深圳市第二圖書館項目為深圳市公共文化教育服務(wù)的民生工程，其中，智能立體書庫為圖書館的主要組成部分，其滅火系統(tǒng)是設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)之一。通過分析智能立體書庫消防特點及相應(yīng)滅火系統(tǒng)形式，確定了采用高壓細水霧滅火系統(tǒng)的可行性及具體實施方式。

1 工程概況

深圳市第二圖書館是集合儲存、調(diào)劑、服務(wù)、物流、信息化、文獻加工與典藏功能為一體的大型綜合圖書館。圖書館總建筑面積137 611 m²，其中智能立體書庫總建筑面積3 146 m²，存書量為350萬冊，位于地下3層，層高18 m，書架高度15 m，共均分了5個獨立的防火單元，每個單元面積629 m²，體積11 320 m³。此類書庫空間高大，書架高，連續(xù)長度長且布置密集，儲存物數(shù)量多價值高，一旦發(fā)生火災(zāi)，火災(zāi)蔓延迅速，極易形成立體火災(zāi)，加之書架密集，救援通道狹窄，若沒有可靠的滅火設(shè)施，火災(zāi)將對書庫造成非常嚴重的后果。再者如此超常規(guī)高度和體量的智能立體書庫國內(nèi)比較少見，可以借鑒和參考的案例很少，這造成消防系統(tǒng)的選擇有一定的難度。

2 智能立體書庫水消防系統(tǒng)的選擇

立體書庫儲存的紙質(zhì)物品屬于A類火災(zāi)，可用于撲救A類火災(zāi)的消防設(shè)施很多，可選擇消火栓系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)（以下簡稱噴淋系統(tǒng)）、氣體滅火系統(tǒng)、超細干粉滅火系統(tǒng)、細水霧滅火系統(tǒng)。消火栓系統(tǒng)是建筑物消防的基本配置，必須采用，本文不再討論。

2.1 噴淋系統(tǒng)

對于18 m高大空間書庫，規(guī)范允許采用噴淋系統(tǒng)。用水作為滅火介質(zhì)環(huán)保，對環(huán)境無污染；系統(tǒng)啟動時對人員無傷害；系統(tǒng)成本較低；日常維護保養(yǎng)簡單方便。但對于保護書庫的缺點是用水量很大、占用較大的設(shè)備用房面積；噴淋滅火的主要機理是動能沖擊和表面冷卻，但書庫書架高、圖書密集、遮擋物多，水滴很難噴射到燃燒物表面，因此滅火有效性不好；滅火過程水漬很大，會對圖書造成嚴重破壞。

2.2 氣體滅火系統(tǒng)

氣體滅火的主要機理是冷卻、窒息、隔離和化學(xué)抑制，不同種氣體介質(zhì)的滅火機理不同，但對紙質(zhì)火災(zāi)是有效的；滅火后，氣體僅需排放即可，對圖書不造成破壞。對于單個防護面積629 m²，體積11 320 m³的書庫采用氣體保護的局限性比較大，《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB 50370-2005）中規(guī)定采用管網(wǎng)滅火系統(tǒng)時，一個防護區(qū)的面積不宜大于800 m²，且容積不宜大于3 600 m³，噴頭的最大保護高度不宜大于6.5 m，本書庫無論從高度和體積都遠遠大于規(guī)范要求，因此常用的潔凈氣體七氟丙烷和IG541都無法使用。根據(jù)《二氧化碳滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB 50193-93，2010年版）規(guī)定，可以使用CO2氣體，且可采用局部應(yīng)用滅火系統(tǒng)，但CO2氣體的使用也存在諸多弊端：CO2氣體是常見的溫室氣體，不環(huán)保；CO2的高壓液化儲存系統(tǒng)對環(huán)境溫度要求嚴格，同時需要的瓶組數(shù)量多，氣瓶間占地面積大；低壓系統(tǒng)需要外制冷設(shè)備，造價高；CO2氣體屬于物理滅火，滅火速度較慢；防護區(qū)如有未撤離的人員會造成窒息死亡；氣體滅火系統(tǒng)需專業(yè)人員進行維護管理，氣體滅火劑價格比較昂貴而且需定期更換，運營管理費用較高。其他的鹵代烷滅火劑也逐漸被淘汰，不予考慮。

2.3 超細干粉滅火系統(tǒng)

該系統(tǒng)可以撲救書庫書庫火災(zāi)；粉末噴放時對人體有害；粉體無毒對環(huán)境影響小；對紙張破壞性小但難清理；維護保養(yǎng)較麻煩，應(yīng)注意粉體的防潮，定期更換所有的干粉，動力氣瓶組也需要定期保養(yǎng)稱重，防止其漏氣；另外超細干粉滅火系統(tǒng)現(xiàn)階段沒有國家規(guī)范，只有產(chǎn)品行業(yè)標準和一些地方標準，設(shè)計師無法對系統(tǒng)的合理性、安全性進行全面把控,這也對超細干粉滅火系統(tǒng)的使用造成一定的局限性。

2.4 細水霧滅火系統(tǒng)

細水霧滅火技術(shù)是利用水霧噴頭在一定水壓下將水流分解成細小水霧滴進行滅火或防護冷卻的一種固定式滅火技術(shù)，可以撲救書庫火災(zāi)；滅火介質(zhì)是水對環(huán)境無污染；細水霧滅火系統(tǒng)水漬損失小（90%以上的水霧被蒸發(fā)），是水噴淋滅火系統(tǒng)水量的5.4%，對圖書破壞性較小，同時也節(jié)約用水；由于水量小，水池面積小，泵組采用柱塞泵組，整體占地面積小；滅火介質(zhì)是水，對沒撤離的人員無安全影響；需要定期巡檢、檢查檢測。

綜上，根據(jù)書庫的特點對消防系統(tǒng)進行全面比較，結(jié)果見表1。

通過以上4種滅火系統(tǒng)的詳細對比，細水霧滅火系統(tǒng)各個方面都沒有明顯的缺點，唯一讓使用者擔心是水漬對圖書的破壞和對書庫傳輸設(shè)備的影響，針對這方面國內(nèi)外做了很多的試驗，Milke等開展了圖書庫中應(yīng)用細水霧滅火系統(tǒng)的試驗研究，結(jié)果表明隨著細水霧的施加，圖書資料受到火焰的破壞作用得到控制，房間的溫度迅速下降，火滅后觀察發(fā)現(xiàn)火源上方的兩層書架上的報紙僅受到輕微的破壞，而兩層以上的報紙未受到損傷。ABB Stromberg 研究中心的帶電噴放細水霧試驗表明，一部分細水霧霧滴會快速氣化, 一部分細水霧霧滴長時間地懸停在空中, 只有極少部分的細水霧滴落到電子電氣設(shè)備的表面。高壓細水霧對帶電設(shè)備的正常工作無影響。因此本項目確定采用細水霧滅火系統(tǒng)。

3 智能立體書庫水消防的設(shè)計

3.1 細水霧應(yīng)用方式的選擇

根據(jù)應(yīng)用場所的不同，細水霧的系統(tǒng)選型也不同。本書庫采用水作為滅火介質(zhì)，即采用單流體系統(tǒng)。根據(jù)規(guī)范推薦，高壓系統(tǒng)霧化效果好，抑制與洗刷作用明顯，快速吸熱，對圖書破壞小，因此采用高壓系統(tǒng)。雖然《細水霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB 50898-2013）3.1.3條規(guī)定“密集柜儲存的圖書庫宜選擇全淹沒應(yīng)用方式的開式系統(tǒng)”，但3.4.5條對全淹沒系統(tǒng)每個防護區(qū)的容積給出了不宜超過3 000 m³的限制，一是因為實體火災(zāi)模擬試驗規(guī)模的限制，二是考慮到防護區(qū)過大時，采用全淹沒應(yīng)用方式不夠經(jīng)濟。另外查找國外文獻可以看出，Mawhinney開展了細水霧保護固定圖書架的試驗，在試驗過程中分別采用了2種細水霧滅火系統(tǒng)設(shè)計方法：全淹沒系統(tǒng)和局部應(yīng)用系統(tǒng)。結(jié)果表明在全淹沒系統(tǒng)的測試過程中，大部分的水都被浪費在遠離火源的地方，從而對圖書資料造成損害，而局部應(yīng)用系統(tǒng)可以大大減少耗水量，將水造成的附加危害降到最低。綜上，本書庫采用局部應(yīng)用開式單流體高壓細水霧是安全可靠的。

3.2 系統(tǒng)設(shè)計

智能立體書庫采用高壓細水霧開式局部應(yīng)用系統(tǒng)進行設(shè)計，地下室機房內(nèi)設(shè)置2套高壓細水霧泵組，系統(tǒng)工作壓力不小于14 MPa，儲備35 m³的消防用水。保護區(qū)內(nèi)根據(jù)書架的長度將每列書架均分成3段，根據(jù)書架高度均分成5層噴頭進行保護。設(shè)計噴霧強度按照《細水霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB 50898-2013）噴頭安裝高度≤3 m時，設(shè)計噴霧強度不小于1.0 L/（min·m²）來設(shè)計。

3.2.1 設(shè)計參數(shù)

設(shè)計參數(shù)見表2。

3.2.2 主要設(shè)備及管材選型

（1）噴頭選型：選用K=0.7的開式噴頭，q=7 L/min，噴頭霧滴直徑Dv0.5<65 μm、Dv99<100 μm。

（2）泵組選型：設(shè)計流量為同時開啟相鄰3個保護區(qū)135只噴頭流量之和，經(jīng)計算Q=945 L/min。系統(tǒng)設(shè)計工作壓力根據(jù)最不利點噴頭最低工作壓力為10 MPa進行計算，計算采用Darcy-Weisbach公式,結(jié)果為H=13.2 MPa（計算從略），選用泵組泵工作壓力不小于14 MPa。選用泵組2套，Q=500 L/min,H=14 MPa,N=150 kW；穩(wěn)壓泵參數(shù)選用Q=11.8 L/min,H=1.4 MPa,N=0.55 kW，1用1備；增壓泵2臺，Q=65 m³/h,H=33 m,N=11 kW，1用1備。

（3）管材選用：無縫不銹鋼管S31603，工作壓力不小于14 MPa。管道采用氬弧焊焊接或卡套連接。

3.2.3 系統(tǒng)及平面布置

高壓細水霧泵組、穩(wěn)壓泵、增壓泵、消防水箱設(shè)置在地下室泵房內(nèi)，通過管道連接防護區(qū)外設(shè)置的區(qū)域控制閥箱，由閥箱控制噴頭的開啟。書庫噴頭間距不大于2.5 m,相鄰保護區(qū)設(shè)置加密噴頭，間距宜為1.25~1.50 m。標準防護區(qū)高壓細水霧平面及系統(tǒng)示意分別見圖1和圖2。

3.3 系統(tǒng)工作原理及控制方式

在準工作狀態(tài)下，從泵組出口至區(qū)域閥前的管網(wǎng)由穩(wěn)壓泵維持壓力1.0~1.2 MPa，閥后空管。發(fā)生火災(zāi)后，由火災(zāi)報警系統(tǒng)聯(lián)動依次開啟對應(yīng)的區(qū)域控制閥，聯(lián)動控制增壓泵和主泵開啟，噴放細水霧滅火；或者手動開啟對應(yīng)的區(qū)域控制閥，管網(wǎng)降壓自動啟動主泵，噴放細水霧滅火。經(jīng)人員確認火災(zāi)撲滅后，手動關(guān)閉主泵和區(qū)域控制閥，火災(zāi)報警系統(tǒng)復(fù)位，管網(wǎng)恢復(fù)、系統(tǒng)復(fù)位。開式系統(tǒng)具備3種控制方式：自動控制、手動控制和應(yīng)急操作。

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