我國(guó)目前檔案的載體以紙質(zhì)為主，在檔案庫(kù)房?jī)?nèi)采用密集柜、資料架等方式立體存儲(chǔ)?；馂?zāi)危險(xiǎn)性較高，紙質(zhì)可燃物一旦燃燒，火勢(shì)蔓延速度較快，火災(zāi)撲救難度較大。檔案十分珍貴，不可再生，各國(guó)對(duì)檔案存儲(chǔ)處的消防都十分重視。從國(guó)外經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，檔案庫(kù)房采用高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的成熟案例較多。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，在現(xiàn)行檔案行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《檔案館高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（DA/T 45-2009）和國(guó)標(biāo)《細(xì)水霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB 50898-2013）的指導(dǎo)下，高壓細(xì)水霧滅火技術(shù)在我國(guó)檔案消防實(shí)踐中得到了推廣與應(yīng)用，取得了較好的效果。本文結(jié)合上海市檔案館新館建設(shè)工程，闡述高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的特點(diǎn)和在本項(xiàng)目中的設(shè)計(jì)應(yīng)用情況。

上海市檔案館新館（甲級(jí)檔案館）建設(shè)項(xiàng)目（一期）（以下簡(jiǎn)稱(chēng)本項(xiàng)目）位于上海市浦東新區(qū)花木地區(qū)?？偨ㄖ娣e約10.6萬(wàn)m²，由檔案館主體建筑、武警用房和其他附屬建筑組成。

東、南側(cè)裙房、北側(cè)塔樓是上海市檔案館新館的主體建筑，塔樓為地上17層，地下2層，主要功能為檔案庫(kù)房，存放各類(lèi)檔案，部分為珍貴檔案庫(kù)房。東、南側(cè)裙房地上4~5層，地下2層，主要功能為檔案技術(shù)用房、檔案對(duì)外服務(wù)用房和輔助用房。

根據(jù)現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《檔案館建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ 25-2010）6.0.6條對(duì)于各等級(jí)檔案館內(nèi)珍貴庫(kù)、紙質(zhì)與非紙質(zhì)庫(kù)消防的規(guī)定，本項(xiàng)目的珍貴檔案庫(kù)、電子檔案庫(kù)按規(guī)范要求采用惰性氣體滅火，但普通紙質(zhì)檔案庫(kù)房按規(guī)范既可采用高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)，也可采用氣體滅火系統(tǒng)。

2.1 普通紙質(zhì)檔案庫(kù)房消防系統(tǒng)比較

基于普通紙質(zhì)檔案庫(kù)的滅火需求，從下列幾個(gè)方面對(duì)高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)與氣體滅火系統(tǒng)進(jìn)行分析比選：

（1）系統(tǒng)滅火效果比較。高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)通過(guò)高壓噴放細(xì)水霧實(shí)施滅火。滅火劑為水，取材方便低廉；滅火機(jī)理是冷卻和窒息，滅火效果較好，滅火后不易復(fù)燃，在水源保證的情況下，可重復(fù)使用。但對(duì)于珍貴物品和特別重要的電氣設(shè)備，使用該系統(tǒng)存在水漬損失風(fēng)險(xiǎn)。

氣體滅火系統(tǒng)主要利用滅火劑儲(chǔ)瓶釋放壓力，通過(guò)管網(wǎng)和噴嘴噴放滅火氣體。七氟丙烷滅火系統(tǒng)主要滅火機(jī)理為化學(xué)抑制；惰性氣體氣體滅火系統(tǒng)主要滅火機(jī)理為物理窒息。氣體滅火的優(yōu)勢(shì)在于沒(méi)有水漬損失風(fēng)險(xiǎn)。但滅火劑只能單次釋放，無(wú)法解決復(fù)燃問(wèn)題。

（2）對(duì)環(huán)境影響的比較。高壓細(xì)水霧以水為滅火劑，綠色環(huán)保，對(duì)人體和環(huán)境沒(méi)有危害，兼具清洗有毒煙霧和消減煙塵的功能，利于人員的逃生。高壓細(xì)水霧霧滴水漬損失非常小，對(duì)保護(hù)對(duì)象影響很小。

七氟丙烷系溫室效應(yīng)氣體，其全球變暖潛能值GWP100=3 350。惰性混合氣體(N2、Ar、CO2)或氮?dú)猓∟2）均來(lái)源于空氣，對(duì)大氣環(huán)境無(wú)不良影響，但對(duì)火災(zāi)煙塵沒(méi)有消減作用。

（3）對(duì)建筑平面布置及相關(guān)設(shè)備設(shè)計(jì)的影響比較。高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)滅火后不會(huì)產(chǎn)生有害氣體，僅需在滅火后加強(qiáng)通風(fēng)；由于耗水量少，可充分利用現(xiàn)有排水系統(tǒng)。

氣體滅火系統(tǒng)在滅火后，防護(hù)區(qū)內(nèi)會(huì)有滅火氣體滯留，須打開(kāi)排煙風(fēng)機(jī)排放。且滅火氣體質(zhì)量密度比空氣大，集中于防護(hù)區(qū)底部，因此，排風(fēng)口需設(shè)置在防護(hù)區(qū)低位，會(huì)影響防護(hù)區(qū)的使用。另一方面，由于氣體滅火組合分配系統(tǒng)對(duì)防護(hù)區(qū)數(shù)量和輸送距離的限制，如果大型檔案庫(kù)房采用氣體滅火將不可避免設(shè)置相當(dāng)多數(shù)量（或面積）的鋼瓶間，不利于檔案庫(kù)區(qū)的布置。

（4）經(jīng)濟(jì)性分析比較。結(jié)合某檔案庫(kù)房案例（該檔案館設(shè)置18個(gè)防護(hù)分區(qū)），對(duì)運(yùn)用IG541氣體滅火系統(tǒng)和高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)進(jìn)行造價(jià)比較，分別按采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備和進(jìn)口設(shè)備列表比較，見(jiàn)表1和表2（按20年使用期測(cè)算運(yùn)維費(fèi)用，包含滅火劑更換）。

表1 國(guó)產(chǎn)設(shè)備造價(jià)估算對(duì)比

注：以國(guó)產(chǎn)IG541的設(shè)備及管網(wǎng)投資費(fèi)用為基準(zhǔn)價(jià)格，設(shè)為A。

表2 進(jìn)口設(shè)備造價(jià)估算對(duì)比

注：以進(jìn)口IG541的設(shè)備及管網(wǎng)投資費(fèi)用為基準(zhǔn)價(jià)格，設(shè)為B。

從造價(jià)估算對(duì)比表1和表2可以得出，無(wú)論是進(jìn)口還是國(guó)產(chǎn)設(shè)備，高壓細(xì)水霧系統(tǒng)在工程投資和運(yùn)維費(fèi)用上都低于對(duì)應(yīng)的IG541氣體滅火系統(tǒng)，特別是由于高壓細(xì)水霧的滅火劑為水，沒(méi)有額外的滅火劑更換費(fèi)用，運(yùn)維費(fèi)用有很大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)高壓細(xì)水霧系統(tǒng)的總投資均是對(duì)應(yīng)IG541氣體滅火系統(tǒng)總投資的45%以下。

因此，對(duì)于普通紙質(zhì)檔案庫(kù)房，采用高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性較高，特別是后期維護(hù)費(fèi)用優(yōu)勢(shì)明顯。

（5）運(yùn)營(yíng)管理比較。高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的管道和噴頭為高強(qiáng)度不銹鋼材料，耐腐蝕、使用壽命長(zhǎng)，日常維護(hù)簡(jiǎn)單、費(fèi)用低。高壓細(xì)水霧噴放后，防護(hù)區(qū)易清理、恢復(fù)快。

氣體滅火系統(tǒng)需經(jīng)培訓(xùn)的專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行維護(hù)管理，運(yùn)營(yíng)管理費(fèi)用比較高；另外，氣體滅火系統(tǒng)的誤噴可能會(huì)造成人員窒息事故，且氣體噴放后清理現(xiàn)場(chǎng)工作量大，無(wú)法反復(fù)使用。

綜上，氣體滅火系統(tǒng)易泄漏、無(wú)法解決火災(zāi)復(fù)燃問(wèn)題、在維護(hù)保養(yǎng)方面費(fèi)用高、不適于有人駐在的場(chǎng)合，在檔案庫(kù)房消防系統(tǒng)應(yīng)用中逐漸被高壓細(xì)水霧系統(tǒng)所取代。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《檔案館高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》也支持普通紙質(zhì)檔案庫(kù)房采用高壓細(xì)水霧系統(tǒng)（4.1.2條）。在中國(guó)福建省檔案館、湖北省檔案館、廣州國(guó)家檔案館、上海閔行區(qū)檔案館等多個(gè)檔案館都已成功應(yīng)用高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)分析比較，本項(xiàng)目的普通紙質(zhì)檔案庫(kù)房確定采用高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)。

2.2 高壓細(xì)水霧系統(tǒng)的壓力與霧滴直徑

《細(xì)水霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》定義的細(xì)水霧霧滴直徑：Dv0.50＜200 μm、Dv0.99＜400 μm，相應(yīng)噴頭壓力也有1.2~3.5 MPa和10 MPa以上等不同系統(tǒng)。從紙質(zhì)檔案庫(kù)保護(hù)特點(diǎn)和運(yùn)用實(shí)踐上來(lái)看，10 MPa一般稱(chēng)為高壓細(xì)水霧，3.5 MPa以下為中壓細(xì)水霧，高壓細(xì)水霧對(duì)比中壓細(xì)水霧優(yōu)勢(shì)有以下兩方面：

（1)高壓細(xì)水霧Dv0.50≤100 μm，中壓細(xì)水霧Dv0.50≤200 μm，高壓細(xì)水霧霧滴直徑更小，水漬損失??；高壓細(xì)水霧取代的是原氣體滅火系統(tǒng)，高壓細(xì)水霧Dv0.5在50~100 μm的情況表現(xiàn)出的是氣體的特性，霧滴直徑太大會(huì)造成檔案水漬損失大。在出現(xiàn)誤噴情況下，高壓細(xì)水霧對(duì)檔案的影響更小。

（2)高壓細(xì)水霧適用范圍更廣，高壓細(xì)水霧系統(tǒng)可以對(duì)多元保護(hù)對(duì)象進(jìn)行保護(hù)，包括油類(lèi)、電氣、固體等火災(zāi)類(lèi)型，完全適用于氣體滅火系統(tǒng)、水噴霧系統(tǒng)、中壓細(xì)水霧系統(tǒng)的保護(hù)范圍。而中壓細(xì)水霧保護(hù)的對(duì)象范圍有限；采用高壓細(xì)水霧系統(tǒng)可兼顧保護(hù)檔案館內(nèi)的采用發(fā)電機(jī)房、日用油箱間和通訊（運(yùn)營(yíng)商）機(jī)房。

因此，本項(xiàng)目細(xì)水霧系統(tǒng)采用霧滴直徑Dv0.50介于50～100 μm的高壓細(xì)水霧系統(tǒng)。

3.1 高壓細(xì)水霧系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)

高壓細(xì)水霧系統(tǒng)可分為開(kāi)式和閉式2種選型，閉式系統(tǒng)必須待火情發(fā)展到一定程度，噴頭處的溫度達(dá)到57 ℃，閉式噴頭爆破才能實(shí)現(xiàn)滅火，快速滅火效果略低于開(kāi)式系統(tǒng)，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)人員就地手動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行滅火，存在延誤滅火的風(fēng)險(xiǎn)。開(kāi)式系統(tǒng)滅火時(shí)整個(gè)防護(hù)（分）區(qū)的噴頭均同時(shí)打開(kāi)噴放細(xì)水霧，相比于閉式系統(tǒng)更能控制火災(zāi)蔓延及迅速撲滅火災(zāi)，并可以實(shí)現(xiàn)人員就地緊急啟動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行滅火。本項(xiàng)目普通紙質(zhì)檔案庫(kù)房主要采用密集柜儲(chǔ)存檔案，火災(zāi)危險(xiǎn)性高，蔓延速度較快。另外，密集柜相對(duì)封閉的結(jié)構(gòu)也會(huì)影響噴頭感溫元件的及時(shí)響應(yīng)，導(dǎo)致閉式系統(tǒng)滅火動(dòng)作遲緩，相對(duì)而言，開(kāi)式系統(tǒng)可利用外部獨(dú)立的火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)來(lái)及時(shí)響應(yīng)。綜上所述，本項(xiàng)目普通紙質(zhì)檔案庫(kù)房采用開(kāi)式高壓細(xì)水霧系統(tǒng)更為合適?！都?xì)水霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》3.1.3條對(duì)密集柜檔案庫(kù)使用開(kāi)式高壓細(xì)水霧系統(tǒng)也是支持的。

結(jié)合《細(xì)水霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》及《檔案館高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定和要求，本項(xiàng)目的開(kāi)式高壓細(xì)水霧系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)：開(kāi)式細(xì)水霧噴頭安裝高度≤3 m；開(kāi)式細(xì)水霧噴頭安裝間距≤3 m，距墻≤1.5 m；開(kāi)式細(xì)水霧噴頭工作壓力：≥10 MPa；設(shè)計(jì)噴霧強(qiáng)度≥1 L/（min·m²）；開(kāi)式細(xì)水霧噴頭特性系數(shù)K為1；設(shè)計(jì)持續(xù)噴霧時(shí)間≥30 min；設(shè)計(jì)響應(yīng)時(shí)間≤30 s；水霧霧滴直徑Dv0.50＜65 μm、Dv0.99＜100 μm。

3.2 高壓細(xì)水霧系統(tǒng)分區(qū)

《細(xì)水霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》對(duì)全淹沒(méi)開(kāi)式細(xì)水霧系統(tǒng)的防護(hù)區(qū)的數(shù)量和容積提出了要求：防護(hù)區(qū)不能超過(guò)3個(gè)，泵組系統(tǒng)的每個(gè)防護(hù)區(qū)容積上限定為3 000 m³。檔案建筑中（規(guī)范3.4.5條），檔案庫(kù)房的特點(diǎn)是庫(kù)房分隔多而單間庫(kù)房面積不大。本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)層的檔案庫(kù)區(qū)劃分為10間檔案庫(kù)房，每間庫(kù)房的面積介于120~280 m²。按層高4.5 m計(jì)算，最大的單間庫(kù)房容積約1 200 m³。庫(kù)區(qū)內(nèi)，采用了4 h防火墻作為防火分區(qū)隔墻，3 h防火墻作為庫(kù)房間隔墻。據(jù)此，單間庫(kù)房都可作為高壓細(xì)水霧系統(tǒng)的防護(hù)區(qū)。

按照前文所述的防護(hù)區(qū)要求，每套開(kāi)式系統(tǒng)最多保護(hù)3個(gè)防護(hù)區(qū)。經(jīng)過(guò)計(jì)算，本項(xiàng)目其標(biāo)準(zhǔn)層（6～17層）庫(kù)房就需要設(shè)13套開(kāi)式高壓細(xì)水霧系統(tǒng)。該方案投資較高，13套高壓細(xì)水霧泵組及相應(yīng)的報(bào)警控制系統(tǒng)的投資高昂，經(jīng)濟(jì)性較低；另一方面，設(shè)置13套泵組，每套泵組約占地30 m²，則需要泵房面積總計(jì)390 m²，機(jī)房的平面布置和相應(yīng)的管線(xiàn)路由對(duì)于庫(kù)區(qū)建筑平面布置是一個(gè)很大的難題，對(duì)檔案建筑的功能影響較大。綜上，筆者認(rèn)為該高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案不妥當(dāng)。

根據(jù)《細(xì)水霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》3.4.5文中進(jìn)一步的規(guī)定：可在防護(hù)區(qū)下再設(shè)防護(hù)分區(qū)，防護(hù)分區(qū)的容積要求和防護(hù)區(qū)要求相同。本文考慮將單間檔案庫(kù)房作為防護(hù)分區(qū)進(jìn)行保護(hù)。若干個(gè)單間檔案庫(kù)房（防護(hù)分區(qū)）組成一個(gè)防護(hù)區(qū)，每個(gè)單間檔案庫(kù)房（防護(hù)分區(qū)）的開(kāi)式噴頭由一個(gè)開(kāi)式區(qū)域閥組控制，每個(gè)防護(hù)區(qū)由分區(qū)控制閥控制。一套開(kāi)式高壓細(xì)水霧系統(tǒng)內(nèi)的分區(qū)控制閥不超過(guò)3個(gè)（即不超過(guò)3個(gè)防護(hù)區(qū)）。該方案大幅減少高壓細(xì)水霧系統(tǒng)的數(shù)量，在降低系統(tǒng)造價(jià)的同時(shí)，也有利于檔案庫(kù)房的平面布置，便于檔案庫(kù)房功能的實(shí)現(xiàn)。

按照上述分區(qū)方案，會(huì)增加細(xì)水霧泵組至檔案庫(kù)房的管網(wǎng)長(zhǎng)度，必須兼顧分區(qū)控制閥至開(kāi)式區(qū)域閥組的管道長(zhǎng)度，避免管網(wǎng)充水時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，確保系統(tǒng)設(shè)計(jì)響應(yīng)時(shí)間不大于30 s。一般情況下，一路火災(zāi)報(bào)警后，分區(qū)控制閥打開(kāi)已經(jīng)開(kāi)始為管網(wǎng)預(yù)充水，待第二路報(bào)警時(shí)，火災(zāi)信號(hào)確認(rèn)，開(kāi)式區(qū)域閥組打開(kāi)。因此，只要保證開(kāi)式區(qū)域閥組后管網(wǎng)30 s內(nèi)充水，最不利細(xì)水霧噴頭出水即可。但是，在極端情況下，火災(zāi)報(bào)警的2路信號(hào)幾乎為同時(shí)報(bào)警，此情況下，分區(qū)控制閥、開(kāi)式區(qū)域閥組同時(shí)打開(kāi)，設(shè)計(jì)流量下，分區(qū)控制閥后的管網(wǎng)必須在30 s內(nèi)完成充水。例如，在本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)層的高壓細(xì)水霧設(shè)計(jì)中，經(jīng)計(jì)算，最不利防護(hù)分區(qū)的開(kāi)式區(qū)域閥組至末端噴頭的充水時(shí)間約為14 s。則分區(qū)控制閥與最不利開(kāi)式區(qū)域閥組間管道的充水時(shí)間需不大于16 s。該管道管徑DN32，設(shè)計(jì)流量為420 L/min，流速7.4 m/s，則分區(qū)控制閥至最不利開(kāi)式區(qū)域閥組管道的最大長(zhǎng)度為118 m。根據(jù)這一計(jì)算結(jié)果，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用1個(gè)分區(qū)控制閥控制不超過(guò)4層標(biāo)準(zhǔn)層的開(kāi)式區(qū)域閥組（見(jiàn)圖1）。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)層高壓細(xì)水霧系統(tǒng)原理

上海市檔案館新館最終采用2套開(kāi)式高壓細(xì)水霧系統(tǒng)。6層及以上的普通檔案庫(kù)區(qū)采用一套高壓細(xì)水霧系統(tǒng)，設(shè)3個(gè)防護(hù)區(qū)，每個(gè)防護(hù)區(qū)不超過(guò)4個(gè)樓層。地下室至2層普通檔案庫(kù)房及技術(shù)用房采用1套高壓細(xì)水霧系統(tǒng)，設(shè)2個(gè)防護(hù)區(qū)。3層及4層珍貴檔案庫(kù)房，采用氮?dú)鉁缁鹣到y(tǒng)保護(hù)。

3.3 高壓細(xì)水霧系統(tǒng)構(gòu)成

上海市檔案館新館每套高壓細(xì)水霧系統(tǒng)包括高壓細(xì)水霧泵組［含高壓柱塞泵（5臺(tái)，4用1備）、穩(wěn)壓泵（2臺(tái)，1用1備）］、補(bǔ)水增壓泵（2臺(tái)，1用1備）、水箱、分區(qū)閥（分區(qū)控制閥、開(kāi)式區(qū)域閥）、細(xì)水霧噴頭及管路、報(bào)警控制系統(tǒng)等（見(jiàn)圖1）。

泵組中，穩(wěn)壓泵的作用是維持分區(qū)控制閥前的管網(wǎng)壓力，并確保第一點(diǎn)火災(zāi)探測(cè)器報(bào)警時(shí)，分區(qū)控制閥至開(kāi)式區(qū)域閥組間管網(wǎng)的預(yù)充水。

補(bǔ)水增壓泵的作用是保持高壓泵（柱塞泵）入口的正壓壓力，確保其高效率工作。

開(kāi)式區(qū)域閥組設(shè)于對(duì)應(yīng)的防護(hù)分區(qū)（單間檔案庫(kù)房）的外部便于操作的位置。開(kāi)式區(qū)域閥組在確認(rèn)火災(zāi)信號(hào)（第二點(diǎn)火災(zāi)探測(cè)器報(bào)警）后打開(kāi)，系統(tǒng)正式進(jìn)入滅火狀態(tài)。

前文已經(jīng)論述，從分區(qū)控制閥后至防護(hù)分區(qū)內(nèi)最不利噴頭的配水管網(wǎng)長(zhǎng)度需保證收到火災(zāi)確認(rèn)信號(hào)后至最不利噴頭出水的時(shí)間不大于30 s（即設(shè)計(jì)響應(yīng)時(shí)間≤30 s）。

高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)水漬損失小、滅火效果好、安全隱患小、環(huán)境友好、維護(hù)保養(yǎng)方便，是檔案庫(kù)房消防的重要手段。

在高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該結(jié)合檔案庫(kù)房的建筑布置，合理劃分防護(hù)區(qū)和防護(hù)分區(qū)。在滅火可靠安全的前提下，盡可能優(yōu)化減少細(xì)水霧泵組數(shù)量，提高先進(jìn)技術(shù)使用的經(jīng)濟(jì)性。在分區(qū)控制閥和開(kāi)式區(qū)域閥組布置中需控制管道長(zhǎng)度，控制系統(tǒng)充水時(shí)間，保證系統(tǒng)由準(zhǔn)工作狀態(tài)向滅火工作狀態(tài)的可靠轉(zhuǎn)換。