博物馆的消防设计

论文名称：博物馆的消防设计及启示

作者：heroproxy

摘要：阐述了博物馆建筑防火安全的特殊性。分别对该工程的消火栓系统、自动喷水灭火系统、水喷雾灭火系统、智能消防水炮系统、气体消防系统进行了介绍。并就其中的一些技术问题进行了探讨。

关键字：博物馆防火安全消防水炮水喷雾灭火

1 工程概况

博物馆规划建设用地面积24133.7㎡，总建筑面积63390㎡。建筑高度(檐口)36.4m，地上5层，地下2层，地下3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1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：椭圆斜展厅、矩形基本展厅、行政办公区(见图)

1)地下1，2层北区为地下车库，地下2层南区为藏品库、设备机房、人防等。

博物馆是一座全面反映中国悠久历史、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的重要文物。消防系统的设计不但要重在防，而且要重在灭。除设有普通的消火栓系统和自动喷水灭火系统外，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。

2 消防总水量的确定

消防水池容积按所有水消防系统同时作用来计算，显然是不经济也是不可能的，消火栓系统和自动喷水灭火系统是全方位保护，任何一处着火，两个系统都要发挥作用。水喷雾系统为锅炉房服务，水炮系统为礼仪大厅服务，两系统都是局部保护。很明显，水喷雾系统和水炮系统不可能同时作用，但两系统是否会与自动喷水灭火系统同时作用呢?笔者认为，可从两方面来考虑：一是从一处着火考虑。锅炉房是一个独立的防火分区，内部只是水喷雾系统。一旦着火，除水喷雾系统作用外，锅炉房以外的消火栓系统协助灭火。这种情况，水喷雾系统不与自动喷水灭火系统和水炮系统同时作用。二是从安全角度出发。锅炉房着火，不排除波及邻近区域的可能性，邻近区域的自动喷水灭火系统将作用。所以，可以认为水喷雾系统与自动喷水灭火系统和消火栓系统同时作用。两种可能性都是存在的。礼仪大厅也同此考虑。针对博物馆的重要性，消防水量的确定还是要保守一些。所以，有两种同时作用的系统组合，一种组合是水喷雾系统、自动喷水灭火系统、消火栓系统；另一种组合是水炮系统、自动喷水灭火系统、消火栓系统。消防水量按上述两种组合的较大值确定为650m3，计算见表1。

3 消火栓系统

室内消火栓水量30L／s，延续时间3h。系统为稳高压制，竖向不分区。系统示意见图2。馆内防火分区的分隔，多处设置了防火卷帘，防火卷帘的种类与水消防系统密切相关。根据“高规”第5．4．4条的条文说明，如采用无机复合特级防火卷帘，则不需水冷却。但此种防火卷帘轨道较宽，建筑空间美观受到影响，为此建筑要求采用汽雾式特级防火卷帘(“高规”条文说明第5．4．4条将此种卷帘纳入了特级防火卷帘之列)。其作用机理是：当火灾发生时，感温阀开启，帘节内充水，水满外溢形成“水帘”，火场高温致使部分水汽化，在水汽双重作用下，把帘面的温升始终限制在一个极低的水平，进而有效阻断火灾蔓延。既然是特级防火卷帘，就意味着不设置独立的喷水灭火系统。所以，汽雾式特级防火卷帘所需要的3 h冷却水从附近的消火栓管道接至卷帘，由68℃感温阀控制水路开启。消防水池的容积和消火栓加压泵均考虑了

这部分水量。由于水量很小，不但对消火栓系统影响不大，而且简化了系统。

4 自动喷水灭火系统

4．1 设计流量的确定(表2)

<自动喷水灭火系统设计规范>(简称“自规”)第9．1．3条要求设计流量按作用面积内的喷头实际流量之和计算，喷头布置疏密影响设计流量的大小，这与喷水强度与作用面积的乘积是有出入的。精确计算应经水力计算算出每个喷头的流量。而往往在喷头布置之前就要确定设计流量，我们就按喷水强度乘作用面积，再乘一个1．3的安全系数确定设计流量，本工程自动喷水灭火系统设计流量按表1各部位的最大值确定为28 L／s。施工图完成后，经水力计算复核每个喷头流量，与设计流量基本吻合。

4．2 系统的选择

系统为稳高压制，竖向不分区，见图3。展厅和汽车库为预作用系统，其它部位为湿式系统。预作用系统平时管内充有低压气体，烟、温感探头感应到火灾信号(此时还没有达到喷头的感应温度)后，打开预作用阀，系统排气充水并启动加压泵。在喷头动作之前，如发现是误报警，手动停泵。这样，有效地防止了系统误喷所造成的损失。所以，预作用系统适用于能用水消防并绝对防止误喷的场所及有冰冻危险的场所，用来代替干式系统。展厅是博物馆的重要区域。展出的展品虽不一定遇水就会完全损坏，如青铜器、古代兵器等，但这些历代保存下来的精品都是经多工序修复而成的。如果浸水，或多或少对文物都是不利的。而展厅又是人流密集的地方，为防止产生误喷，所以除精品展厅以外的所有展厅都采甩了预作用系统。车库内没有采暖系统，为满足防冻要求，可为干式系统或预作用系统。但为了使系统具有一致性，车库内也采用预作用系统。只是两者的目的不一样，前者是防止误喷，在电气控制上设置了烟、温感双路探测器；后者是防冻，只设置了单路火灾探测器控制系统的启动，从而节省了一半的探测器。

4．3 预作用系统的几点探讨

4．3．1 充水时间的控制

“自规”第8．0．9条"充水时间不宜大于2min"。这个时间如何控制呢?目前没有精确的计算方法，设计者往往也不太重视，审图者也无从考证。笔者认为，只能从控制管道容积入手。一套预作用报警阀所带的喷头数是一个因素，最重要的是管道容积不能太大。预作用系统的充水过程首先是靠屋顶消防水箱重力向管道充水，再反映到报警阀的压力开关报警，启动加压泵向系统充水。从电磁阀打开充水，到加压泵启动，这个过程是非常短暂的，可以认为充水过程是由加压泵来完成的。加压泵在设计工况下运行，流量30L／s，2 min内的水容积为3 600 L (假定管内气体全部排尽，其实是不可能的，这个问题在4，3．2中探讨)。所以，一套预作用报警阀后的管道容积小于3 600l，才能保证充水时间小于2rain。当然，要逐段计算管道容积比较繁琐，一种较为简捷的方法供大家参考：支管均按平均管径DN40计，干管按DNl00计，量出支管总长和干管总长，即可算出管道容积，表3是预作用系统在不同喷水强度下要保证充水时间所要求的最大管道容积。

4.3．2 排气阀的设置

“自规”中只要求预作用系统应设排气阀，但设在何处、设几个都没有规定，致使设计中排气阀的设置五花八门。下面以图4为例分析一下预作用系统只设置一个排气阀的充水过程。

探测器感应到火情，同时打开预作用阀上电磁阀和排气阀前的电磁阀，充水和排气是同时进行的。如着火区没有排气阀，则在充水时，着火区的喷头未打开之前，气体排不走。管内的低压气体在高压水作用下受压缩，着火区管网内充不进水或充水缓慢，致使火情扩大；温度达到喷头的温级，喷头才爆裂排气。