李 陽

(陜西省建筑設計研究院有限責任公司, 陜西 西安 710018)

0 引 言

隨著社會的進步和經(jīng)濟的發(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,保護對象需要滅火后破壞性小的介質(zhì)進行保護,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用。

GB 50016—2014《建筑設計防火規(guī)范》[1](2018版)中第8.3.9條列舉8條需要設置自動滅火系統(tǒng),并宜采用氣體滅火的建筑類型。國家標準GB 50370—2005《氣體滅火系統(tǒng)設計規(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:電氣火災,固體表面火災,液體火災,滅火前能切斷氣源的氣體火災。

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,應用非常廣泛。近年來,為保護大氣臭氧層,維護人類生態(tài)環(huán)境,國內(nèi)外消防界已開發(fā)出七氟丙烷、IG-541、熱氣溶膠等氣體滅火系統(tǒng)。 然而在工程設計中,電氣設計人員對氣體滅火系統(tǒng)的原理及組成不夠了解,特別對有管網(wǎng)系統(tǒng)的報警及聯(lián)動方式的認識有部分誤區(qū)。

1 氣體滅火系統(tǒng)

GB 50370—2005《氣體滅火系統(tǒng)設計規(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用最多的。七氟丙烷滅火方式的應用主要以全淹沒滅火為主,可分為預制滅火系統(tǒng)和管網(wǎng)滅火系統(tǒng),其中管網(wǎng)滅火系統(tǒng)又分為單元獨立滅火系統(tǒng)和組合分配滅火系統(tǒng)。

預制滅火系統(tǒng)是將滅火劑儲存裝置和噴放組件等預先設計,成套組裝,且具有聯(lián)動控制功能的滅火系統(tǒng)。預制七氟丙烷自動滅火系統(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,采用的多為預制滅火系統(tǒng)。

圖1 預制七氟丙烷自動滅火系統(tǒng)的組成

管網(wǎng)氣體滅火系統(tǒng)是將滅火劑從儲存裝置經(jīng)由干管支管輸送至噴放組件實施噴放的滅火系統(tǒng)。管網(wǎng)組合分配滅火系統(tǒng)的組成如圖2所示。對兩個及兩個以上的防護區(qū),可采用組合分配系統(tǒng),對于特別重要的場所,在經(jīng)濟條件容許的情況下可考慮采用單元獨立系統(tǒng)。組合分配能減少設備用量及設備占地面積,節(jié)省工程投資費用,故在醫(yī)院、地鐵等需要氣體滅火防護區(qū)的建筑中運用較多。

圖2 管網(wǎng)組合分配滅火系統(tǒng)的組成

預制滅火系統(tǒng)組成簡單,且平時接觸較多,故主要探討七氟丙烷管網(wǎng)組合分配滅火系統(tǒng)。

工程設計中,氣體滅火系統(tǒng)為水專業(yè)設計范疇,電氣設計人員根據(jù)水專業(yè)的提資完成相關(guān)報警及聯(lián)動設計。為進一步熟悉管網(wǎng)組合分配氣體滅火系統(tǒng),簡要對系統(tǒng)主要組件及放氣動作流程進行簡單說明。

主要組件功能說明如下:

(1) 啟動裝置。因七氟丙烷滅火劑的飽和蒸氣壓力較低(20 ℃時絕對蒸汽壓力為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瓶內(nèi)充裝氮氣增壓的方式。在噴放滅火劑時,把動力氣體注入滅火劑儲瓶,使滅火劑儲瓶壓力迅速升高,推動滅火劑在管網(wǎng)中長距離快速輸送,增強滅火劑的霧化效果,更有效地實施滅火。故通常在七氟丙烷滅火系統(tǒng)中設置驅(qū)動系統(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)同時保護多個防護區(qū),滅火劑的配置是按最大保護區(qū)來計算,考慮的是在同一時間只有一個保護區(qū)發(fā)生火情的情況。故在發(fā)生火災時控制器需要根據(jù)程序設定聯(lián)動打開相應選擇閥,來滿足其防護區(qū)滅火的氣體量要求。

(3) 壓力開關(guān)。壓力開關(guān)是用來檢測并反饋滅火劑是否噴放的信號裝置。

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

主要放氣動作流程如下:

(1) 聯(lián)動控制方式。當控制器發(fā)出聯(lián)動信號后,打開啟動瓶電磁瓶頭閥,釋放啟動氣體,啟動氣體通過啟動管路打開相應的選擇閥和儲氣瓶瓶頭閥,釋放滅火劑。

(2) 手動機械控制方式。當聯(lián)動程序故障,也可拔除相應保護區(qū)的啟動瓶電磁瓶頭閥的止動簧片,壓下電磁瓶頭閥手柄,即打開電磁瓶頭閥,釋放啟動氣體。啟動氣體打開相應的選擇閥、儲氣瓶瓶頭閥,釋放滅火劑,實施滅火。如遇上電磁瓶頭閥維修或者啟動氣體儲瓶充換氮氣不能工作,可手動壓下相應保護區(qū)的選擇閥手柄,敞開壓臂,打開選擇閥;然后再扳動相應儲氣瓶瓶頭閥上的手柄,釋放滅火劑,實施滅火。

2 報警及聯(lián)動控制

GB 50370—2005《氣體滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》第5.0.1條規(guī)定,采用氣體滅火系統(tǒng)的防護區(qū),應設置火災自動報警系統(tǒng);第5.0.2條規(guī)定,管網(wǎng)式系統(tǒng)應設置自動控制、手動控制和機械應急控制三種啟動方式。一般情況下應使用手動控制方式,在保護區(qū)無人的情況下可以轉(zhuǎn)換為自動控制方式。

(1) 自動控制滅火過程。聯(lián)動控制設計在GB 50116—2013《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》[3]第4.4.2條中有具體規(guī)定:當滅火控制器收到同一防護區(qū)的兩種不同類型火災探測器同時探測到火險信號時,即立即啟動聲光報警,發(fā)出緊急疏散和氣體噴放預報警;當收到第二次報警信號后關(guān)閉相關(guān)聯(lián)動設備,向報警系統(tǒng)發(fā)出反饋信號,延時結(jié)束,立即向?qū)雷o區(qū)電磁啟動裝置發(fā)出滅火指令,釋放滅火劑經(jīng)噴嘴到防護區(qū)內(nèi),實施滅火,同時在滅火氣體壓力作用下壓力訊號器動作并將信號反饋至滅火控制器,控制器同時發(fā)出聯(lián)動信號,點亮該防護區(qū)入口處設置的氣體釋放指示燈,提醒人員放氣勿入。

(2) 手動控制滅火過程。在此狀態(tài)下,滅火控制器只是接收火災探測器探測到的火險信號,并聯(lián)動啟動安裝于防護區(qū)內(nèi)外的警鈴和聲光報警器動作,不會發(fā)出滅火指令,在需要啟動氣體滅火裝置時,現(xiàn)場操作人員可以手動按下防護區(qū)門口的緊急啟停按鈕啟動滅火裝置,即可進入上述滅火控制程序,釋放滅火劑,實施滅火。

(3) 機械應急手動控制滅火過程。拉出發(fā)生火災相對應防護區(qū)的啟動氣體儲瓶上電磁啟動裝置機械應急啟動手柄下的保險卡環(huán),實施滅火。

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

筆者目前參與設計某三甲醫(yī)院腫瘤病房綜合樓的電氣設計,其建筑內(nèi)部存在多個醫(yī)療設備用房,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8個防區(qū)。8個防區(qū)氣體滅火系統(tǒng)組成如圖4所示。

通過該工程的設計,有以下幾點體會與認識:

圖3 七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)控制流程

圖4 8個防區(qū)氣體滅火系統(tǒng)組成

(1) 查詢國內(nèi)主流氣體滅火控制器廠家,其控制器最多只可配4個氣體防區(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8個防區(qū)此種情況,可設兩套氣體滅火控制器,通過CAN總線與消防控制室火警控制主機連接,可滿足報警及聯(lián)動控制要求。

(2) 關(guān)于聯(lián)動控制。GB 50116—2013《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》第4.4.2條規(guī)定,聯(lián)動控制要關(guān)閉防護區(qū)域的送(排)風機及送(排)風閥門。GB 50736—2012《民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(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氣體的場所應設置事故通風。氣體滅火系統(tǒng)在消防滅火時會噴放大量七氟丙烷,故在消防滅火后需要災后排煙或災后通風。一般暖通專業(yè)提資氣體滅火房間設置事故排風風機及事故補風風機。分如下兩種情況:

① 地下室的房間根據(jù)情況會設置平時兼事故排風風機P-B*-1,其聯(lián)動規(guī)則為平時開啟排風風機P-B*-1及70 ℃電動防火百葉風口。火災時,電信號關(guān)閉70 ℃電動防火百葉風口、室內(nèi)排風管上自動復位型70 ℃防火閥、排風風機P-B*-1。火災撲滅后,電信號開啟自動復位型70 ℃防火閥,自動或手動開啟排風風機P-B*-1及70 ℃電動防火百葉風口。排風風機P-B*-1手動控制裝置室內(nèi)、門外各設一個。平時兼事故風機防火閥及風口設置如圖5所示。

圖5 平時兼事故風機防火閥及風口設置

② 一般情況僅設事故排風風機P-1-1及事故補風風機S-1-1,其聯(lián)動規(guī)則為:當發(fā)生火災時,電信號關(guān)閉排風風機P-1-1、所有室內(nèi)送排風風管上自動復位型70 ℃防火閥、補風風機S-1-1?；馂膿錅绾?電信號開啟著火房間及相鄰一個房間的送排風管上自動復位型70 ℃防火閥,自動或手動開啟排風風機P-1-2及補風風機S-1-1。排風風機及補風風機手動控制裝置在室內(nèi)、門外方便開啟處各設一個。事故排風、補風系統(tǒng)防火閥及風口設置如圖6所示。

需要注意如下問題:

① 國標圖集16D303-2《常用風機控制電路圖》第89～95頁中平時兼事故兩用單速風機電路圖XKGF-1～4不能直接引用。根據(jù)其二次原理圖,可實現(xiàn)的功能為當收到氣體報警控制器信號時僅能啟動風機,并不能實現(xiàn)在發(fā)生火災時聯(lián)動停運風機。

圖6 事故排風、補風系統(tǒng)防火閥及風口設置

② 有電氣設計人員會誤認為“火災時由 FAS消防聯(lián)動開啟事故風機”。若真實施 “火災時由 FAS消防聯(lián)動開啟事故風機”,則導致火災蔓延或大量滅火氣體快速流失,前者會使火災加劇,后者導致氣體滅火效果大減。

③ 對需要參與災后排煙或災后通風的事故風機,火災時不能采用 FAS 聯(lián)動控制輸入/輸出模塊通過分勵脫扣器使斷路器跳閘來停運風機,應通過二次控制回路來停運風機,有利于災后的事故風機及時投運,快速有效地進行排煙或通風。

(3) 設計時需要設置聲光警報器及放氣指示燈兩種,兩者有明顯區(qū)別。在預警階段,防護區(qū)內(nèi)外聲光報警器動作,提醒防護區(qū)內(nèi)人員迅速撤離,防護區(qū)入口處火災聲光報警器提醒人員不要誤入。在滅火階段,啟動安裝在防護區(qū)門外指示滅火劑噴放的放氣指示燈,防止氣體滅火防護區(qū)在氣體釋放后出現(xiàn)人員誤入現(xiàn)象[5]。

4 結(jié) 語

近年來建筑火災頻發(fā),消防滅火應引起建筑設計人員的高度重視。電氣設計人員需要對水暖專業(yè)的相關(guān)系統(tǒng)及設備有一個充分的認識,在此基礎上進行的建筑電氣設計才安全、合理、可靠。