文｜国家图书馆中央控制室 于洪波

1 前言

我国城市建设的发展突飞猛进，高层建筑、地下建筑、公共娱乐场所不断增多，其内部装修使用大量的可燃性材料，发生火灾的机率越来越高。国家图书馆建筑群中既有高层建筑也有地下建筑，功能类型包括基藏书库、善本库、报库、阅览室、计算机房以及公共娱乐场所等。为了适应防火的需要，要使现代化火灾自动报警系统的各种探测器覆盖到建筑群的所有区域，成为全天候监测火灾的“眼睛”；要引入智能芯片，使这双“眼睛”具备判断火警后再报出的功能，以使整个系统的误报率大幅降低；要引入计算机技术，使大规模独立寻址、集中报警、联动控制得以实现。这些先进技术的贯穿结合，成就了今天的消防自动报警系统。这类报警系统的“人机对话”终端是消防控制室，人机结合的监控形式在消防控制室内实现；而这类报警系统与防入侵报警系统的并列运行也是消防控制室的一个运行模式，这种结合形式的控制室也就是通常所说的综合控制室。

2 国家图书馆一般建筑环境与消防系统的情况和设施配备

2.1 建筑群的特点及消防保障系统的基本情况

（1）目前国家图书馆南区最高建筑高64m，北区钢铁建筑顶高25m，总建筑面积逾220000m2，藏书已达2000多万册。国家图书馆建筑整体的防火保护等级为一级，内部用防火墙、防火卷帘门分隔，装饰材料采用轻钢龙骨、石膏板、阻燃性贴墙纸、阻燃性地毯等以减少建筑物内部的火灾负载量，书架、书桌、书柜也采用金属或钢木结合的。全馆的消防报警系统由主消防控制室和辅助消防控制室联网监控，7000多个火灾探测器遍布全馆建筑群，任何一个地方发生火险，消防控制室都能立即做出反应。当发生火灾时，可由消防控制室的计算机按照执行程序控制警钟、警号、卷帘门、排烟风机、空调系统、消防供水系统、紧急疏散广播系统和电梯运行系统的合理联动，也可以手动或自动开启灭火系统。

（2）火灾自动报警系统（FAS）是必备的防火设施。国家图书馆火灾自动报警系统对建筑整体予以全面覆盖。南区建筑群总建筑面积140000m2，有感烟探测器3000多个、感温探测器400多个、人工报警按钮近400个；北区建筑群总建筑面积80000m2，有感烟探测器1400多个、感温探测器1000多个、人工报警按钮100多个。

（3）防排烟设备是火灾发生时灾害区域内人员的生命保证设施，这类设备设施的完好、有效是建筑群内各类工作人员、读者遇到火灾时逃生、延长生存时间的必要保证。国家图书馆北区建筑地下2、3层及地下1层无可开外窗区域的防烟、排烟系统按照每小时排风300m3设计；地下1层可开外窗区域及1～5层采用自然排烟方式；高12m的中厅采用机械排烟方式，平时空调用的送风机在火灾时作补风系统用。

南区高层建筑的送风机的功率为7.5kW，送风量为每小时19500～32200m3，排烟风机的功率为5.5kW～7.5kW，排烟量为每小时15900～29200m3。

（4）常开防火门的控制装置控制着十几个装有控制器的常开防火门。这些防火门全部设置在主要通道上，平时不影响人员的通行，灾害发生时不影响人员的疏散。在有烟火抵近防火门，附近的消防报警探测器报警后，控制器联动释放关闭防火门，阻断火焰的蔓延。

（5）防火卷帘门和提升门的控制装置控制着100多个垂直运动的防火提升门。这些提升门将防火区域分隔成为不同的水平区段，起到阻断烟火蔓延的作用。此外，还有近10个水平运动的钢制卷帘门，它们的作用是将垂直分隔的区域上下分隔开来，并且与消防自动报警系统联动，保障上下各个区域的相对安全。

（6）电梯迫降控制装置控制着25个（南区14个，北区11个）垂直运动的电梯和两个倾斜电动扶梯（北区），通过与消防自动报警系统的联动，保证火灾发生时灾害区域的电梯降到底层不再启用（消防电梯除外）。

（7）火灾应急广播设施、应急照明与疏散指示设施、火灾警告设施是通知、引导人员自行撤离、疏散的重要设施，普遍应用在通道、楼梯间、大厅、人员密集场所和出入口及其附近地点，保障区域内需要撤离的人员能够及时、有效、安全地撤出。

2.2 灭火系统的配置

（1）国家图书馆在一般书库区域，即地下1、2、3层密集书库配置了细水雾灭火设备，采用全淹没应用方式。细水喷雾灭火系统利用冷却、窒息、乳化的原理进行灭火，可以迅速扑灭66℃以上的可燃液体火灾；能够与消防自动报警系统联动，也能够人工启动；可在灭火的工作环境形成后有效地扑灭保护区域内的多种物质燃烧形成的火灾。细水雾灭火系统是普遍应用在书库的灭火设备，其制造的细水雾微粒可以悬浮在空气中，对火焰区域的降温和灭火的效果十分明显，同时对书籍纸张的湿润作用较小，但这种系统不适合用于结冰的环境。

（2）国家图书馆使用的气体灭火设备为备压式FM200固定管网灭火系统，其所用灭火气体的规定喷射时间与卤代烷一样，即10秒之内，这种气体破坏臭氧层的系数为0.001并且毒性低，可以在有人的区域使用，是目前比较理想的气体灭火药剂。气体灭火设备负责保护UPS机房、外光纤接入机房、四库全书的库房、数据资源贮藏中心机房，以及网络交换设备机房、善本库、计算机中心机房、高低压配电室等区域，能够与消防自动报警系统联动，也能够人工独立启动，其扑救的环境在灭火气体释放后即可形成，可以有效地扑灭保护区域内的多种物质燃烧形成的火灾。这种气体灭火设备灭火效率高，对被保护文献的损害小，但是造价较高。

（3）国家图书馆全建筑群内的公共区段、一般的人员活动区域、地下停车库等配备水喷淋灭火系统，其中车库区域配备的是干式灭火（预作用）设备，其他区域配备的是湿式灭火设备。这些设备能够有效地与消防报警系统联动，实现扑救初期火灾的功能。

（4）国家图书馆整个建筑群体内设有500多个室内消火栓。消防水泵是消防保障的基础设施，能够与消防自动报警系统联动，也可由人工就地启动，其配置与建筑群的高度和面积有关。

（5）北区中厅的大空间配有两套水炮灭火系统、9套微型自动扫描灭火装置，它们都是独立的湿式灭火设备，与微电子扫描系统共用一套监控主机，具有响应快、准、画面可视的优点。

3 图书馆内书库环境的特殊消防需求及解决方案

（1）国家图书馆重点区域安装了“空气采样及早期报警设备”。这种报警系统能够在物质达到热崩溃点时，侦测到该物质产生的大量热解释放粒子并实施报警，其探测时间比FAS感温探测器的探测响应时间，乃至感烟探测器的探测时间都要早得多。空气采样及早期报警设备主要应用于重要区段、要害位置和有早期报警需求的部门，“四库全书”库区就安装了此类设备，并通过同时同地点运行该系统与FAS组成了复合形式的火灾侦测系统，形成了多梯次的保障模式，达到了提早报警的目的。

（2）虽然国家图书馆书库普遍配备了细水雾灭火系统和气体灭火系统，但仍在每层配备了足够的消火栓。例如，南区高层建筑消火栓一层给水管线敞口压力达到8kg，顶层给水敞口压力可达3kg；室外消防井为直径150mm的环状供水管网，室内消火栓主管线直径为200mm；室内消火栓配有两个面向建筑群外的消防接合器，设置在整个建筑群的西南侧。

（3）地上建筑库群与地下建筑库群防排烟系统设计需要考虑的内容是不同的：地下2、3层是气体灭火区域，配有专门的排烟风机；地下1层与主书库共用一套排烟机和送风机。

（4）国家图书馆有一套比较庞大的轨道传送系统。在发生火灾时，竖直方向的主要传送通道存在“烟囱效应”，有对外的出口，水平方向的通道有过烟过火的可能，故此要设置足够的防火分隔门予以保障。涉及到气体灭火区域的轨道传送系统防火工作则更为复杂，需要根据实际情况采取特殊方式予以解决，可参见笔者发表于《智能建筑与城市信息》2010年1月刊的《国家图书馆轨道物流传送系统联动控制》一文中的相关内容。

4 读者活动区域、公共环境消防系统的特殊需求

（1）对于阅览室、自习室、办证处、目录检索厅、出纳台等人员密集度较高的开阔区域，除了水喷淋系统外，消火栓和防火卷帘门、提升门的作用亦不可小视。这些设备是防火分隔不可或缺的必要设备，需要实现与消防自动报警设备联动，从而在关键时刻为挽救人员的生命赢得时间。

（2）报告厅、会议室、音乐厅、展览厅等区域人员密集度更高，空间更加开阔。在这些区域，火灾发生时人员及时、有效的撤离是避免群死群伤的关键，因而水喷淋系统对初期火灾的扑救，防火逃生门的明显和畅通就显得特别重要，而消火栓也是扑救火灾的基本装备。

（3）少儿图书馆的情况比较特殊，除了需要配备水喷淋系统、消火栓系统、防火卷帘门、提升门，并且适宜设置在一层（首层）外，还需要与成人图书馆分隔，并且辟有直接通向室外安全区域的安全疏散门。

（4）对于消防控制室、水泵房、配电室、空调机房、电梯机房、气体灭火系统的贮气间而言，除了必要的消防报警设备外，配备一定数量的轻型手持灭火器也是必须要考虑到的问题。另外，消防控制室内的值班人员是最后撤离危险建筑群的人员，故此需要有两套撤出路径予以保障。

（5）地下停车库、地面停车场内停放的车辆，不应侵占消防通道，更不应跨、压室外消火栓井的井盖。

（6）人员疏散通道、走廊、大厅、楼梯口处要安装灯光疏散标志，如果有门禁设备，实现其与消防系统合理有效的联动是基本要求。

5 消防系统的电力保障问题

备用电源的作用是保障消防系统不会在停电时立即失效，这是消防自动报警系统必须具备的功能。国家图书馆一般区域所配备用电源的保障时间大于4小时。

6 结束语

以国家图书馆为例，图书馆建筑环境与消防保障系统的设计，需要综合考虑各方面情况，既要考虑到建筑环境，包括地面上下的书库环境、地下车库环境和报告厅、自习室、阅览室等的环境，又要兼顾到业务需求，乃至人员疏散的要求；要做到统筹兼顾、全面考虑，在符合国家标准的基础上，以实际需求为重点。这是保障消防安全的要求，也是实现系统长期管理、设备稳定运行的保障。