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博物馆气体灭火系统

作者: http://qt.gstxf.com 时间:2019-05-24 来源:气体灭火
摘要: 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,将成为城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...

1博物馆气体灭火系统概况
      博物馆规划建设用地面积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。


博物馆气体灭火系统
 
    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,将成为城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。

博物馆气体灭火系统

2  博物馆气体灭火系统
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。


博物馆气体灭火系统

两种灭火剂的性能比较
灭火剂名称
性能比较
IG541 FM200   灭火剂名称
性能比较
IG541 FM200
ODP 0 0   贮存方式 气态 液态
GWP 0 2050   喷放时间(S) 60 10
ALI(年) 0 31~42   对A类火灭火时间(S) 24 64
最小设计浓度(%) 37.5 7   灭火方式 物理 化学
NOAZI(%) 43 9   输送距离
LOAZI(%) 52 10.5   钢瓶间面积
LC50(%)   >80   药剂费 较高
贮存压力(MPa) 15 2.5/4.2   总成本费 较高
 
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4.2MPa 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1150Kg/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12.4MPa,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2.06~2.27MPa。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IG541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
 
 
防护区条件

高度 0m(相对海平面)
防护区温度 最低:20.0C;最高:20.0C
最高浓度: 9.771%
设计浓度: 调整后:9.771%;最低:7.000%
最小药剂量: 422.6 kg
宽: 18.3 0m
长: 10.00 m
高: 4.20 m
体积: 768.60 m3
不可渗透量: 0.00 m3
所需245L药剂瓶: 2瓶(304 kg/ 瓶)
调整后药剂需要量: 608.0kg
喷头数量: 4
 
输入防护区条件:1. 防护区体积V;2. 设计浓度n;3. 管网
输出结果:
 

药剂: FM200/N2驱动
调整后药剂量: 608.0kg
钢瓶型号: 245L
钢瓶数量: 2
备用钢瓶数量: 0
集流管: 末端2×245L   向上—100
管路出口: 管路出口向上
每瓶药剂量: 304.0kg
充装密度: 1240kg/L
空瓶重要: 164.2kg
总重,钢瓶+药剂 936.4kg
每瓶占地: 0.25m2
每瓶地板承重: 1873kg/m2
氮气瓶型号: 70L
氮气瓶容积: 0.07m3
氮气瓶数量: 4
氮气瓶总量: 0.28m3
氮气减压板: 50.58mm2
管网
管道
名  称 起始点 结束点 类型 管径 长度 高度
Main cy1.×2 0 1   80mm 1.22mm 1.22mm
Manifold×2 1 2 40I 80mm 1.37mm 0.84mm
Manifold×1 2 3 40I 100mm 2.29mm 0.00mm
Pipe 3 4 40I 80mm 1.00mm 1.00mm
Pipe 4 5 40I 80mm 9.40mm 0.00mm
Pipe 5 6 40I 80mm 10.00mm 0.00mm
Pipe 6 7 40I 80mm 8.50mm 0.00mm
Pipe 7 8 40I 65mm 56.00mm 0.00mm
Pipe 8 9 40I 65mm 54.00mm 0.00mm
Pipe 9 10 40I 65mm 9.00mm 0.00mm
Pipe 10 11 40I 65mm 4.70mm 0.00mm
Pipe 11 12 40I 50mm 2.30mm 0.00mm
Pipe/E1-N1 12 13 40I 50mm 0.15mm -0.15mm
Pipe 13 14 40I 50mm 2.30mm 0.00mm
Pipe/E1-N2 14 15 40I 50mm 0.15mm -0.15mm
Pipe 15 16 40I 65mm 4.70mm 0.00mm
Pipe 16 17 40I 50mm 2.30mm 0.00mm
Pipe/E1-N3 17 18 40I 50mm 0.15mm -0.15mm
Pipe 18 19 40I 50mm 2.30mm 0.00mm
Pipe/E1-N4 19 20 40I 50mm 0.15mm -0.15mm
当量长度
起始点 结束点 90o 45o 侧三通 分三通 其他 增加 总和
0 1 0 0 0 0 0 0.00mm 15.24m
1 2 0 0 0 0 0.80mm
SChk+Flex
0.00mm 14.48m
2 3 1 0 0 3 0 0.00mm 25.45m
3 4 0 0 0 0 0 13.20mm 14.20m
4 5 1 0 0 0 0 0.00mm 11.89m
5 6 1 0 0 0 0 0.00mm 12.50m
6 7 1 0 0 0 0 0.00mm 11.00m
7 8 1 0 0 0 0 0.00mm 58.00m
8 9 1 0 0 0 0 0.00mm 56.02m
9 10 1 0 0 0 0 0.00mm 11.00m
10 11 0 0 0 1 0 0.00mm 8.78m
11 12 0 0 0 1 0 0.00mm 5.73m
12 13 1 0 0 0 0 0.00mm 1.83m
13 14 0 0 0 1 0 0.00mm 5.73m
14 15 1 0 0 0 0 0.00mm 1.83m
15 16 0 0 0 1 0 0.00mm 8.78m
16 17 0 0 0 1 0 0.00mm 5.73m
17 18 1 0 0 0 0 0.00mm 1.83m
18 19 0 0 0 1 0 0.00mm 5.73m
19 20 1 0 0 0 0 0.00mm 1.83m
 
喷嘴
起始点 结束点 流量 喷头 尺寸 类型 孔口面积
0 1 304.0kg        
1 2 304.0kg        
2 3 608.0kg        
3 4 608.0kg        
4 5 608.0kg        
5 6 608.0kg        
6 7 608.0kg        
7 8 608.0kg        
8 9 608.0kg        
9 10 608.0kg        
10 11 304.0kg        
11 12 152.0kg        
12 13 152.0kg E1-N1 50mm 360-ADS  SS 872.90square  mm
13 14 152.0kg        
14 15 152.0kg E1-N2 50mm 360-ADS  SS 872.90square  mm
15 16 304.0kg        
16 17 152.0kg        
17 18 152.0kg E1-N3 50mm 360-ADS  SS 872.90square  mm
18 19 152.0kg        
19 20 152.0kg E1-N4 50mm 360-ADS  SS 872.90square  mm
 
 
 
 
系统报告

释放时间: 10.00s
药剂体积比(平衡点): 138.3%
药剂体积比(第一个三通前): 126.7%
最低设计浓度: 7.000%
调整后设计浓度; 9.771%
预计浓度: 9.771%
最大预期药剂浓度: 9.771%
 
 
 
整理后报告

喷头 最小需要流量 调整后流量 预计流量 喷口平均压力
E1-N1 105.7kg 152.0kg 152.0kg 5.107bar
E1-N2 105.7kg 152.0kg 152.0kg 5.107bar
E1-N3 105.7kg 152.0kg 152.0kg 5.107bar
E1-N4 105.7kg 152.0kg 152.0kg 5.107bar
 
 
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。


博物馆气体灭火系统

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