國家圖書館建筑環境與消防保障系統

文｜國家圖書館中央控制室 于洪波

1 前言

我國城市建設的發展突飛猛進，高層建筑、地下建筑、公共娛樂場所不斷增多，其內部裝修使用大量的可燃性材料，發生火災的機率越來越高。國家圖書館建筑群中既有高層建筑也有地下建筑，功能類型包括基藏書庫、善本庫、報庫、閱覽室、計算機房以及公共娛樂場所等。為了適應防火的需要，要使現代化火災自動報警系統的各種探測器覆蓋到建筑群的所有區域，成為全天候監測火災的“眼睛”；要引入智能芯片，使這雙“眼睛”具備判斷火警后再報出的功能，以使整個系統的誤報率大幅降低；要引入計算機技術，使大規模獨立尋址、集中報警、聯動控制得以實現。這些先進技術的貫穿結合，成就了今天的消防自動報警系統。這類報警系統的“人機對話”終端是消防控制室，人機結合的監控形式在消防控制室內實現；而這類報警系統與防入侵報警系統的并列運行也是消防控制室的一個運行模式，這種結合形式的控制室也就是通常所說的綜合控制室。

2 國家圖書館一般建筑環境與消防系統的情況和設施配備

2.1 建筑群的特點及消防保障系統的基本情況

（1）目前國家圖書館南區最高建筑高64m，北區鋼鐵建筑頂高25m，總建筑面積逾220000m2，藏書已達2000多萬冊。國家圖書館建筑整體的防火保護等級為一級，內部用防火墻、防火卷簾門分隔，裝飾材料采用輕鋼龍骨、石膏板、阻燃性貼墻紙、阻燃性地毯等以減少建筑物內部的火災負載量，書架、書桌、書柜也采用金屬或鋼木結合的。全館的消防報警系統由主消防控制室和輔助消防控制室聯網監控，7000多個火災探測器遍布全館建筑群，任何一個地方發生火險，消防控制室都能立即做出反應。當發生火災時，可由消防控制室的計算機按照執行程序控制警鐘、警號、卷簾門、排煙風機、空調系統、消防供水系統、緊急疏散廣播系統和電梯運行系統的合理聯動，也可以手動或自動開啟滅火系統。

（2）火災自動報警系統（FAS）是必備的防火設施。國家圖書館火災自動報警系統對建筑整體予以全面覆蓋。南區建筑群總建筑面積140000m2，有感煙探測器3000多個、感溫探測器400多個、人工報警按鈕近400個；北區建筑群總建筑面積80000m2，有感煙探測器1400多個、感溫探測器1000多個、人工報警按鈕100多個。

（3）防排煙設備是火災發生時災害區域內人員的生命保證設施，這類設備設施的完好、有效是建筑群內各類工作人員、讀者遇到火災時逃生、延長生存時間的必要保證。國家圖書館北區建筑地下2、3層及地下1層無可開外窗區域的防煙、排煙系統按照每小時排風300m3設計；地下1層可開外窗區域及1～5層采用自然排煙方式；高12m的中廳采用機械排煙方式，平時空調用的送風機在火災時作補風系統用。

南區高層建筑的送風機的功率為7.5kW，送風量為每小時19500～32200m3，排煙風機的功率為5.5kW～7.5kW，排煙量為每小時15900～29200m3。

（4）常開防火門的控制裝置控制著十幾個裝有控制器的常開防火門。這些防火門全部設置在主要通道上，平時不影響人員的通行，災害發生時不影響人員的疏散。在有煙火抵近防火門，附近的消防報警探測器報警后，控制器聯動釋放關閉防火門，阻斷火焰的蔓延。

（5）防火卷簾門和提升門的控制裝置控制著100多個垂直運動的防火提升門。這些提升門將防火區域分隔成為不同的水平區段，起到阻斷煙火蔓延的作用。此外，還有近10個水平運動的鋼制卷簾門，它們的作用是將垂直分隔的區域上下分隔開來，并且與消防自動報警系統聯動，保障上下各個區域的相對安全。

（6）電梯迫降控制裝置控制著25個（南區14個，北區11個）垂直運動的電梯和兩個傾斜電動扶梯（北區），通過與消防自動報警系統的聯動，保證火災發生時災害區域的電梯降到底層不再啟用（消防電梯除外）。

（7）火災應急廣播設施、應急照明與疏散指示設施、火災警告設施是通知、引導人員自行撤離、疏散的重要設施，普遍應用在通道、樓梯間、大廳、人員密集場所和出入口及其附近地點，保障區域內需要撤離的人員能夠及時、有效、安全地撤出。

2.2 滅火系統的配置

（1）國家圖書館在一般書庫區域，即地下1、2、3層密集書庫配置了細水霧滅火設備，采用全淹沒應用方式。細水噴霧滅火系統利用冷卻、窒息、乳化的原理進行滅火，可以迅速撲滅66℃以上的可燃液體火災；能夠與消防自動報警系統聯動，也能夠人工啟動；可在滅火的工作環境形成后有效地撲滅保護區域內的多種物質燃燒形成的火災。細水霧滅火系統是普遍應用在書庫的滅火設備，其制造的細水霧微粒可以懸浮在空氣中，對火焰區域的降溫和滅火的效果十分明顯，同時對書籍紙張的濕潤作用較小，但這種系統不適合用于結冰的環境。

（2）國家圖書館使用的氣體滅火設備為備壓式FM200固定管網滅火系統，其所用滅火氣體的規定噴射時間與鹵代烷一樣，即10秒之內，這種氣體破壞臭氧層的系數為0.001并且毒性低，可以在有人的區域使用，是目前比較理想的氣體滅火藥劑。氣體滅火設備負責保護UPS機房、外光纖接入機房、四庫全書的庫房、數據資源貯藏中心機房，以及網絡交換設備機房、善本庫、計算機中心機房、高低壓配電室等區域，能夠與消防自動報警系統聯動，也能夠人工獨立啟動，其撲救的環境在滅火氣體釋放后即可形成，可以有效地撲滅保護區域內的多種物質燃燒形成的火災。這種氣體滅火設備滅火效率高，對被保護文獻的損害小，但是造價較高。

（3）國家圖書館全建筑群內的公共區段、一般的人員活動區域、地下停車庫等配備水噴淋滅火系統，其中車庫區域配備的是干式滅火（預作用）設備，其他區域配備的是濕式滅火設備。這些設備能夠有效地與消防報警系統聯動，實現撲救初期火災的功能。

（4）國家圖書館整個建筑群體內設有500多個室內消火栓。消防水泵是消防保障的基礎設施，能夠與消防自動報警系統聯動，也可由人工就地啟動，其配置與建筑群的高度和面積有關。

（5）北區中廳的大空間配有兩套水炮滅火系統、9套微型自動掃描滅火裝置，它們都是獨立的濕式滅火設備，與微電子掃描系統共用一套監控主機，具有響應快、準、畫面可視的優點。

3 圖書館內書庫環境的特殊消防需求及解決方案

（1）國家圖書館重點區域安裝了“空氣采樣及早期報警設備”。這種報警系統能夠在物質達到熱崩潰點時，偵測到該物質產生的大量熱解釋放粒子并實施報警，其探測時間比FAS感溫探測器的探測響應時間，乃至感煙探測器的探測時間都要早得多。空氣采樣及早期報警設備主要應用于重要區段、要害位置和有早期報警需求的部門，“四庫全書”庫區就安裝了此類設備，并通過同時同地點運行該系統與FAS組成了復合形式的火災偵測系統，形成了多梯次的保障模式，達到了提早報警的目的。

（2）雖然國家圖書館書庫普遍配備了細水霧滅火系統和氣體滅火系統，但仍在每層配備了足夠的消火栓。例如，南區高層建筑消火栓一層給水管線敞口壓力達到8kg，頂層給水敞口壓力可達3kg；室外消防井為直徑150mm的環狀供水管網，室內消火栓主管線直徑為200mm；室內消火栓配有兩個面向建筑群外的消防接合器，設置在整個建筑群的西南側。

（3）地上建筑庫群與地下建筑庫群防排煙系統設計需要考慮的內容是不同的：地下2、3層是氣體滅火區域，配有專門的排煙風機；地下1層與主書庫共用一套排煙機和送風機。

（4）國家圖書館有一套比較龐大的軌道傳送系統。在發生火災時，豎直方向的主要傳送通道存在“煙囪效應”，有對外的出口，水平方向的通道有過煙過火的可能，故此要設置足夠的防火分隔門予以保障。涉及到氣體滅火區域的軌道傳送系統防火工作則更為復雜，需要根據實際情況采取特殊方式予以解決，可參見筆者發表于《智能建筑與城市信息》2010年1月刊的《國家圖書館軌道物流傳送系統聯動控制》一文中的相關內容。

4 讀者活動區域、公共環境消防系統的特殊需求

（1）對于閱覽室、自習室、辦證處、目錄檢索廳、出納臺等人員密集度較高的開闊區域，除了水噴淋系統外，消火栓和防火卷簾門、提升門的作用亦不可小視。這些設備是防火分隔不可或缺的必要設備，需要實現與消防自動報警設備聯動，從而在關鍵時刻為挽救人員的生命贏得時間。

（2）報告廳、會議室、音樂廳、展覽廳等區域人員密集度更高，空間更加開闊。在這些區域，火災發生時人員及時、有效的撤離是避免群死群傷的關鍵，因而水噴淋系統對初期火災的撲救，防火逃生門的明顯和暢通就顯得特別重要，而消火栓也是撲救火災的基本裝備。

（3）少兒圖書館的情況比較特殊，除了需要配備水噴淋系統、消火栓系統、防火卷簾門、提升門，并且適宜設置在一層（首層）外，還需要與成人圖書館分隔，并且辟有直接通向室外安全區域的安全疏散門。

（4）對于消防控制室、水泵房、配電室、空調機房、電梯機房、氣體滅火系統的貯氣間而言，除了必要的消防報警設備外，配備一定數量的輕型手持滅火器也是必須要考慮到的問題。另外，消防控制室內的值班人員是最后撤離危險建筑群的人員，故此需要有兩套撤出路徑予以保障。

（5）地下停車庫、地面停車場內停放的車輛，不應侵占消防通道，更不應跨、壓室外消火栓井的井蓋。

（6）人員疏散通道、走廊、大廳、樓梯口處要安裝燈光疏散標志，如果有門禁設備，實現其與消防系統合理有效的聯動是基本要求。

5 消防系統的電力保障問題

備用電源的作用是保障消防系統不會在停電時立即失效，這是消防自動報警系統必須具備的功能。國家圖書館一般區域所配備用電源的保障時間大于4小時。

6 結束語

以國家圖書館為例，圖書館建筑環境與消防保障系統的設計，需要綜合考慮各方面情況，既要考慮到建筑環境，包括地面上下的書庫環境、地下車庫環境和報告廳、自習室、閱覽室等的環境，又要兼顧到業務需求，乃至人員疏散的要求；要做到統籌兼顧、全面考慮，在符合國家標準的基礎上，以實際需求為重點。這是保障消防安全的要求，也是實現系統長期管理、設備穩定運行的保障。