李 陽(yáng)

(陜西省建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司, 陜西 西安 710018)

0 引 言

隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,各地新建的數(shù)據(jù)中心、圖書館、博物館、綜合醫(yī)院等建筑不斷涌現(xiàn),這些建筑因其特殊性,保護(hù)對(duì)象需要滅火后破壞性小的介質(zhì)進(jìn)行保護(hù),氣體滅火系統(tǒng)以其固有的特性在該類建筑中得到廣泛的應(yīng)用。

GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》[1](2018版)中第8.3.9條列舉8條需要設(shè)置自動(dòng)滅火系統(tǒng),并宜采用氣體滅火的建筑類型。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 50370—2005《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]中第3.2.1條規(guī)定,氣體滅火系統(tǒng)適用于撲救下列火災(zāi):電氣火災(zāi),固體表面火災(zāi),液體火災(zāi),滅火前能切斷氣源的氣體火災(zāi)。

氣體滅火系統(tǒng)是傳統(tǒng)的固定式滅火系統(tǒng)(水、氣體、泡沫、干粉)之一,應(yīng)用非常廣泛。近年來(lái),為保護(hù)大氣臭氧層,維護(hù)人類生態(tài)環(huán)境,國(guó)內(nèi)外消防界已開(kāi)發(fā)出七氟丙烷、IG-541、熱氣溶膠等氣體滅火系統(tǒng)。 然而在工程設(shè)計(jì)中,電氣設(shè)計(jì)人員對(duì)氣體滅火系統(tǒng)的原理及組成不夠了解,特別對(duì)有管網(wǎng)系統(tǒng)的報(bào)警及聯(lián)動(dòng)方式的認(rèn)識(shí)有部分誤區(qū)。

1 氣體滅火系統(tǒng)

GB 50370—2005《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)范中主要規(guī)定七氟丙烷、IG-541混合氣體、熱氣溶膠三類滅火系統(tǒng)。根據(jù)其滅火特性和技術(shù)成熟程度,七氟丙烷是在工程中應(yīng)用最多的。七氟丙烷滅火方式的應(yīng)用主要以全淹沒(méi)滅火為主,可分為預(yù)制滅火系統(tǒng)和管網(wǎng)滅火系統(tǒng),其中管網(wǎng)滅火系統(tǒng)又分為單元獨(dú)立滅火系統(tǒng)和組合分配滅火系統(tǒng)。

預(yù)制滅火系統(tǒng)是將滅火劑儲(chǔ)存裝置和噴放組件等預(yù)先設(shè)計(jì),成套組裝,且具有聯(lián)動(dòng)控制功能的滅火系統(tǒng)。預(yù)制七氟丙烷自動(dòng)滅火系統(tǒng)的組成如圖1所示。在一般的工程中,變電所因位置分散且數(shù)量少,采用的多為預(yù)制滅火系統(tǒng)。

圖1 預(yù)制七氟丙烷自動(dòng)滅火系統(tǒng)的組成

管網(wǎng)氣體滅火系統(tǒng)是將滅火劑從儲(chǔ)存裝置經(jīng)由干管支管輸送至噴放組件實(shí)施噴放的滅火系統(tǒng)。管網(wǎng)組合分配滅火系統(tǒng)的組成如圖2所示。對(duì)兩個(gè)及兩個(gè)以上的防護(hù)區(qū),可采用組合分配系統(tǒng),對(duì)于特別重要的場(chǎng)所,在經(jīng)濟(jì)條件容許的情況下可考慮采用單元獨(dú)立系統(tǒng)。組合分配能減少設(shè)備用量及設(shè)備占地面積,節(jié)省工程投資費(fèi)用,故在醫(yī)院、地鐵等需要?dú)怏w滅火防護(hù)區(qū)的建筑中運(yùn)用較多。

圖2 管網(wǎng)組合分配滅火系統(tǒng)的組成

預(yù)制滅火系統(tǒng)組成簡(jiǎn)單,且平時(shí)接觸較多,故主要探討七氟丙烷管網(wǎng)組合分配滅火系統(tǒng)。

工程設(shè)計(jì)中,氣體滅火系統(tǒng)為水專業(yè)設(shè)計(jì)范疇,電氣設(shè)計(jì)人員根據(jù)水專業(yè)的提資完成相關(guān)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)。為進(jìn)一步熟悉管網(wǎng)組合分配氣體滅火系統(tǒng),簡(jiǎn)要對(duì)系統(tǒng)主要組件及放氣動(dòng)作流程進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。

主要組件功能說(shuō)明如下:

(1) 啟動(dòng)裝置。因七氟丙烷滅火劑的飽和蒸氣壓力較低(20 ℃時(shí)絕對(duì)蒸汽壓力為0.39 MPa),不能滿足管道輸送和噴放汽化的要求,通常采用在滅火劑儲(chǔ)瓶?jī)?nèi)充裝氮?dú)庠鰤旱姆绞健Ｔ趪姺艤缁饎r(shí),把動(dòng)力氣體注入滅火劑儲(chǔ)瓶,使滅火劑儲(chǔ)瓶壓力迅速升高,推動(dòng)滅火劑在管網(wǎng)中長(zhǎng)距離快速輸送,增強(qiáng)滅火劑的霧化效果,更有效地實(shí)施滅火。故通常在七氟丙烷滅火系統(tǒng)中設(shè)置驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

(2) 選擇閥。選擇閥是在組合分配滅火系統(tǒng)中用于控制滅火劑流向的裝置。由于管網(wǎng)組合分配系統(tǒng)同時(shí)保護(hù)多個(gè)防護(hù)區(qū),滅火劑的配置是按最大保護(hù)區(qū)來(lái)計(jì)算,考慮的是在同一時(shí)間只有一個(gè)保護(hù)區(qū)發(fā)生火情的情況。故在發(fā)生火災(zāi)時(shí)控制器需要根據(jù)程序設(shè)定聯(lián)動(dòng)打開(kāi)相應(yīng)選擇閥,來(lái)滿足其防護(hù)區(qū)滅火的氣體量要求。

(3) 壓力開(kāi)關(guān)。壓力開(kāi)關(guān)是用來(lái)檢測(cè)并反饋滅火劑是否噴放的信號(hào)裝置。

(4) 低壓泄漏閥。低壓泄漏閥安裝在啟動(dòng)回路上,用于釋放啟動(dòng)容器閥緩慢泄露出的啟動(dòng)氣體,防止啟動(dòng)氣體在啟動(dòng)管路內(nèi)積聚而引起系統(tǒng)誤動(dòng)作。

主要放氣動(dòng)作流程如下:

(1) 聯(lián)動(dòng)控制方式。當(dāng)控制器發(fā)出聯(lián)動(dòng)信號(hào)后,打開(kāi)啟動(dòng)瓶電磁瓶頭閥,釋放啟動(dòng)氣體,啟動(dòng)氣體通過(guò)啟動(dòng)管路打開(kāi)相應(yīng)的選擇閥和儲(chǔ)氣瓶瓶頭閥,釋放滅火劑。

(2) 手動(dòng)機(jī)械控制方式。當(dāng)聯(lián)動(dòng)程序故障,也可拔除相應(yīng)保護(hù)區(qū)的啟動(dòng)瓶電磁瓶頭閥的止動(dòng)簧片,壓下電磁瓶頭閥手柄,即打開(kāi)電磁瓶頭閥,釋放啟動(dòng)氣體。啟動(dòng)氣體打開(kāi)相應(yīng)的選擇閥、儲(chǔ)氣瓶瓶頭閥,釋放滅火劑,實(shí)施滅火。如遇上電磁瓶頭閥維修或者啟動(dòng)氣體儲(chǔ)瓶充換氮?dú)獠荒芄ぷ?可手動(dòng)壓下相應(yīng)保護(hù)區(qū)的選擇閥手柄,敞開(kāi)壓臂,打開(kāi)選擇閥;然后再扳動(dòng)相應(yīng)儲(chǔ)氣瓶瓶頭閥上的手柄,釋放滅火劑,實(shí)施滅火。

2 報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制

GB 50370—2005《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.0.1條規(guī)定,采用氣體滅火系統(tǒng)的防護(hù)區(qū),應(yīng)設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng);第5.0.2條規(guī)定,管網(wǎng)式系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置自動(dòng)控制、手動(dòng)控制和機(jī)械應(yīng)急控制三種啟動(dòng)方式。一般情況下應(yīng)使用手動(dòng)控制方式,在保護(hù)區(qū)無(wú)人的情況下可以轉(zhuǎn)換為自動(dòng)控制方式。

(1) 自動(dòng)控制滅火過(guò)程。聯(lián)動(dòng)控制設(shè)計(jì)在GB 50116—2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]第4.4.2條中有具體規(guī)定:當(dāng)滅火控制器收到同一防護(hù)區(qū)的兩種不同類型火災(zāi)探測(cè)器同時(shí)探測(cè)到火險(xiǎn)信號(hào)時(shí),即立即啟動(dòng)聲光報(bào)警,發(fā)出緊急疏散和氣體噴放預(yù)報(bào)警;當(dāng)收到第二次報(bào)警信號(hào)后關(guān)閉相關(guān)聯(lián)動(dòng)設(shè)備,向報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出反饋信號(hào),延時(shí)結(jié)束,立即向?qū)?yīng)防護(hù)區(qū)電磁啟動(dòng)裝置發(fā)出滅火指令,釋放滅火劑經(jīng)噴嘴到防護(hù)區(qū)內(nèi),實(shí)施滅火,同時(shí)在滅火氣體壓力作用下壓力訊號(hào)器動(dòng)作并將信號(hào)反饋至滅火控制器,控制器同時(shí)發(fā)出聯(lián)動(dòng)信號(hào),點(diǎn)亮該防護(hù)區(qū)入口處設(shè)置的氣體釋放指示燈,提醒人員放氣勿入。

(2) 手動(dòng)控制滅火過(guò)程。在此狀態(tài)下,滅火控制器只是接收火災(zāi)探測(cè)器探測(cè)到的火險(xiǎn)信號(hào),并聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)安裝于防護(hù)區(qū)內(nèi)外的警鈴和聲光報(bào)警器動(dòng)作,不會(huì)發(fā)出滅火指令,在需要啟動(dòng)氣體滅火裝置時(shí),現(xiàn)場(chǎng)操作人員可以手動(dòng)按下防護(hù)區(qū)門口的緊急啟停按鈕啟動(dòng)滅火裝置,即可進(jìn)入上述滅火控制程序,釋放滅火劑,實(shí)施滅火。

(3) 機(jī)械應(yīng)急手動(dòng)控制滅火過(guò)程。拉出發(fā)生火災(zāi)相對(duì)應(yīng)防護(hù)區(qū)的啟動(dòng)氣體儲(chǔ)瓶上電磁啟動(dòng)裝置機(jī)械應(yīng)急啟動(dòng)手柄下的保險(xiǎn)卡環(huán),實(shí)施滅火。

七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)控制流程如圖3所示。

3 工程案例

筆者目前參與設(shè)計(jì)某三甲醫(yī)院腫瘤病房綜合樓的電氣設(shè)計(jì),其建筑內(nèi)部存在多個(gè)醫(yī)療設(shè)備用房,根據(jù)水專業(yè)提資,均采用七氟丙烷管網(wǎng)組合分配氣體滅火系統(tǒng),其組成方式是一套氣體系統(tǒng)保護(hù)8個(gè)防區(qū)。8個(gè)防區(qū)氣體滅火系統(tǒng)組成如圖4所示。

通過(guò)該工程的設(shè)計(jì),有以下幾點(diǎn)體會(huì)與認(rèn)識(shí):

圖3 七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)控制流程

圖4 8個(gè)防區(qū)氣體滅火系統(tǒng)組成

(1) 查詢國(guó)內(nèi)主流氣體滅火控制器廠家,其控制器最多只可配4個(gè)氣體防區(qū)。經(jīng)與氣體滅火控制器廠家技術(shù)工程師溝通,一套氣體系統(tǒng)保護(hù)8個(gè)防區(qū)此種情況,可設(shè)兩套氣體滅火控制器,通過(guò)CAN總線與消防控制室火警控制主機(jī)連接,可滿足報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制要求。

(2) 關(guān)于聯(lián)動(dòng)控制。GB 50116—2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.4.2條規(guī)定,聯(lián)動(dòng)控制要關(guān)閉防護(hù)區(qū)域的送(排)風(fēng)機(jī)及送(排)風(fēng)閥門。GB 50736—2012《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》[4]第6.3.9條規(guī)定,可能突然散發(fā)大量有害氣體或有爆炸危險(xiǎn)氣體的場(chǎng)所應(yīng)設(shè)置事故通風(fēng)。氣體滅火系統(tǒng)在消防滅火時(shí)會(huì)噴放大量七氟丙烷,故在消防滅火后需要災(zāi)后排煙或?yàn)?zāi)后通風(fēng)。一般暖通專業(yè)提資氣體滅火房間設(shè)置事故排風(fēng)風(fēng)機(jī)及事故補(bǔ)風(fēng)風(fēng)機(jī)。分如下兩種情況:

① 地下室的房間根據(jù)情況會(huì)設(shè)置平時(shí)兼事故排風(fēng)風(fēng)機(jī)P-B*-1,其聯(lián)動(dòng)規(guī)則為平時(shí)開(kāi)啟排風(fēng)風(fēng)機(jī)P-B*-1及70 ℃電動(dòng)防火百葉風(fēng)口?；馂?zāi)時(shí),電信號(hào)關(guān)閉70 ℃電動(dòng)防火百葉風(fēng)口、室內(nèi)排風(fēng)管上自動(dòng)復(fù)位型70 ℃防火閥、排風(fēng)風(fēng)機(jī)P-B*-1?；馂?zāi)撲滅后,電信號(hào)開(kāi)啟自動(dòng)復(fù)位型70 ℃防火閥,自動(dòng)或手動(dòng)開(kāi)啟排風(fēng)風(fēng)機(jī)P-B*-1及70 ℃電動(dòng)防火百葉風(fēng)口。排風(fēng)風(fēng)機(jī)P-B*-1手動(dòng)控制裝置室內(nèi)、門外各設(shè)一個(gè)。平時(shí)兼事故風(fēng)機(jī)防火閥及風(fēng)口設(shè)置如圖5所示。

圖5 平時(shí)兼事故風(fēng)機(jī)防火閥及風(fēng)口設(shè)置

② 一般情況僅設(shè)事故排風(fēng)風(fēng)機(jī)P-1-1及事故補(bǔ)風(fēng)風(fēng)機(jī)S-1-1,其聯(lián)動(dòng)規(guī)則為:當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí),電信號(hào)關(guān)閉排風(fēng)風(fēng)機(jī)P-1-1、所有室內(nèi)送排風(fēng)風(fēng)管上自動(dòng)復(fù)位型70 ℃防火閥、補(bǔ)風(fēng)風(fēng)機(jī)S-1-1?；馂?zāi)撲滅后,電信號(hào)開(kāi)啟著火房間及相鄰一個(gè)房間的送排風(fēng)管上自動(dòng)復(fù)位型70 ℃防火閥,自動(dòng)或手動(dòng)開(kāi)啟排風(fēng)風(fēng)機(jī)P-1-2及補(bǔ)風(fēng)風(fēng)機(jī)S-1-1。排風(fēng)風(fēng)機(jī)及補(bǔ)風(fēng)風(fēng)機(jī)手動(dòng)控制裝置在室內(nèi)、門外方便開(kāi)啟處各設(shè)一個(gè)。事故排風(fēng)、補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)防火閥及風(fēng)口設(shè)置如圖6所示。

需要注意如下問(wèn)題:

① 國(guó)標(biāo)圖集16D303-2《常用風(fēng)機(jī)控制電路圖》第89～95頁(yè)中平時(shí)兼事故兩用單速風(fēng)機(jī)電路圖XKGF-1～4不能直接引用。根據(jù)其二次原理圖,可實(shí)現(xiàn)的功能為當(dāng)收到氣體報(bào)警控制器信號(hào)時(shí)僅能啟動(dòng)風(fēng)機(jī),并不能實(shí)現(xiàn)在發(fā)生火災(zāi)時(shí)聯(lián)動(dòng)停運(yùn)風(fēng)機(jī)。

圖6 事故排風(fēng)、補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)防火閥及風(fēng)口設(shè)置

② 有電氣設(shè)計(jì)人員會(huì)誤認(rèn)為“火災(zāi)時(shí)由 FAS消防聯(lián)動(dòng)開(kāi)啟事故風(fēng)機(jī)”。若真實(shí)施 “火災(zāi)時(shí)由 FAS消防聯(lián)動(dòng)開(kāi)啟事故風(fēng)機(jī)”,則導(dǎo)致火災(zāi)蔓延或大量滅火氣體快速流失,前者會(huì)使火災(zāi)加劇,后者導(dǎo)致氣體滅火效果大減。

③ 對(duì)需要參與災(zāi)后排煙或?yàn)?zāi)后通風(fēng)的事故風(fēng)機(jī),火災(zāi)時(shí)不能采用 FAS 聯(lián)動(dòng)控制輸入/輸出模塊通過(guò)分勵(lì)脫扣器使斷路器跳閘來(lái)停運(yùn)風(fēng)機(jī),應(yīng)通過(guò)二次控制回路來(lái)停運(yùn)風(fēng)機(jī),有利于災(zāi)后的事故風(fēng)機(jī)及時(shí)投運(yùn),快速有效地進(jìn)行排煙或通風(fēng)。

(3) 設(shè)計(jì)時(shí)需要設(shè)置聲光警報(bào)器及放氣指示燈兩種,兩者有明顯區(qū)別。在預(yù)警階段,防護(hù)區(qū)內(nèi)外聲光報(bào)警器動(dòng)作,提醒防護(hù)區(qū)內(nèi)人員迅速撤離,防護(hù)區(qū)入口處火災(zāi)聲光報(bào)警器提醒人員不要誤入。在滅火階段,啟動(dòng)安裝在防護(hù)區(qū)門外指示滅火劑噴放的放氣指示燈,防止氣體滅火防護(hù)區(qū)在氣體釋放后出現(xiàn)人員誤入現(xiàn)象[5]。

4 結(jié) 語(yǔ)

近年來(lái)建筑火災(zāi)頻發(fā),消防滅火應(yīng)引起建筑設(shè)計(jì)人員的高度重視。電氣設(shè)計(jì)人員需要對(duì)水暖專業(yè)的相關(guān)系統(tǒng)及設(shè)備有一個(gè)充分的認(rèn)識(shí),在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的建筑電氣設(shè)計(jì)才安全、合理、可靠。