大型电磁波暗室消防系统的设计探讨

2023-11-24袁文娟

建筑与装饰 2023年20期

关键词：暗室消火栓甘薯

袁文娟

中船第九设计研究院工程有限公司上海 200090

引言

1 暗室消防的防护特点及设计难点

1.1 暗室所在建筑的消防系统设计要求

除特需情况外，电磁屏蔽暗室主要是指采用电磁波能量吸收技术建造的房间，试验开展时放置受试设备，平时不存放物品，所以一般电磁屏蔽暗室的火灾危险性类别属丁类。除建筑使用功能较复杂的情况外，通常按丁类厂房设计的电磁屏蔽暗室若为单层、多层厂房，仅需设置消防软管卷盘或轻便消防水龙、移动式灭火器即可满足《建筑设计防火规范》的要求；若为高层厂房，则需设置室内消火栓系统、移动式灭火器方可满足《建筑设计防火规范》的要求。

1.2 暗室自身的消防系统设计要求

国家现行标准《电磁波暗室工程技术规范》GB 50826-2012对暗室的消防设计提出了以下三条要求：

其一，暗室内不宜设置室内消火栓。暗室的消火栓应设置在暗室出人口外侧附近，每个出入口的消火栓数量不应少于2个，消火栓的水压应满足暗室内最不利着火点的充实水柱要求；其二，暗室以外设置的室内消火栓应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016的有关规定；其三，暗室内手提灭火器应进行吸波处理，且不应放在主反射区域。

通过对比可以看出，国家现行的设计标准中，暗室消防系统设计的特殊性仅仅体现在必须设置室内消火栓系统，以及灭火器的吸波处理。其中灭火器的吸波处理又为保证暗室能正常使用的常规措施，不仅仅针对消防设备，设置于暗室内的所有设备、管道、附件、阀门、仪表等均应进行吸波处理。

1.3 暗室使用单位的常见需求

结合前文所述，但就电磁波暗室本身而言，其外部为金属屏蔽材料制成的围合结构，内部铺设吸波材料，围合结构与吸波材料均为不燃物或难燃物，火灾危险性较小，没有设置自动灭火设施的要求。

但是由于电磁波暗室常用于对使用环境要求较高的实验、生产用途，使用单位对其防护要求会有特殊考量，且规避以下三项问题：规避消防设备的误动作对电磁波暗室本身以及防止其内的设备器材的损害；规避消防设备对暗室内电磁场产生影响；规避消防设备的自动控制被暗室在生产、试验过程中的电磁场影响。

除此之外，部分使用单位根据其使用情况，对电磁波暗室的保护范围也有特殊考虑。诸如增设自动灭火装置、增设顶板防护等[1]。

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1.4 暗室消防系统的设计难点

小型电磁波暗室因其面积较小、净高有限，通常采用门口设置室内消火栓，暗室内部设置淹没式气体灭火系统的方式进行防护。设计难点仅仅为与使用单位、暗室厂家以及其他各专业的配合。本文主要讨论大型电磁波暗室的消防系统设计。

1.4.1 室内消火栓的保护范围：《消防给水及消火栓系统技术规范》要求，电磁波暗室（按厂房考虑）室内消火栓动压≥0.35MPa，消防水枪充实水柱13m，消防水带的长度通常为25m，其保护半径仅为29m。鉴于电磁波暗室的使用需求，加之对工程造价的考虑，通常暗室四周的门洞数量有限，导致室内消火栓仅布置在暗室出口处，其保护能力不足以覆盖全暗室区域。

1.4.2 电磁波暗室的自动灭火系统：大量使用单位，出于安保防护、运维管理的考虑，均提出了增设自动灭火系统的要求。由于暗室一般内部开阔、平时不单设人员值守，部分暗室四壁和顶板、底板均设有尖劈型吸波材料，如果发生火灾危险，值班人员是否能快速反应、快速扑灭确实存在疑问。所以增设自动灭火系统确为必要之举。同时考虑暗室内部设备的贵重性，使用单位同时也会提出尽量避免采用水灭火系统，或者采用避免水灭火系统误动作的措施[2]。

2 常见消防系统

2.1 室内消火栓系统

室内消火栓为电磁屏蔽暗室必须设置的消防保护措施之一。暗室出入口外侧须设室内消火栓，且暗室内不宜设置室内消火栓。以上要求对平面尺寸加大的暗室而言，出入口外侧布置的室内消火栓存在无法满足同一平面两支水枪的两股充实水柱同时达到任何部位的要求。

2.2 自动喷水灭火系统

自动喷水灭火系统，尤其是湿式自动喷水灭火系统，是工程中最为常见的消防水系统之一，但是由于电磁屏蔽暗室的使用特殊性，电磁屏蔽暗室中几乎不采用湿式系统。干式、预作用系统的喷头布置需与暗室厂家提前确定位置、节点做法等，其控制要求较常规系统更为复杂，力求不误喷、喷放小影响[3]。

2.3 自动跟踪定位射流灭火系统

自动跟踪定位射流灭火系统是近年来由我国自主研发的一种全新的自动灭火系统。该系统以水为喷射介质，利用红外、紫外、数字图像或其他火灾探测装置对烟、温度、火焰等的探测进行早期火灾的自动跟踪定位，并运用自动控制方式实施射流灭火。该系统是将红外、紫外传感技术、烟雾传感技术、计算机技术、机电一体化技术有机融合，实现火灾监控和自动灭火为一体的固定消防系统[4]。

从其运行模式不难看出，该系统具有自动化程度高、灭火可靠性强等诸多优点。尤其是射流灭火装置在安装高度设计合理的情况下，可用于扑灭电磁波暗室顶板的初期火灾。

2.4 水喷雾灭火系统与细水雾灭火系统

水喷雾系统与细水雾系统均以水为灭火截止，采用特殊喷头在较高压力下喷洒水雾进行灭火。水喷雾与细水雾系统较传统的自动喷水灭火系统而言，均有水渍损失相对少、毒害危险小、环境影响低、灭火效果好的有优点[5]。

细水雾灭火系统相较于水喷雾灭火系统而言，其水雾滴粒径更小，水渍损失更小，可以充满整个防护空间或包裹并充满保护对象的空隙。然而受限于水雾滴粒，细水雾灭火系统的灭火效果容易受气流影响。而大型电磁波屏蔽暗室多为模拟开阔场的高大净空场所，内部空调送风气流组织较为复杂。再采用水雾系统灭火时，需与其他专业积极沟通，确保保护对象周围的气流速度不大于3m/s，必要时采用挡风措施。

2.5 泡沫灭火系统

由于电磁波暗室内设备器材较为贵重，加之吸波材料本身难以清理，泡沫灭火系统在电磁波暗室中的应用并不常见[6]。

2.6 气体灭火系统

本文主要讨论淹没气体灭火系统。

气体灭火系统在电磁波暗室中较为常见。七氟丙烷与IG541气体灭火系统受限于电磁波暗室的规模限制，仅可应用于容积不大于3600m³的防护区。若电磁波暗室设计规模较大，仅能采用二氧化碳气体灭火系统。但是二氧化碳喷放时会产生“结露”、“冷激”、“冷淬”现象，不适宜保护精密设备和珍贵财物[7]。

2.7 其他局部灭火系统

局部灭火系统如局部应用气体灭火系统、悬挂式干粉灭火系统、探火管灭火系统等均适合扑灭深位火灾。

3 某大型电磁波暗室的工程实例

某大型电磁波暗室，尺寸为65m（长）×40m（宽）×30m（高），建设于某丁类厂房内。室内消火栓设计流量25L/s。根据工艺布置要求，共设置6处出入口，12m高检修平台设置2处出入口。根据常规设计单个室内消火栓的保护半径仅为29m，不能满足平面上任意一点均有两支水枪的两股水柱同时到达的要求[8]。基于以上考虑，设计中提出了以下几种方案。

3.1 增设喷射型自动射流灭火系统

喷射型自动射流灭火系统的灭火装置设计流量介于5L/s至16L/s之间，常用作高大净空场所的自动灭火设施。综合比较其运行模式、设计流量，经过与当地审图单位、消防部门的沟通，该灭火系统更适合作为自动喷水灭火系统的替代措施，不能采纳为替代室内消火栓的补充措施[9]。

3.2 设置自动消防炮灭火系统

自动消防炮灭火系统的灭火装置设计流量大于16L/s，系统依靠探测装置可自动探测初期火灾，并对起火点跟踪、定位，利用自动控制系统实现射流灭火。鉴于其装置流量较大、控制可靠性较高，在12m高检修平台出入口布置，可满足被保护区域的任一部位至少有2台灭火装置的射流可到达的要求，该系统作为室内消火栓的替代措施，得到了当地相关部门的认可[10]。

然而使用单位对探测装置在强磁场干扰下是否能实现自动探测、定位火源、自动灭火存在顾虑，一方面考虑到强磁场会造成系统的损坏，且损坏处难以发现，对运维管理存在相当大的挑战；另一方面顾忌到水量如此之大的消防灭火系统设置于电磁波暗室内，如有误动作，存在损坏暗室及其内设施的较高经济风险。综上该方案不适用于该项目[11]。

3.3 采用移动式消防水炮作为室内消火栓的替代措施

考虑到在电磁波暗室内设置自动消防炮灭火系统不能满足工艺使用需求，考虑在12m高检修平台设置移动式消防炮。其布置原则与自动消防炮相同，作为室内消火栓的替代措施，保证暗室区域内的任意一点均在2台移动消防水炮的保护范围内。然则该方案存在相当大的运维难度。由于该项目电磁波暗室位于单层厂房内，检修门为电磁屏蔽材料开启难度较大，消防队员不能第一时间开启，需企业值班人员协助开启，而检修平台距离值班人员较远。加之检修平台面积有限，扑救人员无法近距离靠近火源，在如此大的空间内，人工瞄准起火点进行扑救工作难度较大。本方案亦不适用于该项目[12]。

3.4 增大室内消火栓的入口压力

综合分析项目的使用性质，了解到在该工程中电磁波暗室上部空间仅用于模拟电磁场，无燃烧风险。所以依旧考虑采用室内消火栓作为火灾防护的主要措施。根据《消防给水及消火栓系统技术规范》之规定“消火栓栓口动压不应大于0.50MPa，当大于0.70MPa时必须设置减压装置”。当栓口压力控制在0.50MPa以内时，一名消防队员可独立掌握并进行扑救，当栓口压力控制在0.50MPa以上、0.70MPa以下时，则需要两名消防队员方可顺利操作。经与使用单位及当地消防部门的沟通，室内消火栓在栓口压力不超过0.70MPa下，可根据实际供水压力、室内消火栓的实际保护范围对暗室消防进行核算[13]。