我国目前档案的载体以纸质为主，在档案库房内采用密集柜、资料架等方式立体存储。火灾危险性较高，纸质可燃物一旦燃烧，火势蔓延速度较快，火灾扑救难度较大。档案十分珍贵，不可再生，各国对档案存储处的消防都十分重视。从国外经验来看，档案库房采用高压细水雾灭火系统的成熟案例较多。随着经济社会发展，在现行档案行业标准《档案馆高压细水雾灭火系统技术规范》（DA/T 45-2009）和国标《细水雾灭火系统技术规范》（GB 50898-2013）的指导下，高压细水雾灭火技术在我国档案消防实践中得到了推广与应用，取得了较好的效果。本文结合上海市档案馆新馆建设工程，阐述高压细水雾灭火系统的特点和在本项目中的设计应用情况。

上海市档案馆新馆（甲级档案馆）建设项目（一期）（以下简称本项目）位于上海市浦东新区花木地区。总建筑面积约10.6万m?，由档案馆主体建筑、武警用房和其他附属建筑组成。

东、南侧裙房、北侧塔楼是上海市档案馆新馆的主体建筑，塔楼为地上17层，地下2层，主要功能为档案库房，存放各类档案，部分为珍贵档案库房。东、南侧裙房地上4~5层，地下2层，主要功能为档案技术用房、档案对外服务用房和辅助用房。

根据现行行业标准《档案馆建筑设计规范》（JGJ 25-2010）6.0.6条对于各等级档案馆内珍贵库、纸质与非纸质库消防的规定，本项目的珍贵档案库、电子档案库按规范要求采用惰性气体灭火，但普通纸质档案库房按规范既可采用高压细水雾灭火系统，也可采用气体灭火系统。

2.1 普通纸质档案库房消防系统比较

基于普通纸质档案库的灭火需求，从下列几个方面对高压细水雾灭火系统与气体灭火系统进行分析比选：

（1）系统灭火效果比较。高压细水雾灭火系统通过高压喷放细水雾实施灭火。灭火剂为水，取材方便低廉；灭火机理是冷却和窒息，灭火效果较好，灭火后不易复燃，在水源保证的情况下，可重复使用。但对于珍贵物品和特别重要的电气设备，使用该系统存在水渍损失风险。

气体灭火系统主要利用灭火剂储瓶释放压力，通过管网和喷嘴喷放灭火气体。七氟丙烷灭火系统主要灭火机理为化学抑制；惰性气体气体灭火系统主要灭火机理为物理窒息。气体灭火的优势在于没有水渍损失风险。但灭火剂只能单次释放，无法解决复燃问题。

（2）对环境影响的比较。高压细水雾以水为灭火剂，绿色环保，对人体和环境没有危害，兼具清洗有毒烟雾和消减烟尘的功能，利于人员的逃生。高压细水雾雾滴水渍损失非常小，对保护对象影响很小。

七氟丙烷系温室效应气体，其全球变暖潜能值GWP100=3 350。惰性混合气体(N2、Ar、CO2)或氮气（N2）均来源于空气，对大气环境无不良影响，但对火灾烟尘没有消减作用。

（3）对建筑平面布置及相关设备设计的影响比较。高压细水雾灭火系统灭火后不会产生有害气体，仅需在灭火后加强通风；由于耗水量少，可充分利用现有排水系统。

气体灭火系统在灭火后，防护区内会有灭火气体滞留，须打开排烟风机排放。且灭火气体质量密度比空气大，集中于防护区底部，因此，排风口需设置在防护区低位，会影响防护区的使用。另一方面，由于气体灭火组合分配系统对防护区数量和输送距离的限制，如果大型档案库房采用气体灭火将不可避免设置相当多数量（或面积）的钢瓶间，不利于档案库区的布置。

（4）经济性分析比较。结合某档案库房案例（该档案馆设置18个防护分区），对运用IG541气体灭火系统和高压细水雾灭火系统进行造价比较，分别按采用国产设备和进口设备列表比较，见表1和表2（按20年使用期测算运维费用，包含灭火剂更换）。

表1 国产设备造价估算对比

注：以国产IG541的设备及管网投资费用为基准价格，设为A。

表2 进口设备造价估算对比

注：以进口IG541的设备及管网投资费用为基准价格，设为B。

从造价估算对比表1和表2可以得出，无论是进口还是国产设备，高压细水雾系统在工程投资和运维费用上都低于对应的IG541气体灭火系统，特别是由于高压细水雾的灭火剂为水，没有额外的灭火剂更换费用，运维费用有很大的经济优势。进口和国产高压细水雾系统的总投资均是对应IG541气体灭火系统总投资的45%以下。

因此，对于普通纸质档案库房，采用高压细水雾灭火系统的经济性较高，特别是后期维护费用优势明显。

（5）运营管理比较。高压细水雾灭火系统的管道和喷头为高强度不锈钢材料，耐腐蚀、使用寿命长，日常维护简单、费用低。高压细水雾喷放后，防护区易清理、恢复快。

气体灭火系统需经培训的专业人员进行维护管理，运营管理费用比较高；另外，气体灭火系统的误喷可能会造成人员窒息事故，且气体喷放后清理现场工作量大，无法反复使用。

综上，气体灭火系统易泄漏、无法解决火灾复燃问题、在维护保养方面费用高、不适于有人驻在的场合，在档案库房消防系统应用中逐渐被高压细水雾系统所取代。行业标准《档案馆高压细水雾灭火系统技术规范》也支持普通纸质档案库房采用高压细水雾系统（4.1.2条）。在中国福建省档案馆、湖北省档案馆、广州国家档案馆、上海闵行区档案馆等多个档案馆都已成功应用高压细水雾灭火系统。经过分析比较，本项目的普通纸质档案库房确定采用高压细水雾灭火系统。

2.2 高压细水雾系统的压力与雾滴直径

《细水雾灭火系统技术规范》定义的细水雾雾滴直径：Dv0.50＜200 μm、Dv0.99＜400 μm，相应喷头压力也有1.2~3.5 MPa和10 MPa以上等不同系统。从纸质档案库保护特点和运用实践上来看，10 MPa一般称为高压细水雾，3.5 MPa以下为中压细水雾，高压细水雾对比中压细水雾优势有以下两方面：

（1)高压细水雾Dv0.50≤100 μm，中压细水雾Dv0.50≤200 μm，高压细水雾雾滴直径更小，水渍损失小；高压细水雾取代的是原气体灭火系统，高压细水雾Dv0.5在50~100 μm的情况表现出的是气体的特性，雾滴直径太大会造成档案水渍损失大。在出现误喷情况下，高压细水雾对档案的影响更小。

（2)高压细水雾适用范围更广，高压细水雾系统可以对多元保护对象进行保护，包括油类、电气、固体等火灾类型，完全适用于气体灭火系统、水喷雾系统、中压细水雾系统的保护范围。而中压细水雾保护的对象范围有限；采用高压细水雾系统可兼顾保护档案馆内的采用发电机房、日用油箱间和通讯（运营商）机房。

因此，本项目细水雾系统采用雾滴直径Dv0.50介于50～100 μm的高压细水雾系统。

3.1 高压细水雾系统设计参数

高压细水雾系统可分为开式和闭式2种选型，闭式系统必须待火情发展到一定程度，喷头处的温度达到57 ℃，闭式喷头爆破才能实现灭火，快速灭火效果略低于开式系统，且无法实现人员就地手动启动系统进行灭火，存在延误灭火的风险。开式系统灭火时整个防护（分）区的喷头均同时打开喷放细水雾，相比于闭式系统更能控制火灾蔓延及迅速扑灭火灾，并可以实现人员就地紧急启动系统进行灭火。本项目普通纸质档案库房主要采用密集柜储存档案，火灾危险性高，蔓延速度较快。另外，密集柜相对封闭的结构也会影响喷头感温元件的及时响应，导致闭式系统灭火动作迟缓，相对而言，开式系统可利用外部独立的火灾探测系统来及时响应。综上所述，本项目普通纸质档案库房采用开式高压细水雾系统更为合适。《细水雾灭火系统技术规范》3.1.3条对密集柜档案库使用开式高压细水雾系统也是支持的。

结合《细水雾灭火系统技术规范》及《档案馆高压细水雾灭火系统技术规范》的有关规定和要求，本项目的开式高压细水雾系统设计参数：开式细水雾喷头安装高度≤3 m；开式细水雾喷头安装间距≤3 m，距墙≤1.5 m；开式细水雾喷头工作压力：≥10 MPa；设计喷雾强度≥1 L/（min·m?）；开式细水雾喷头特性系数K为1；设计持续喷雾时间≥30 min；设计响应时间≤30 s；水雾雾滴直径Dv0.50＜65 μm、Dv0.99＜100 μm。

3.2 高压细水雾系统分区

《细水雾灭火系统技术规范》对全淹没开式细水雾系统的防护区的数量和容积提出了要求：防护区不能超过3个，泵组系统的每个防护区容积上限定为3 000 m?。档案建筑中（规范3.4.5条），档案库房的特点是库房分隔多而单间库房面积不大。本项目标准层的档案库区划分为10间档案库房，每间库房的面积介于120~280 m?。按层高4.5 m计算，最大的单间库房容积约1 200 m?。库区内，采用了4 h防火墙作为防火分区隔墙，3 h防火墙作为库房间隔墙。据此，单间库房都可作为高压细水雾系统的防护区。

按照前文所述的防护区要求，每套开式系统最多保护3个防护区。经过计算，本项目其标准层（6～17层）库房就需要设13套开式高压细水雾系统。该方案投资较高，13套高压细水雾泵组及相应的报警控制系统的投资高昂，经济性较低；另一方面，设置13套泵组，每套泵组约占地30 m?，则需要泵房面积总计390 m?，机房的平面布置和相应的管线路由对于库区建筑平面布置是一个很大的难题，对档案建筑的功能影响较大。综上，笔者认为该高压细水雾灭火系统设计方案不妥当。

根据《细水雾灭火系统技术规范》3.4.5文中进一步的规定：可在防护区下再设防护分区，防护分区的容积要求和防护区要求相同。本文考虑将单间档案库房作为防护分区进行保护。若干个单间档案库房（防护分区）组成一个防护区，每个单间档案库房（防护分区）的开式喷头由一个开式区域阀组控制，每个防护区由分区控制阀控制。一套开式高压细水雾系统内的分区控制阀不超过3个（即不超过3个防护区）。该方案大幅减少高压细水雾系统的数量，在降低系统造价的同时，也有利于档案库房的平面布置，便于档案库房功能的实现。

按照上述分区方案，会增加细水雾泵组至档案库房的管网长度，必须兼顾分区控制阀至开式区域阀组的管道长度，避免管网充水时间过长，确保系统设计响应时间不大于30 s。一般情况下，一路火灾报警后，分区控制阀打开已经开始为管网预充水，待第二路报警时，火灾信号确认，开式区域阀组打开。因此，只要保证开式区域阀组后管网30 s内充水，最不利细水雾喷头出水即可。但是，在极端情况下，火灾报警的2路信号几乎为同时报警，此情况下，分区控制阀、开式区域阀组同时打开，设计流量下，分区控制阀后的管网必须在30 s内完成充水。例如，在本项目标准层的高压细水雾设计中，经计算，最不利防护分区的开式区域阀组至末端喷头的充水时间约为14 s。则分区控制阀与最不利开式区域阀组间管道的充水时间需不大于16 s。该管道管径DN32，设计流量为420 L/min，流速7.4 m/s，则分区控制阀至最不利开式区域阀组管道的最大长度为118 m。根据这一计算结果，本项目设计采用1个分区控制阀控制不超过4层标准层的开式区域阀组（见图1）。

图1 标准层高压细水雾系统原理

上海市档案馆新馆最终采用2套开式高压细水雾系统。6层及以上的普通档案库区采用一套高压细水雾系统，设3个防护区，每个防护区不超过4个楼层。地下室至2层普通档案库房及技术用房采用1套高压细水雾系统，设2个防护区。3层及4层珍贵档案库房，采用氮气灭火系统保护。

3.3 高压细水雾系统构成

上海市档案馆新馆每套高压细水雾系统包括高压细水雾泵组［含高压柱塞泵（5台，4用1备）、稳压泵（2台，1用1备）］、补水增压泵（2台，1用1备）、水箱、分区阀（分区控制阀、开式区域阀）、细水雾喷头及管路、报警控制系统等（见图1）。

泵组中，稳压泵的作用是维持分区控制阀前的管网压力，并确保第一点火灾探测器报警时，分区控制阀至开式区域阀组间管网的预充水。

补水增压泵的作用是保持高压泵（柱塞泵）入口的正压压力，确保其高效率工作。

开式区域阀组设于对应的防护分区（单间档案库房）的外部便于操作的位置。开式区域阀组在确认火灾信号（第二点火灾探测器报警）后打开，系统正式进入灭火状态。

前文已经论述，从分区控制阀后至防护分区内最不利喷头的配水管网长度需保证收到火灾确认信号后至最不利喷头出水的时间不大于30 s（即设计响应时间≤30 s）。

高压细水雾灭火系统水渍损失小、灭火效果好、安全隐患小、环境友好、维护保养方便，是档案库房消防的重要手段。

在高压细水雾灭火系统设计中，应该结合档案库房的建筑布置，合理划分防护区和防护分区。在灭火可靠安全的前提下，尽可能优化减少细水雾泵组数量，提高先进技术使用的经济性。在分区控制阀和开式区域阀组布置中需控制管道长度，控制系统充水时间，保证系统由准工作状态向灭火工作状态的可靠转换。