高壓細水霧滅火系統在軌道交通工程中的應用探討

王波

（廣州地鐵設計研究院股份有限公司,廣東 廣州 510030）

1 滅火介質的選擇

根據公安部《關于進一步加強哈龍替代品及其替代技術管理的通知》（公消[2001]217號文）的相關規定，可用作自動滅火系統的介質有:清潔類滅火劑：七氟丙烷、三氟甲烷等鹵代烷烴類滅火劑、IG541、IG100等惰性氣體類滅火劑；非清潔類滅火劑：SDE滅火劑、氣溶膠等；其他滅火劑：高(低)壓CO2、高壓細水霧等。

由于地鐵保護對象主要為電子電氣設備，因此地鐵不適合也不推薦采用非清潔類滅火劑。目前國內地鐵線路采用的自動滅火系統主要為IG541、高壓細水霧兩種，下面將對在我國地鐵主要使用的滅火劑的性能進行綜合比較。

2 高壓細水霧滅火系統的優點分析

IG541滅火介質由3種不同比例的惰性氣體混合物（52%N2、40%Ar和8%CO2）組成，這3種氣體是自然存在于大氣中的隋性氣體。

2.1 IG541滅火系統的主要優點

（1）滅火介質無色、無味、無腐蝕；介質不導電；滅火介質無分解物，無環保限制。以氣態形式平時儲存。實際噴放時，無色透明，不形成視覺障礙，避免人員在逃生時難以分辨逃生方向。

（2）一般保護距離可達1000m，對于軌道交通車站而言，車站兩側設備區總長度一般不超過100m，因此只在兩端各設置一個氣瓶間即可，布局方便靈活，充分發揮了組合分配時系統的優點。

（3）維護充裝費用要低于鹵代烴類氣體滅火系統。

2.2 IG541滅火系統的缺點

（1）由于儲存壓力高達15MPa（20MPa），使系統對各產品部件的承壓標準、密封效果、以及輸送管道的施工質量和維護管理提出了更高的要求。存儲不當容易發生爆瓶事故。

（2）IG541滅火劑以窒息的物理作用滅火，設計濃度高，氣瓶數量多。

（3）IG541氣體需要設置兩個氣瓶間，單個氣瓶間面積約30m2，與傳統鹵代烴滅火系統相差不大，但是大于新型的高壓細水霧滅火系統。

（4）后期需要定期檢測、更換氣瓶，維護成本高。

2.3 細水霧自動滅火系統

高壓細水霧系統是以水為介質，通過高壓泵組、高壓管道和其高壓噴頭，將凈化后的水以霧滴的形式進行噴放，起到滅火控煙的功能?？煞譃殚_始系統、閉式系統和閉式預作用系統（見下圖1）。

圖1 高壓細水霧系統配置示意圖

軌道交通中所用的高壓細水霧工作壓力一般大于10MPa，水顆粒具有較大的比表面積，有利于吸收火災現場的熱量。既有大量水蒸氣導致的氧氣密度降低效果，又有水蒸氣產生的吸熱降溫效果，同時細小的水顆粒有效地吸收和分散熱輻射。

2.3.1 相對于其他的滅火介質，高壓細水霧系統具有的優勢

（1）滅火介質為水源，容易獲取，滅火的可持續能力強。

（2）優良的火情抑制能力，既起冷卻作用又有效隔絕輻射熱。

（3）能有效去除火災區域內的煙氣。

（4）可承受一定限度的通風，對防護區密閉要求相對較低。

（5）對濃度方面的需求限制較少，不會對人體和環境造成危害。

（6）可以采用組合分配系統，采用全淹沒方式，保護多個保護區，也可以局部使用，保護獨立的設備或者部分區域（見下圖2）。

圖2 典型軌道交通車站高壓細水霧系統平面布置圖

（7）持續控火和滅火能力較強。

（8）后期維護成本低，當使用時間超過20年時，高壓細水霧滅火系統的全生命周期成本較IG541更低。安全隱患小。

2.3.2 與傳統氣體滅火系統相比，高壓細水霧也存在缺點

（1）滅火速度較氣體滅火系統慢。

（2）對噴頭要求較高，水經過噴頭霧化后需保證霧滴體積直徑DV0.5小于300μ，否則會對電子電氣設備造成二次危害。同時如果發生長時間誤噴也會對保護設備產生危害。

高壓細水霧和IG541滅火系統優缺點總結見下表1。

表1 高壓細水霧和IG541滅火系統優缺點比較

3 高壓細水霧和IG541滅火系統全生命周期成本比較

高壓細水霧和IG541滅火系統的建設成本主要為管網系統和控制系統，二者的控制系統組成及造價基本相同，本文主要比較二者管網系統的建設成本。

高壓細水霧和IG541滅火系統后期運營費用主要是設備更換和維護檢修費用，維護檢修費用以人工費為主；IG541滅火系統的設備更換費用主要是氣瓶監測及更換費用，高壓細水霧滅火系統主要為過濾材料的更換費用。某地某線路共有30座車站、1座區間風井、1個車輛基地、2個地下主變、1座控制中心，本文以該線路為基準，分別就20年和30年進行全生命周期成本計算（見下表2、3）。

表2 某地某線路高壓細水霧和IG541滅火系統20年全生命周期成本比較

從以上表2和表3比較中可以看出，高壓細水霧滅火系統的建設成本相對于傳統IG541滅火系統更高，但20年及30年的全生命周期成本較低，隨著運行時間越長，成本優勢越大。

表3 某地某線路高壓細水霧和IG541滅火系統30年全生命周期成本比較

4 國內應用情況

IG541氣體滅火系統是目前國內地鐵應用最為廣泛的一種自動滅火系統形式，而高壓細水霧滅火系統近幾年在地鐵中得到了越來越廣泛的應用。

軌道交通自動滅火系統在各城市應用情況如下:

（1）高壓細水霧：無錫：1、2號線（已建成）；上海：17號線（已建成）；深圳：3號線4期（在建）；廣州：7、21（已建成）及18、22、5東、12、3東、10、7二、14二（在建）及后續線路；天津：4、10號線（在建）。

（2）IG541氣體滅火系統在各城市應用情況：蘇州（1、2、3、4、5、6）、北京、上海（不含11、17號線）、天津（不含4、10號線）、廣州（1、2、3、4、5、6、8、9號線）、無錫3、4號線；以及哈爾濱、長春、沈陽、青島、濟南、南京、寧波、武漢、石家莊、鄭州等城市的地鐵線路。

5 結語

綜合上述方案比較，可以看出，高壓細水霧滅火系統在滅火效果和全生命周期成本方面，存在一定優勢，后期維護便利，在國內軌道交通新線建設和舊線改造中得到了越來越廣泛的應用。

目前國內高壓細水霧滅火系統建設經驗已經較為豐富，產品和規范標準已經成熟，具備大規模應用前景。