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            淺析大型博物館消防系統設計

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            淺析大型博物館消防系統設計

            分類:
            最新資訊
            來源:
            2023/07/26 14:00

            文/楊延京 中國國家博物館安全保衛部 高級工程師

              博物館是集文物征集、收藏、研究、展示、考古于一體的大型建筑, 耐火等級為一級,火災自動報警為一級保護對象,采用控制中心集中報警系統。博物館消防系統工程包括火災自動報警及聯動控制系統、緊急廣播(含公共廣播及背景音樂)系統、消防電話系統、消防泵巡檢控制系統、消火栓系統、自動噴水滅火系統(濕式、預作用噴淋系統)、水噴霧系統、雨淋系統、大空間智能滅火系統、氣體滅火系統等。

              博物館消防系統設備構成圖:

             

              一、火災自動探測及報警系統:

              1、智能感煙探測器:布置于展廳、大廳、走廊、辦公、機房、管井、前室、庫房等場所,探測器分10級靈敏度手動可調,感煙探測器使用兩年后每三年清洗一次。

             

             

              2、智能感溫探測器:分為智能感溫探測器和普通感溫探測器兩種,感溫探測器受環境溫度影響在70℃時報警。智能感溫探測器設置在氣體防護區、鍋爐房、廚房、柴油發電機房等場所;普通感溫探測器設置在地下車庫。

              3、智能燃氣探測器:在鍋爐房燃氣表間和食堂廚房間分別設置有可燃氣體探測器。

              4、智能紅外對射感煙探測器:設置在展廳或大廳等高大空間。

              5、手動報警按鈕:在每個防火分區中均設至少一個手動報警按鈕,每個手動報警按鈕均帶有地址,手動報警按鈕帶有與消防控制中心直通的電話插頭。

             

             

              6、吸氣式早期探測系統:傳統探測器的探頭需要帶電運行,且易受電磁干擾,具有不安全隱患和誤報的可能性。而吸氣式早期探測系統是通過不帶電的PVC管網進行采樣探測,且設備本身也通過了國際EMC電磁兼容性認證,不存在上述問題。吸氣式早期探測系統主要設于主干線電纜線槽、高大空間的展廳或大廳等公共場所內。吸氣式早期探測系統的主機設于弱電間或能檢修的吊頂內。

              吸氣式早期探測系統設計思想是在火災初期 (過熱、悶燒、或低熱輻射和氣溶膠生成等無可見煙霧生成階段) 的探測與報警,報警時間比傳統探測設備早數小時以上,可以在火災生成初期消除火災隱患,使火災的損失降到最小。

             

              吸氣式早期探測系統的工作原理是通過分布在被保護區域內的采樣管網采用主動空氣采樣探測方式,即采用高效抽氣泵不間斷地把被保護區域內的空氣樣品抽進探測室進行探測。采集的空氣樣品,經過一個特殊的過濾裝置濾掉灰塵后送至一個特制的激光探測器,空氣樣品在探測器中經分析,將空氣中燃燒產生的微粒加以測定,由此給出準確的煙霧濃度值,并根據使用者事先設定的報警煙霧濃度值發出火災警報。

            吸氣式早期探測系統具有極高的靈敏度和很寬的靈敏度調節范圍(0.005%~20% OBS/m),不但可以在火災發生早期發現被保護區域內產生的常規火情,甚至可以發現由于線路過載造成的電纜絕緣皮軟化所產生的微小煙霧。吸氣式早期探測系統采用4級報警(警覺、行動、火警1、火警2)模式,且各級報警的閾值可根據不同的要求和環境靈活設置。吸氣式早期探測系統可以在燃燒初期可見煙出現之前報警,從而最大限度地避免了被保護區域內的損失。而傳統的感煙探頭靈敏度僅為 3%~5%OBS/m,比吸氣式早期探測系統發現火情報警最少要晚數小時。

              7、報警系統可顯示的主要內容有:各類型探測器狀態;手動報警器動作;水流指示器及信號閥狀態;防火卷簾門狀態及操作;消防水池及消防水箱的水位控制;消火栓泵、噴淋泵、水噴霧、水炮專用泵、滅火系統起停操作及故障顯示;開啟排煙閥并有防火閥、排煙閥狀態顯示;排煙風機、正壓送風機操作及故障顯示和運行狀態;專用直通電話操作;消防電源監視、報警;分區域切斷非消防電源;強制所有電梯降于首層;開啟著火層聲光報警器;分區開啟聲光報警器;分區切換背景音樂,實行火警緊急廣播。消防控制中心手動硬線控制,如消防泵、排煙風機、正壓送風機、補風機等。

              8、系統供電:從變電所引來專用雙回路電源至消防控制中心(其中一路來自柴油發電機),在末端設雙電源自動切換箱?;馂膱缶刂破髟O有專用蓄電池作備用電源。蓄電池的容量應按火災報警器在監視狀態下工作24小時后,再加上同時有兩個分路報火警30min用電量之和計算,并應保證在消防系統處于最大負載狀態下不影響火災報警控制器正常工作。

              9、系統接地:系統接地利用大樓聯合接地裝置,接地電阻值不大于1歐姆,由消防控制室接地板引至聯合接地體的專用接地干線采用兩根25 mm2多股銅芯絕緣導線引入;由消防控制中心接地板引至各消防設備的接地線選用多股銅芯絕緣軟線,其截面不小于4 mm2。系統所有控制柜、控制箱以及金屬線槽、線管、各種金屬管道、構件等均應進行接地連接;從室外引入的線路應加裝浪涌保護器。工作接地線和保護接地線必須分開,接地線不得串接。

              二、消防聯動控制系統:

              根據消防規范的要求,在消防控制中心內設置消防聯動控制臺,采用硬拉線模式實現遠程設備的手動控制。通過對聯動臺的控制操作,可以實現有關消防泵(含消火栓泵、噴淋泵、穩壓泵)(啟動):防排煙風機(啟動)、可控的防火閥(打開);排煙風口(開啟):空調機組(停止);非消防電源(切斷);事故照明、疏散指示(啟動);電梯迫降(啟動);分區緊急廣播(按順序啟動);補風機、排風機(啟動);防火卷簾(降落);氣體滅火系統(啟動);大空間智能型主動滅火系統(啟動);電動排煙窗(開啟);擋煙垂壁(降落);常開防火門(釋放關閉);門禁系統(釋放)等重要設備的啟動、停止的遠程手動操作,并在聯動主機上顯示設備的手動、自動、啟停、故障等運行狀態。消防系統應提供可供其它系統采集信號的接口條件及免費接口協議,以便火警時聯動其它相應系統設備。

              三、緊急廣播、公共廣播及背景音樂系統:

              公共廣播系統的主機設備設置在播控機房。同時在消防控制中心設置緊急廣播切換設備,公共廣播系統設置多種音頻接口,可以單獨使用或與其它音頻系統相互連接。正常情況時,公共廣播系統滿足不同區域播放音樂和定時播放提示語音的功能,可進行不同區域尋呼、定時開啟或關閉廣播系統。當發生火災時,公共廣播系統收到來自火災報警系統的信號后,進行自動切換,進入緊急事故廣播狀態。

              四、消防電話系統:

              為保證火災時通信的實時和暢通,消防工程設有消防電話系統。在消防控制中心內設置專用火警直通對講電話總機,在消防泵房、主要變配電室、電梯機房、鍋爐房、柴油發電機房、防排煙風機房及氣體滅火系統應急操作處均設置火警專用電話分機。消防控制中心和各分機可以相互呼叫對講,并可與各層手動報警器上的電話插孔,插入呼叫通話(每個手動報警按鈕上均有)。在消防控制中心還設有向公安消防部門直接報警的外線電話。

              五、消防泵巡檢控制系統:

              消防泵系統設有自動噴淋泵、消火栓泵、水噴霧雨淋泵、大空間智能滅火系統泵、自動互投柜、自動巡檢柜、泵控柜等。所有的消防水泵均采用變流量恒壓水泵,即泵從零流量到所需最大流量范圍內變化時,其揚程變化在5%范圍內,以防止系統出現超壓現象。所有的消防水泵均設置自動巡檢控制功能。利用控制柜內的編程控制器實時控制功能對各消防泵進行定期巡檢。巡檢周期7~20天,速度300轉/min,每次運行時間5~15分鐘。

              六、消火栓系統:

              在設備層水泵房設有消火栓泵,在各層的消火栓箱內均設有消火栓泵啟動按鈕,當消火栓按鈕動作時,消火栓泵將自動啟動,信號傳到消防控制中心。在消防控制中心亦可自動或手動啟/停消火栓泵,并監視其運行狀態,顯示消火栓泵的故障信號。

              文物庫房區消火栓處的啟泵按鈕與管道上安裝的電磁閥和快速排氣閥聯動,發生火災時按下啟泵按鈕啟動消防泵的同時打開電磁閥,且電動快速排氣閥打開排氣,管道內充水,轉入正常的濕式消火栓系統。

              地下室消防水池設有水位報警信號,消防控制主機應監測其水位狀況并可及時發出報警信號,使消防水池的水位維持在一定的范圍內。消防工程給水水源由市政自來水管網供給,市政供水壓力為0.18 MPa。室內消火栓應布置在明顯易于取用處,其布置保證任意著火點都有2股充實水柱同時到達,水槍充實水柱13m,流量不小于5L/s。消火栓設計出口壓力控制在0.19~0.5MPa,栓口壓力超過0.5MPa,6m以下(含6m層)各層采用減壓穩壓消火栓。所有消火栓處均配帶指示燈和常開觸點的起泵按鈕一個。每個消火栓箱下部設2具3A手提式磷酸銨鹽干粉滅火器。系統設置地下式消防水泵接合器,流量15L/s,并設置室外消火栓。

              七、自動噴水滅火系統:

              自動噴水滅火系統是消防工程中設置量最大的設備,除了不易設置水滅火的場所外均設有自動噴水滅火系統。自動噴水滅火系統分預作用自動噴水滅火系統和濕式自動噴水滅火系統。其中所有展廳、文物庫區(除氣體滅火系統保護區域外)、文物庫區外側走廊、圖書資料中心、報告廳、地下車庫等場所采用預作用自動噴水滅火系統;預作用區域外其余區域均采用濕式自動噴水滅火系統。

              預作用自動噴水滅火系統控制:預作用報警閥配套有空氣壓縮機和控制裝置,平時維持其下游管網內低壓氣體氣壓,檢測管網的密閉性,空氣壓力0.03MPa~0.05MPa。當管路破損或大量泄漏,空壓機的排氣量不能維持管路氣壓時,報警開關發出故障報警信號,提示管理人員對系統進行維修檢測?;馂臅r,火災保護區或著火樓層有兩個以上火災探測器發出火災報警后,向消防控制中心發出火警,打開預作用報警閥上的電磁閥,同時打開著火區域管網末端的電動快速排氣閥前的電動閥排氣,使閥前的壓力水進入管路,同時空壓機停機。預作用報警閥開啟后,壓力開關動作直接啟動噴灑主泵,向系統快速充水,水力警鈴報警。噴灑泵也可在消防控制中心和泵房內手動啟、停。噴灑泵開啟后,只能手動停泵。

              所有展廳、文物管理與辦公用房區、設備機房區域的自動噴灑系統均采用快速響應噴頭。地下車庫采用動作溫度74℃的易熔合金直立式噴頭,其它均采用玻璃球噴頭。 廚房灶臺上部噴頭公稱動作溫度為93℃外,廚房其它部位為79℃。報告廳舞臺格柵上部噴頭動作溫度為79℃,其余噴頭公稱動作溫度為68℃。

              八、水噴霧系統:

              消防工程在燃氣鍋爐房和柴油發電機房采用水噴霧系統保護。水噴霧系統設有自動控制、手動控制和應急操作三種控制方式。當響應時間大于60S時,可采用手動控制和應急操作兩種控制方式。雨淋閥的開啟由火災自動報警系統控制。

              1、自動控制:火災時著火部位的雙路火災探測器接到火災信號,自動開啟對應雨淋閥控制腔泄水管上的電磁閥(常閉),腔內水壓下降閥瓣在閥前水壓作用下被打開,雨淋閥上的壓力開關報警。

              2、手動控制:火災時接到著火部位火災探測信號后,可在消防控制中心和防護現場手動開啟相應的電磁閥,并啟動水噴霧系統加壓泵(水泵流量50L/S)。

              3、應急操作:火災時人為地現場操作雨淋閥組和水噴霧加壓泵。

              九、雨淋系統:

              消防工程在報告廳舞臺采用雨淋系統保護。雨淋滅火系統包括雨淋閥組、開式雨淋噴頭、水泵(流量為50L/S)等。雨淋系統設有自動控制、消防控制中心手動遠程控制和水泵房現場應急操作三種控制方式。

              1、自動控制:火災時保護區內的火災自動報警系統發出信號,打開雨淋閥控制膜室排水管上的電磁閥,雨淋閥控制膜室壓力下降,雨淋閥開啟,壓力開關動作自動啟動雨淋泵向系統供水。

              2、手動控制:雨淋閥在舞臺有人時為防止誤噴設為手動控制,火災時接到著火部位火災探測信號后,不開啟水泵,待舞臺現場人員確認火災后可在消防控制中心遠控手動開啟相應的電磁閥,并啟動系統加壓泵。

              3、應急操作:火災時人為地現場操作雨淋閥組和水泵房現場啟動雨淋泵。

              十、大空間智能型主動噴水滅火系統:

              消防工程在凈空高度大于12m且地面有火災荷載的部位設置大空間智能型主動噴水滅火系統,選用自動掃描射水高空水炮滅火裝置。大空間智能型主動噴水滅火系統工作原理為:水炮為紅外探測器、水炮一體化設置。紅外探測組件全天候探測保護范圍內的一切火情,一旦發生火災,探測器探測到火災后發出指令聯動打開相應的電磁閥,啟動消防水泵、水炮噴水進行滅火,驅動現場的聲光報警器進行報警,并將火災信號送到火災報警控制器。撲滅火源后,裝置再發出指令關閉電磁閥,停止噴水并停泵。若有新火源,則系統重復上述動作。

              十一、氣體滅火系統:

              氣體滅火系統設置部位包括變配電室、文物庫區的庫房、檔案資料室、網絡數據中心、重要的機房等。IG-541是由三種自然界的氣體:氮氣、氬氣和二氧化碳混合組成,是一種無色、無味、不導電的混合氣體,其密度大約和空氣密度相等,由52%氮、40%氬、8%二氧化碳組成,屬于惰性氣體滅火劑。IG-541的滅火機理是通過降低防護區中的氧氣濃度(由空氣正常含氧量的21%(體積分數)降至12.5%(體積分數)),使其不能維持燃燒而達到滅火的目的。采用管網組合分配系統,實行全淹沒滅火方式,系統最小設計濃度37.5%,最大設計濃度43.0%,滅火時間限于1分鐘內。氣體滅火系統的控制,要求同時具有自動控制、手動控制和應急操作三種控制方式。

              1、自動控制:當防護區發生火警時,氣體滅火控制器接到防護區兩個獨立火災報警信號后立即發出聯動信號(關閉通風空調等)。經過30秒時間延時,氣體滅火控制器輸出信號啟動自動滅火系統,IG-541經管網釋放到防護區,控制器面板噴放指示燈亮,同時控制器接收壓力訊號器反饋信號。防護區內門燈顯亮,避免人員誤入。

              2、手動控制:當防護區經常有人工作時,可以通過防護區門外的手動/自動轉換開關,使系統從自動狀態轉換到手動狀態,當防護區發生火警時,控制器只發出報警信號,不輸出動作信號。由值班人員確認火警,按下控制器面板或擊碎防護區門外緊急啟動按鈕,即可立即啟動系統,噴放IG-541滅火劑。

              3、應急操作:當自動、手動緊急啟動都失靈時,可進入儲瓶間內實現機械應急操作啟動。只需拔出對應防護區啟動瓶上的手動保險銷,拍擊手動按鈕,即可完成系統的啟動噴放。

             

              十二、系統調試與驗收:

              消防系統的調試內容和具體要求及驗收應滿足現行國家規范的要求。

              1、消防系統施工完成后,應進行各系統的聯合調試,其中火災自動報警系統及與其聯動的各系統設備的消防功能均應納入系統的調試范圍。

              2、整個消防系統調試完畢后,工程施工方應負責組織對整體工程進行消防檢測,取得建筑消防設施技術測試報告后.方可驗收。

              3、建設單位向當地公安消防機構提交申請驗收報告并送交有關技術資料。

              4、驗收通過后,工程施工方應提交有關設計資料、調試記錄、竣工圖紙、檢測記錄、竣工報告等技術資料。

              十三、系統培訓:

              系統驗收完成后,工程施工方的工程技術人員應對業主方的技術人員進行現場培訓,講授說明本系統各種設備的安裝、操作、保養和應該注意的事項,使業主方的技術人員能夠盡快地熟悉設備的性能和使用。

              結語,博物館建筑對防火安全的要求是其他民用建筑無法比擬的。其消防系統的設計關系到百年大計隨著越來越多像博物館這種特殊建筑的出現,新型的消防措施也會不斷涌現。

            (本文圖片由作者提供)

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