高壓細水霧系統(tǒng)在地鐵項目中的應用

周 峻

(西安市地下鐵道有限責任公司 西安 710018)

1 地鐵消防系統(tǒng)現(xiàn)狀

地鐵車站設計氣體滅火系統(tǒng)的范圍主要包括地鐵車站設備管理用房中的跟隨式降壓變電所、屏蔽門控制室(如有)、通信電源設備室、通信設備室、信號設備室、信號電池室、綜合監(jiān)控設備室、0.4 kV開關柜室、35 kV開關柜室、整流變壓器室、直流開關柜室、控制室及區(qū)間跟隨所等，以采用對人體無毒副作用的IG541氣體滅火系統(tǒng)為主。因各地的審核意見不同，對于車控室有設或不設氣體滅火系統(tǒng)的區(qū)別。在車站站臺站廳，主要設計消防栓滅火系統(tǒng)加標準ABC干粉滅火器進行消防保護。在控制中心大面積區(qū)域和部分上蓋物業(yè)，主要采用消防噴淋滅火系統(tǒng)和消火栓滅火系統(tǒng)，部分控制房間采用IG541氣體滅火系統(tǒng)。

2 細水霧滅火系統(tǒng)

細水霧滅火系統(tǒng)是一種固定式滅火系統(tǒng)，它利用純水作為滅火介質(zhì)，采用特殊構件構造，通過特定工作壓力下的螺旋碰擊，產(chǎn)生極細霧滴微粒，并噴放到滅火場所。

2.1 細水霧滅火機理

1)通過極細霧滴，在火場中受熱氣化完成1700倍體積膨脹，排擠空氣中的氧氣，達到燃燒所需要的最低氧氣濃度，但不低于12%，因而不會影響人體的最低供氧需要。

2)通過極細霧滴噴放到火場氣化，大量吸收熱量，從而降低火場溫度，減少火場熱輻射，便于撲救滅火。

3)通過持續(xù)噴放到火場中的霧滴，吸附火場煙霧顆粒，降低煙氣濃度，降低煙氣對人員和設備的損害。

2.2 細水霧定義范圍

在噴頭最小工作壓力下進行噴放，在距噴頭1 m的垂直距離范圍內(nèi)，霧滴微粒粒徑Dv 0.99(指99%)小于 400 μm，且 Dv 0.50 小于 200 μm 的水霧。

2.3 細水霧系統(tǒng)分類

細水霧系統(tǒng)分低壓、中壓、高壓細水霧滅火系統(tǒng):低壓系統(tǒng)工作壓力為1.2～3.4 MPa，中壓系統(tǒng)工作壓力為3.4～10 MPa，高壓系統(tǒng)工作壓力為10 MPa以上。

2.4 細水霧系統(tǒng)組成

細水霧滅火系統(tǒng)主要由一個或多個細水霧噴頭、供水管網(wǎng)、加壓供水設備及相關的控制裝置組成(見圖1)。因系統(tǒng)設計的不同要求和對噴頭的不同選擇，又分為開式和閉式系統(tǒng)，分別采用開式和閉式噴頭應用于具體的滅火區(qū)域。開式系統(tǒng)在備用狀態(tài)下無壓，管路及噴頭與大氣連通，在啟用狀態(tài)下加壓送水滅火;閉式系統(tǒng)在備用狀態(tài)下管路及噴頭充壓進水，在啟用狀態(tài)下噴頭玻璃泡破裂加壓灑水滅火。在閉式系統(tǒng)中，還需要設置穩(wěn)壓裝置，保證管道維持一定的壓力，以保證滅火的及時性。

3 在地鐵項目中的應用價值

圖1 細水霧滅火系統(tǒng)組成

在地鐵消防系統(tǒng)中，主要應用高壓細水霧系統(tǒng)，因為其滅火介質(zhì)為水，在電氣類火災正常高壓滅火的情況下，選用開式噴頭的流量通常為4.5 L/min，單個保護范圍為15 m2。假設試驗驗證過程從開始噴放到滅火完畢持續(xù)時間為7 min，其中2 min之內(nèi)油盤火焰絕對熄滅，若10 min持續(xù)供給噴放則保證不復燃。如果正常保護面積為200 m2，則一次系統(tǒng)滅火用水量(在完全不補水的情況下)不超過0.81 t，而且還可以通過進水管道隨時供給，滅火介質(zhì)的成本非常低廉。用水量相對噴淋及消火栓系統(tǒng)來說非常少，所以通常采用1.5 t的固定水箱存水就可以滿足滅火的要求，不需要大容積水池，供水條件滿足單路供水即可。在地鐵車站要求兩路供水條件的情況下，不存在供水不足的問題。

水箱和泵組采用集成殼塊形式，殼塊占地面積通常控制在4 m2的范圍內(nèi)，加上維護檢修空間不超過8 m2，相對于地鐵車站采用氣體滅火系統(tǒng)動輒就是30 m2而言，大大節(jié)約了設備用房空間，極大降低了工程成本造價。細水霧系統(tǒng)采用管道因用水量關系，主管不超過DN32，支管不超過DN20。對于地鐵車站空間管線布設及綜合管線來說，類同于綜合監(jiān)控管線的布設特點，靈活而不存在管線沖突，這對降低施工管線的布設難度有直接顯著的效果。

細水霧系統(tǒng)的一套機組可以滿足多個防火分區(qū)同時滅火的要求，主要表現(xiàn)在:通過泵組加壓，使水流到噴頭噴放，一個區(qū)著火正在噴放，另一區(qū)繼續(xù)著火時可以加區(qū)噴放，具有相同的滅火效果，極大提高了實際滅火的有效性。同時，對于地鐵車站這樣超過十幾個分區(qū)的項目來說，可以采用一套高壓細水霧滅火系統(tǒng)進行保護，而不必像氣體滅火系統(tǒng)那樣超過8個區(qū)就必須增加系統(tǒng)，不需要大量的鋼瓶和相應的鋼瓶間，降低土建工程成本。

由于地鐵站廳站臺的構造原因，對設備區(qū)工作人員在火災狀況下的疏散提出很高要求。因設備區(qū)空間有限，走廊區(qū)為滿足設備管理用房需要而進行壓縮，使總體設備區(qū)疏散能力有限。雖然現(xiàn)在采用對人體正常合理設計的無害IG541氣體滅火系統(tǒng)，但如果設備選型沒有確定而無法考慮設備的占用空間，就只好用完全凈空間來計算氣體滅火劑用量，會造成設備安放后在火災狀況下煙氣濃度超標對人體產(chǎn)生毒害，不能達到著火區(qū)域?qū)θ藛T的安全要求。但是，細水霧系統(tǒng)不存在煙氣濃度過高而對人體有害的問題。經(jīng)過大量實驗，證明在復雜空間內(nèi)極細霧滴具有強擴散性和穿透性，對于設備空間內(nèi)的火災有較好的撲滅效果。

系統(tǒng)設備為成殼供應，設備及管道比較簡單，除殼塊內(nèi)存在少數(shù)設備閥門外，沿線管路不設置任何閥門，這對運營維護簡單方便。由于水質(zhì)要求，在設計階段考慮設置合適的過濾器，除此之外不需要更換任何設備。當系統(tǒng)動作后，復位簡便，不需要更換任何元件，不存在固定的維護成本。通常所采用的泵組、閥門及管道接觸水部件全部為不銹鋼管材，使用年限達50年而不需要更換，符合地鐵百年工程的設計要求。

控制中心的控制大廳為地鐵全線的指揮調(diào)度中心，有大量的電氣設備，消防系統(tǒng)(如設置噴淋系統(tǒng))的設計存在實際應用上的問題。如果采用噴淋系統(tǒng)，一旦發(fā)生火災，在消防的同時，會造成全部電氣元件損壞，也造成全線列車停運;如果不設置噴淋系統(tǒng)，就無法進行有效的自動保護，只能人員用滅火器來進行滅火，滅火效果和人員安全都無法保證。實際上，在此區(qū)域應用高壓細水霧滅火系統(tǒng)比較好，不僅可形成自動的滅火系統(tǒng)，有效地保護人員和設備，而且在滅火過程中不會影響整個地鐵的調(diào)度控制，不會造成一處著火、全線停運的情況，這對于保證地鐵的安全具有重要意義。

細水霧滅火系統(tǒng)與氣體滅火系統(tǒng)的經(jīng)濟比較見表1。

表1 兩種滅火系統(tǒng)的經(jīng)濟比較

從以上對比可以看出，盡管在建設初期高壓細水霧系統(tǒng)造價略高于IG541系統(tǒng)，但不論是初期的土建規(guī)模，還是后期的維護、更換瓶組，高壓細水霧系統(tǒng)的整體運行成本都非常低，50年內(nèi)只達到氣體滅火系統(tǒng)運行成本的3%，經(jīng)濟效益明顯。

4 應用存在問題分析

國內(nèi)細水霧系統(tǒng)目前只有十幾個省市有地方設計規(guī)范，國家設計及驗收規(guī)范正在修訂，在系統(tǒng)設計及驗收上存在執(zhí)行標準不統(tǒng)一及驗收無統(tǒng)一依據(jù)的問題。雖然可以參照美國NPFA750規(guī)范進行設計，但對于我國西部及西南部這些沒有形成地方規(guī)范的地區(qū)來說，應用起來還存在一定困難。

細水霧系統(tǒng)采用的滅火介質(zhì)為水，這就存在整個系統(tǒng)的防銹要求。因消防系統(tǒng)的備用屬性，如采用普通的碳鋼鍍鋅鋼管就不符合長期儲水的要求，可考慮采用ss306不銹鋼作為設備及管道的材質(zhì)，但系統(tǒng)造價會提高。在系統(tǒng)設計時，需要考慮對泵組設備及管道管徑設計的合理性，尋找在系統(tǒng)功能與造價的平衡。因此，這在一定方面限制了該系統(tǒng)的大范圍應用。

細水霧系統(tǒng)作為氣體滅火系統(tǒng)的替代系統(tǒng)，在國外已大量使用，并形成了完備的設計驗收標準和規(guī)范。但在國內(nèi)，因系統(tǒng)生產(chǎn)廠家較少，應用工程范例較少，缺乏國家級的設計驗收規(guī)范，所以對此系統(tǒng)的認識還停留在初級階段，許多項目業(yè)主、管理者甚至設計人員對其應用于電氣火災的可行性還存在質(zhì)疑。雖然已有大量的實際滅火試驗驗證了細水霧系統(tǒng)對于電氣類火災的有效性及對設備的無損害性，但實際采用還存在不確定性，這也制約了此系統(tǒng)在多個領域的應用。

細水霧系統(tǒng)作為氣體滅火系統(tǒng)的替代系統(tǒng)，在系統(tǒng)控制上完全一致，系統(tǒng)誤噴也完全參照氣體滅火系統(tǒng)設計，理論上能保證系統(tǒng)運行的可靠性。需要注意的是:在氣體滅火系統(tǒng)中，采用氣動開啟鋼瓶的可靠性要好于電動氣動方式;而在細水霧系統(tǒng)中，則完全依靠開啟電動泵來加壓送水滅火。這就對細水霧系統(tǒng)的控制可靠性提出了更高的設計要求，包括對控制柜IP等級、對電機防潮防銹都需要特別注意。

細水霧系統(tǒng)啟動后的恢復相對比較簡單，主要進行管路排水和系統(tǒng)狀態(tài)恢復，包括電器控制狀態(tài)恢復。還需要進行設備完好性檢查，使保護區(qū)在消防過后的正常通風情況下，能很快恢復正常工作狀態(tài)，不存在泄壓和警示問題。要注意控制元件的外表面水漬處理，防止二次損壞。

5 結(jié)語

細水霧滅火系統(tǒng)作為取代氣體滅火系統(tǒng)的新興消防系統(tǒng)，有著明顯的應用前景和良好的技術經(jīng)濟優(yōu)勢，可以廣泛應用于交通、電力、通信等多個領域，并能取得良好的經(jīng)濟和使用效益。在地鐵應用中，對改善地鐵整個消防體系，降低地鐵建設和實際運營階段的成本，滿足施工技術要求和后期系統(tǒng)維護，保證整個地鐵運行環(huán)境，都具有重要的實際意義。同樣，在地鐵地上建筑的使用中，也體現(xiàn)了保證地鐵正常運營的極高價值。相信細水霧滅火系統(tǒng)會成為未來構建地鐵消防系統(tǒng)的趨勢，更好地保證地鐵運營的安全。

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