我國目前檔案的載體以紙質為主，在檔案庫房內采用密集柜、資料架等方式立體存儲?；馂奈ｋU性較高，紙質可燃物一旦燃燒，火勢蔓延速度較快，火災撲救難度較大。檔案十分珍貴，不可再生，各國對檔案存儲處的消防都十分重視。從國外經驗來看，檔案庫房采用高壓細水霧滅火系統(tǒng)的成熟案例較多。隨著經濟社會發(fā)展，在現(xiàn)行檔案行業(yè)標準《檔案館高壓細水霧滅火系統(tǒng)技術規(guī)范》（DA/T 45-2009）和國標《細水霧滅火系統(tǒng)技術規(guī)范》（GB 50898-2013）的指導下，高壓細水霧滅火技術在我國檔案消防實踐中得到了推廣與應用，取得了較好的效果。本文結合上海市檔案館新館建設工程，闡述高壓細水霧滅火系統(tǒng)的特點和在本項目中的設計應用情況。

上海市檔案館新館（甲級檔案館）建設項目（一期）（以下簡稱本項目）位于上海市浦東新區(qū)花木地區(qū)?？偨ㄖ娣e約10.6萬m²，由檔案館主體建筑、武警用房和其他附屬建筑組成。

東、南側裙房、北側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，主要功能為檔案庫房，存放各類檔案，部分為珍貴檔案庫房。東、南側裙房地上4~5層，地下2層，主要功能為檔案技術用房、檔案對外服務用房和輔助用房。

根據(jù)現(xiàn)行行業(yè)標準《檔案館建筑設計規(guī)范》（JGJ 25-2010）6.0.6條對于各等級檔案館內珍貴庫、紙質與非紙質庫消防的規(guī)定，本項目的珍貴檔案庫、電子檔案庫按規(guī)范要求采用惰性氣體滅火，但普通紙質檔案庫房按規(guī)范既可采用高壓細水霧滅火系統(tǒng)，也可采用氣體滅火系統(tǒng)。

2.1 普通紙質檔案庫房消防系統(tǒng)比較

基于普通紙質檔案庫的滅火需求，從下列幾個方面對高壓細水霧滅火系統(tǒng)與氣體滅火系統(tǒng)進行分析比選：

（1）系統(tǒng)滅火效果比較。高壓細水霧滅火系統(tǒng)通過高壓噴放細水霧實施滅火。滅火劑為水，取材方便低廉；滅火機理是冷卻和窒息，滅火效果較好，滅火后不易復燃，在水源保證的情況下，可重復使用。但對于珍貴物品和特別重要的電氣設備，使用該系統(tǒng)存在水漬損失風險。

氣體滅火系統(tǒng)主要利用滅火劑儲瓶釋放壓力，通過管網和噴嘴噴放滅火氣體。七氟丙烷滅火系統(tǒng)主要滅火機理為化學抑制；惰性氣體氣體滅火系統(tǒng)主要滅火機理為物理窒息。氣體滅火的優(yōu)勢在于沒有水漬損失風險。但滅火劑只能單次釋放，無法解決復燃問題。

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

七氟丙烷系溫室效應氣體，其全球變暖潛能值GWP100=3 350。惰性混合氣體(N2、Ar、CO2)或氮氣（N2）均來源于空氣，對大氣環(huán)境無不良影響，但對火災煙塵沒有消減作用。

（3）對建筑平面布置及相關設備設計的影響比較。高壓細水霧滅火系統(tǒng)滅火后不會產生有害氣體，僅需在滅火后加強通風；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，防護區(qū)內會有滅火氣體滯留，須打開排煙風機排放。且滅火氣體質量密度比空氣大，集中于防護區(qū)底部，因此，排風口需設置在防護區(qū)低位，會影響防護區(qū)的使用。另一方面，由于氣體滅火組合分配系統(tǒng)對防護區(qū)數(shù)量和輸送距離的限制，如果大型檔案庫房采用氣體滅火將不可避免設置相當多數(shù)量（或面積）的鋼瓶間，不利于檔案庫區(qū)的布置。

（4）經濟性分析比較。結合某檔案庫房案例（該檔案館設置18個防護分區(qū)），對運用IG541氣體滅火系統(tǒng)和高壓細水霧滅火系統(tǒng)進行造價比較，分別按采用國產設備和進口設備列表比較，見表1和表2（按20年使用期測算運維費用，包含滅火劑更換）。

表1 國產設備造價估算對比

注：以國產IG541的設備及管網投資費用為基準價格，設為A。

表2 進口設備造價估算對比

注：以進口IG541的設備及管網投資費用為基準價格，設為B。

從造價估算對比表1和表2可以得出，無論是進口還是國產設備，高壓細水霧系統(tǒng)在工程投資和運維費用上都低于對應的IG541氣體滅火系統(tǒng)，特別是由于高壓細水霧的滅火劑為水，沒有額外的滅火劑更換費用，運維費用有很大的經濟優(yōu)勢。進口和國產高壓細水霧系統(tǒng)的總投資均是對應IG541氣體滅火系統(tǒng)總投資的45%以下。

因此，對于普通紙質檔案庫房，采用高壓細水霧滅火系統(tǒng)的經濟性較高，特別是后期維護費用優(yōu)勢明顯。

（5）運營管理比較。高壓細水霧滅火系統(tǒng)的管道和噴頭為高強度不銹鋼材料，耐腐蝕、使用壽命長，日常維護簡單、費用低。高壓細水霧噴放后，防護區(qū)易清理、恢復快。

氣體滅火系統(tǒng)需經培訓的專業(yè)人員進行維護管理，運營管理費用比較高；另外，氣體滅火系統(tǒng)的誤噴可能會造成人員窒息事故，且氣體噴放后清理現(xiàn)場工作量大，無法反復使用。

綜上，氣體滅火系統(tǒng)易泄漏、無法解決火災復燃問題、在維護保養(yǎng)方面費用高、不適于有人駐在的場合，在檔案庫房消防系統(tǒng)應用中逐漸被高壓細水霧系統(tǒng)所取代。行業(yè)標準《檔案館高壓細水霧滅火系統(tǒng)技術規(guī)范》也支持普通紙質檔案庫房采用高壓細水霧系統(tǒng)（4.1.2條）。在中國福建省檔案館、湖北省檔案館、廣州國家檔案館、上海閔行區(qū)檔案館等多個檔案館都已成功應用高壓細水霧滅火系統(tǒng)。經過分析比較，本項目的普通紙質檔案庫房確定采用高壓細水霧滅火系統(tǒng)。

2.2 高壓細水霧系統(tǒng)的壓力與霧滴直徑

《細水霧滅火系統(tǒng)技術規(guī)范》定義的細水霧霧滴直徑：Dv0.50＜200 μm、Dv0.99＜400 μm，相應噴頭壓力也有1.2~3.5 MPa和10 MPa以上等不同系統(tǒng)。從紙質檔案庫保護特點和運用實踐上來看，10 MPa一般稱為高壓細水霧，3.5 MPa以下為中壓細水霧，高壓細水霧對比中壓細水霧優(yōu)勢有以下兩方面：

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

（2)高壓細水霧適用范圍更廣，高壓細水霧系統(tǒng)可以對多元保護對象進行保護，包括油類、電氣、固體等火災類型，完全適用于氣體滅火系統(tǒng)、水噴霧系統(tǒng)、中壓細水霧系統(tǒng)的保護范圍。而中壓細水霧保護的對象范圍有限；采用高壓細水霧系統(tǒng)可兼顧保護檔案館內的采用發(fā)電機房、日用油箱間和通訊（運營商）機房。

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

3.1 高壓細水霧系統(tǒng)設計參數(shù)

高壓細水霧系統(tǒng)可分為開式和閉式2種選型，閉式系統(tǒng)必須待火情發(fā)展到一定程度，噴頭處的溫度達到57 ℃，閉式噴頭爆破才能實現(xiàn)滅火，快速滅火效果略低于開式系統(tǒng)，且無法實現(xiàn)人員就地手動啟動系統(tǒng)進行滅火，存在延誤滅火的風險。開式系統(tǒng)滅火時整個防護（分）區(qū)的噴頭均同時打開噴放細水霧，相比于閉式系統(tǒng)更能控制火災蔓延及迅速撲滅火災，并可以實現(xiàn)人員就地緊急啟動系統(tǒng)進行滅火。本項目普通紙質檔案庫房主要采用密集柜儲存檔案，火災危險性高，蔓延速度較快。另外，密集柜相對封閉的結構也會影響噴頭感溫元件的及時響應，導致閉式系統(tǒng)滅火動作遲緩，相對而言，開式系統(tǒng)可利用外部獨立的火災探測系統(tǒng)來及時響應。綜上所述，本項目普通紙質檔案庫房采用開式高壓細水霧系統(tǒng)更為合適?！都毸F滅火系統(tǒng)技術規(guī)范》3.1.3條對密集柜檔案庫使用開式高壓細水霧系統(tǒng)也是支持的。

結合《細水霧滅火系統(tǒng)技術規(guī)范》及《檔案館高壓細水霧滅火系統(tǒng)技術規(guī)范》的有關規(guī)定和要求，本項目的開式高壓細水霧系統(tǒng)設計參數(shù)：開式細水霧噴頭安裝高度≤3 m；開式細水霧噴頭安裝間距≤3 m，距墻≤1.5 m；開式細水霧噴頭工作壓力：≥10 MPa；設計噴霧強度≥1 L/（min·m²）；開式細水霧噴頭特性系數(shù)K為1；設計持續(xù)噴霧時間≥30 min；設計響應時間≤30 s；水霧霧滴直徑Dv0.50＜65 μm、Dv0.99＜100 μm。

3.2 高壓細水霧系統(tǒng)分區(qū)

《細水霧滅火系統(tǒng)技術規(guī)范》對全淹沒開式細水霧系統(tǒng)的防護區(qū)的數(shù)量和容積提出了要求：防護區(qū)不能超過3個，泵組系統(tǒng)的每個防護區(qū)容積上限定為3 000 m³。檔案建筑中（規(guī)范3.4.5條），檔案庫房的特點是庫房分隔多而單間庫房面積不大。本項目標準層的檔案庫區(qū)劃分為10間檔案庫房，每間庫房的面積介于120~280 m²。按層高4.5 m計算，最大的單間庫房容積約1 200 m³。庫區(qū)內，采用了4 h防火墻作為防火分區(qū)隔墻，3 h防火墻作為庫房間隔墻。據(jù)此，單間庫房都可作為高壓細水霧系統(tǒng)的防護區(qū)。

按照前文所述的防護區(qū)要求，每套開式系統(tǒng)最多保護3個防護區(qū)。經過計算，本項目其標準層（6～17層）庫房就需要設13套開式高壓細水霧系統(tǒng)。該方案投資較高，13套高壓細水霧泵組及相應的報警控制系統(tǒng)的投資高昂，經濟性較低；另一方面，設置13套泵組，每套泵組約占地30 m²，則需要泵房面積總計390 m²，機房的平面布置和相應的管線路由對于庫區(qū)建筑平面布置是一個很大的難題，對檔案建筑的功能影響較大。綜上，筆者認為該高壓細水霧滅火系統(tǒng)設計方案不妥當。

根據(jù)《細水霧滅火系統(tǒng)技術規(guī)范》3.4.5文中進一步的規(guī)定：可在防護區(qū)下再設防護分區(qū)，防護分區(qū)的容積要求和防護區(qū)要求相同。本文考慮將單間檔案庫房作為防護分區(qū)進行保護。若干個單間檔案庫房（防護分區(qū)）組成一個防護區(qū)，每個單間檔案庫房（防護分區(qū)）的開式噴頭由一個開式區(qū)域閥組控制，每個防護區(qū)由分區(qū)控制閥控制。一套開式高壓細水霧系統(tǒng)內的分區(qū)控制閥不超過3個（即不超過3個防護區(qū)）。該方案大幅減少高壓細水霧系統(tǒng)的數(shù)量，在降低系統(tǒng)造價的同時，也有利于檔案庫房的平面布置，便于檔案庫房功能的實現(xiàn)。

按照上述分區(qū)方案，會增加細水霧泵組至檔案庫房的管網長度，必須兼顧分區(qū)控制閥至開式區(qū)域閥組的管道長度，避免管網充水時間過長，確保系統(tǒng)設計響應時間不大于30 s。一般情況下，一路火災報警后，分區(qū)控制閥打開已經開始為管網預充水，待第二路報警時，火災信號確認，開式區(qū)域閥組打開。因此，只要保證開式區(qū)域閥組后管網30 s內充水，最不利細水霧噴頭出水即可。但是，在極端情況下，火災報警的2路信號幾乎為同時報警，此情況下，分區(qū)控制閥、開式區(qū)域閥組同時打開，設計流量下，分區(qū)控制閥后的管網必須在30 s內完成充水。例如，在本項目標準層的高壓細水霧設計中，經計算，最不利防護分區(qū)的開式區(qū)域閥組至末端噴頭的充水時間約為14 s。則分區(qū)控制閥與最不利開式區(qū)域閥組間管道的充水時間需不大于16 s。該管道管徑DN32，設計流量為420 L/min，流速7.4 m/s，則分區(qū)控制閥至最不利開式區(qū)域閥組管道的最大長度為118 m。根據(jù)這一計算結果，本項目設計采用1個分區(qū)控制閥控制不超過4層標準層的開式區(qū)域閥組（見圖1）。

圖1 標準層高壓細水霧系統(tǒng)原理

上海市檔案館新館最終采用2套開式高壓細水霧系統(tǒng)。6層及以上的普通檔案庫區(qū)采用一套高壓細水霧系統(tǒng)，設3個防護區(qū)，每個防護區(qū)不超過4個樓層。地下室至2層普通檔案庫房及技術用房采用1套高壓細水霧系統(tǒng)，設2個防護區(qū)。3層及4層珍貴檔案庫房，采用氮氣滅火系統(tǒng)保護。

3.3 高壓細水霧系統(tǒng)構成

上海市檔案館新館每套高壓細水霧系統(tǒng)包括高壓細水霧泵組［含高壓柱塞泵（5臺，4用1備）、穩(wěn)壓泵（2臺，1用1備）］、補水增壓泵（2臺，1用1備）、水箱、分區(qū)閥（分區(qū)控制閥、開式區(qū)域閥）、細水霧噴頭及管路、報警控制系統(tǒng)等（見圖1）。

泵組中，穩(wěn)壓泵的作用是維持分區(qū)控制閥前的管網壓力，并確保第一點火災探測器報警時，分區(qū)控制閥至開式區(qū)域閥組間管網的預充水。

補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。

開式區(qū)域閥組設于對應的防護分區(qū)（單間檔案庫房）的外部便于操作的位置。開式區(qū)域閥組在確認火災信號（第二點火災探測器報警）后打開，系統(tǒng)正式進入滅火狀態(tài)。

前文已經論述，從分區(qū)控制閥后至防護分區(qū)內最不利噴頭的配水管網長度需保證收到火災確認信號后至最不利噴頭出水的時間不大于30 s（即設計響應時間≤30 s）。

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

在高壓細水霧滅火系統(tǒng)設計中，應該結合檔案庫房的建筑布置，合理劃分防護區(qū)和防護分區(qū)。在滅火可靠安全的前提下，盡可能優(yōu)化減少細水霧泵組數(shù)量，提高先進技術使用的經濟性。在分區(qū)控制閥和開式區(qū)域閥組布置中需控制管道長度，控制系統(tǒng)充水時間，保證系統(tǒng)由準工作狀態(tài)向滅火工作狀態(tài)的可靠轉換。