冷库火灾自动报警系统设计初探

唐 毅

(上海市普陀区消防救援支队,上海 200333)

0 引 言

目前,冷库建筑的快速增长给消防设计带来更多挑战,尤其体现在火灾自动报警系统的设置上。由于早期冷库功能单一、环境低温高湿且平时无人员停留,火灾危险性较小,因此国家标准GB 50016—2014《建筑设计防火规范》[1]以及GB 50072—2010《冷库设计规范》[2]并未对冷库明确要求设置火灾自动报警系统,GB 50072—2010条文说明综合经济投入和安全效益更是不推荐设置火灾自动报警系统,更为后续冷库设置火灾自动报警系统带来不确定性。然而,随着冷库从中小体量建筑到大规模、大跨度建筑发展,从单一冷库仓储到功能多样的冷链物流配送,从平时无人员停留到人员大量流通,甚至为劳动密集场所,因此冷库内增设火灾自动报警系统,做到早期预警,对保证人员生命安全、减少经济损失非常必要[3-4]。

1 冷库火灾原因分析

冷库在正常使用情况下,火灾大部分发生在新建和维修过程中,少数火灾则发生在建成使用中。该类建筑一旦发生火灾,初起火点隐蔽,迅速蔓延,扑救难度大,且易对消防人员构成威胁。

(1)动火作业引发火灾。冷库在建造、检修、拆除过程中,一般涉及到动火作业。由于冷库保温材料多采用聚氨酯泡沫等可燃材料,因而如不加强现场可燃物管理,动火作业产生的高温焊渣、切割火花等,一旦散落到保温材质上,极易引发火灾。

(2)电气设备故障及使用不当引发火灾。冷库中使用的照明灯、冷库风机、传输设备,电加热器等电气设备使用不当或电气故障均可能引发火灾。

(3)电气线路问题引发火灾。因建筑内电气线路或者电气设备上冷凝水造成短路,引发火灾。电气线路老旧,绝缘层老化、破裂,导致两线相碰而发生短路;乱拉乱接电线,使电线的绝缘层机械损伤,引起短路。

(4)氨气泄漏爆炸引起火灾。一些冷链物流企业中使用液氨制冷剂,一旦液氨发生泄漏,将迅速汽化形成氨蒸汽,与空气混合形成爆炸性混合气体,当氨气浓度达到爆炸极限15.7%至27.4%时,若遇火源将可能发生爆炸。此外,氨气在400～500 ℃高温条件下可受热分解为H2和N2,分解出的H2极易发生爆炸。

(5)遗留火种引发火灾。如施工现场管理不当,作业工人在施工冷库内吸烟、乱扔烟头、使用蚊香等有明火火源,可能引发火灾。

2 冷库火灾自动报警系统设计

冷库建筑与其他建筑相比,具有低温、高湿特性,火灾自动报警系统的设计,主要从火灾探测器的选型、电气火灾监控系统设置、可燃气体探测报警系统设置、火灾报警系统线路敷设等方面进行深入探讨。

2.1 火灾探测器的选型

火灾探测器是火灾自动报警系统的关键组成部件,火灾探测器的选型直接影响火灾自动报警系统的准确性和可靠性。冷库建筑与其他建筑相比具有低温、高湿极端环境,对探测器的工作环境要求特殊,普通火灾探测器将难以产生作用。速冻间、冷藏库作为冷库建筑低温、高湿环境的代表,因此此类场所的火灾探测器选型将作为本节讨论的重点,冷库内其他常温区域应严格按照现行国家标准设计。

根据GB 50116—2013《火灾自动报警系统设计规范》[5]有关火灾探测器选型要求,同时结合冷库特点,冷库建筑火灾探测器选型原则如表1所示。

表1 冷库建筑火灾探测器选型原则

2.1.1 速冻间内火灾探测器的选型

冷库速冻间平均温度一般为-25～-20 ℃,相对湿度较大,超出吸气式感烟探测器主机的工作环境温度下限,因此该场所设置的吸气式感烟探测器应考虑将探测器主机设置在温度相对较高(0 ℃以上)或常温区域,以保证主机能够正常工作,同时还应考虑探测管道内形成的冷凝水的收集还排放措施。陈增伟[6]在冷库设置吸气式感烟探测器要求中提到,采样管网和探测器主机相连的地方应做U 型弯管冷凝水排水设施,以排除因室内外温差在探测管内形成的冷凝水。

2.1.2 冷藏库内火灾探测器的选型

冷藏库是利用降温设施创造适宜的湿度和低温条件的库室,大多数冷藏库均为大空间建筑,大量使用保温材料,工作温度大多在-5～0 ℃。该场所火灾初期阶段发展较慢,阴燃时间较长,进入发展阶段后由于火灾荷载大,燃烧将迅速扩大,因此该类场所应采用极早期吸气式感烟探测器,其设置要求与速冻间相同。

2.1.3 闷顶内火灾探测器的选型

冷库建筑中的闷顶主要是对建筑起保温隔热作用,闷顶内部一般都敷设有大量的电气线路,且空间相对密闭,一旦发生电气线路故障,极易引发火灾,且充烟蓄热较快,火势多呈放射状蔓延。通过对环境、报警阶段、报警时间、灵敏度和维护成本等方面的分析比较,分布式线型光纤感温火灾探测器比较适合安装在冷库闷顶中,其具有测量距离长、报警级别设置灵活、性能稳定、绝缘性能高等优点,探测器维护简单,可免清洗,便于安装在狭小的空间内。因此,在冷库闷顶内建议选择分布式线性光纤感温探测器。

2.2 电气火灾监控系统的设置

前文对冷库建筑火灾起因分析可知电气故障或电气线路故障为冷库建筑火灾的重要起因,因此设置电气火灾监控系统对冷库防火十分必要。GB 50116—2013第10.2.7条规定,室外消防用水量大于30 L/s的厂房,其非消防用电负荷宜设置电气火灾监控系统;根据前文对冷库建筑特点分析可知,冷库建筑多为高空间、大跨度建筑,其室外消火栓用水量普遍较大,因此从现行国家标准角度也建议冷库建筑中设置电气火灾监控系统。

“6.3”吉林宝源丰禽业有限公司特别重大火灾事故调查原因中主厂房一车间女更衣室西面和毗连的二车间配电室的上部电气线路短路,引燃周围可燃物是导致事故发生的直接原因。如早期安装电气火灾监控系统,该系统就能监控电气线路的故障和异常状态,发现电气火灾隐患,及时报警以消除这些隐患,避免事故发生。

2.3 气体探测报警系统设置

冷库内的制冷压缩机房由于储存大量的制冷剂,存在较大的安全隐患。目前我国企业中采用的制冷剂大多为液氨、氟利昂和二氧化碳。因此,认为需要在冷库内的制冷机房区域安装气体探测报警系统。

建议氨制冷机房设置可燃气体的探测报警装置,氟利昂制冷机房可不安装气体探测报警系统,二氧化碳制冷机房内应设置相应的气体浓度报警装置。

2.4 火灾报警系统线路的敷设

冷库内阻燃型的耐低温电缆或电线应尽量避免穿过难燃材料隔热墙体,确需穿过时应做到相对集中敷设,必须有防止产生冷桥的措施,并采用非燃材料保护。所有进入冷间的电气线路自引入冷间处开始均转为直接明敷设或采用低温环境专用桥架敷设,穿墙处套直径不大于25 mm的耐低温耐火工程塑料管保护,保温层侧聚氨酯发泡封堵,砖墙侧采用防火堵料封堵,线缆与保护管间隙用环氧树脂封堵。为保证线路齐整线路可采用桥架引至冷库外引入点。

3 结 语

综上所述,建议在冷库内的速冻间和冷藏间内选择用吸气式火灾感烟探测器,在建筑的闷顶内选择用分布式线性光纤感温探测器。另外,建议冷库内按照规定设置电气火灾监控系统,在氨制冷机房和二氧化碳制冷机房分别设置可燃气体的探测报警装置和相应的气体浓度报警装置,并提出了电气线路敷设的相关要求。