IG541和HFC-227ea氣體滅火系統在地鐵工程中的對比分析

張 靜

蘇交科集團股份有限公司，江蘇 南京 210000

根據《地鐵設計規范》（GB 50157—2013）的要求，地鐵工程中下列場所應設置自動滅火系統：地下的通信及信號機房（含電源室）、變電所（含控制室）、綜合監控設備室、蓄電池室和主變電所，地上運營控制中心通信、信號機房、綜合監控設備室、自動售檢票機房、計算機數據中心等。由此可見，自動滅火系統的主要保護對象為重要的電氣設備，根據目前的情況調查，當前氣體滅火系統是國內地鐵工程中廣為應用的自動滅火系統，有成熟的設計、施工規范及運營管理制度。下文主要對氣體滅火系統中IG541和HFC-227ea滅火系統進行分析比對。

1 滅火效果及機理

IG541滅火系統的滅火機理為稀釋氧氣，窒息滅火，當IG541氣體噴放到著火區域時，能在短時間內降低保護區內氧氣的濃度，由空氣正常含氧量的21%降到支持燃燒的12.5%以下，產生窒息作用，使燃燒迅速終止。它以壓縮氣體方式儲存，在噴放時環境溫度變化不超過10℃，可防止空氣中的水分冷凝到設備表面上，同時能降低保護空間的濕度，增強室內氣體的絕緣性，降低火災損失。

HFC-227ea滅火系統的滅火機理為化學物理作用，它在接觸到高溫表面或火焰時，分解產生活性自由基，大量撲捉、消耗燃燒鏈式反應中產生的自由基，破壞和抑制燃燒的鏈式反應，從而起到迅速將火焰撲滅的作用。但該滅火系統也有自身弱點，即不能滅固體深位火災。滅火劑釋放時吸收大量熱量，環境溫度變化較大，會凝聚空氣中的水分，造成結露現象。

由此可見，在滅火效果及機理的比較上，兩者相差不大。

2 環保性能

目前，國際上衡量環保性的主要指標是對臭氧耗損潛值（ODP）、溫室效應值（GWP）、大氣壽命（ALT）。從保護臭氧層的角度考慮，首先要求所使用的滅火劑ODP值小于0.05或為0，其次要求GWP和ALT值越小越好。兩種氣體滅火劑的環保性能綜合比較如表1所示。

表1 環保性能綜合比較表

3 對地鐵設備安全性

IG541滅火劑氣體無色、無味，不導電、無腐蝕、無環保限制，在滅火過程中無任何分解物，不會污染被保護設備。HFC-227ea滅火劑在室溫下比較穩定，但是高溫下會分解，產生氟化氫，有刺鼻的味道，會對設備產生腐蝕。就對地鐵設備的安全性而言，IG541滅火系統與HFC-227ea滅火系統對比如表2所示。

表2 對地鐵設備安全性綜合比較表

4 對人員安全性

IG541滅火系統在規定的濃度范圍內使用，對人體是無窒息、無毒的。它本身不含有毒成分，火災后也不會產生有毒物質。HFC-227ea氣體在高溫狀態下會產出氫氟酸，有刺激性味道，也會產生少量一氧化碳，對人體有一定危害，不過在規定的濃度范圍內對人體是安全的。由于它以液體狀態儲存，噴放時大量吸收熱量，使空氣凝結成霧，導致視線不清，可能影響人員逃生。就人員安全性而言，IG541滅火系統優于HFC-227ea滅火系統。

5 工程特點適用性

根據經驗，防護區在地鐵車站中分布較為分散，與氣瓶室平均距離較遠，超過50m的防護區比例較高。因此，滅火系統更適宜選用保護半徑較大的系統。地鐵工程中IG541滅火系統一級充壓為15MPa，可以長距離（從氣瓶室至防護區可達150m）輸送滅火介質，故IG541滅火系統對保護區和氣瓶室的布置限制很少，建筑布局可以很靈活。HFC-227ea滅火系統主要有2.5MPa與4.2MPa兩類，2.5MPa由于增壓低，基本只適用于單元獨立的情況，系統僅適用于30m以內輸送距離，因而不適用于地鐵工程；而4.2MPa增壓級別的系統，理論上雖然最高可達到60～70m的輸送距離，但由于其噴放時間極短，且在管道內氣液兩相狀態極難控制，實際工程應用上一般按45～50m輸送距離控制。根據此控制條件，對于一般車站，HFC-227ea滅火系統比IG-541滅火系統需多設1～2個氣瓶室。

6 管網布置情況

受土建造價的影響，地鐵車站層高一般控制在5m以下，地鐵工程中系統繁多，各種管道也非常多，因此走管空間十分有限，安裝過程中為了滿足裝修需求，會根據實際情況調整管道標高，標高及管位的調整會增加系統的沿程阻力。因為IG541系統壓力高（20℃壓力15MPa），增加的阻力對系統影響不大，HFC-227ea滅火系統壓力低（20℃壓力4.2MPa），增加的管道阻力會對管網有較大影響。由此可見，IG541系統在管網布置的靈活性和對管線綜合及裝修專業的協調性方面優于HFC-227ea滅火系統。

7 工程造價

氣滅系統的工程造價主要包含前期投入及后期維護的費用，可從以下方面進行分析比較。

（1）土建造價。IG541滅火系統需要較多的藥劑用量和氣瓶，占用較大的氣瓶間面積，但可以保護距離較遠的保護區，因此可以將氣瓶集中放置在一個氣瓶間內。HFC-227ea滅火系統滅火劑用量少，所用氣瓶少，氣瓶間占用面積小，但輸送距離短，如防護區較分散，需要分別設置多個氣瓶間，占地面積相對較大。因此，對于標準車站而言，HFC-227ea的土建造價較IG541稍高。

（2）設備維護費用。氣滅系統的設備維護費用主要包含鋼瓶的定期拆裝送檢、系統管網的維護，以及藥劑的充裝和調試等。IG541滅火系統氣瓶間相對較少，氣瓶設置比較集中，便于后期運營的管理和維護，節省了一部分費用。由于管網為高壓系統，對管網的安裝、檢測都有比較高的要求，這對防止泄漏起到了關鍵作用，直接影響系統的設備維護費用。HFC-227ea系統氣瓶間的集中性不強，管理上常有不便。如果系統需充裝藥劑，則費用高且充裝周期長，勢必會增加后期的保養維護費用。

（3）藥劑費用。IG541滅火劑的三種成分取自自然界的空氣，生產工藝相對簡單，各地工業氣體公司和制氧廠都有這三種氣體，因此價格比較便宜。HFC-227ea滅火劑是人工合成藥劑，藥劑費用較高，占系統設備投資的30%～40%。據調查，HFC-227ea系統比IG541系統藥劑費用高4倍以上。

（4）設備采購費。自動滅火系統由控制子系統和管網子系統兩部分組成，在控制系統采購費上兩系統基本持平。設備采購費的差別主要在氣瓶間內設備上，HFC-227ea滅火系統所需氣瓶數量約為IG541滅火系統的1/4，同時后者氣體存放壓力高，各部件的性能、質量以及輸送氣體的管道的承壓標準也有較高的要求。因此，在管網系統采購費上，IG541滅火系統高于HFC-227ea滅火系統。

根據土建造價、設備采購費、設備維護費及藥劑費用綜合比較，可以得出以下結論：IG541滅火系統前期建設投資比較高，后期養護費用比較低；HFC-227ea滅火系統前期投資相對較低，但后期維護保養費用相對較高。綜合來看，兩種系統總造價相差不大。

8 結束語

目前，在國內地鐵工程中較為成熟并廣泛應用的是IG541滅火系統和HFC-227ea滅火系統。已經投入運營的北京、上海、廣州地鐵絕大部分線路均采用IG541滅火系統，而采用HFC-227ea滅火系統且已投入運營的地鐵線路為深圳地鐵1號線、2號線，南京地鐵1號線、2號線、3號線及S1號線。

雖然IG541滅火系統在初投資方面高于HFC-227ea滅火系統，更高的工作壓力級別對各產品部件的承壓標準、密封效果、輸送管道的施工質量及維護管理提出了較高的要求，但它在建筑布置靈活性、組合分配系統的適用性等方面都具有HFC-227ea滅火系統不可比的優勢，環保性能也更佳。因此，地鐵工程中采用得更多的是IG541滅火系統。