氣體滅火系統(tǒng)升級改造分析

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)計規(guī)范，提出切實可行的改造方案，對保護區(qū)的氣體滅火系統(tǒng)進行改造升級。對藥量的計算，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)試進行全面闡述，展示改造優(yōu)化的全過程，實現(xiàn)對防護區(qū)的有效保護。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：TP273+.5? 文獻標識碼：A? 文章編號：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)機房氣體滅火防護區(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)機房防火滅火設(shè)施的可靠性和完整性，對保護區(qū)進行氣體滅火系統(tǒng)改造。

1? 項目概況

本項目分為配電室和網(wǎng)絡(luò)機房兩個獨立區(qū)域。其原有保護區(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)計防火規(guī)范》規(guī)定國家、省級或藏書量超過100萬冊的圖書館應設(shè)置氣體自動滅火系統(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氣滅管道及鋼瓶進行拆除改造。委托專業(yè)設(shè)計單位進行系統(tǒng)設(shè)計，出具設(shè)計圖紙，火災自動報警系統(tǒng)延用原系統(tǒng)火災探測器等并進行移位及新增，相應管線變更，其他不做變更。本項目新增災后排風及補風設(shè)施。應急照明系統(tǒng)為新增獨立集中控制集中供電系統(tǒng)，新增應急照明燈及疏散指示標志，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)造價相對低廉等優(yōu)勢，七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)能夠同時適用于配電室和網(wǎng)絡(luò)機房的火災撲滅[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。

本工程共設(shè)置2個獨立的防護區(qū)域，按全淹沒滅火方式設(shè)計，采用1套組合分配系統(tǒng)進行保護。系統(tǒng)共計設(shè)計12個儲氣瓶組，2個啟動瓶組，如圖1所示，中間安裝安全控制閥，如果配電室發(fā)生火情，位于末端的四個氣瓶將啟動噴放，一旦網(wǎng)絡(luò)機房發(fā)生火情，12個氣瓶將同時啟動噴放。系統(tǒng)設(shè)計工作壓力為5.6 MPa。

2.1? 基本設(shè)計參數(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)機房兩部分。根據(jù)GB 50370—2005《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計規(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滅火設(shè)計濃度為10%；在油浸變壓器室、帶油開關(guān)的配電室和自備發(fā)電機房等防護區(qū)，滅火設(shè)計濃度為9%；在通信機房和電子計算機房等防護區(qū)，滅火設(shè)計濃度為8%[3]”的要求，將內(nèi)部分為兩個分區(qū)，分別按規(guī)定設(shè)置不同的滅火設(shè)計濃度以保障實際安全。

2.2? 對瓶組間的要求

本次改造設(shè)有專門的“鋼瓶間”用來放置儲存裝置。鋼瓶間靠近防護區(qū)，符合存放壓力容器存放規(guī)定，耐火等級等于或高于二級。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)有應急照明，并設(shè)有消防專用電話。設(shè)有機械排風裝置，具有良好的通風條件。鋼瓶間承重要求根據(jù)鋼瓶間實際排布并滿足結(jié)構(gòu)專業(yè)荷載計算要求。

2.3? 設(shè)計具體細節(jié)和參數(shù)

2.3.1? 滅火設(shè)計用量的計算

需改造的保護區(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，每層為獨立空間，有獨立的滅火裝置，此空間主要可燃物為配電室和自備發(fā)電機房等，滅火設(shè)計濃度為9%[3]。網(wǎng)絡(luò)機房總面積為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房和電子計算機房等，滅火設(shè)計濃度為8%。根據(jù)國家標準GB 50370—2005《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》，運用公式 W = K·（V/S）·[C1/（100 - C1）]，計算出防護區(qū)滅火設(shè)計用量。其中W表示滅火設(shè)計用量（kg），C1表示滅火設(shè)計濃度（%），S表示滅火劑過熱蒸汽在101 kPa大氣壓和防護區(qū)最低環(huán)境溫度下的質(zhì)量體積（m3/kg），V表示防護區(qū)凈容積（m3）[3]。K表示海拔高度修正系數(shù)，計算出配電室兩個空間的滅火設(shè)計用量為353.76 kg，網(wǎng)絡(luò)機房的滅火藥液設(shè)計用量總為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)，在計算儲存用量的時候需加上噴發(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)滅火劑總儲存量（kg），?W1表示儲存容器內(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)過計算，配電室的氣體滅火總儲存量為368 kg，網(wǎng)絡(luò)機房的藥液總需求量為1 104 kg，整個改造空間共12個氣滅瓶體，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個氣瓶將啟動噴放；而一旦網(wǎng)絡(luò)機房發(fā)生火情，12個氣瓶將同時啟動噴放。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)，釋放后會使得防護區(qū)內(nèi)的壓強急劇增加，可能會破壞防護區(qū)的圍護結(jié)構(gòu)，故標準安置氣體滅火的空間應配備泄壓口，防護區(qū)泄壓口面積計算公式? 其中：Fx表示泄壓口面積（m2）Qx表示滅火劑在防護區(qū)的平均噴放速率（kg/s），Pf表示圍護結(jié)構(gòu)承受內(nèi)壓的允許壓強（Pa）[3]。計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

整個工程的施工分為送電線路的施工、送風和排風管道的施工、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防護區(qū)，根據(jù)設(shè)計圖紙及現(xiàn)場情況進行。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)行國家標準，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，管道末端噴嘴處和固定支架間的管道長度要小于500 mm；當管道的公稱直徑（平均外徑）大于等于50 mm時，還應在垂直和水平方向設(shè)置防晃支架。當穿過建筑物樓層或水平管道改變方向時，都應設(shè)置防晃支架，在《氣體滅火系統(tǒng)施工及驗收規(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倍最大工作壓力進行水壓強度試驗，本系統(tǒng)管網(wǎng)壓力參數(shù)如表7所示，不宜進行水壓強度試驗的防護區(qū)，采用1.15倍最大工作壓力直接進行氣壓強度試驗，試驗時安全措施要到位。強度試驗持續(xù)5 min無明顯滴漏且管道目測不變形為合格。

管道壓強測試合格后，需要使用氮氣或壓縮空氣進行吹掃，保證管道通暢。管道末端的氣流速度不應小于20 m/s。管道吹凈后應封堵所有敞口，待內(nèi)裝修結(jié)束后，方可啟封安裝噴嘴。最后進行氣密性試驗，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)開通運行前，啟動管路與啟動氣瓶應保持分離狀態(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)動氣體瓶組等部件組成，具備獨立的泄壓裝置。滅火劑瓶組提供瓶組檢測報告、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)動氣體瓶組啟動，驅(qū)動壓力6 MPa；驅(qū)動裝置為電磁型，驅(qū)動力不小于90 N，防護等級不低于IP54；驅(qū)動氣體管路材質(zhì)為紫銅，外徑不小于Φ8。組合系統(tǒng)啟動時，選擇閥應早于或同時和容器閥開啟。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)格型號的型式檢驗報告和自愿性認證證書。

泄壓裝置為機械式，動作壓力1 000±100 Pa，材質(zhì)為冷軋鋼板。可選配氣體滅火壓力監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)鋼瓶壓力7×24小時在線監(jiān)測，當鋼瓶發(fā)生欠壓時，可實現(xiàn)現(xiàn)場報警，通知使用單位及時排除設(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

當火災發(fā)生時，啟動滅火，管網(wǎng)系統(tǒng)為整個滅火劑輸送系統(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，噴放至整個滅火劑輸送系統(tǒng)。控制裝置相當于大腦，通過控制器、探測器、起動繼電器等器件為整個滅火系統(tǒng)提供滅火控制信號。本氣體系統(tǒng)相當于具備獨立運轉(zhuǎn)的左、右大腦（配電室和網(wǎng)絡(luò)機房），當在控制系統(tǒng)的某個滅火控制單元發(fā)出啟動信號，大腦立即對相應的啟動裝置發(fā)布信號，打開相應的啟動瓶和滅火劑瓶組，經(jīng)輸送管網(wǎng)與噴嘴將滅火劑噴放到該防護區(qū)內(nèi)，完成滅火任務的功能。

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

安全起見，不論是“手動”還是“自動”狀態(tài)下，滅火系統(tǒng)都應設(shè)置30 s延時啟動，保證人員從滅火區(qū)域安全撤離，在確認火災撲滅后，及時啟動災后排風補風設(shè)施進行通風換氣[5]。

2.6? 防護區(qū)的設(shè)置及要求

防護區(qū)滅火時應保持封閉條件，除泄壓口以外的開口，包括防火閥等開口，在噴放滅火劑前應做到自動關(guān)閉。

在保護區(qū)入口處，設(shè)置滅火系統(tǒng)防護標志和放氣指示燈以及“徹底通風前，請不要進入”警示牌；保護區(qū)內(nèi)部設(shè)置“在報警時或釋放七氟丙烷滅火劑時，應立即撤離”的警示牌。

防護區(qū)內(nèi)的出口應直接通向室外或疏散走道，在疏散走道與出口處，應設(shè)火災照明燈或疏散標志燈；用于疏散的門應為乙級防火門，必須能從防護區(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)應設(shè)置應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，耐火等級不低于二級。保護區(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)施工及驗收規(guī)范》的要求做好施工記錄及防護區(qū)地板下、吊頂上等隱蔽區(qū)域的工程中間驗收記錄[7]，以及滅火劑輸送管道耐壓強度和氣密性試驗測試記錄。

施工結(jié)束對系統(tǒng)進行模擬試驗。分別對系統(tǒng)設(shè)備自動狀態(tài)和手動狀態(tài)下，模擬啟動氣體滅火系統(tǒng)，逐個保護區(qū)檢驗消防報警設(shè)備、氣體滅火控制設(shè)備、現(xiàn)場報警設(shè)施、應急照明設(shè)施、瓶頭閥、選擇閥動作情況。以及模擬災后啟動排風補風設(shè)備動作情況。

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)機房的特點，符合實際，布局合理，具備可操作性和實用性，在今后的火災預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