談高壓細水霧滅火系統在軌道交通的應用前景

司 濤 濤

(鄭州市軌道交通設計研究院有限公司，河南 鄭州　450000)

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談高壓細水霧滅火系統在軌道交通的應用前景

司 濤 濤

(鄭州市軌道交通設計研究院有限公司，河南 鄭州450000)

介紹了高壓細水系統在國內外城市軌道交通行業的應用背景，從技術與經濟兩個角度，將其與傳統氣體滅火系統進行了對比分析，指出高壓細水霧具有節能、環保、經濟等優勢，應用前景廣闊。

高壓細水霧系統，氣體滅火系統，軌道交通，可行性

在清潔的滅火劑中,水應用最為廣泛，并且成本優勢明顯。但對于電氣設備火災來說，水作為滅火劑又有其不可消除的弊端。因此，在強弱電的設備火災面前，水滅火劑的應用受到極大地限制。在城市軌道交通的動照，通信以及BAS，FAS，環控電控室房間的滅火系統采用氣體滅火管網系統。但由于氣體滅火系統存在污染、高壓、維護管理不方便的劣勢，所以在科技不斷更新，環境受到重視的當今社會，研制出成本低、滅火效果好、維護管理方便、安全經濟更好的高壓細水霧滅火系統意義重大。高壓細水霧系統作為一種節能、環保、高效的新型消防技術，因其具備氣體滅火和水滅火的雙重優點及經濟、節能、綠色環保等方面的優越性，得到了較大的發展。

1　高壓細水霧在國內外的應用現狀及范圍

1.1在國外的應用背景

高壓細水霧在國外工程中應用較多，主要應用于檔案室、通訊設備室與高精度電子設備等房間[1]。如馬來西亞通信設備間、英國鐵路公司的滑鐵盧檔案館、瑞典IBM設備機房、西班牙圖書館。在城市軌道交通方面[2]：倫敦地鐵儲藏室、售貨亭等；西班牙馬德里地鐵6號線～10號線，主要用于控制中心、車輛控制室、售票廳、扶梯下部、商鋪以及電氣設備房(包括通訊、信號、低壓蓄電池室等設備房)；匈牙利布達佩斯地鐵M2應用于電纜隧道、深層地鐵車站等自動扶梯下方區域。

1.2在國內的應用背景

在我國目前投入運營的城市軌道交通線路及在建的地鐵項目中，其強、弱電設備房間內的自動滅火系統主要采用IG541及七氟丙烷氣體滅火系統。但通過已運營的線路車站的氣體滅火系統中發現，采用氣體滅火系統存在較多問題：儲氣瓶組長時間處于高壓狀態，基本在十幾兆帕以上，對于后期維護、瓶組更換提出了很高的安全要求。車站運營維修人員要經過專業機構的培訓、考試才能上崗，勢必增加了維護成本。在氣體滅火系統的安裝調試中，模擬氣體釋放時，高壓氣體對管道、管件、閥門組件產生強大的沖擊力及噪聲，因此具有嚴重的安全隱患。在實際滅火后，需要氣體專業廠家運回進行重新充裝、驗收、配送。到現場后仍需進行安裝、組裝調試。這一系列程序專業性要求極高。氣體滅火系統在車站大小端需要建設單獨的氣瓶間，用以放置氣瓶組，每個氣瓶間面積通常在15 m2～30 m2左右，對于寸土寸金的地鐵車站來說，勢必極大的增加了建造成本。

20世紀90年代末，我國才開始高壓細水霧滅火系統的開發、研究工作，當時是國家重點科技攻關項目。我國也相繼開發出了各種細水霧滅火系統，已成功應用于各種場所如上海世博園地下變電站所、上海地鐵6號線控制中心、11號線地下車站、浙江電力調度大樓、中國銀行信息中心等。上海世博變電站變壓器室、電抗器室、站用變室、電纜終端油箱等重要部位都采用了高壓細水霧系統。杭州地鐵建立了車站軌行區高壓細水霧專用系統，實現了對地鐵車站密集人員的疏散安全保護；首次通過全尺度試驗，驗證了高壓細水霧系統良好電氣絕緣性，實現了高壓細水霧替代氣體系統對電氣設備間保護的論證。研究成果形成了地鐵高壓細水霧防火防災技術標準，并成功應用到上海地鐵，其他城市如廣州、杭州、武漢、無錫等也相繼實施。給高壓細水霧系統在城市軌道交通行業的推廣奠定了良好的基礎，產生了良好的社會效益和經濟效益[3]。

2　高壓細水霧系統概述

細水霧的定義為：在最低設計工作壓力下，經噴頭噴出并在噴頭軸線下方1 m處的平面上形成的霧滴粒徑，微粒直徑Dv0.5<200 μm，Dv0.99<400 μm的水霧滴[4]。高壓細水霧滅火系統，通過特殊噴嘴使水劑形成細小微粒。其作用原理有吸熱冷卻、隔氧窒息、輻射熱阻隔、浸濕等。

高壓細水霧的滅火機理表現如下：吸熱冷卻：細小水滴受熱汽化，在氣、液相態變化過程中，產生較大的作用表面積，吸收大量的熱量，物質表面溫度迅速降低后，破壞燃料的熱循環，冷卻火焰表面，熱分解中斷，燃燒終止，大大提高滅火效率。隔氧窒息作用：霧滴在受熱汽化后形成原體積1 700倍的水蒸氣，最大限度的阻礙火場空氣，使燃燒物質周圍的含氧量減小，燃燒會因缺氧是鏈式反應而終止，有效的控制了熱輻射。系統運行后，窒息形成的滅火效果更明顯。熱輻射阻隔：水蒸氣對火焰的輻射熱具有極佳的阻隔能力，能夠明顯地阻礙輻射熱引燃周圍其他物品，達到防止火焰傳播的效果。

3　細水霧在軌道交通項目技術應用的可行性分析

根據公安部制定的《公安消防科學技術：“十一五”發展規劃》，其中明確指出高壓細水霧是一種“節水、高效、環保”的滅火技術，高壓細水霧作為一種綠色高效的滅火系統，在一定適用場所下，其環境影響、滅火效果、二次效應、維護適用等方面與其他氣體滅火系統相比有一定的優勢。軌道交通火災以濃煙為主要特征，夾雜有CO、氰化物等有毒氣體，煙氣微粒對電氣設備表面有侵蝕危害，尤其對精密電氣設備危害極大，一旦污染，導致設備不可再用。氣體滅火系統對煙氣粉塵的擴散抑制作用幾乎沒有。豐皓,董里等[5]針對典型地鐵站臺煙氣的運動規律試驗結果表明:細水霧幕有效地抑制了火災煙氣蔓延。施加細水霧幕可以將煙氣溫度降低75%，細水霧對火災煙氣擴散有較好的抑制作用,尤其細水霧對地下車站空間煙氣、毒物的抑制、煙氣降溫效果顯著。

高壓細水霧系統噴霧時水呈不連續性，所以細水霧有較好的電絕緣性能。公安部天津消防研究所委托的細水霧噴頭噴射霧束交流電耐壓性能試驗表明，不發生工頻交流閃絡。國外開展了大量具體的滅火試驗，用以評價細水霧滅火系統對電氣設備損害大小的可行性研究，試驗表明細水霧滅火系統對于電氣設備的正常工作影響甚微。通過模擬試驗，在沒有火災熱源狀態下，鑒于細水霧顆粒相當微小，不影響電氣設備的正常工作運行。然而在連續的噴霧動作下，電阻值會不斷下降，由于長時間噴方產生水漬，對電氣設備存在一定的危害。根據ABB Stromberg 研究中心的試驗結果[6]：電氣開關柜帶電噴放細水霧試驗細水霧具有良好的電氣絕緣性，噴放過程中，帶電工作的電氣設備工作正常。上海申通地鐵報告結論[7]：高壓細水霧滅火系統在地鐵電氣設備帶電運行狀態，火災狀態下具有良好的電氣絕緣性能及滅火性能，可替代氣體滅火系統用于地鐵設備用房的消防保護。

4　在地鐵項目上經濟應用的可行性分析

從經濟上分析，與氣體滅火系統對比，高壓細水霧系統間接效益更可觀：節約設備占用空間造價、運營維護費低、系統恢復成本低、減少煙氣對電氣設備的二次損失、保護建筑結構和現場設備。對施工和維護方面，細水霧滅火系統有較大的優勢。正常細水霧滅火系統與氣體滅火系統之間的維護費之比為1∶(5～15)倍(見表1)。

表1　高壓細水霧滅火系統與IG541氣體滅火系統的差異性分析[8]

5　結語

高壓細水霧滅火系統替代傳統氣體滅火系統，在不增加土建成本，系統接口上，并且在系統后期運營維護管理上以及經濟性方面，理論上高壓細水霧系統有較明顯的優勢。但高壓細水霧的實際滅火效果受各種因素的影響，比如火災現場環境溫度及噴霧強度，霧化效果，電氣設備安全性等條件的制約，需要由實際的火災模擬試驗來進一步實踐驗證。不管是從技術規程上升到國家規范層面，還是高壓細水霧撲救電氣火災對于廣大工程技術人員及甲方的接受程度上，仍需要漫長的驗證和推廣過程。尤其對一條線路眾多車站樣式，以及火災多樣化來說，有待實際考證。今后設計的車站可選站點進行理論研究，聯合廠家進行實際研究探討。從業主投資、運行維護角度及節省成本上考慮，在滿足技術安全可靠的前提下，降低系統投入成本、維護保養成本是大勢所趨，可以考慮在先期線路選擇站點進行研究對比分析，為后期線路的應用做好經驗總結。從國家角度考慮應鼓勵新技術的研究、積極促進規范的出臺、完善、修訂，進行資金及技術的投入，以解除企業的后顧之憂。

[1]沈滟.高壓細水霧滅火系統在地鐵設備用房的應用[J].消防科學與技術，2011(1):49-51.

[2]叢北華，費波，錢宗秋.高壓細水霧滅火系統在地鐵防災中的應用[J].給水排水，2011，37(7):85-88.

[3]毛澤晨.高壓細水霧系統在地鐵軌行區防災中的應用研究[J].城市軌道交通研究,2014(9)：16-17.

[4]DBJ 41/T074—2013,高壓細水霧滅火系統設計、施工及驗收規范(備案號J12532-2014)[S].

[5]豐皓,董里.地鐵站臺細水霧抑制煙氣有效性模擬實驗[J].消防科學與技術，2010(7)：67-68.

[6]戴睿，余廣鹓.高壓細水霧滅火系統在電子信息系統機房中的應用[J].中國給水排水,2014(14)：39-42.

[7]申通地鐵高壓細水霧冷噴帶電整流變壓器試驗報告[R].

[8]雷軍匯,么達,郝愛玲.細水霧滅火系統技術經濟性分析[J].消防科學與技術,2007(5)：28-30.

On application prospect of high-pressure water mist fire extinguishing system in rail traffic

Si Taotao

(ZhengzhouRailTrafficDesignInstituteCo.,Ltd,Zhengzhou450000,China)

The paper introduces the application background of the high-pressure water mist fire extinguishing system in urban rail traffic, undertakes the comparative analysis of the technique and common gas extinguishing system from the technique and economical aspects, and points out the technique is featured with the energy-saving, environment-friendly and economical advantages, has a broad application prospect.

high-pressure water mist fire extinguishing system, gas fire extinguishing system, rail traffic, feasibility

1009-6825(2016)21-0133-03

2016-05-14

司濤濤(1983- )，男，工程師

TU998.132

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