银行重要凭证库大空间气体灭火消防设计探讨

2013-09-25王学劢张慧玲

重庆建筑 2013年2期

王学劢，张慧玲

（1上海联创建筑设计有限公司重庆公司，重庆 400020；2重庆交通大学，重庆 400074）

1 工程概况

该项目为某银行重庆市分行金库工程。该工程地上4层，地下1层，总建筑面积10182m2；建筑高度:19.56m。体积超过50000m3。建筑耐火等级为一级。功能用房除配套办公和配套设备用房外，还包括本外币现金库房、现金配送区、贵金属库、款箱寄库库房、清分整点区、空白重要凭证库、硬币清分区、贵金属包装盒库、运营风险监控中心凭证保管库等功能用房。

2 气体灭火系统选择

金库的运营风险监控中心凭证保管库是存放银行重要凭证的库房，一旦因水渍破坏，损失巨大，因此对于近1500m2的库区，全部采用气体灭火系统。

该工程气体灭火房间面积大，最大一个库房面积1500m2（73m×20m），层高高，为4.5m，整个工程需要气体灭火的房间分别在1-4层。对选用何种气体灭火系统，目前国内技术较成熟的有七氟丙烷(FM-200)和IG541(烟烙尽)两种气体。因此，该项目主要从这两种气体中选择。

FM-200是碳、氟和氢的化合物，它无色无味、不导电，灭火浓度为10%，设备占地面积少。对臭氧层无破坏作用，该气体在释放时对周围环境安全无破坏，清洁、无残留物，对周围受保护的设备无损害。在2.5MPa的条件下低压操作，对管道设备无特殊要求。在设计浓度下人们可以在保护区内安全工作。IG541(烟烙尽)是由氮气、氢气和一氧化碳3种气体共同组成的混合物，其气体来源于大气，所以对大气臭氧层无破坏作用。灭火浓度为37.5%，设备占地大。该气体在释放时对人不会造成伤害，对周围受保护的设备无损害。在15MPa的高压下储存，对钢瓶和减压阀前竹道和阀门的压力和安全的要求高。无毒，在设计浓度下人们可以在保护区内安全工作[1]。综上，FM-200和IG541都具备很好的性能，能保证灭火后不对设备和环境造成不良影响。

然而贮压式FM-200系统输送距离较短，上海市地方规程《七氟丙烷灭火系统技术规程》(DG/TJ 08-307-2002)[2]中规定“储存压力2.5MPa，不宜大于30m，4.2MPa，不宜大于45m”，因此极大地限制了FM-200灭火系统的使用。如果FM-200用于该库房区，就需要在库房两侧分别设置储瓶间的情况，这样在技术经济上不合理。通常情况下在超过45m的保护半径或保护体积超过3600m3时，IG541(烟烙尽)的技术经济性明显优于FM-200。

该工程保护半径约80m，最大保护体积6000m3，因此选择IG541(烟烙尽)气体灭火系统，设计额定温度为20℃，设计灭火浓度37.5%，气体释放时间:灭火剂喷放至设计用量的95%时，其喷放时间不应大于60s，且不应小于48s。灭火浸渍时间10min，气体设备参数:气瓶储存压力15MPa，充装密度211.15kg/m3。

3 气体灭火系统设计

3.1 设计依据

该工程设计依据《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)[3]、《气体灭火系统设计规范》(GB50370-2005)[4]、《银行金库》(JR/T 0003-2000)[5]、《惰性气体IG-541灭火系统技术规程》(DG/TJ08-306-2001)[6]等规范进行设计。

3.2 系统划分

该工程大空间气体灭火的房间共3个功能房间，面积详见表1。对于如此大的保护区面积，根据《气体灭火系统设计规范》(GB50370-2005)，采用管网灭火系统时，一个防护区的面积不宜大于800m2，且容积不宜大于3600m3[4]。该工程远超过规范要求，对于普通气体灭火防护区，在遇到保护半径或保护体积超出规范要求时，一般有两种办法解决。一种是采用在防护区内增加防火墙或防火卷帘，将单个防护区的体积控制在规范允许的范围内。而由于金库房间的功能要求，不可能将其分隔，故上述增加防火墙或防火卷帘的办法难于实现。因此，该工程采取了另一种解决办法，即将该防护区视为相同大小的多个防护区的共同体，人为将该防护区的灭火系统一分为多，多套系统分别通过多套管网同时喷放到防护区内[7]。

为了保证大面积机房气体灭火能够同时且有效地进行，必须使用多个选择阀并联保护，即多根主管同步进入该保护区，软件分组计算。由此带来以下两个技术问题需要进行解决并采取相应的技术措施:多个选择阀启动的同步性；分组计算时组与组之间界面处喷头压力、时间、浓度的平衡性[8]。

该工程气体灭火系统保护 “运营风险监控中心凭证保管库”和“清分整点区”，“运营风险监控中心凭证保管库”由两根主管进入，系统分为两组，通过管网几何同程布置与管道水力计算，尽可能保证每个喷头的压力一致。

表1 各房间灭火剂用量

3.3 系统控制

气体灭火控制器设置在相应的保护区门口墙内，每个气体灭火防护区外分别设置气体灭火手/自动转换器 (含手自动转换开关、紧急停止开关、紧急释放按钮)，防护区内设置智能型感烟、感温两套独立报警信号、声光报警器、警铃，防护区门口设置放气指示灯。灭火系统的控制方式为自动控制、手动控制、机械应急操作三种启动方式。火灾时关闭保护区域内的所有送排风口上的防火阀，同时关闭送排风机，以使房间密闭，待达到灭火浸渍时间后打开保护区内的常闭排烟口，开启排风机排除废气。

（1）自动控制:气体灭火系统处于自动模式，系统自动完成火灾探测、报警、联动控制及灭火整个过程。

第一步:防护区内的单一类型探测器（无论烟感、温感）探测到火灾信号后，气体灭火控制器启动设在该防护区域内的警铃。提示防护区内的工作人员撤离，并将报警信号传给FAS，FAS输出信号关闭其他相关设备。

第二步:当同一防护区内的另一类型探测器也探测到火灾信号后，气体灭火控制器启动设在该防护区域内外的蜂鸣器及闪灯，同时向FAS输出火灾确认信号，并进入延时状态（延时时间为0～30s可调）。如在延时阶段发现系统误动作，或确有火灾发生但仅使用手提式灭火器和其它移动式灭火设备即可扑灭火灾，可按下设在保护区域门外的紧急止喷按钮停止释放药剂。

第三步:延时结束时，气灭控制器启动相应启动气瓶，释放灭火气体实施灭火，同时压力开关将信号传至气灭控制器，由气体灭火控制器启动防护区外的释放指示灯。防护区域门内外的声光报警器及放气指示灯，在灭火期间一直工作，警告所有人员不能进入保护区，直至确认火灾已经扑灭。

（2）电气手动控制

将手自动转换器的控制方式选择键拨至“手动”位置，系统则处于电气手动控制状态，按下现场的紧急放气按钮，经延时（0～30s可调，延时过程中完成相关设备联动)释放IG541气体。

（3）机械应急启动控制

当保护区发生火情且自动控制和手动控制均失灵时，应立即通知人员撤离现场，完成相关设备联动。然后拔除与保护区相应的电磁阀上的安全插销，压下电磁阀手柄，即可打开电磁阀，释放启动气体。启动气体打开相应的选择阀、瓶头阀，释放灭火剂，实施灭火。

3.4 气体灭火房间要求

气体灭火房间的要求有:保护区必须为独立区域；围护结构承受内压不低于1200Pa；保护区的围护结构及门、窗的耐火极限＞0.5h，吊顶耐火极限＞0.25h；保护区的门必须采用自动防火门，保证在任何情况下均能从保护区内打开。保护区域内的门窗灭火时应保持关闭状态，并设置弹性闭门器，避免喷气时将门推开，导致灭火气体散逸。

3.5 泄压口

气体喷放后，防护区内瞬间增压，为了保护防护区的建筑结构安全，应在防护区的隔墙上设置对外泄压口，泄压口总面积按《气体灭火系统设计规范》(GB50370-2005)[4]计算。考虑到金库安全要求，尽可能采用面积小的机械式泄压口多个设置。泄压口安装位置应设在墙体2/3以上高度，并满足构件的耐火极限要求＞0.5h。