地鐵車站給排水及消防節能節水措施

徐得意

中電建鐵路建設投資集團有限公司 北京 100071

地鐵車站排水系統以及消防系統在地鐵工程中發揮著重要作用,隨著綠色發展理念深入社會各個領域,地鐵車站應將節能減排作為運營目標,以給排水系統以及消防系統的設計及優化改造為切入點,對節能節水措施進行不斷探索,促使地鐵車站運營走上可持續發展道路。

1 地鐵車站給排水系統節能節水措施

1.1 優化污廢水系統處理流程

以某地鐵車站為例,調查發現其日排水量最高可達到338m3/d,其中生活用水量178m3/d,生產用水量160m3/d。地鐵車站的污廢水系統主要是對車站內產生的生活污水以及生產廢水進行排除,通過管道將車站建筑內的生產廢水及生活污水排到室外,再由廢污水管網進行收集。收集完成后經過預處理,具體是由化糞池等完成生活污水處理,之后與生產廢水（經過排污處理）匯集,最大限度減少地鐵污廢水對環境的影響,且提升排入市政污水管道的效率,可達到節能環保的要求。此外,在地鐵車站低洼處設置廢水泵站,并借助水自流的作用,有利于提升廢水泵站的集水成效,最大限度避免廢水泄漏問題。同時還要充分結合地鐵車站的實際情況完善廢水泵站的分布,特別是泵站之間的間距要合理規劃,確保各個泵站之間能夠有效配合,完成廢污水的分區處理。

1.2 加強雨水的回收與利用

考慮到地鐵車站的站臺面積較大,不僅建筑密集度較高,且車站場區內的硬化路面較多。在大雨天氣,排水流量約達2m3/s,基于最大雨水流量情況來看,僅靠一個排水口排水,管徑1.3m才能滿足排水量的需求,這樣的管徑無法順利與市政雨水管道連接,并會影響到施工。基于此,要充分考慮實際地形以及市政管道的特點,對雨水回收利用系統進行合理規劃。例如,可以通過雨水分區域收集排放的方式;同時,在道路兩側設雙箅雨水口收集雨水。雨水回收后可以用于灌溉草坪、沖洗廁所等,如果發生火災,還具有一定程度的滅火能力。

1.3 排污一體化裝置

在地鐵車站給排水系統之中,排污一體化裝置以其結構緊湊、封閉性強、安裝便捷等優勢,將有利于達到節能節水的目標。排污一體化裝置作為自動化水平較高的設備,目前已經在地鐵車站給排水系統中得以有效應用。從污水特征來講,其中含有一定量的雜質,借助對應的排水管可對其進行引導,確保污水流入指定的入口,再將污水集中于集水箱。集水箱內設置液位傳感器,可以對水位進行檢測,當水位達到最大容量時,污水泵啟動進行排污作業,確保污水快速排入指定區域。水位逐步下降之后,將會觸發對應的暫停裝置,使裝置暫停。

1.4 加強管路管理、減少漏水流失

（1）基于地鐵車站的實際需求,合理設計管路鋪設路線,可采用球墨鑄鐵管作為管道。施工過程中確保管路受力均勻,并做好防腐措施,可有效避免爆管問題。（2）對管道做好日常檢修與管理。可以將閥門合理加裝在主管與支管上,有效控制管路水量流失,縮小漏水的范圍。日常檢修需要根據實際情況制定檢修計劃,確保檢修質量,避免發生二次漏水問題。此外,建議重視并完善地鐵車站給排水管網的檔案資料,包括管路施工圖、竣工圖、改造記錄、漏水檢修記錄、水量記錄等相關資料。在管路管理中充分利用這些檔案資料開展管路查漏及檢修工作,例如將水量計量器加裝在適當的位置,可以就當前水量與水量記錄進行對比,這樣就能及時發現漏水點,并及時進行控制。（3）重視并加強給水設備的保養,通過保養及防腐除銹等措施,避免因銹蝕導致漏水。（4）明確并落實責任。例如,可定制專人專包區域并由專人負責,一旦這個區域出現管路問題,則由負責人負責解決,不僅可以避免責任推諉的問題,而且能夠確保每個管路區域都有專人負責,減少處理不及時帶來的損失。

1.5 消防給水系統設計

在有火災情況發生之時,高效的消防給水系統能起到對火災進行控制并將大火撲滅的重要作用,對于地鐵車站而言,該系統的功能就在于為火災的應對提供充足的水源。根據消防給水壓力的不同,可以將消防給水系統分為高壓與臨時高壓消防給水系統2種類型,前者指管網內始終對滅火所需水量、水壓力予以保持,無需將升壓設備啟動便可直接通過對滅火設備的使用達到救火目的;后者是管網內平時不能滿足滅火設施的壓力及流量要求,平時由穩壓泵或是氣壓給水設備等為其提供保證,泵房內進行消防水泵的設置,當有火災發生時,需要將消防泵啟動,以此達到管網壓力符合消防水壓要求的目的,實施救火任務。設計人員在以地鐵車站為對象,執行對其消防給水系統的設計任務之時,必須從綜合層面作出充分、細致與準確的考慮,明確地鐵車站的具體結構,加強對以下內容的關注與設計:其一,將更多的精力放于自救方式的設計之上。相較于其他類型的地鐵車站而言,地鐵車站在出現火災之后往往會更加難以救援,必須達到將火災所造成的人員傷亡降低到最低水平這一目的,同時,幫助所有人員盡可能地在最短時間內安全撤離火災現場。其二,有效發揮出其他滅火工具的作用,同各類工具相互配合。給水系統的設計還要求設計人員從綜合層面上考慮火種的不同類型,針對各類不同的火種,配合使用可發揮最大效力的滅火工具,最大限度地將滅火效率提高;其三,對消防設置進行科學與有效配置。相較而言,地鐵車站往往在空間上會更加緊張,給水系統的設計應對地鐵車站所具有的特點進行充分的考慮,結合人們的實際居住需求,為消防設施的合理設計提供保證,將它們的滅火性能盡可能充分地發揮出來。

1.6 采用空氣-水系統

目前該市地鐵公共區通風空調系統均采用全空氣系統,其優點在于過渡季節可以全空氣運行,具有一定的節能效果。但全空氣系統也存在一些不可避免的缺點:①空氣質量比熱容遠小于水的,輸送相同能量時輸配能耗要大。②空氣在環控機房內集中處理,輸送管路長,閥件多,導致阻力大,風機能耗大。③全空氣系統設備數量少,單臺設備容量大,不便根據實際負荷情況靈活組合,只能靠變頻運行來調節風量,節能性不高,且當一臺組合式空調器失效,對車站制冷能力影響較大。④風管施工量大,施工質量會影響漏風率,造成能源的浪費。⑤風道與機房占用空間大,會給地鐵車站管線綜合造成較大壓力,經常會避讓其它管線導致無形中增加多個來回彎頭,也會導致風機的壓頭增大。⑥由于冷水機組一般放置于車站的一端,冷量輸送到另一端的組合式空調機組后再由機組送到公共區,無形中增加了冷量輸送的路徑,造成能源不必要的損耗。若采用空氣-水系統,車站的風道、機房面積可減小,一方面可以降低地鐵投資成本,另一方面公共區空調系統由空氣與水共同承擔室內冷負荷,且冷量直接由一端的冷水機組直接輸送到公共區末端,不像全空氣系統存在冷量輸送路勁的折返,可降低輸送能耗。需要解決的問題是空氣-水系統在過渡季節不能很好的利用室外新風。但從圖1所示,地鐵工程中的排煙系統是必不可少的,地鐵工程線路,車站及相鄰區間按同一時間發生一次火災考慮,且站廳、站臺公共區面積一般均不大于2000m2,計算出來A、B端每臺排煙風機的排煙量與回排風機相當,因此過渡季節時完全可以考慮開啟公共區的排煙風機進行通風換氣。采用空氣-水系統,可減少地鐵土建投資,能源利用率高,可預見節能性能明顯,為地鐵公共區通風空調系統設計及節能改造項目提供一定的參考及借鑒。

2 地鐵車站消防系統節能節水措施

2.1 合理優化消防環網

地鐵車站消防系統的引水管通常設置2條,延伸至頂層形成一個水平環;在2根立管的作用下,又可以實現立面環。目前地鐵車站消防環網中立面環可以選擇的形式較多,建議根據實際需求進行規劃。通常來講,在車站站臺下方合理布設消防管,能有效減輕吊頂管線壓力;將消防管設計在站臺層吊頂處,可為后續檢查與維修提供便捷條件,但如果出現漏水情況,將影響公共區域的正常使用。為此,建議將消防管設置在站臺板的下方,即使出現漏水情況,也不會對公共區域產生影響,同時,設置在這個地方,還不需要構造閥門井,可降低工作難度與工作量。考慮到地下隧道的情況比較復雜,而且要充分滿足消防用水的最大需求量,一方面需要與鄰近車站接通,確保供水量滿足實際需求;另一方面,基于實際情況合理鋪設消防給水管道,例如車站內部、區間隧道等,均需要充分考慮相關因素,形成完善的消防管網,并呈現出環狀的分布狀態。

2.2 合理布設自動噴水滅火系統

站廳及站臺層通常會設置自動噴水滅火系統,系統可基于實際情況自動操作,發現火災可及時做出反應,觸發警報的同時將火撲滅。自動噴水滅火系統具有滅火效率高的特點,有利于維護地鐵車站內部環境的穩定性,并為所有人員的安全提供保障。消火栓及自動噴水系統管網進行合理布設,在室外呈環狀形式,室外設地下式消火栓,間距不超過120m;同時考慮美觀、空間利用、消防泵位置、吸水條件等因素,可設計為異形全地下式消防水池,并與地下室合建。

2.3 高壓細水霧滅火系統

在高壓泵組的作用下,高壓細水霧滅火系統可提供滿足需求的壓力。在壓力的作用下,微型噴嘴式噴頭會產生一定量的小水珠,并與空氣接觸后出現一定的速度差,從而獲得很多的小微粒,可有效吸收火災中的熱量,可在較短的時間內降低車站內部的溫度。同時,在高溫作用之下,水霧會形成水蒸氣,體積會快速增加1700倍之多,可有效稀釋火焰周邊的氧氣,避免外界氧氣流入其中,有利于提升滅火效果。與傳統滅火模式相比較,高壓細水霧滅火系統用水量少,僅為傳統模式的1%,因此可以達到節能節水的目標。

2.4 消防系統穩壓方式優化

消防系統穩壓方式需要結合地鐵車站的實際情況進行確定,該措施的主要作用是控制穩壓泵組的建設成本,并為后續維護及檢修工作提供便利。因此在設計車站時,建議合理選擇消防系統穩壓方式,將穩壓泵組與氣壓罐進行有效結合,以滿足地鐵車站消防系統的水壓需求。

2.5 優化消防栓

從我國當前的實際發展情況來看,地鐵車站給排水消防往往將區域式消防供水系統作為設計重點,設計人員還需將地鐵車站室外消火栓系統的設計工作做好,以在消防水池疲于應對之時及時派上用場,將地鐵車站火災撲滅。消火栓一般由管網和加壓泵等構成,其設計要點如下:首先,必須采取有效措施,確保所有組成部分的性能都是最佳的,一方面,在對管網進行設計之時,應保證其立面與平面都是布置成環的;另一方面,在閥門的作用下,管網應被劃分為數量若干的獨立段,設計人員在執行對閥門的布置任務之時應對相應原則予以遵循,也就是確保管道在檢修過程中關閉停用的豎管數量最多為1根,正常情況下,如果豎管的數量超過4根,則將位置各不相鄰的2根關閉;其次,做好對消火栓的分區工作,保證消火栓口的靜水壓力不會超過1.00MPa,或消火栓系統的工作壓力不會超過2.4 MPa,如果大于這兩個值中的任意一個,應實施分區給水,主要方式包括分區并列、串聯使用一套消火栓加壓泵、兩個分區共用一套消火栓加壓泵等,設計過程中應結合地鐵車站的設計要求對分區方式進行有效的選擇。最后,嚴格執行對消火栓各項參數的設置與監控任務,如果發現消火栓口的出水壓力超過了0.5MPa,則進行相關減壓設備的設計,另外,充實水柱的設計應始終大于13m。

3 結語

綜上所述,在綠色發展理念背景下,節能節水措施理應成為地鐵車站運營中必須高度重視的內容。地鐵車站的給排水系統以及消防系統是節能節水的關鍵環節,尤其是給排水系統,因為地鐵每天的承載量極大,耗費的能源極多,通過優化給排水系統以及消防系統,可達到節能節水的目標,并為地鐵車站提供更加安全穩定的運行環境。