氣體滅火系統(tǒng)與高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用比較

■ 魏 淵

（上海市消防救援總隊(duì)水上支隊(duì)，上海 200125）

詳實(shí)介紹氣體滅火系統(tǒng)與高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)，對(duì)兩種滅火系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、操作性與維護(hù)保養(yǎng)進(jìn)行對(duì)比，并分析、比較在地鐵設(shè)施保護(hù)中的應(yīng)用情況，得出高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)更優(yōu)于氣體滅火系統(tǒng)的結(jié)論。

氣體滅火系統(tǒng)；高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)；地鐵；消防

0 引言

地鐵是目前世界上能夠有效解決大中型城市人們出行問題較為便捷、經(jīng)濟(jì)和高效的交通工具，在促進(jìn)城市繁榮、實(shí)現(xiàn)城市經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著舉足輕重的作用。隨著運(yùn)營(yíng)里程數(shù)的增加，上海軌道交通客流量也隨之不斷攀升，目前日均客流穩(wěn)定于750余萬人次、周末均超過900萬人次，極端峰值達(dá)1 400萬人次，日均投放運(yùn)營(yíng)列車班次4 000余次，跨越了上海15個(gè)行政區(qū)。另外，軌道區(qū)域還有30多座主變電站，28個(gè)全網(wǎng)絡(luò)停車基地（軌道26個(gè)，磁浮2個(gè)）、1個(gè)集中控制中心等各種重要設(shè)施機(jī)房。

地鐵在城市化建設(shè)中的作用的提升，對(duì)地鐵公共安全的要求也相應(yīng)提高。以運(yùn)營(yíng)安全為例，地鐵線路中的設(shè)備不斷老化，發(fā)生火災(zāi)危險(xiǎn)的系數(shù)越來越高，一旦發(fā)生火災(zāi)事故，會(huì)造成不可估量的嚴(yán)重后果。如2012年5月16日，世紀(jì)大道站內(nèi)站廳層B區(qū)下行8號(hào)自動(dòng)扶梯上部機(jī)艙內(nèi)因電氣線路故障冒煙并起火，雖未造成人員傷亡，但引起了較大的社會(huì)影響；因此，在地鐵重要設(shè)備用房選擇更適合的滅火系統(tǒng)將大大降低火災(zāi)的危險(xiǎn)性。

作為目前在上海地鐵重要設(shè)備用房應(yīng)用最廣泛的氣體滅火系統(tǒng)（INERGEN與FM 200）和高壓細(xì)水霧系統(tǒng)，由于兩者的性能特點(diǎn)、滅火原理、設(shè)計(jì)要求等方面的差異，只有充分了解兩個(gè)滅火系統(tǒng)的特點(diǎn)，才能在地鐵消防安全中起到更好的作用，得到廣泛的應(yīng)用。

1 高壓細(xì)水霧系統(tǒng)

1.1 高壓細(xì)水霧系統(tǒng)概述

高壓細(xì)水霧系統(tǒng)是一種新型的滅火系統(tǒng)（見圖1）。由于該系統(tǒng)采用了水作為滅火介質(zhì)，具有非常良好的環(huán)保功能。冷卻作用、窒息作用、消煙作用以及隔絕熱輻射是高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)消除火情的主要方式。當(dāng)細(xì)水霧迅速汽化時(shí)，可以帶走大量的熱量，從而實(shí)現(xiàn)冷卻火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的溫度；當(dāng)細(xì)水霧被汽化時(shí)，其體積可以膨脹1 700倍，從而阻止外圍的氧氣進(jìn)入，起到隔離氧氣的滅火作用；此外，細(xì)水霧可以將氣體與煙霧大量吸附，從而起到消煙作用；而利用細(xì)水霧系統(tǒng)產(chǎn)生的大量霧滴可以將火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)隔離起來，起到水霧保護(hù)罩的作用，從而減少輻射熱對(duì)人員與設(shè)備的影響。

圖1 高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)

1.2 高壓細(xì)水霧在上海地鐵中的應(yīng)用

高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)是利用純水作為滅火介質(zhì)，采用特殊的噴頭在特定的壓力工作下（通常為10 MPa）將水流直接或采用氮?dú)獾褥F化介質(zhì)將水分解成細(xì)水霧或分解成細(xì)小水滴進(jìn)行滅火或防護(hù)冷卻的一種固定式滅火系統(tǒng)。

目前，高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)在上海軌道交通11號(hào)線得到了成功的應(yīng)用，在地鐵站臺(tái)的軌行區(qū)、站廳層的公共區(qū)以及強(qiáng)弱電的設(shè)備區(qū)的滅火消防應(yīng)用中，展示了良好的適用性，完全替代了自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和氣體滅火系統(tǒng)。地鐵站臺(tái)的軌行區(qū)是列車到站后乘客乘車與下車的重要通道。當(dāng)列車出現(xiàn)失火的情況，必須進(jìn)站打開屏蔽門進(jìn)行疏散時(shí)，火災(zāi)非常容易擴(kuò)散至地鐵車站中，而使用高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)則可以對(duì)以往地鐵消防工作進(jìn)行大幅度的改進(jìn)。

其巨大優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在4個(gè)方面：1）由于高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)可以有效地吸收乘客逃生道路上的有毒氣體，并降低煙霧的溫度，從而提高了站臺(tái)能見度和氧氣含量，在改善乘客生存環(huán)境的同時(shí)為滅火救援創(chuàng)造了良好的條件；2）由于高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的噴水量與自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)相比水量較小，不容易造成站臺(tái)濕滑，可以幫助乘客疏散與逃生。與原來的噴水滅火系統(tǒng)比較，高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)具有較大的優(yōu)勢(shì)（見圖2）；3）水霧霧滴直徑極小，且有間隙不連續(xù)，電絕緣性能好，可以撲救帶電設(shè)備火災(zāi)，對(duì)熱輻射有很好的屏蔽作用，從而有效控制火勢(shì)蔓延；4）滅火效率相對(duì)較高，因細(xì)水霧遇火后可以立刻氣化，迅速降低溫度，經(jīng)試驗(yàn)表明其冷卻速度比一般噴淋系統(tǒng)快了近100倍。

圖2 地鐵高壓細(xì)水霧系統(tǒng)流程圖

2 氣體滅火系統(tǒng)

2.1 氣體滅火系統(tǒng)（INERGEN與FM 200）概述

INERGEN氣體滅火系統(tǒng)與FM 200氣體滅火系統(tǒng)也是目前上海地鐵消防工作中主要選擇的氣體滅火方式。其中INERGEN氣體滅火系統(tǒng)中使用的INERGEN也被稱為煙烙盡，它的成分由52%的氮?dú)猓?0%的氬氣以及8%的二氧化碳組成。其密度略大于空氣，由于這一滅火劑的成分是三種自然界氣體的混合物，具有無毒無色及不導(dǎo)電的優(yōu)點(diǎn)。

相較于INERGEN來說，F(xiàn)M 200有其優(yōu)點(diǎn)，即：具有良好的滅火效率，滅火速度快，效果好。也有缺點(diǎn)：如有毒性。國(guó)外對(duì)FM 200所做的大量研究表明，F(xiàn)M 200滅火系統(tǒng)隨著火災(zāi)規(guī)模和噴放時(shí)間的延長(zhǎng)，產(chǎn)生的HF濃度越高，對(duì)精密儀器和設(shè)備的酸蝕作用就越強(qiáng)。同時(shí)，因FM 200在噴放時(shí)產(chǎn)生“白霧”，在氣體擴(kuò)散的過程中更具危險(xiǎn)性，對(duì)人的危害系數(shù)也越大。

2.2 氣體滅火系統(tǒng)選擇原則

氣體滅火中所使用的滅火劑的種類不一樣，滅火劑的性能有很大的差別，所以在地鐵中使用氣體滅火時(shí)一定要考慮滅火劑的具體特點(diǎn)，并結(jié)合保護(hù)場(chǎng)地的要求，綜合考慮選擇滅火系統(tǒng)。

一般認(rèn)為，以下6個(gè)原則是氣體滅火劑的重要選擇條件：1）對(duì)環(huán)境污染最小的原則，特別是要注意保護(hù)臭氧層；2）滅火使用濃度最小的原則，滅火濃度越小，滅火劑的使用量就越小；3）在大氣中存留時(shí)期短，使其具有較小的潛在危險(xiǎn)；4）溫室危害最輕的原則；5）毒性最低的原則，并注重對(duì)保護(hù)場(chǎng)所設(shè)備的報(bào)護(hù)；6）價(jià)格較低的原則，主要考慮滅火劑的價(jià)格與設(shè)備的投入資金。

2.3 氣體滅火系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用

氣體自動(dòng)滅火系統(tǒng)一般安裝在車站的重要設(shè)備用房，如車站的通信機(jī)械室、信號(hào)機(jī)械室、民用通信機(jī)房、地下主變電站、降壓站、牽引變電所、電器設(shè)備室等場(chǎng)所。

上海軌道交通一號(hào)線采用煙烙盡氣體滅火系統(tǒng)。三號(hào)線控制中心、七號(hào)線風(fēng)井采用七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)。二、三、八號(hào)線小部分設(shè)備用房采用單元獨(dú)立式七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)。

3 氣體滅火系統(tǒng)與高壓細(xì)水霧系統(tǒng)的應(yīng)用比較

3.1 經(jīng)濟(jì)性比較

根據(jù)多年的地鐵建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，為了說明氣體滅火系統(tǒng)與高壓細(xì)水霧系統(tǒng)在地鐵中的經(jīng)濟(jì)性比較，本文對(duì)INERGEN氣體滅火系統(tǒng)與高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)展開了經(jīng)濟(jì)性的應(yīng)用比較。

1）INERGEN氣體滅火系統(tǒng)與高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)兩者在設(shè)備使用面積上具有較大的區(qū)別，INERGEN以氣態(tài)方式進(jìn)行存儲(chǔ)，存儲(chǔ)所需瓶組的數(shù)量較多，而且要求相鄰存儲(chǔ)罐之間必須有一定的間距，所以其使用面積比較大，約為數(shù)十平方米左右。而高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)可與地鐵站原有的消防泵合建，所以使用的面積較小。一般來說，高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)需要的空間僅僅為氣體滅火系統(tǒng)的1/7～1/4。

2）系統(tǒng)設(shè)備投入方面。經(jīng)相關(guān)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，同為進(jìn)口的兩個(gè)滅火系統(tǒng)設(shè)備需要投入相似的資金。

3）系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用方面。由于高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的組成主要包括水泵與水箱等設(shè)備，易于維護(hù)管理，而且使用的滅火劑是常見的水，非常廉價(jià)易得。而氣體滅火系統(tǒng)為高壓系統(tǒng)，氣瓶長(zhǎng)期處于高壓狀態(tài)，需要經(jīng)常性地觀察與維護(hù)。為了保證消防安全，滅火劑需要定期更換，費(fèi)用較高。

3.2 系統(tǒng)操作性比較

高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)與氣體滅火系統(tǒng)的滅火方式都采用了全淹沒式，為了實(shí)現(xiàn)及時(shí)的消防效果，兩種滅火系統(tǒng)都要求設(shè)置完整的感溫探測(cè)報(bào)警裝置，與通風(fēng)空調(diào)設(shè)備聯(lián)動(dòng)方式相同，滅火效率都非常高。這兩種滅火系統(tǒng)都是自動(dòng)滅火系統(tǒng)。INERGEN氣體滅火系統(tǒng)中所使用的滅火劑是以氣體狀態(tài)貯存的，其需要高壓貯存，壓力高達(dá)15 MPa，當(dāng)其釋放時(shí)可能造成被保護(hù)物的損害。而由于高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的用水量?jī)H為常規(guī)水噴淋的5%，避免了對(duì)設(shè)備造成損傷，所以高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的實(shí)際操作較為安全。

3.3 在地鐵中的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)比較

通過上述比較，高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)具有安全環(huán)保、凈化延期、屏蔽熱輻射、及時(shí)噴放、系統(tǒng)壽命長(zhǎng)、配置靈活、安裝簡(jiǎn)便、便于維護(hù)、擴(kuò)容性高的優(yōu)點(diǎn)，可以替代氣體滅火系統(tǒng)在地鐵眾多消防場(chǎng)所使用，包括電氣設(shè)備房間，可以取得客觀的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益，如表1所示。

表1 常用滅火系統(tǒng)性能對(duì)比

4 結(jié)語

高壓細(xì)水霧系統(tǒng)與氣體滅火系統(tǒng)在地鐵這一特殊環(huán)境中的應(yīng)用比較，其在經(jīng)濟(jì)上具有投入低、維護(hù)保養(yǎng)成本低的優(yōu)勢(shì)；在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)人員安全疏散及救援上，具有降溫、防毒、除煙等優(yōu)勢(shì)，能夠有效提高能見度和火場(chǎng)氧濃度；此外，高壓細(xì)水霧滅火設(shè)備相比其他氣體滅火設(shè)備具有表面冷卻的特點(diǎn)，在撲救設(shè)備用房中電器火災(zāi)上，具有不導(dǎo)電、無水漬、防復(fù)燃等多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。鑒于設(shè)備用房在地鐵中的重要性和特殊性，以及隨著設(shè)備使用時(shí)間的不斷延續(xù)，設(shè)備發(fā)生電器火災(zāi)的概率越來越高，因此在地鐵中應(yīng)結(jié)合實(shí)際，優(yōu)先考慮高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)。