大型電磁波暗室消防系統的設計探討

袁文娟

中船第九設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計難點

1.1 暗室所在建筑的消防系統設計要求

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建造的房間，試驗開展時放置受試設備，平時不存放物品，所以一般電磁屏蔽暗室的火災危險性類別屬丁類。除建筑使用功能較復雜的情況外，通常按丁類廠房設計的電磁屏蔽暗室若為單層、多層廠房，僅需設置消防軟管卷盤或輕便消防水龍、移動式滅火器即可滿足《建筑設計防火規范》的要求；若為高層廠房，則需設置室內消火栓系統、移動式滅火器方可滿足《建筑設計防火規范》的要求。

1.2 暗室自身的消防系統設計要求

國家現行標準《電磁波暗室工程技術規范》GB 50826-2012對暗室的消防設計提出了以下三條要求：

其一，暗室內不宜設置室內消火栓。暗室的消火栓應設置在暗室出人口外側附近，每個出入口的消火栓數量不應少于2個，消火栓的水壓應滿足暗室內最不利著火點的充實水柱要求；其二，暗室以外設置的室內消火栓應符合現行國家標準《建筑設計防火規范》GB 50016的有關規定；其三，暗室內手提滅火器應進行吸波處理，且不應放在主反射區域。

通過對比可以看出，國家現行的設計標準中，暗室消防系統設計的特殊性僅僅體現在必須設置室內消火栓系統，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措施，不僅僅針對消防設備，設置于暗室內的所有設備、管道、附件、閥門、儀表等均應進行吸波處理。

1.3 暗室使用單位的常見需求

結合前文所述，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構，內部鋪設吸波材料，圍合結構與吸波材料均為不燃物或難燃物，火災危險性較小，沒有設置自動滅火設施的要求。

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

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

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1.4 暗室消防系統的設計難點

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

1.4.1 室內消火栓的保護范圍：《消防給水及消火栓系統技術規范》要求，電磁波暗室（按廠房考慮）室內消火栓動壓≥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量有限，導致室內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域。

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

2 常見消防系統

2.1 室內消火栓系統

室內消火栓為電磁屏蔽暗室必須設置的消防保護措施之一。暗室出入口外側須設室內消火栓，且暗室內不宜設置室內消火栓。以上要求對平面尺寸加大的暗室而言，出入口外側布置的室內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

自動噴水滅火系統，尤其是濕式自動噴水滅火系統，是工程中最為常見的消防水系統之一，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。干式、預作用系統的噴頭布置需與暗室廠家提前確定位置、節點做法等，其控制要求較常規系統更為復雜，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

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

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

2.4 水噴霧滅火系統與細水霧滅火系統

水噴霧系統與細水霧系統均以水為滅火截止，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較傳統的自動噴水滅火系統而言，均有水漬損失相對少、毒害危險小、環境影響低、滅火效果好的有優點[5]。

細水霧滅火系統相較于水噴霧滅火系統而言，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，內部空調送風氣流組織較為復雜。再采用水霧系統滅火時，需與其他專業積極溝通，確保保護對象周圍的氣流速度不大于3m/s，必要時采用擋風措施。

2.5 泡沫滅火系統

由于電磁波暗室內設備器材較為貴重，加之吸波材料本身難以清理，泡沫滅火系統在電磁波暗室中的應用并不常見[6]。

2.6 氣體滅火系統

本文主要討論淹沒氣體滅火系統。

氣體滅火系統在電磁波暗室中較為常見。七氟丙烷與IG541氣體滅火系統受限于電磁波暗室的規模限制，僅可應用于容積不大于3600m3的防護區。若電磁波暗室設計規模較大，僅能采用二氧化碳氣體滅火系統。但是二氧化碳噴放時會產生“結露”、“冷激”、“冷淬”現象，不適宜保護精密設備和珍貴財物[7]。

2.7 其他局部滅火系統

局部滅火系統如局部應用氣體滅火系統、懸掛式干粉滅火系統、探火管滅火系統等均適合撲滅深位火災。

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），建設于某丁類廠房內。室內消火栓設計流量25L/s。根據工藝布置要求，共設置6處出入口，12m高檢修平臺設置2處出入口。根據常規設計單個室內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，設計中提出了以下幾種方案。

3.1 增設噴射型自動射流滅火系統

噴射型自動射流滅火系統的滅火裝置設計流量介于5L/s至16L/s之間，常用作高大凈空場所的自動滅火設施。綜合比較其運行模式、設計流量，經過與當地審圖單位、消防部門的溝通，該滅火系統更適合作為自動噴水滅火系統的替代措施，不能采納為替代室內消火栓的補充措施[9]。

3.2 設置自動消防炮滅火系統

自動消防炮滅火系統的滅火裝置設計流量大于16L/s，系統依靠探測裝置可自動探測初期火災，并對起火點跟蹤、定位，利用自動控制系統實現射流滅火。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，該系統作為室內消火栓的替代措施，得到了當地相關部門的認可[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的損壞，且損壞處難以發現，對運維管理存在相當大的挑戰；另一方面顧忌到水量如此之大的消防滅火系統設置于電磁波暗室內，如有誤動作，存在損壞暗室及其內設施的較高經濟風險。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消火栓的替代措施

考慮到在電磁波暗室內設置自動消防炮滅火系統不能滿足工藝使用需求，考慮在12m高檢修平臺設置移動式消防炮。其布置原則與自動消防炮相同，作為室內消火栓的替代措施，保證暗室區域內的任意一點均在2臺移動消防水炮的保護范圍內。然則該方案存在相當大的運維難度。由于該項目電磁波暗室位于單層廠房內，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，需企業值班人員協助開啟，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，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 增大室內消火栓的入口壓力

綜合分析項目的使用性質，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，無燃燒風險。所以依舊考慮采用室內消火栓作為火災防護的主要措施。根據《消防給水及消火栓系統技術規范》之規定“消火栓栓口動壓不應大于0.50MPa，當大于0.70MPa時必須設置減壓裝置”。當栓口壓力控制在0.50MPa以內時，一名消防隊員可獨立掌握并進行撲救，當栓口壓力控制在0.50MPa以上、0.70MPa以下時，則需要兩名消防隊員方可順利操作。經與使用單位及當地消防部門的溝通，室內消火栓在栓口壓力不超過0.70MPa下，可根據實際供水壓力、室內消火栓的實際保護范圍對暗室消防進行核算[13]。

4 結束語

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，但是暗室廣泛應用于民用、工業及軍工領域，其功能、規模、設計精度等差異較大。對暗室消防的設計上，需根據不同的使用要求、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，設計出滿足設計規范、當地消防要求的消防方案。