北京地鐵7號線東延自動滅火系統方案研究

魏勝

（北京市市政工程設計研究總院有限公司，北京 100082）

北京地鐵7號線東延工程是橫穿北京南城的東西向重要骨干線路7號線的東部延伸線。線路從焦化廠站站后折返線至終點全長16.679km，全線共設車站9座，全部為地下站，與八通線南延在施園站、環球影城站換乘。本線服務于環球影城項目，是城市交通的干線，保障人員安全、車輛安全運營意義重大。尤其本線車站全部為地下站，車站的設備及管理用房多且高度密集，同時設備價值昂貴，一旦發生火災，滅火難度大、損失嚴重；為保證其正常運行，發生火災時能迅速撲滅，必須對這些保護區域設置自動滅火系統。

1 自動滅火系統選擇原則

地鐵作為公共交通空間，在發生火災后，應采用及時有效的措施撲滅火災，保證公共交通快速恢復運營狀態，這就要求采用的滅火劑對涉及安全運營的關鍵設備不產生破壞性影響。車站大部分電氣設備用房均設有與安全運營有關的設備，這些設備在運營期內處于持續通電的狀態，在此狀態下，設備發熱量居高不下，是引發火災的重要潛在因素之一。一旦此類設備發生電氣火災，不僅在設備系統運營層面影響運營，同時火災產生的濃煙將會進入公共區，直接威脅地鐵車站的運營安全。因此，選用的自動滅火系統應滿足：（1）滅火時效性高，事故后易于清理；（2）滅火劑本身、高溫分解物及衍生物等對設備無危害；（3）滅火劑無毒、環保，不對設備及人員安全造成危害，不破壞臭氧層；（4）系統運行安全可靠、經濟合理。

2 適用地鐵的自動滅火系統方案

地鐵設備房間的火災類型主要是A、E類火災，目前滿足A、E類火災和上述原則的滅火系統主要有IG541氣體滅火系統、七氟丙烷滅火系統和高壓細水霧滅火系統等。

2.1 IG541混合氣體滅火系統

混合氣體是由三種氣體組成：氮氣（52%）、氬氣（40%）和的二氧化碳（8%）。其滅火機理是將燃燒區中氧的濃度降低到維持燃燒所需最低氧濃度值以下，實現窒息滅火，是純物理作用。適用于撲救A類表面火災和B、C、E類火災。

2.2 七氟丙烷滅火系統

七氟丙烷屬于鹵代烴滅火劑，設計濃度為5.8%～10.1%，適用于撲滅A類表面火災和B、C、E類火災。滅火機理為化學抑制、窒息、冷卻。七氟丙烷在火場因化學作用惰化火焰中的活性自由基,使氧化燃燒的鏈式反應中斷而達到滅火目的。七氟丙烷密度比空氣大，容易沉降覆蓋在燃燒物表面隔絕氧氣滅火。同時，七氟丙烷在液-氣轉化的過程中吸收熱量，具有一定的冷卻作用。

2.3 高壓細水霧滅火系統

高壓細水霧系統是由高壓水通過特殊噴嘴產生平均滴徑極小的細水霧來滅火的自動滅火系統，適用于撲滅A、B、C、E類火災。主要滅火機理是冷卻，同時伴有局部稀釋氧濃度的窒息作用和把可燃物與氧氣隔離開來的作用，一般高壓細水霧滅火時，火場的氧含量為16%～18%。

3 自動滅火系統方案比選

根據地下站保護區域的火災特征，結合北京地鐵7號線東延的特殊性進行比選，合理配置穩定可靠的自動滅火系統。

3.1 對人員的安全性

地下車站不同于地上建筑，滅火劑噴放后無法直接擴散到大氣之中，需要由排煙系統向室外排放，因此，滅火劑在保護區內停留時間較長，不易徹底清除。IG541混合氣體不含有毒成分，火災后也不會產生有毒物質，短暫接觸對人體不會造成影響。IG541混合氣體無論是儲存和噴放時均為氣體，無色無味，可保證逃生人員視線清晰，因而可用于有人停留的場所。七氟丙烷在設計濃度及以下時，對人體也不會造成損傷，但由于七氟丙烷存儲狀態為液態，向保護區噴放時，汽化過程短時間吸收大量熱量，溫度降低，空氣中水分凝結，形成霧滴，導致視線不清，可能會影響人員逃生。高壓細水霧滅火系統作用在小的密閉保護區內影響人員視線，微小霧滴對呼吸也會稍有影響。

3.2 對儀器設備的安全性

自動滅火系統所保護均為重要的電氣用房，是地鐵運營的核心，其中設備貴重而且精密，要求滅火介質不能對其有傷害。七氟丙烷在高溫條件下會分解產生氫氟酸(HF)，對設備有一定程度腐蝕風險；高壓細水霧霧滴，有可能在設備的表面產生冷凝水，影響（或損壞）半導體元件的工作；IG541混合氣體成分均為惰性氣體，以氣態方式儲存并噴放，沒有吸熱汽化的過程，不會使保護區的溫度在短時間內急劇下降，對設備是完全安全的，對于設備的安全性要優于七氟丙烷和高壓細水霧。

3.3 環保性能

環保性能的主要指標是臭氧衰減指數(ODP)、溫室效應值(GWP)、大氣存留壽命(ALT)，各項指標越低表明其環保性能越好。首先，要求滅火劑ODP值為0；其次，要求GWP和ALT值越小越好。七氟丙烷有一定溫室效應影響，ALT為31～42年；IG541混合氣體完全由自然氣體組成，高壓細水霧的滅火介質是水，對環境沒有任何影響。

3.4 滅火時效

三種滅火介質均能取得好的滅火效果：IG541混合氣體在噴放后，可維持滅火濃度較長時間，且不需要特殊的密封措施；七氟丙烷適合封閉式空間，對保護區域的密閉性有很高要求；高壓細水霧適合開放式空間，對于有遮擋的物體，很難進入有遮擋物的內部，需要通過其窒息、隔絕輻射熱的作用進行滅火，滅火速度相對較慢。

3.5 經濟性能

地鐵站點的保護區多，適合使用組合分配的滅火系統進行保護。七氟丙烷系統在用于獨立保護系統時前期投資相對較低，在組合分配系統中，由于傳輸距離的限制，對鋼瓶間數量和位置有嚴格的要求，會造成整體造價的上升，同時由于藥劑價格高，二次投入比較大。IG54混合氣體滅火系統傳輸距離長，保護區域的最遠距離可以達到100m以上；鋼瓶間位置靈活，容易實現組合分配系統保護，降低系統造價。高壓細水霧系統傳輸距離受系統響應時間和系統的流速、流量限制，不可過遠；關鍵設備尚需進口以滿足系統質量要求，總體造價高于國產氣體滅火設備。

4 結語

通過對IG541混合氣體滅火系統、七氟丙烷滅火系統以及高壓細水霧滅火系統三種自動滅火系統進行比較，IG541混合氣體滅火系統在人員設備安全性、環保、滅火時效以及經濟性能的綜合評定優于其他系統。因此，為了確保地鐵工程的消防安全以及運營安全，同時降低維護管理難度，北京地鐵7號線東延的地下車站重要電氣設備用房選用IG541混合氣體滅火系統。