著火點的充實水柱要求；其二，暗室以外設(shè)置的室內(nèi)消火栓應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB 50016的有關(guān)規(guī)定；其三，暗室內(nèi)手提滅火器應(yīng)進行吸波處理，且不應(yīng)放在主反射區(qū)域。

通過對比可以看出，國家現(xiàn)行的設(shè)計標準中，暗室消防系統(tǒng)設(shè)計的特殊性僅僅體現(xiàn)在必須設(shè)置室內(nèi)消火栓系統(tǒng)，以及滅火器的吸波處理。其中滅火器的吸波處理又為保證暗室能正常使用的常規(guī)措施，不僅僅針對消防設(shè)備，設(shè)置于暗室內(nèi)的所有設(shè)備、管道、附件、閥門、儀表等均應(yīng)進行吸波處理。

1.3 暗室使用單位的常見需求

結(jié)合前文所述，但就電磁波暗室本身而言，其外部為金屬屏蔽材料制成的圍合結(jié)構(gòu)，內(nèi)部鋪設(shè)吸波材料，圍合結(jié)構(gòu)與吸波材料均為不燃物或難燃物，火災(zāi)危險性較小，沒有設(shè)置自動滅火設(shè)施的要求。

但是由于電磁波暗室常用于對使用環(huán)境要求較高的實驗、生產(chǎn)用途，使用單位對其防護要求會有特殊考量，且規(guī)避以下三項問題：規(guī)避消防設(shè)備的誤動作對電磁波暗室本身以及防止其內(nèi)的設(shè)備器材的損害；規(guī)避消防設(shè)備對暗室內(nèi)電磁場產(chǎn)生影響；規(guī)避消防設(shè)備的自動控制被暗室在生產(chǎn)、試驗過程中的電磁場影響。

除此之外，部分使用單位根據(jù)其使用情況，對電磁波暗室的保護范圍也有特殊考慮。諸如增設(shè)自動滅火裝置、增設(shè)頂板防護等[1]。

4.2.3 加強新產(chǎn)品研發(fā)與技術(shù)創(chuàng)新,優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 緊密結(jié)合國際市場需求,轉(zhuǎn)變中國甘薯出口貿(mào)易結(jié)構(gòu)．在干甘薯、冷凍甘薯、鮮甘薯、甘薯淀粉、粉絲粉皮構(gòu)成的進出口傳統(tǒng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,改良現(xiàn)有產(chǎn)品,加強甘薯深加工與廢棄物綜合利用開發(fā)研究,開發(fā)新型健康型甘薯休閑食品,適當(dāng)增加甘薯花青素、甘薯植物蛋白、甘薯膳食纖維、甘薯果膠等高科技深加工甘薯產(chǎn)品的出口創(chuàng)匯．通過優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu),提高我國甘薯國際貿(mào)易收益水平．

1.4 暗室消防系統(tǒng)的設(shè)計難點

小型電磁波暗室因其面積較小、凈高有限，通常采用門口設(shè)置室內(nèi)消火栓，暗室內(nèi)部設(shè)置淹沒式氣體滅火系統(tǒng)的方式進行防護。設(shè)計難點僅僅為與使用單位、暗室廠家以及其他各專業(yè)的配合。本文主要討論大型電磁波暗室的消防系統(tǒng)設(shè)計。

1.4.1 室內(nèi)消火栓的保護范圍：《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》要求，電磁波暗室（按廠房考慮）室內(nèi)消火栓動壓≥0.35MPa，消防水槍充實水柱13m，消防水帶的長度通常為25m，其保護半徑僅為29m。鑒于電磁波暗室的使用需求，加之對工程造價的考慮，通常暗室四周的門洞數(shù)量有限，導(dǎo)致室內(nèi)消火栓僅布置在暗室出口處，其保護能力不足以覆蓋全暗室區(qū)域。

1.4.2 電磁波暗室的自動滅火系統(tǒng)：大量使用單位，出于安保防護、運維管理的考慮，均提出了增設(shè)自動滅火系統(tǒng)的要求。由于暗室一般內(nèi)部開闊、平時不單設(shè)人員值守，部分暗室四壁和頂板、底板均設(shè)有尖劈型吸波材料，如果發(fā)生火災(zāi)危險，值班人員是否能快速反應(yīng)、快速撲滅確實存在疑問。所以增設(shè)自動滅火系統(tǒng)確為必要之舉。同時考慮暗室內(nèi)部設(shè)備的貴重性，使用單位同時也會提出盡量避免采用水滅火系統(tǒng)，或者采用避免水滅火系統(tǒng)誤動作的措施[2]。

2 常見消防系統(tǒng)

2.1 室內(nèi)消火栓系統(tǒng)

室內(nèi)消火栓為電磁屏蔽暗室必須設(shè)置的消防保護措施之一。暗室出入口外側(cè)須設(shè)室內(nèi)消火栓，且暗室內(nèi)不宜設(shè)置室內(nèi)消火栓。以上要求對平面尺寸加大的暗室而言，出入口外側(cè)布置的室內(nèi)消火栓存在無法滿足同一平面兩支水槍的兩股充實水柱同時達到任何部位的要求。

2.2 自動噴水滅火系統(tǒng)

自動噴水滅火系統(tǒng)，尤其是濕式自動噴水滅火系統(tǒng)，是工程中最為常見的消防水系統(tǒng)之一，但是由于電磁屏蔽暗室的使用特殊性，電磁屏蔽暗室中幾乎不采用濕式系統(tǒng)。干式、預(yù)作用系統(tǒng)的噴頭布置需與暗室廠家提前確定位置、節(jié)點做法等，其控制要求較常規(guī)系統(tǒng)更為復(fù)雜，力求不誤噴、噴放小影響[3]。

2.3 自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)

自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)是近年來由我國自主研發(fā)的一種全新的自動滅火系統(tǒng)。該系統(tǒng)以水為噴射介質(zhì)，利用紅外、紫外、數(shù)字圖像或其他火災(zāi)探測裝置對煙、溫度、火焰等的探測進行早期火災(zāi)的自動跟蹤定位，并運用自動控制方式實施射流滅火。該系統(tǒng)是將紅外、紫外傳感技術(shù)、煙霧傳感技術(shù)、計算機技術(shù)、機電一體化技術(shù)有機融合，實現(xiàn)火災(zāi)監(jiān)控和自動滅火為一體的固定消防系統(tǒng)[4]。

從其運行模式不難看出，該系統(tǒng)具有自動化程度高、滅火可靠性強等諸多優(yōu)點。尤其是射流滅火裝置在安裝高度設(shè)計合理的情況下，可用于撲滅電磁波暗室頂板的初期火災(zāi)。

2.4 水噴霧滅火系統(tǒng)與細水霧滅火系統(tǒng)

水噴霧系統(tǒng)與細水霧系統(tǒng)均以水為滅火截止，采用特殊噴頭在較高壓力下噴灑水霧進行滅火。水噴霧與細水霧系統(tǒng)較傳統(tǒng)的自動噴水滅火系統(tǒng)而言，均有水漬損失相對少、毒害危險小、環(huán)境影響低、滅火效果好的有優(yōu)點[5]。

細水霧滅火系統(tǒng)相較于水噴霧滅火系統(tǒng)而言，其水霧滴粒徑更小，水漬損失更小，可以充滿整個防護空間或包裹并充滿保護對象的空隙。然而受限于水霧滴粒，細水霧滅火系統(tǒng)的滅火效果容易受氣流影響。而大型電磁波屏蔽暗室多為模擬開闊場的高大凈空場所，內(nèi)部空調(diào)送風(fēng)氣流組織較為復(fù)雜。再采用水霧系統(tǒng)滅火時，需與其他專業(yè)積極溝通，確保保護對象周圍的氣流速度不大于3m/s，必要時采用擋風(fēng)措施。

2.5 泡沫滅火系統(tǒng)

由于電磁波暗室內(nèi)設(shè)備器材較為貴重，加之吸波材料本身難以清理，泡沫滅火系統(tǒng)在電磁波暗室中的應(yīng)用并不常見[6]。

2.6 氣體滅火系統(tǒng)

本文主要討論淹沒氣體滅火系統(tǒng)。

氣體滅火系統(tǒng)在電磁波暗室中較為常見。七氟丙烷與IG541氣體滅火系統(tǒng)受限于電磁波暗室的規(guī)模限制，僅可應(yīng)用于容積不大于3600m3的防護區(qū)。若電磁波暗室設(shè)計規(guī)模較大，僅能采用二氧化碳氣體滅火系統(tǒng)。但是二氧化碳噴放時會產(chǎn)生“結(jié)露”、“冷激”、“冷淬”現(xiàn)象，不適宜保護精密設(shè)備和珍貴財物[7]。

2.7 其他局部滅火系統(tǒng)

局部滅火系統(tǒng)如局部應(yīng)用氣體滅火系統(tǒng)、懸掛式干粉滅火系統(tǒng)、探火管滅火系統(tǒng)等均適合撲滅深位火災(zāi)。

3 某大型電磁波暗室的工程實例

某大型電磁波暗室，尺寸為65m（長）×40m（寬）×30m（高），建設(shè)于某丁類廠房內(nèi)。室內(nèi)消火栓設(shè)計流量25L/s。根據(jù)工藝布置要求，共設(shè)置6處出入口，12m高檢修平臺設(shè)置2處出入口。根據(jù)常規(guī)設(shè)計單個室內(nèi)消火栓的保護半徑僅為29m，不能滿足平面上任意一點均有兩支水槍的兩股水柱同時到達的要求[8]。基于以上考慮，設(shè)計中提出了以下幾種方案。

3.1 增設(shè)噴射型自動射流滅火系統(tǒng)

噴射型自動射流滅火系統(tǒng)的滅火裝置設(shè)計流量介于5L/s至16L/s之間，常用作高大凈空場所的自動滅火設(shè)施。綜合比較其運行模式、設(shè)計流量，經(jīng)過與當(dāng)?shù)貙張D單位、消防部門的溝通，該滅火系統(tǒng)更適合作為自動噴水滅火系統(tǒng)的替代措施，不能采納為替代室內(nèi)消火栓的補充措施[9]。

3.2 設(shè)置自動消防炮滅火系統(tǒng)

自動消防炮滅火系統(tǒng)的滅火裝置設(shè)計流量大于16L/s，系統(tǒng)依靠探測裝置可自動探測初期火災(zāi)，并對起火點跟蹤、定位，利用自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)射流滅火。鑒于其裝置流量較大、控制可靠性較高，在12m高檢修平臺出入口布置，可滿足被保護區(qū)域的任一部位至少有2臺滅火裝置的射流可到達的要求，該系統(tǒng)作為室內(nèi)消火栓的替代措施，得到了當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門的認可[10]。

然而使用單位對探測裝置在強磁場干擾下是否能實現(xiàn)自動探測、定位火源、自動滅火存在顧慮，一方面考慮到強磁場會造成系統(tǒng)的損壞，且損壞處難以發(fā)現(xiàn)，對運維管理存在相當(dāng)大的挑戰(zhàn)；另一方面顧忌到水量如此之大的消防滅火系統(tǒng)設(shè)置于電磁波暗室內(nèi)，如有誤動作，存在損壞暗室及其內(nèi)設(shè)施的較高經(jīng)濟風(fēng)險。綜上該方案不適用于該項目[11]。

3.3 采用移動式消防水炮作為室內(nèi)消火栓的替代措施

考慮到在電磁波暗室內(nèi)設(shè)置自動消防炮滅火系統(tǒng)不能滿足工藝使用需求，考慮在12m高檢修平臺設(shè)置移動式消防炮。其布置原則與自動消防炮相同，作為室內(nèi)消火栓的替代措施，保證暗室區(qū)域內(nèi)的任意一點均在2臺移動消防水炮的保護范圍內(nèi)。然則該方案存在相當(dāng)大的運維難度。由于該項目電磁波暗室位于單層廠房內(nèi)，檢修門為電磁屏蔽材料開啟難度較大，消防隊員不能第一時間開啟，需企業(yè)值班人員協(xié)助開啟，而檢修平臺距離值班人員較遠。加之檢修平臺面積有限，撲救人員無法近距離靠近火源，在如此大的空間內(nèi)，人工瞄準起火點進行撲救工作難度較大。本方案亦不適用于該項目[12]。

3.4 增大室內(nèi)消火栓的入口壓力

綜合分析項目的使用性質(zhì)，了解到在該工程中電磁波暗室上部空間僅用于模擬電磁場，無燃燒風(fēng)險。所以依舊考慮采用室內(nèi)消火栓作為火災(zāi)防護的主要措施。根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》之規(guī)定“消火栓栓口動壓不應(yīng)大于0.50MPa，當(dāng)大于0.70MPa時必須設(shè)置減壓裝置”。當(dāng)栓口壓力控制在0.50MPa以內(nèi)時，一名消防隊員可獨立掌握并進行撲救，當(dāng)栓口壓力控制在0.50MPa以上、0.70MPa以下時，則需要兩名消防隊員方可順利操作。經(jīng)與使用單位及當(dāng)?shù)叵啦块T的溝通，室內(nèi)消火栓在栓口壓力不超過0.70MPa下，可根據(jù)實際供水壓力、室內(nèi)消火栓的實際保護范圍對暗室消防進行核算[13]。

4 結(jié)束語

電磁波暗室的功能大多為模擬開闊場、減小外界電磁波對測試信號的干擾，但是暗室廣泛應(yīng)用于民用、工業(yè)及軍工領(lǐng)域，其功能、規(guī)模、設(shè)計精度等差異較大。對暗室消防的設(shè)計上，需根據(jù)不同的使用要求、綜合各項條件，從安全可靠性、造價合理性和運維便利性等多維度分析比較，設(shè)計出滿足設(shè)計規(guī)范、當(dāng)?shù)叵酪蟮南婪桨浮?/p>