气体灭火系统的电气控制

崔 浩, 董绍兵, 韦 强

(浙江大学建筑设计研究院有限公司, 浙江 杭州 310028)

0 引 言

变电所、数据机房、含有高价值仪器设备的重要实验室、重要资料库房等场所,在发生火灾时,若采用水系统灭火,则可能造成贵重设备损坏,也可能造成重要资料破坏不能复原,因此需采用气体灭火系统,而气体灭火系统的电气控制设计是可靠、安全地完成灭火的关键。

1 气体灭火系统设置场所

根据GB 50016—2014《建筑设计防火规范》(2018年版)第8.3.9条设置气体灭火的场所[1],规范要求下列场所应设置自动灭火系统,并宜采用气体灭火系统:

(1) 国家、省级或人口超过100万的城市广播电视发射塔内的微波机房、分米波机房、米波机房、变配电室和不间断电源(UPS)室;

(2) 国际电信局、大区中心、省中心和一万路以上的地区中心内的长途程控交换机房、控制室和信令转接点室;

(3) 2万线以上的市话汇接局和6万门以上的市话端局内的程控交换机房、控制室和信令转接点室;

(4) 中央及省级公安、防灾和网局级以上的电力等调度指挥中心内的通信机房和控制室;

(5) A、B级电子信息系统机房内的主机房和基本工作间的已记录磁(纸)介质库;

(6) 中央和省级广播电视中心内建筑面积不小于120 m2的音像制品库房;

(7) 国家、省级或藏书量超过100万册的图书馆内的特藏库;中央和省级档案馆内的珍藏库和非纸质档案库;大、中型博物馆内的珍品库房;一级纸绢质文物的陈列室;

(8) 其他特殊重要设备室。

需提醒的是,设置在多层民用建筑内的变电所和其他不在上述条文规定内的区域,可不设置气体灭火系统,应避免过度设计而造成不必要的资源浪费。

2 气体灭火系统控制流程

气体灭火系统按灭火剂种类分,常见的有七氟丙烷、IG-541、二氧化碳等;按储存装置分,则有有管网式气体灭火系统和无管网式气体灭火系统。灭火机理均为喷出的灭火气体在密封的空间里形成一定的阻燃浓度,并在必需的时间内维持阻燃浓度,达到灭火效果。

本文以最常见的七氟丙烷灭火系统作为例子进行说明。

2.1 有管网式气体灭火系统的控制流程

有管网式七氟丙烷灭火系统控制流程如图1所示。

有管网式七氟丙烷灭火系统控制流程的说明如下:

步骤a:当防护区内两只独立的火灾探测器或一只火灾探测器与一只手动报警按钮的报警信号或防护区外的应急启动信号时,作为系统的联动触发信号。

步骤b:气体灭火控制器接收到满足联动逻辑关系的首个联动触发信号后,启动该防护区的火灾声光报警器,接收到第二个联动触发信号后发出联动控制信号,每次联动信号均需向消控室火灾报警控制器反馈报警信号。

步骤c:联动控制信号能控制相应防护分区内的风机、空气调节系统、电动防火阀、开口封闭装置等,同时启动气体灭火延时启动程序。

步骤d:延时结束,灭火控制器发出联动信号,当系统为独立系统时,打开电磁启动阀即可开始喷剂;当系统为组合分配系统时,首先打开选择阀,然后打开电磁启动阀。在打开电磁启动阀的同时,启动防护区入口处的声光报警器,在灭火控制器接收到自锁压力开关动作信号时,显示灭火剂喷放。

步骤e:灭火结束后,进行通风换气,通风换气后手动解除灭火器喷放指示灯信号。

步骤f:防护区门外设置紧急启停按钮,该按钮具有现场启动/停止功能,能够直接启动上述第c条的联动操作和停止正在执行的联动操作。机械应急操作还可以直接打开或者关闭选择阀和电磁启动阀。

2.2 无管网式气体灭火系统控制流程

无管网式七氟丙烷灭火系统控制流程如图2所示。

图2 无管网式七氟丙烷灭火系统控制流程

由图2可见,说明如下:a～c步流程同有管网式气体灭火流程;d为延时启动程序结束后,灭火控制器发出联动信号,打开防护区内所有的电磁启动阀即可开始喷剂,在打开电磁启动阀的同时,启动防护区入口处的声光报警器,在灭火控制器接收到自锁压力开关动作信号时,显示灭火剂喷放。e为灭火结束后,进行通风换气,通风换气后手动解除灭火器喷放指示灯信号。f为防护区门外设置现场紧急启停按钮,该按钮具有现场启动/停止功能,能够直接启动上述第c条的联动操作和停止正在执行的联动操作。

2.3 有管网式、无管网式气体灭火系统的控制区别

有管网气体灭火系统应设自动控制、手动控制和机械应急操作3种启动方式;无管网式仅有前两种启动方式,而没有机械应急操作启动方式。

有管网式气体灭火系统需在储瓶间联动开启选择阀、电磁启动阀,并反馈自锁压力开关动作信号,配置的控制模块数量与防护分区数量有关;无管网式气体灭火系统,需在防护分区内联动开启电磁启动阀(无选择阀),并反馈自锁压力开关动作信号,配置的控制模块数量同灭火柜数量。七氟丙烷灭火系统需要配置的联动控制模块数量如表1所示。

表1 七氟丙烷灭火系统需要配置的联动控制模块数量

需要注意的是,目前市场上部分气体灭火控制器是可以直接控制开启选择阀、电磁启动阀,并接收自锁压力开关信号反馈,此时不再需要配置监控模块。

3 气体灭火系统电气设计要点

3.1 防护区域需预留七氟丙烷柜体空间

当采用无管网灭火系统时,需要考虑在防护区内留出柜式预制灭火装置的柜体空间,某厂家提供的预制式七氟丙烷灭火装置规格如表2所示。

表2 预制式七氟丙烷灭火装置规格

以长×宽×高为16.8 m×8.4 m×4.6 m的变电所为例,经计算需选用4台150 kg柜组。按表2可知,相应柜组尺寸为520 mm×550 mm×1 900 mm(宽×深×高),故在变电所设计时,需要考虑这4台灭火柜所需的布置空间,并满足规范规定的间距要求。

3.2 灭火剂喷放完毕后排风机的起动时间

灭火结束后,手动/自动开启防火门、窗、防火阀,起动相应排风装置。根据GB 50370—2005《气体灭火系统设计规范》第3.3.8条,七氟丙烷灭火系统灭火浸渍时间应符合下列规定[2]:(1) 木材、纸张、织物等固体表面火灾,宜采用20 min。(2) 通信机房、电子计算机房内的电气设备火灾,应采用5 min。(3) 其他固体表面火灾,宜采用10 min。(4) 气体和液体火灾,不应小于1 min。根据上述要求,以变电所为例,排风机联动开启的时间,应设在灭火剂喷放完毕不小于10 min。不同灭火区域采用不同灭火剂时,其灭火浸渍时间均有所区别,需在设计时针对具体情况选择。

灭火后使用的排、送风机如设在防护区内,应在防护区外设异地起动按钮。

3.3 防护区门、窗的联动控制

根据GB 50116—2013中第4.4.2条第3款[3],联动控制防护区域开口封闭装置的起动,包括关闭防护区域的门、窗等,分5种情况讨论:

(1) 假设防护区域设置的是常闭防火门。此时建议将常闭防火门接入本楼的防火门监控系统,且设置常闭防火门开启时间达到30 s即报告防火门开启异常。

(2) 防护区域开门采用电动移门。暂且不论此做法能否满足GB 50370—2005中“防护区的门应向疏散方向开启”的要求,此时需要做到:① 采用消防电源配电;② 要求电动门自带控制箱,且控制箱需经过消防CCCF认证;③ 预留火灾联动控制模块,在气体灭火控制器发出指令时联动关闭电动门,并反馈此门的状态;④ 防护区内外侧需装设电动门手动控制按钮。

(3) 防护区域设置了可开启的窗。需与建筑专业沟通能否采用不可开启的窗,若无法避免可开启的窗,则应采用电动窗,并需做到:① 采用消防电源配电;② 要求电动窗自带控制箱,且控制箱需经过消防CCCF认证;③ 预留火灾联动控制模块,在气体灭火控制器发出指令时联动关闭该电动窗,并反馈此窗的状态。

(4) 防护区域设置了弱电门禁系统。需在门禁控制器处预留火灾联动控制模块,以便在火警时解除门禁。

(5) 数据机房机柜采用封闭式冷通道。此时需设置火灾联动控制模块,用于联动控制跌落式顶棚,模块具体数量与弱电专业共同确定。

3.4 气体灭火防护区内的报警系统设计

探测器的组合宜采用感烟及感温火灾探测器,且选用灵敏度级别高的探测器。数据机房及重要变电所的线缆夹层、机柜内,建议设置缆式线型定温火灾探测器,提高探测灵敏度。

经调查、咨询厂家,有些产品的探测器可直接接入气体灭火控制器,有些则不能,建议在设计时结合产品特性考虑。国内常见气体灭火控制器特点比较如表3所示。

表3 国内常见气体灭火控制器特点比较

3.5 气体灭火区域的消防电话设置

根据GB 50116—2013第6.7.4条第1款,灭火控制系统操作装置处或控制室应设置消防专用电话分机。故需在防护区外的气体灭火控制器旁或手动控制装置旁、及钢瓶间内设置消防专用电话分机,而常见错误是将消防电话分机设置在防护区内。

3.6 声光报警器、放气指示灯设置

根据GB 50370—2005第6.0.2条及GB 50116—2013第4.4.2条第5款,防护区内应设置声光报警器,防护区的入口处应设火灾声、光报警器和灭火剂喷放指示灯。实际设计中容易遗漏防护区门外上方的声光报警器。

3.7 应急照明设置

根据GB 50370—2005第6.0.2、6.0.5条规定,防护区内的疏散通道及出口,应设应急照明与疏散指示标志,储瓶间内应设应急照明,疏散照度不低于1 lx。

3.8 防护区域防静电设计

GB 50370—2005第6.0.6条规定,经过有爆炸危险和变电、配电场所的管网,以及布设在以上场所的金属箱体等,应设防静电接地。施工时往往遗漏此条,故在项目验收时需现场核实是否满足此条要求。

4 结 语

气体灭火系统相应的电气控制设计难度不大但较为繁琐。正确、合规的电气设计是火灾时可靠启动气体灭火系统、安全完成灭火任务的关键。本文根据气体灭火系统的控制流程,阐述了气体灭火过程中灭火设备的联动控制要求及控制逻辑,总结了设计中的关键点及易错点。