南京地鐵1號線南延線的氣體消防設計

仇智珩 駱明宏 許偉成 許光銀

(南京消防器材股份有限公司,211112,南京∥第一作者,工程師)

1 工程概況

南京地鐵1號線南延線設有8座地下車站,都設置了氣體自動滅火系統。具體設置如下:車站——車控室,通信設備室(含相鄰的電源室),信號設備室(含相鄰的電源室),綜合控制室,屏蔽門設備及控制室;變電所——0.4 k V開關柜室,33 kV 開關柜室,直流開關柜室,整流變壓器室,制動控制柜室和控制室,環控電控室;車輛段(含控制中心)——通信設備室,信號設備室,主控制系統設備室,地下變電所的0.4 k V開關柜室;集中冷站——跟隨變電所的0.4 k V開關柜室;地下區間跟隨所——0.4 kV開關柜室。

2 工程設計中的問題及解決辦法

2.1 氣體滅火系統部分

GB 50370—2005《氣體滅火系統設計規范》關于七氟丙烷滅火系統中的3.3.6條款規定:“防護區實際應用的濃度不應大于滅火設計濃度的1.1倍”。對于此條款,在1號線南延線氣體消防工程設計中,難以找到既經濟又滿足規范要求的設計方案。具體計算分析如下。

首先進行滅火劑用量計算和實際噴放濃度計算。用量計算按照規范的3.3.14條的公式進行計算,再根據實際噴放在保護區里面的滅火劑量和校核溫度計算噴放后的實際濃度。

防護區滅火設計用量計算公式為:

式中:

W——滅火設計用量,kg;

K——海拔高度修正系數,可按《氣體滅火系統設計規范》附錄B的規定取值;

V——防護區的凈容積,m3;

S——滅火劑過熱蒸汽在101 k Pa大氣壓和防護區最低環境溫度下的比容,m3/kg;

C1——滅火設計濃度或惰化設計濃度,%;

S按式(2)計算:

式中:

K1——系數 ,0.1269;

K2——系數 ,0.000 513;

T——防護區最低環境溫度,℃。

實際噴放濃度按式(3)計算:

式中:

Cp——滅火噴放后實際濃度,%;

Wp——總存儲量減去儲瓶和管道內的剩余量,kg;

Sp——滅火劑過熱蒸汽在101 kPa大氣壓和防護區最高環境溫度下的比容,m3/kg。

Sp按式(4)計算:

式中:

Tp——防護區最高環境溫度,℃。

現選擇1號線南延線消防工程中某站點的一個氣體滅火系統進行計算。《氣體滅火系統設計規范》中規定每個滅火系統的保護區不超過8個。假定該氣體滅火系統中有8個保護區,保護區內最低環境溫度為20℃,保護區內最高溫度為36℃,滅火劑儲瓶容積為90 L。計算結果見表1。

車站控制室為長期有人的房間,按照規范要求,在設計時必須保證該場所的實際濃度為9%以下。根據表1的計算結果可以看到,上述條件下可確保車站控制室的實際噴放濃度小于9%且不大于設計濃度的1.1倍,但其它的保護區就很難達到規范要求。

表1 南京地鐵1號線南延線氣體滅火系統實際噴放濃度計算表

為了滿足規范要求,在實際操作中會采用1個氣體滅火系統的保護區設計濃度小于8的方案,甚至會采用單元獨立的方案,即1個氣體滅火系統對應1個保護區。這會大大增加氣體滅火系統數量和設備數量,是個不經濟的解決方案。此外,采用七氟丙烷系統的造價會大幅度地增加,遠超過IG541滅火系統的造價。在投資固定且不可能再增加時,只有采用其它滅火系統,如IG541氣體滅火系統等。

如按照現規范,所有設置場所實際的噴放濃度都按照不大于設計濃度的1.1倍進行設計,這在實際操作中有很大難度。建議將有人場所的設計濃度定為8%,無人或幾乎很少有人進出場所的設計濃度定為9%。這樣,采用1個氣體滅火系統中有8個保護區的方案,實際噴放濃度既能滿足規范中3.3.6條款要求,又能滿足NOVAL(無不良反應濃度)不大于9%,LOVAL(最低有不良反應濃度)不大于10.5%的規定。這既能保證安全,同時又是一種很經濟的消防工程解決方案。

在進行南京地鐵1號線南延線的氣體滅火消防方案設計時,《氣體滅火系統設計規范》3.3.6條款還沒有公布。當時的設計方案為每個氣體滅火系統中有8個保護區。為了滿足3.3.6條款的要求,在不改變原設計方案的情況下,采取將設計中多余的儲存用量排放到保護區以外的解決辦法。這個辦法得到了設計院、消防部門以及業主的認可,雖不經濟但最終解決了設計中的問題。

2.2 報警系統部分

GB 16806—2006《消防聯動控制系統》對報警系統和滅火控制系統的設計提出了新的要求,應引起設計人員的重視。在2008年4月以后,所有的氣體滅火控制系統應單獨設置氣體滅火控制盤,但在規范中沒有明確要求是單區還是多區。目前現有的地鐵消防系統中,滅火控制盤設置方法為每個區1臺,這對于用報警滅火控制器通過模塊的方式來控制聯動電磁閥、壓力開關等設備的方式是不可行的。GB 16806—2006要求該滅火控制盤應具備以下功能:能聯動電磁閥、聲光報警器、放氣顯示燈、保護區的防火閥,有緊急啟停按鈕及手自動轉換開關,能接受氣體釋放信號,能提供上傳給FAS(火災自動報警系統)的信號。同時在滅火控制盤上也增加了功能,要求滅火控制盤自帶電源模塊,面板上要有顯示功能、記錄功能。GB 16806—2006中還有一個重大的變化:滅火控制盤是不允許直接帯載探測器,其滅火確認信號應該由報警控制器傳給滅火控制盤。也就是說,現在生產的滅火控制盤不能再作為報警及滅火控制一體機了。

3 結語

按照《氣體滅火系統設計規范》,在實際設計中可能會存在一些不合理的地方,需要設計人員不斷地學習和溝通,逐漸解決設計中的問題,為以后的設計理清思路。對于報警產品,在設計中要多注意新標準的要求,雖然現在有些項目還是在采用老的標準,但在這過渡期中,設計上也需要逐漸完善。

[1]駱明宏.南京地鐵19號線的氣體滅火設計[J].城市軌道交通研究,2007(5):53.

[2]王穎.有關IG541混合氣體滅火系統設計規范的分析[J].城市軌道交通研究,2008(4):60.

[3]GB 50370—2005 氣體滅火系統設計規范[S].

[4]GB 16806—2006 消防聯動控制系統[S].