首都博物馆新馆气体消防系统设计

首都博物馆新馆气体消防系统设计
摘要针对博物馆建筑防火安全的特殊性，介绍了该工程气体消防系统设计的方方面面。

关键词博物馆气体消防
1工程概况
首都博物馆新馆位于北京市复兴门外大街与白云路交叉口西南角，东临白云路，南侧、西侧为区间路，北临复兴门外大街。

规划建设用地面积24133.7平方米，总建筑面积63390平方米。

建筑高度（檐口）36.4m，地上五层，地下二层，地下三层为2.2m层高的设备夹层。

工程性质为大型综合性博物馆建筑。

其中地上各层和地下一层南区为展陈、社教、科研、办公、保安、综合服务等功能区，由三大部分组成：椭圆斜筒展厅、矩形基本展厅、行政办公区。

地下一、二层北区为地下车库，地下二层南区为藏品库、设备机房、人防等。

首都博物馆拟建成全国一流的、现代化的、大型的综合性的博物馆，将成为北京市重要的标志性建筑之一。

是一座全面反映中国的悠久历史、灿烂文化、革命传统和现代化建设成就、展示国际大都市风貌的博物馆。

馆内展示和珍藏着代表中华民族五千年历史重要文物。

消防系统的设计不但要重在防，面且要重在灭。

除设有普通的消火栓系统和自动喷洒系统外，还设有水喷雾灭火系统、智能消防水炮系统、气体灭火系统等特殊的消防措施。

且气体消防系统在本工程中所占分量尤为重要。

2 气体消防系统
2．1气体消防部位的确定
博物馆的藏品库是全馆的心脏，大量的国粹、国宝存放在此，特别是一些珍品文物如丝织品、精品字画、文房四宝、竹木漆器等均是易燃品，且一旦浸水损坏，对国家是重要损失。

这些部位首选气体消防。

另外一些文物库，如钱币库、青铜器库等，虽然遇水不会完全损坏，但这些文物都是经过特殊修复而成的，遇水损失是无法估计的。

且如果用水喷淋，水溅损失可能会波及到其它文物库。

经过比较，地下二十九个文物库总面积近1万平米的库区，全部采用气体灭火系统。

展厅是博物馆的窗口，这里向人们展示中华民族的传统文化，厅内人流密集，火灾危险性大。

如果所有展厅均采用气体灭火系统，当然是万无一失的，但对于这样大体量的展厅，气体灭火系统投资巨大。

所以，根据展厅内展品的重要程度，采用不同的消防措施，以节省投资。

将重要文物的展出集中在三个精品展厅内，厅内采用气体消防系统，这也与“高规”第７６８４条“一级纸、绢质文物的陈展室应设气体灭火系统”的条文相吻合。

文物修复中心是博物馆的门诊部。

这些部门的安全性对文物的存入和展出至关重要。

因此，采用气体消防系统。

控制中心、电话机房、消防中心一旦发生火灾，遇水将使全馆系统陷入瘫痪，气体消防能使火灾消灭在萌芽阶段，不至于对设备造成破坏。

2．2气体消防系统的选择
随着哈龙1211、1301的逐渐淘汰，各种替代品相继涌现。

目前在国内有成功使用经验且技术成熟的产品主要有七氟丙烷（FM200）和烟烙尽（IG541）。

因此，我们主要从这两种气体中选择。

气体消防系统设计的宗旨是：所用气体灭火剂必须是绿色环保气体，系统设计不但要以人为本，而且要以文物为本。

所选气体不能对人体有害，对展品、文物、计算机、电子设备不产生任何破坏作用，且产品技术成熟。

注：ODP：破坏臭氧层潜能值；GWP：温室效应潜能值；ALI：大气中存活寿命；NOAZL：无毒性反应的最高浓度；LOAZL：有毒性反应的最低浓度；LC50：近似致死浓度。

综上所述，IG541，FM200都属于洁净、环保的灭火药剂，具备良好的灭火性能。

究竟哪一种产品更适合于文物保护呢？
贮压式FM200系统输送距离较短，一般的贮存压力2.5MPa的贮压式灭火系统灭火剂的管道输送距离在30米左右；贮存压力4.2MPa的贮压式灭火系统灭火剂的管道输送距离在45米左右。

这就极大限制了FM200灭火系统的使用。

在首博工程中使用贮压式FM200系统，就决定了瓶站需靠近防护区设置。

并且FM200喷放过程中在高温条件下有少量的氢氟酸产生，对人体有危害，对保护对象有腐蚀性。

喷放时间越长，产生的酸性物质越多，这也是FM200必须在10秒内喷放完毕的原因。

但国内外用FM200保护文博类对象的实例也不少。

至于FM200气体对文物能产生多大的危害，还有待考证。

最重要的是，博物馆的文物库是安全性要求极高的地方，库区内不能有任何与文物无关的设备物品。

这就要求钢瓶站必须设置在文物库区的安全通道之外。

对二十九个文物库近1万平米的库内保护的钢瓶输送距离最长达150m左右。

因此，在决定采用何种灭火系统时不能不考虑这个问题。

针对这一特殊性，使用较多的是烟烙尽气体灭火系统对输送长距离、大范围的防护区的应用技术是比较成熟的。

为弥补FM200输送距离短的不足，美国大湖公司新推出一种备压式FM200气体灭火系统。

其与贮压式系统的最大区别是：贮压式系统是将FM200灭火剂和作为推动剂的氮气贮存于一个钢瓶内并加压到2.5MPa 或4.2MP a 的灭火系统。

由于氮气是同FM200灭火剂在同一钢瓶内贮存并加压，所以必然有一部分氮气会溶解到FM200灭火剂中。

喷放时，由氮气推动FM200气体向管网输送。

氮气在钢瓶中需占一定比例，才能推动FM200气体。

国际上成熟的NFPA和ISO有关洁净气体规范中，严格规定FM200在钢瓶中的最大充装比为1150K g/m3；备压式系统平时将FM200药剂和加压氮气分开贮存，氮气瓶的压力为12.4MP a，只有在系统启动时，才将氮气注入到FM200药剂瓶中，注入时控制氮气压力的范围为2.06~2.27MP a。

由于药剂瓶中没有氮气，所以钢瓶中的充装比没有严格限制。

灭火剂中也几乎没有氮气溶解其
中。

对同一大小的防护区来说，备压式系统所需钢瓶数比贮压式系统所需钢瓶数要少，而减少的钢瓶数被增加的氮气瓶数所取代。

所以，备压式系统和贮压式系统所需瓶站面积没有太大区别，反而把输送距离大大加长。

该产品能同烟烙尽系统一样，钢瓶间集中设置。

具有占地面积小，安全性高的优点。

在“首博”项目中，只要备压式FM200系统在不改变原有管道设计的基础上，经计算能满足要求，也不排除采用备压式FM200系统的可能性。

经过公开招标，备压式FM200系统的的投标商在不改变原有管道设计和钢瓶站位置、面积的基础上，经计算满足了最长管路162m的设计要求，且其以投标价比I G541低15%左右的优势而位距第一。

2．3最不利防护区的计算（由美国KIDDE公司提供的计算软件）
UL认证号：EX4674 FM认证号：3009421
（1）输入防护区条件：1. 防护区体积V；2. 设计浓度n；3. 管网
（2）输出结果：
管网管道
喷嘴
整理后报告
3结论
钢瓶间距最远防护区的距离为162 m ，使用备压式FM200系统，经美国KIDDE公司提供的软件计算结果，各项参数满足要求。

4 结束语
博物馆建筑对防火安全的要求是其它民用建筑无法比拟的。

其气体消防系统的设计关系到百年大计。

随着越来越多像博物馆这种特殊建筑的出现，新型的消防措施也会不断涌现。

我们期待着相应的法律、法规相继出台。