高壓細(xì)水霧滅火技術(shù)在檔案館保護(hù)中的應(yīng)用
【摘要】本文通過(guò)對(duì)檔案館火災(zāi)危險(xiǎn)性分析，結(jié)合高壓細(xì)水霧技術(shù)特點(diǎn)，從系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)方面說(shuō)明高壓細(xì)水霧在檔案館重要危險(xiǎn)場(chǎng)所的適用性，并結(jié)合工程案例，介紹了高壓細(xì)水霧系統(tǒng)在檔案庫(kù)房?jī)?nèi)的應(yīng)用方式和經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)。實(shí)踐證明，高壓細(xì)水霧系統(tǒng)具有滅火高效、節(jié)能環(huán)保、水漬損失小，更高的性價(jià)比，是檔案滅火技術(shù)的更優(yōu)選擇，具有廣泛的應(yīng)用前景。

    [關(guān)鍵詞]檔案館，火災(zāi)危險(xiǎn)性，高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)

    1.概述

    檔案館是搜集、整理、保存、鑒定和提供重要檔案資料的重要部門。它保存具有重要價(jià)值的收發(fā)電文、會(huì)議記錄、人事材料、會(huì)議文件、出版物原稿、財(cái)會(huì)簿冊(cè)、印模、照片、音像資料、錄音帶、光盤等儲(chǔ)存介質(zhì)、圖紙以及各種具有保存價(jià)值的文書等檔案材料。在檔案庫(kù)房?jī)?nèi)收藏的各類檔案材料中，絕大多數(shù)都是可燃物，易受火的侵害。并且檔案易受水的損害，因此對(duì)撲救檔案庫(kù)房火災(zāi)的固定滅火系統(tǒng)有著特殊的要求[1]。

    過(guò)去檔案庫(kù)房保護(hù)多采用鹵代烷氣體滅火系統(tǒng)。近年來(lái)，隨著國(guó)際社會(huì)對(duì)環(huán)護(hù)問(wèn)題的日益關(guān)注，傳統(tǒng)的鹵代烷滅火系統(tǒng)因?qū)Υ髿獬粞鯇泳哂衅茐淖饔枚饾u被淘汰，代之以新型、環(huán)保的滅火系統(tǒng)。其中，細(xì)水霧滅火技術(shù)作為鹵代烷滅火系統(tǒng)*潛力的替代技術(shù)獲得了廣泛關(guān)注，已被應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外多個(gè)檔案庫(kù)房的消防保護(hù)中。未來(lái)，隨著我國(guó)現(xiàn)代化檔案館的快速發(fā)展以及細(xì)水霧滅火設(shè)計(jì)國(guó)家規(guī)范的制定，可以預(yù)見(jiàn)細(xì)水霧滅火系統(tǒng)必將在檔案庫(kù)房的火災(zāi)防護(hù)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

    本文通過(guò)分析檔案庫(kù)房的火災(zāi)危險(xiǎn)性，結(jié)合高壓細(xì)水霧滅火技術(shù)特點(diǎn)，從系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)、經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)等方面說(shuō)明高壓細(xì)水霧在檔案館重要危險(xiǎn)場(chǎng)所的適用性，并結(jié)合實(shí)際工程案例，對(duì)高壓細(xì)水霧系統(tǒng)在檔案庫(kù)房?jī)?nèi)的應(yīng)用給出建議。

    2.檔案館的火災(zāi)危險(xiǎn)性

    檔案館儲(chǔ)存大量圖書、報(bào)紙、雜志、檔案、膠片等信息載體，均是可燃物，如果按照每m3的檔案量為449kg計(jì)算，每個(gè)庫(kù)房的火災(zāi)載荷很大。而木制的書架、檔案架、柜、箱等以及室內(nèi)裝飾多為可燃材料，進(jìn)一步增加了火災(zāi)危險(xiǎn)性。

    我國(guó)的檔案基本上是以紙品為載體，年代越久越珍貴，而年代愈久愈是以紙和竹簡(jiǎn)等材料為主，屬于可燃固體。可燃固體的燃燒可以分為三個(gè)階段：*階段是在外部熱量作用下，發(fā)生熱解，生成揮發(fā)性組分和固定炭。第二階段是在火源的作用下?lián)]發(fā)組分著火，形成了氣相火焰。明火的出現(xiàn)，又向檔案反饋熱量，使熱解作用加強(qiáng)。這時(shí)，即使去掉點(diǎn)火源，檔案仍能持續(xù)燃燒。第三階段是當(dāng)檔案本身溫度達(dá)到較高值時(shí)，固定炭也開(kāi)始燃燒。第二階段的氣相燃燒是防火關(guān)注的重點(diǎn)。紙張的燃點(diǎn)約為230℃。檔案的點(diǎn)燃和燃燒與其數(shù)量的多少，放置方式(平放或立放)，紙張間的密實(shí)程度，一組檔案的厚度及其底面積，檔案的裝存形式等有著密切關(guān)系[2]。

    檔案燃燒的另一特點(diǎn)是陰燃。陰燃溫度較低，燃燒速度很慢，不容易發(fā)現(xiàn)。檔案可能在兩種情況下發(fā)生陰燃：一是對(duì)檔案進(jìn)行某種技術(shù)處理(如微波消毒)后，在其內(nèi)有足夠的殘余熱量；另一是火災(zāi)過(guò)程中，明火撲滅后的陰燃。

    另外，電器安裝使用不當(dāng)（如大功率燈泡碘鎢燈烤著附近的布簾、紙張引起燃燒；電氣線路絕緣損壞出現(xiàn)短路起火等）和吸煙、亂扔煙頭或攜帶進(jìn)危險(xiǎn)品也是檔案館發(fā)生火災(zāi)的重要原因。

3.高壓細(xì)水霧滅火技術(shù)及優(yōu)勢(shì)

    3.1細(xì)水霧滅火技術(shù)的發(fā)展

    細(xì)水霧滅火技術(shù)始于20世紀(jì)50年代中期。1987年《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》簽署之后，細(xì)水霧滅火技術(shù)作為哈龍的主要替代技術(shù)之一，得到各界的廣泛關(guān)注和青睞，成為研究的熱點(diǎn)。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，細(xì)水霧技術(shù)得到了飛躍性的發(fā)展。目前全世界有近50家機(jī)構(gòu)在研究、開(kāi)發(fā)細(xì)水霧滅火技術(shù)。已有實(shí)踐證明，細(xì)水霧滅火系統(tǒng)有能力替代哈龍滅火系統(tǒng)，并為一些傳統(tǒng)滅火技術(shù)不能應(yīng)用的場(chǎng)所提供新型的消防保護(hù)[3,4]。

    根據(jù)美國(guó)NFPA750標(biāo)準(zhǔn)，細(xì)水霧定義為在噴頭的*設(shè)計(jì)工作壓力下，霧滴的累積體積分布Dv0.99小于1000微米的水霧[5]。然而研究表明Dv0.9小于200微米的高壓細(xì)水霧更能反映細(xì)水霧滅火技術(shù)的本質(zhì)。

    細(xì)水霧滅火主要是靠汽化吸熱降溫和隔絕氧氣的窒息作用撲滅火災(zāi)。細(xì)水霧滅火的基本機(jī)理為：

    (1)汽化吸熱降溫作用

    由于水滴尺寸很小，它的比表面積很大，因而水滴的表面換熱系數(shù)增大，在環(huán)境溫度升高時(shí)，可以迅速汽化。水的汽化潛熱很大，約為2257kJ/kg，遠(yuǎn)大于水的溫升吸熱量（387kJ/kg），因而可吸收大量熱量，降低火災(zāi)溫度，保護(hù)人員與設(shè)備。

    (2)隔絕氧氣窒息作用

    水滴在汽化過(guò)程中吸收熱量同時(shí)，體積迅速膨脹，可擴(kuò)大1700多倍。根據(jù)道爾頓分壓定律，對(duì)于封閉空間，在水滴汽化前，氧氣在空氣中的比例為21%，氮?dú)鉃?9%，相應(yīng)的氧氣和氮?dú)獾姆謮毫Ψ謩e為2.06×104帕和7.75×104帕；隨著水的迅速汽化，水蒸汽分壓力迅速增大。對(duì)于30m3的空間，5升水完全汽化形成的水蒸汽分壓力可達(dá)2.78×104帕，相應(yīng)的氧氣的壓力降低到1.48×104帕，即氧氣的含量將降低到15.05%，從而隔絕氧氣，窒息滅火。

    (3)衰減熱輻射

    細(xì)水霧具有屏蔽輻射熱作用，降低火源對(duì)周圍物體的熱輻射，阻止火災(zāi)的蔓延，減少熱輻射對(duì)人員的傷害作用。

    3.2高壓細(xì)水霧滅火技術(shù)優(yōu)勢(shì)

    (1)節(jié)能

    高壓細(xì)水霧利用水噴淋1/20的水量或水噴霧1/10的水量，撲滅同等規(guī)模的火災(zāi)，并且控火、滅火時(shí)間更短，滅火效率更高，高效利用水資源。

    (2)環(huán)保

    高壓細(xì)水霧以水作為滅火介質(zhì)，相比IG541、FM200等鹵代烷氣體替代技術(shù)，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，更為環(huán)保。

    (3)安全

    鹵代烷、IG541、FM200等氣體滅火系統(tǒng)噴放時(shí)，產(chǎn)生較大的氣壓和沖擊力，滅火劑彌漫整個(gè)滅火分區(qū)，氧氣含量迅速降低，危及現(xiàn)場(chǎng)人員的生命安全。

    高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)噴放時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生較大的氣壓和沖擊力，不會(huì)傷及現(xiàn)場(chǎng)人員。除火源局部區(qū)域的氧氣含量降低外，室內(nèi)大部分區(qū)域氧濃度仍維持在安全濃度以上。并且高壓細(xì)水霧具有良好的除煙、消毒和降溫作用，增強(qiáng)了人員在火場(chǎng)條件下的逃生與維生能力。

    (4)水漬損失小

    高壓細(xì)水霧在滅火過(guò)程中，一部分細(xì)水霧霧滴會(huì)快速氣化，一部分細(xì)水霧霧滴可以長(zhǎng)時(shí)間地懸停在空中，只有少部分的細(xì)水霧滴落到可燃物的表面，而真正進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部的細(xì)水霧極少，這些進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部的細(xì)水霧也因?yàn)橹睆椒浅Ｐ?，匯聚凝結(jié)需要數(shù)量非常龐大的霧滴和極長(zhǎng)的時(shí)間才能完成，因此很難形成連續(xù)水流或表面水域。因此，高壓細(xì)水霧撲滅火災(zāi)以后，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)造成的水漬損失很小。

    (5)良好的電氣絕緣性

    高壓細(xì)水霧具有良好的電氣絕緣性，可以直接在設(shè)備帶電條件下實(shí)施滅火，將火災(zāi)的損失（包括直接損失和間接損失）降低到*小。

    (6)節(jié)省空間，安裝、維護(hù)方便。

  4.檔案館滅火系統(tǒng)技術(shù)性能比較

    在檔案館的消防保護(hù)中，目前常用的滅火系統(tǒng)主要包括：預(yù)作用自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，IG541、FM200等氣體滅火系統(tǒng)和細(xì)水霧滅火系統(tǒng)。

    4.1預(yù)作用自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)

    預(yù)作用自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)是利用冷卻、窒息、沖擊乳化、稀釋的原理，迅速撲滅火災(zāi)。它將火災(zāi)探測(cè)報(bào)警技術(shù)和自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，既能快速探測(cè)報(bào)警，又能減少誤噴時(shí)水漬造成的損失。但是，滅火過(guò)程中，大量的水勢(shì)必會(huì)破壞檔案、圖書等保護(hù)對(duì)象，對(duì)于檔案等對(duì)水漬損失要求較高的場(chǎng)所不是理想的系統(tǒng)選擇。

    4.2氣體滅火系統(tǒng)

    七氟丙烷滅火系統(tǒng)、煙烙盡滅火系統(tǒng)等氣體滅火系統(tǒng)以其快速滅火和無(wú)水漬損失等優(yōu)勢(shì)，在大型檔案館、圖書館的檔案庫(kù)房得到廣泛應(yīng)用。但是，上述氣體滅火系統(tǒng)在實(shí)際使用中存在諸多問(wèn)題：滅火的同時(shí)不能有效降低環(huán)境溫度，高溫會(huì)使未發(fā)生火災(zāi)的檔案快速碳化破壞；不能消除煙氣，煙氣對(duì)檔案造成嚴(yán)重腐蝕作用；不能防止火災(zāi)復(fù)燃，火災(zāi)復(fù)燃后，系統(tǒng)不能重復(fù)啟動(dòng)；儲(chǔ)氣瓶長(zhǎng)期處于高壓狀態(tài)，對(duì)系統(tǒng)各產(chǎn)品部件的性能、制造工藝以及承壓標(biāo)準(zhǔn)都有較高的要求，在使用中安全防范要求較高；氣瓶間占地面積較大，輸氣管線多且粗，不利于管線綜合布置和較高的建設(shè)成本；氣體滅火系統(tǒng)需專業(yè)人員進(jìn)行維護(hù)管理，滅火劑價(jià)格比較昂貴而且需定期更換，運(yùn)營(yíng)管理費(fèi)用比較高。

    4.3細(xì)水霧滅火系統(tǒng)

    細(xì)水霧滅火系統(tǒng)是繼七氟丙烷、混合惰性氣體（IG541）滅火系統(tǒng)之后的又一種新型高效的自動(dòng)滅火系統(tǒng)，也是近年來(lái)國(guó)際上*為流行的綠色滅火系統(tǒng)。2002年，由國(guó)家檔案局立項(xiàng)、上海市檔案館承擔(dān)、上海亞泰消防工程有限公司具體實(shí)施的《檔案館哈龍?zhí)娲夹g(shù)優(yōu)選及細(xì)水霧技術(shù)應(yīng)用研究》課題研究表明[6]：細(xì)水霧滅火技術(shù)是一種國(guó)際*新的潮流，它具有投資成本低、滅火效率高、不污染環(huán)境、滅火以后不影響檔案質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，是檔案庫(kù)房滅火系統(tǒng)的更佳選擇。

    相對(duì)于中低壓細(xì)水霧（霧滴粒徑200μ≤Dv0.9≤400μ）滅火技術(shù)，高壓細(xì)水霧（霧滴粒徑Dv0.9≤200μ）霧滴粒徑更小，吸熱降溫效率更高，滅火性能更佳，而且滅火后，水漬損失更小，更適合檔案等對(duì)水漬損失要求較高的場(chǎng)所。

    5.檔案館高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的應(yīng)用

    5.1工程概況

    “檔案保管中心”工程是上海市閔行區(qū)檔案館的重要組成部分。它是實(shí)現(xiàn)全區(qū)重要檔案實(shí)體的統(tǒng)一保管、履行檔案工作統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)、分級(jí)管理法律要求的具體實(shí)踐，在消防設(shè)施配置上實(shí)行高標(biāo)準(zhǔn)。

    本工程采用高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)。系統(tǒng)保護(hù)范圍為：一區(qū)地下室的數(shù)字化室、變配電間，二區(qū)地下室、一層、二層、四層的紙制庫(kù)房及二區(qū)三層的光盤庫(kù)房、聲像檔案庫(kù)房、實(shí)物珍藏庫(kù)房、母片庫(kù)房，共計(jì)十八個(gè)保護(hù)區(qū)域。

    5.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    （1）檔案館被保護(hù)對(duì)象主要為檔案和電氣設(shè)備，良好的滅火性能和電氣絕緣性能是系統(tǒng)選型的首要條件。與中低壓細(xì)水霧相比，高壓細(xì)水霧霧滴直徑更小、滅火效果更好、系統(tǒng)用水量更少，因而更適合檔案館的消防需要，并得到了國(guó)際上的廣泛認(rèn)可。

    （2）與氣體滅火系統(tǒng)相比，高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)具有較強(qiáng)的可持續(xù)控火、滅火的能力，系統(tǒng)選用泵組式細(xì)水霧自動(dòng)滅火系統(tǒng)。

    （3）考慮運(yùn)營(yíng)維護(hù)安全性的要求，選用區(qū)域控制閥組控制的組合分配系統(tǒng)，保證保護(hù)區(qū)內(nèi)輸水管道平時(shí)處于無(wú)水狀態(tài)。當(dāng)報(bào)警控制主機(jī)接受到兩路獨(dú)立探測(cè)信號(hào)報(bào)警后，打開(kāi)區(qū)域控制閥組，開(kāi)啟水泵及相應(yīng)閥門實(shí)施滅火。該設(shè)置方式改變了氣體滅火系統(tǒng)每個(gè)防護(hù)區(qū)都需設(shè)置一個(gè)輸氣管線的做法，只設(shè)置一根輸水干管，每個(gè)防護(hù)區(qū)從該干管接出支管，這種方式將管線數(shù)量有十多根降至一根，管徑由DN100降至DN25。

    （4）系統(tǒng)設(shè)自動(dòng)控制、手動(dòng)控制和應(yīng)急操作三種控制方式。自動(dòng)啟動(dòng)的控制程序?yàn)椋罕Ｗo(hù)區(qū)域內(nèi)一級(jí)報(bào)警后，啟動(dòng)警鈴，同時(shí)關(guān)閉空調(diào)、送風(fēng)系統(tǒng)；兩級(jí)報(bào)警確認(rèn)火災(zāi)后，切斷非消防電源，啟動(dòng)保護(hù)區(qū)域內(nèi)聲光報(bào)警器，啟動(dòng)公共應(yīng)急廣播，開(kāi)啟對(duì)應(yīng)保護(hù)區(qū)域控制閥組的電動(dòng)閥，然后啟動(dòng)高壓水泵，完成細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的啟動(dòng)。當(dāng)人員目測(cè)確認(rèn)火災(zāi)或自動(dòng)控制還未動(dòng)作，可按下手動(dòng)啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)系統(tǒng)；當(dāng)系統(tǒng)不能自動(dòng)啟動(dòng)或者手動(dòng)啟動(dòng)按鈕控制失靈時(shí)，可進(jìn)行機(jī)械應(yīng)急操作，通過(guò)區(qū)域控制閥組中的電動(dòng)閥開(kāi)啟手柄啟動(dòng)系統(tǒng)。所有聯(lián)動(dòng)設(shè)備動(dòng)作后向消防控制中心反饋信號(hào)。

    5.3經(jīng)濟(jì)性分析

    針對(duì)閔行區(qū)檔案保管中心的數(shù)字化室、變配電間、檔案庫(kù)房等十八個(gè)滅火分區(qū)，進(jìn)行高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)和IG541氣體滅火系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性比較，高壓細(xì)水霧選用Danfoss-semco進(jìn)口設(shè)備，IG541選用國(guó)產(chǎn)和國(guó)外進(jìn)口設(shè)備，主體設(shè)備及經(jīng)濟(jì)分析見(jiàn)表1。

    表1主體設(shè)備及經(jīng)濟(jì)性比較

    從表中可以看出：工程造價(jià)方面，進(jìn)口IG541氣體滅火系統(tǒng)造價(jià)*高，其次為高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)，國(guó)產(chǎn)IG541氣體滅火系統(tǒng)*低；運(yùn)營(yíng)維護(hù)造價(jià)方面，高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)遠(yuǎn)低于氣體滅火系統(tǒng)，僅為氣體滅火系統(tǒng)的1/8－1/7；總造價(jià)方面，高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)低于氣體滅火系統(tǒng)，僅為國(guó)產(chǎn)氣體滅火系統(tǒng)的55％，為進(jìn)口氣體滅火系統(tǒng)的43％。

    因此，高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)不僅具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，而且具有更低的一次性投資和總投資。特別是從長(zhǎng)期使用的角度來(lái)看，高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)具有*高的使用價(jià)值和*低的年均使用成本。

  6.結(jié)束語(yǔ)

    檔案館是貯存著珍貴文物歷史資料和人事檔案資料，屬于國(guó)家機(jī)密機(jī)構(gòu)，其消防安全極為重要。而高壓細(xì)水霧系統(tǒng)，以其快速滅火、高效除煙、人員安全、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在檔案館應(yīng)用中具有良好的發(fā)展前景。目前，北京、浙江、江蘇、湖北等省市均已頒布實(shí)施了細(xì)水霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范[7-9]。隨著國(guó)家《細(xì)水霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》的編制出臺(tái)[10]，高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)必將在檔案館中獲得廣泛認(rèn)可與應(yīng)用。