地鐵高壓細(xì)水霧系統(tǒng)與相關(guān)專業(yè)接口分析

祁帆 于海 龐山

(鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司，天津 300142)

1 概述

日前，國家發(fā)改委集中批準(zhǔn)一批軌道交通建設(shè)項目，通過了包括廣州、深圳、廈門、蘇州等一、二線城市的城市軌道交通發(fā)展規(guī)劃，涉及線路43條，營運里程1 100 km，投資金額6 800億元。此次通過的軌道交通建設(shè)近期規(guī)劃數(shù)量創(chuàng)了三年新高，大規(guī)模軌道交通建設(shè)或?qū)⒄归_。

軌道交通尤其是地鐵地下線路作為一種人員密集、疏散困難、技術(shù)復(fù)雜的公交客運系統(tǒng)，一旦失火、易造成人員、設(shè)備的重大損失，因此對消防設(shè)施有著極高的要求。高壓細(xì)水霧系統(tǒng)以其環(huán)保、高效、對人無傷害等特點，成為一種主流的消防手段，是一項預(yù)防撲救火災(zāi)的新技術(shù)，在國內(nèi)外的一些地鐵中應(yīng)用廣泛[1]。以上海為例，已建成的上海軌道交通10號線、11號線均采用了該項新技術(shù)來增強地鐵消防能力，工程應(yīng)用反饋信息極佳[2]。

2 高壓細(xì)水霧系統(tǒng)

高壓細(xì)水霧專指系統(tǒng)壓力在10 MPa～20 MPa，水珠直徑低于200 μm的滅火系統(tǒng)，是目前所有滅火方式中，從能量和氧氣阻隔火災(zāi)效率最高的系統(tǒng)之一，屬于物理滅火方式[3，4]。該系統(tǒng)被認(rèn)證可以廣泛用于A類、B類和C類火災(zāi)，更由于其非常微量的水量而被推薦在電氣火災(zāi)(低于4萬V電壓)的場合使用[5]。

以上海軌道交通為例，高壓細(xì)水霧系統(tǒng)通常用于保護地下車站的軌行區(qū)、站廳和站臺公共區(qū)以及通信機械室、信號機械室、環(huán)控電控室、低壓配電室、變電所、主變電等重要電器設(shè)備房間。車站站廳層和站臺層公共區(qū)采用閉式(濕式)系統(tǒng)保護，重要電器房間等部位采用閉式(預(yù)作用)系統(tǒng)保護，站臺層軌行區(qū)采用開式系統(tǒng)保護[6]。

3 高壓細(xì)水霧系統(tǒng)接口設(shè)計的重要性

軌道交通特別是地鐵地下線路設(shè)計和施工階段，高壓細(xì)水霧系統(tǒng)與諸多相關(guān)專業(yè)存在著接口，包括:建筑、結(jié)構(gòu)、裝修、限界、通風(fēng)、給排水、動力、照明、門禁、人防、通信、屏蔽門、FAS(火災(zāi)報警)、EMCS(設(shè)備控制)等。接口涉及專業(yè)眾多、接口設(shè)計內(nèi)容繁雜，每一個小細(xì)節(jié)都關(guān)系到系統(tǒng)的正常運行，接口一旦有遺漏、協(xié)調(diào)不到位或發(fā)生錯誤，會造成較大的工程返工可能，影響施工質(zhì)量和進度。因此接口設(shè)計對于高壓細(xì)水霧系統(tǒng)功能實現(xiàn)具有重要意義，是保證地鐵安全運營的重要組成部分。

4 高壓細(xì)水霧系統(tǒng)接口設(shè)計方法

4.1 與建筑專業(yè)

建筑專業(yè)應(yīng)為系統(tǒng)提供泵房間。考慮到系統(tǒng)接市政供水的便捷性，一般與消防泵房合建。考慮到檢修空間和控制柜安裝空間，泵房間尺寸為:長5 m×寬4 m×凈空高4 m為宜。房間耐火等級不低于二級，房間宜采用1.5 m雙扇開門。防護區(qū)門窗如采用玻璃，宜采用防爆玻璃。

4.2 與結(jié)構(gòu)專業(yè)

結(jié)構(gòu)專業(yè)應(yīng)為系統(tǒng)預(yù)埋套管、預(yù)留孔洞、預(yù)制基礎(chǔ)。系統(tǒng)管道穿越樓板時需要預(yù)埋防水套管。系統(tǒng)管道穿越隔墻時需要預(yù)留孔洞。

系統(tǒng)泵組預(yù)制基礎(chǔ)一般應(yīng)高出裝修完成面150 mm。地鐵車站一般采用三臺主泵，兩用一備，主泵基礎(chǔ)(包括水箱)大小:長2 300 mm×寬1 000 mm，泵組運行荷載3.0 t。補水泵組一般采用兩臺，一用一備，基礎(chǔ)大小:長1 000 mm×寬500 mm，泵組運行荷載 0.5 t。

4.3 與裝修專業(yè)

裝修專業(yè)應(yīng)為系統(tǒng)預(yù)留排水溝，區(qū)域控制閥箱箱體孔洞。泵房間內(nèi)泵組四周預(yù)留排水明溝，明溝尺寸:寬150 mm×深150 mm。

系統(tǒng)保護區(qū)區(qū)域控制閥箱箱體需要暗裝，公共區(qū)可以配合裝修風(fēng)格嵌入離壁墻裝飾板內(nèi)，設(shè)備區(qū)考慮走道寬度，宜嵌入房間隔墻內(nèi)(電器房間應(yīng)考慮嚴(yán)密防水處理)。隔墻預(yù)留孔洞為:長1 000 mm×寬650 mm×厚350 mm，箱底安裝高度距離裝修完成面800 mm。箱門材料及顏色需滿足車站裝修要求。

4.4 與限界專業(yè)

限界專業(yè)應(yīng)為位于軌行區(qū)的高壓細(xì)水霧管道和噴頭確定位置，不得侵入限界。

4.5 與通風(fēng)空調(diào)專業(yè)

通風(fēng)空調(diào)專業(yè)應(yīng)為系統(tǒng)保護區(qū)內(nèi)保持干燥和良好通風(fēng)。泵房間和保護區(qū)的環(huán)境溫度宜保持在4℃～50℃之間。保護區(qū)內(nèi)被保護對象周圍的空氣流動速度不宜大于3.0 m/s。當(dāng)系統(tǒng)啟動時，保護區(qū)內(nèi)防火閥關(guān)閉。

4.6 與給排水專業(yè)[7]

給排水專業(yè)應(yīng)為系統(tǒng)提供兩路進水以及泵房間內(nèi)設(shè)置給排水設(shè)施。給水要求:市政獨立兩路進水，經(jīng)過濾器處理后接至系統(tǒng)。排水要求:泵房間內(nèi)考慮排水設(shè)施。泵房間內(nèi)設(shè)置污水盆，考慮其上下水。

4.7 與動力專業(yè)

動力專業(yè)應(yīng)為系統(tǒng)提供消防電源，一級負(fù)荷。

低壓供電系統(tǒng)需分別提供兩路AC380 V/60 kW及AC380 V/5 kW消防電源至高壓細(xì)水霧泵房間，接口位置分別設(shè)置在高壓細(xì)水霧泵組及補水增壓泵控制柜內(nèi)。進線孔在泵組控制柜底板上，泵組控制柜為下進線，設(shè)備金屬外殼應(yīng)作接地保護。接進泵組控制柜和補水增壓泵控制柜電路由動力專業(yè)提供(由于高壓細(xì)水霧泵控柜與增壓泵控制柜非一路電源供應(yīng)，故需分開供電)。

低壓供電系統(tǒng)需提供一路AC220 V/1 A消防專用電源至現(xiàn)場高壓細(xì)水霧區(qū)域控制閥箱內(nèi)，接口位置在高壓細(xì)水霧區(qū)域控制箱內(nèi)(閉式系統(tǒng)區(qū)域控制閥不需提供此電源)。高壓細(xì)水霧泵組控制柜至區(qū)域控制閥箱電源電纜和控制電纜(信號線)均由動力專業(yè)提供。

4.8 與照明專業(yè)

照明專業(yè)應(yīng)為系統(tǒng)泵房間提供照明設(shè)置。照度除滿足房間正常照明外，需要考慮各個控制柜中電器元件和控制按鈕的清晰可見。

4.9 與門禁專業(yè)

門禁專業(yè)應(yīng)為系統(tǒng)泵房間和保護區(qū)提供門禁。防護區(qū)的門應(yīng)向疏散方向開啟，并能自動關(guān)閉，在任何情況下均能從防護區(qū)內(nèi)打開。

4.10 與人防專業(yè)

人防專業(yè)應(yīng)為系統(tǒng)管線預(yù)埋穿越人防時所需的人防密閉套管。

4.11 與通信專業(yè)

通信專業(yè)應(yīng)為系統(tǒng)泵房間設(shè)置消防電話。

4.12 與屏蔽門專業(yè)

屏蔽門專業(yè)應(yīng)為系統(tǒng)提供屏蔽門的布置詳圖。高壓細(xì)水霧軌行區(qū)開式系統(tǒng)的設(shè)計安裝均需要屏蔽門專業(yè)提供布置詳圖以供確定噴頭選型、噴頭布置、管線走向等。

4.13 與 FAS 專業(yè)[8]

FAS專業(yè)為系統(tǒng)提供火災(zāi)報警聯(lián)動、監(jiān)控設(shè)備運行、接收反饋系統(tǒng)信號等。

高壓細(xì)水霧控制方式通常有三種:自動控制、手動控制和機械應(yīng)急操作。

1)閉式(預(yù)作用)系統(tǒng)控制方式。

自動控制:滅火分區(qū)內(nèi)一路探測器報警后，F(xiàn)AS系統(tǒng)聯(lián)動開啟警鈴;當(dāng)兩路探測器報警確認(rèn)火災(zāi)后，F(xiàn)AS系統(tǒng)聯(lián)動開啟聲光報警器，并打開相應(yīng)滅火分區(qū)區(qū)域控制閥，向配水管供水。當(dāng)閉式噴頭玻璃泡的溫度達(dá)到動作溫度時，玻璃泡破碎，噴放細(xì)水霧滅火。壓力開關(guān)反饋系統(tǒng)動作信號。

手動控制:當(dāng)現(xiàn)場人員確認(rèn)火災(zāi)且自動控制還未動作，可按下現(xiàn)場區(qū)域控制閥的手動啟動按鈕，啟動系統(tǒng)，噴放細(xì)水霧滅火。

機械應(yīng)急操作:當(dāng)自動控制與手動控制失效時，通過操作區(qū)域控制閥的手柄，打開控制閥，啟動系統(tǒng)，噴放細(xì)水霧滅火。

2)閉式(濕式)系統(tǒng)控制方式。

當(dāng)閉式噴頭玻璃泡的溫度達(dá)到動作溫度時，玻璃泡破碎，管道壓力下降，穩(wěn)壓泵啟動，規(guī)定時間內(nèi)不能達(dá)到穩(wěn)壓上限值，則啟動主泵，噴放細(xì)水霧滅火。流量開關(guān)反饋系統(tǒng)動作信號到FAS系統(tǒng)。

3)軌行區(qū)開式系統(tǒng)控制方式。

自動控制:當(dāng)進站列車發(fā)生火災(zāi)時，車控室接到火災(zāi)信號或消息時可立即啟動軌行區(qū)的高壓細(xì)水霧系統(tǒng)，以利于車廂人員迅速疏散、逃生。

手動控制:在站臺層軌行區(qū)區(qū)域控制閥箱內(nèi)設(shè)有手動啟動按鈕，當(dāng)進站列車發(fā)生火災(zāi)時，也可手動開啟軌行區(qū)的高壓細(xì)水霧系統(tǒng)。

機械應(yīng)急操作:當(dāng)發(fā)現(xiàn)進站列車發(fā)生火災(zāi)時，控制室和手動啟動出現(xiàn)故障時可通過區(qū)域控制閥的手柄，打開控制閥啟動系統(tǒng)噴放細(xì)行水霧，以利于車廂人員迅速疏散逃生。

4.14 與EMCS專業(yè)

EMCS專業(yè)為系統(tǒng)提供設(shè)備控制。系統(tǒng)的所有狀態(tài)信號:正常、故障、報警、噴霧、水泵啟停等，都應(yīng)通過控制箱傳至車站控制室及控制中心的中央控制室。

車站IBP盤上設(shè)有高壓細(xì)水霧系統(tǒng)的應(yīng)急啟動按鈕和設(shè)備狀態(tài)指示燈，見圖1。按鈕和指示燈的數(shù)量按實際設(shè)備配置情況確定，IBP盤至控制箱之間的連接電纜由車站動力專業(yè)設(shè)計。

圖1 某地鐵車站車控室IBP盤高壓細(xì)水霧系統(tǒng)設(shè)置

5 結(jié)語

“細(xì)節(jié)決定成敗”，地鐵車站高壓細(xì)水霧系統(tǒng)接口設(shè)計的總結(jié)和探討，對打造綠色和諧的軌道交通具有借鑒意義。

[1] 劉 鋒.高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)在蘇州地鐵中應(yīng)用的可行性研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2008(sup):114-115.

[2] 潘鳴成，金 冶.高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)在軌道交通中的應(yīng)用[J].中國市政工程，2011，3(153):26-30.

[3] 胡清華.高壓細(xì)水霧在地鐵設(shè)備用房滅火中的應(yīng)用[J].鐵道勘察，2011(3):107-110.

[4] 周 峻.高壓細(xì)水霧系統(tǒng)在地鐵項目中的應(yīng)用[J].都市快軌交通，2011，24(5):66-68.

[5] 李曉東.高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)在城市軌道交通中的應(yīng)用[J].城市軌道交通研究，2011(10):67-69.

[6] 歐陽衛(wèi)華.地鐵高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)設(shè)計[J].給水排水，2006，32(12):77-80.

[7] 陳漢銀.IG-541氣體滅火系統(tǒng)在廣州地鐵5號線的應(yīng)用[J].廣州建材，2010(2):118-120.

[8] 陳 浩，梅 棋，張宇明，等.高壓細(xì)水霧在地鐵車站的應(yīng)用[J].都市快軌交通，2008，21(2):86-89.