2018-06-01 14:24:20

关于“秦皇岛市博物馆”工程特殊消防系统如何优化设置的分析

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 “秦皇岛市博物馆”工程初步设计审查会中,审查专家组提出合并气体消防系统、高压细水雾系统与注氮控氧防火系统的审查意见。为此,我们仔细研究了相关规范标准,对几种系统的适用性特点、能否合并设置、对造价的影响等进行阐述分析,提供设计建议方案供甲方参考。
一、该项目采用特殊自动消防系统的场合
①电气类设备用房:变电站、发电机房、弱电机房,可采用高压细水雾灭火系统、气体灭火系统。
②各类藏品库房:博物馆库房、库房(纸绢类)、暂存库、保管部数据机房(共10间),可采用注氮控氧防火系统、气体灭火系统、高压细水雾灭火系统。
③一级纸绢类文物展厅:可采用细水雾灭火系统、气体灭火系统。
二、方案比较
类  别 方案1 方案2 方案3 方案4 方案5
系统形式 文物库房采用注氮控氧防火系统;电气用房采用高压细水雾系统;一级纸绢类文物展厅采用气体灭火系统 文物库房、电气用房、一级纸绢类文物展厅全部采用气体灭火系统 文物库房、电气用房、一级纸绢类文物展厅全部采用高压细水雾灭火系统 文物库房采用注氮控氧防火系统;电气用房、一级纸绢类文物展厅采用高压细水雾灭火系统 文物库房采用注氮控氧防火系统;电气用房、一级纸绢类文物展厅采用气体灭火系统
初投资(万元) 318 295 230 260 230
使用期总成本(万元) 1323 2255 455 785 1300
设置部位符合的规范标准 文物库房采用注氮系统符合《气体消防设施选型配置设计规程》及《注氮控氧防火系统技术规程》;电气用房采用高压细水雾系统符合《建筑设计防火规范》;一级纸绢类文物展厅采用气体灭火系统符合《博物馆建筑设计规范》 符合《博物馆建筑设计规范》、《建筑设计防火规范》 符合《细水雾灭火系统技术规范》 文物库房采用注氮控氧防火系统符合《气体消防设施选型配置设计规程》及《注氮控氧防火系统技术规程》;电气用房采用高压细水雾符合《建筑设计防火规范》;一级纸绢类文物展厅采用高压细水雾灭火系统符合《细水雾灭火系统技术规范》 文物库房采用注氮控氧防火系统符合《气体消防设施选型配置设计规程》及《注氮控氧防火系统技术规程》;电气用房采用气体灭火系统符合《建筑设计防火规范》;一级纸绢类文物展厅采用气体灭火系统符合《博物馆建筑设计规范》
技术优势 文物库房采用防火系统,可实现火场零损失,而且能保护文物不被氧化   灭火成功率较高 文物库房采用防火系统,可实现火场零损失,而且能保护文物不被氧化;两种系统灭火成功率都很高 文物库房采用防火系统,可实现火场零损失,而且能保护文物不被氧化
技术劣势 一级纸绢类文物展厅采用气体灭火系统,灭火成功率低; 采用气体灭火系统,灭火成功率低;特别是在用于文物库房时,只能是着火后再灭火,不能做到像防火系统一样火场零损失,而且也不能减缓文物氧化速度;每间库房所设泄压口与库房恒温恒湿的要求及防盗要求相矛盾 对于文物库房来说,只能着火后再灭火,不能做到像防火系统一样火场零损失,而且也不能减缓文物氧化速度   电气用房、一级纸绢类文物展厅采用气体灭火系统,灭火成功率低
是否需要与消防部门碰方案 需要 不需要 需要 需要 需要
备注 防火系统生产厂家只有2家 生产厂家多 生产厂家多 防火系统生产厂家只有2家 防火系统生产厂家只有2家
从初投资来说方案35均较有优势,从使用期总成本来说,方案3最有优势,也就是说方案3价格综合优势最明显,同时灭火成功率也很高;方案3的缺陷是对于文物库房来说,只能是着火后再灭火,不能做到像防火系统一样火场零损失,而且也不能保护文物不被氧化,故设计退而求其次,推荐采用造价相对较低的方案4,该方案比原设计方案(方案1)节省初投资58万元。
三、系统方案组合经济性分析
方案1 (原设计方案)
①文物库房采用注氮控氧防火系统,系统造价70万,
使用期成本每年电费0.4万元,每20年更换1次主机设备,设备单价40万元,则使用期成本=0.4x100+(100/20)x40=300万元
②一级纸(绢)质文物的展厅采用七氟丙烷气体消防系统,系统造价60万
使用期成本每年为系统初投资的8%,则使用期成本=60x0.08x100=480万元
设1个储瓶间(占建筑房间面积45㎡),储瓶间每平米土建造价4000元,折成本18万元
③电气设备用房采用高压细水雾系统,系统造价160万元
设1套高压泵组(占泵房房间面积25㎡),每平米土建造价4000元,折成本10万元
使用期成本每年水费0.05万元,每50年更换1次主机设备,设备单价110万元,则使用期成本=0.05x100+(100/50)x110=225万元
以上总初投资=70+60+18+160+10=318万元
以上总运行成本=300+480+225=1005万元
使用期内综合总造价=318+1005=1323万元
方案2 全部采用七氟丙烷气体灭火系统
①电气设备用房(3间)采用1套组合分配系统,系统造价70万
设1个储瓶间(占建筑房间面积30㎡),储瓶间每平米土建造价4000元,折成本12万元
②一层夹层文物库房(4间)采用1套组合分配系统,系统造价55万
设1个储瓶间(占建筑房间面积25㎡),储瓶间每平米土建造价4000元,折成本10万元
③二层文物库房(5间)采用1套组合分配系统,系统造价60万
设1个储瓶间(占建筑房间面积25㎡),储瓶间每平米土建造价4000元,折成本10万元
④一级纸(绢)质文物的展厅采用单元独立系统,系统造价60万,
设1个储瓶间(占建筑房间面积45㎡),储瓶间每平米土建造价4000元,折成本18万元
以上总初投资=70+12+55+10+60+10+60+18=295万元
使用期成本每年为系统初投资的8%,则
以上使用期总运行成本=70+55+60+60x0.08x100=1960万元
使用期内综合总造价=295+1960=2255万元
方案3 全部采用高压细水雾灭火系统
所有部位采用1套高压细水雾系统,系统造价220万元
设1套高压泵组(占泵房房间面积25㎡),每平米土建造价4000元,折成本10万元
以上总初投资=220+10=230万元
使用期成本每年水费0.05万元,每50年更换1次主机设备,设备单价110万元,则
以上使用期总运行成本=0.05x100+(100/50)x110=225万元
使用期内综合总造价=230+225=455万元
方案4 文物库房采用注氮控氧防火系统,一级纸(绢)质文物的展厅与电气设备用房采用高压细水雾系统
①文物库房采用注氮控氧防火系统,系统造价70万
使用期成本每年电费0.4万元,每20年更换1次主机设备,设备单价40万元,则使用期成本=0.4x100+(100/20)x40=300万元
②电气设备用房+一级纸(绢)质文物的展厅采用1套高压细水雾系统,系统造价180万元
使用期成本每年水费0.05万元,每50年更换1次主机设备,设备单价110万元,则使用期成本=0.05x100+(100/50)x110=225万元
设1套高压泵组(占泵房房间面积25㎡),每平米土建造价4000元,折成本10万元
以上总初投资=70+180+10=260万元
以上使用期总运行成本=300+225=525万元
使用期内综合总造价=260+525=785万元
方案5 文物库房采用注氮控氧防火系统,一级纸(绢)质文物的展厅与电气设备用房采用气体消防系统
①文物库房采用注氮控氧防火系统,系统造价70万
使用期成本每年电费0.4万元,每20年更换1次主机设备,设备单价40万元,则使用期成本=0.4x100+(100/20)x40=300万元
②一级纸(绢)质文物的展厅采用单元独立系统,系统造价60万,
使用期成本每年为系统初投资的8%,则使用期成本=60x0.08x100=480万元
设1个储瓶间(占建筑房间面积45㎡),储瓶间每平米土建造价4000元,折成本18万元
③电气设备用房(3间)采用1套组合分配系统,系统造价70万
使用期成本每年为系统初投资的8%,则使用期成本=70x0.08x100=560万元
设1个储瓶间(占建筑房间面积30㎡),储瓶间每平米土建造价4000元,折成本12万元
以上总初投资=70+60+18+70+12=230万元
以上使用期总运行成本=300+225=525万元
使用期内综合总造价=260+480+560=1300万元
四、各类特殊消防系统的消防能力和特点
①高压细水雾灭火系统:适用于开敞和封闭场所,初投资高,使用期后续费用约为零,设备寿命50年,设备需占用房间面积,灭火成功率90~100%,无残留污染和水渍,不用设排风系统,一套泵组(100万左右)规范只允许管3个空间(3间房间);适用规范《细水雾灭火系统技术规范》GB50898-2013。
②气体灭火系统:适用于封闭场所,初投资高,使用期后续费用高(充气、检测、更换钢瓶)年均约为初投资的8%,设备需占用房间面积,灭火成功率60~70%,无残留污染和水渍,需设排风系统,一套瓶组(60万左右)规范允许保护8个空间(8间房),每间房间必须设泄压口(对于文物库房来说无法解决恒温恒湿和防盗问题);适用规范《气体灭火系统设计规范》GB50370-2005。
③注氮控氧防火系统:适用于封闭场所,初投资一般,使用期后续费用为电费(每年约0.4万元),主机设备寿命25年,设备不占用房间面积,灭火成功率100%,无残留污染和水渍,不用设排风系统,一套设备(45万左右)规范允许保护空间不限;适用规范《注氮控氧防火系统技术规程》CECS189:2005。
下面对以上三个系统综述如下:
从灭火成功率来说:注氮控氧防火系统>高压细水雾灭火系统>气体灭火系统。
从使用期内总投资来说:注氮控氧防火系统<高压细水雾灭火系统<气体灭火系统。
从消防系统的先进性来说:首先防火和灭火是消防的两个完全不同的概念;我们所熟悉的灭火系统是在火灾发生后,消极被动地去灭火,强调的是消的概念,在灭火前提下必然存在火场损失,同时还伴随有水渍损失和污染损失发生;而防火系统则是通过自动向保护空间注入惰性气体-氮气,从而抑制氧浓度,防止燃烧产生,达到主动防火目的,强调的是防的概念;从时间顺序来讲,如果能有效防止火灾发生,抑制住火灾发生的起因,自然就不用灭火了;所以从系统的先进性来说,防火系统能保证被保护空间零损失,显然比灭火系统更先进。
从文物保护角度来说:注氮控氧防火系统还能保护文物,减缓其氧化速度,所以注氮控氧防火系统既是消防系统同时也是文物保护系统。
五、有关规范对系统选择的规定
1、藏品库房及一级纸(绢)质文物的展厅消防系统选择
《博物馆建筑设计规范》第10.2.9条(非强制条文)规定:
①“1 珍贵藏品的库房和中型及以上建筑规模博物馆收藏纸质书画、纺织品等遇水即损藏品库房,应设置气体灭火系统;”
虽然《博物馆建筑设计规范》要求文物库房采用气体灭火系统,但是该规定并非强制条文;而且我们只要做气体消防系统就无法回避设泄压口(强条规定)问题,解决不了藏品库房恒温恒湿问题及防盗问题,而注氮控氧防火系统和细水雾灭火系统则可解决此问题。
《细水雾灭火系统技术规范》GB50898-2013第3.1.3条规定细水雾系统可适用于档案库和文物库,但是该系统不具备减缓文物氧化的功能;同时《注氮控氧防火系统技术规程》CECS189:2005及《气体消防设施选型配置设计规范》CECS292:2001均规定了防火系统可适用于各类文物库房,并且有国标安装图集《气体消防系统选用、安装与建筑灭火器配置》作为支撑,该系统的优越特性决定了它是最适合文物库房的系统,所以从技术角度我们推荐藏品库房采用防火系统。
②“2 一级纸(绢)质文物的展厅应设气体灭火系统;”
按照该条规定,一级纸(绢)质文物的展厅应设气体灭火系统,但是该系统灭火成功率过低,我们推荐采用灭火成功率更高的高压细水雾系统。
2、变电站等电气用房的消防系统选择
《博物馆建筑设计规范》未做规定;而依据《建筑设计防火规范》GB50016-2014第8.3.9条的规定,变电站等电气设备用房属于建筑中的“特殊重要设备室”,既允许设气体灭火系统也允许设细水雾灭火系统;因此从技术角度,我们推荐采用灭火成功率更高的高压细水雾灭火系统。
3、对规范的理解
对于文物库房及一级纸绢类文物展厅做什么消防系统,《博物馆建筑设计规范》限于篇幅,只写入了灭火能力较差,对于文物库房恒温恒湿和防盗有一定缺陷的气体灭火系统;而其他的更适合于这类场所的防火系统和细水雾系统,专业消防规范也同样规定了能适用于这些部位;由于规范之间并未统一说法,可能会因个人理解而产生不同意见,因此建议建设单位针对我们推荐的系统再咨询一下当地消防部门的意见。