精品细水雾灭火系统在城市轨道交通中的应用Word格式文档下载.docx

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目前我国已有北京、上海、天津、广州、深圳、南京、苏州、杭州、无锡、武汉等十几个城市建有或在建地铁，另有２０多个城市也在立项建设地铁。

地铁具有显著优点的同时，其建设投资巨大、施工周期长、技术难度高、环境因素复杂、运营事故风险大，尤其地铁内一旦发生火灾，易造成大量人员伤亡，且人员疏散以及火灾扑救难度大，因此，必须做好地铁火灾预防，完善有效的防火灭火措施。

目前我国地铁设计偏重于防火分隔、人员疏散、烟气防控等被动防火措施，而对于主动灭火的自动喷水消防设施的必要性尚有争议，国家规范中对于设置自动喷水灭火设施也未做强制要求。

自２０世纪９０年代起，细水雾灭火系统作为继七氟丙烷（ＨＦＣ－２２７ｅａ）、惰性气体（ＩＧ５４１）灭火系统之后的一种新型高效的灭火系统，在经过大量灭火实验并取得国际消防认证之后，在欧美得到大量的应用。

目前细水雾灭火系统仅在上海、广州的部分地铁线路上得到应用，但国内大部分地铁线路仍在使用七氟丙烷（ＨＦＣ－２２７ｅａ）或惰性气体（ＩＧ５４１）灭火系统以保护地铁设备用房。

气体灭火剂价格昂贵、容易泄漏，工程投资费用较高、日常维护成本高且具有一定危险性、持续灭火困难、对保护对象空间封闭依赖性强、误喷后会对人员、环境产生不利影响。

因此如何将新型的高压细水雾灭火技术应用于地铁防火保护是现今值得研究的课题。

１　细水雾灭火系统概述

１．１　细水雾灭火系统灭火机理

细水雾灭火系统中水的雾化主要是通过喷头进行的，一定压力的水进入喷头后，沿着喷嘴芯与喷嘴围成的螺旋空间高速旋转运动，并沿着喷嘴出口喷出，形成极微小的雾滴。

细水雾的雾滴直径很小，相对表面积较一般水滴大１７００倍，吸热率高，冷却效果强。

细水雾喷入火场后，迅速蒸发形成蒸气，体积急剧膨胀，排除空气，在燃烧物周围形成一道屏障阻挡新鲜空气的吸入。

当周围的氧气浓度降低到一定水平时，火焰将被窒息、熄灭。

同时蒸发形成的蒸气迅速将燃烧物、火焰和烟羽笼罩，对火焰的辐射热具有极佳的阻隔能力，能够有效抑制辐射热引燃周围其他物品，达到防止火焰蔓延的效果。

细水雾灭火系统对保护对象可实施灭火、抑制火、控制火、控温和降尘等多种方式的保护。

１．２　细水雾灭火系统分类

细水雾灭火系统按照不同的标准划分可分为不同的系统。

按系统工作压力可分为低压系统、中压系统、高压系统。

按应用方式可分为局部应用细水雾系统、区域应用细水雾系统、全淹没细水雾应用系统。

按供水方式可分为泵组式系统和瓶组式系统。

按工作介质分可分为单向流细水雾系统和双向流细水雾系统。

２　细水雾灭火系统与其他系统特性比较

２．１　与气体灭火系统比较

ＣＯ２灭火剂会对人体产生窒息作用，因此不能在有人场所使用，且ＣＯ２灭火剂对环境有影响；

ＨＦＣ－２２７ｅａ灭火剂在高温条件下热分解产生具有剧烈辛辣气味的氢氟酸（ＨＦ），具有一定的毒性和腐蚀性，且对人员、设备和环境均有影响。

气体灭火系统对保护对象维护构建要求较高，需增加一定的建设成本。

２．２　与自动喷水灭火系统比较

水喷淋灭火系统用水量大，水渍损失较大，造成次生灾害，灭火后恢复相对费用较高。

且水喷淋不能扑灭Ｂ类火灾，而常规水喷雾不能扑灭闪点低于６０℃的Ｂ类火灾。

此外细水雾系统灭火用水量约为６Ｌ／ｓ，远小于自喷系统约３０Ｌ／ｓ的用水量要求，有明显的节水意义。

２．３　细水雾灭火系统在地铁车站的应用

细水雾灭火系统在地铁车站的应用具有如下优势：

（１）可代替目前设备管理用房的气体灭火系统和公共区自动喷淋系统，节省设备和土建投资，且有助于以后的运行管理；

（２）设备占用空间小，一般为３～５ｍ２，仅为气体灭火系统的１／４～１／７，并且可与车站消防泵房合建，节约宝贵的地下建筑空间；

（３）管径较气体灭火系统的管径小很多，只需ＤＮ２５左右的管道，而且数量少，对管线多且复杂的地铁车站的管线综合工作有着重要意义；

（４）以水为灭火剂，取材方便、低廉，环保，系统日常维护简单，运营费用低，在水源保证情况下，可以尽快恢复补水，达到再次使用的目的；

（５）相对于气体灭火系统，细水雾灭火系统不要求完全封闭空间，它可局部应用，保护独立的设备或设备的某一部分，又可作为全淹没系统，保护整个空间；

（６）对人和环境不会产生损害，使用安全可靠。

３　地铁应用实例分析

细水雾灭火系统是一项预防扑救火灾的新技术，在国外大型工程项目及地铁中应用较广，从１９９６年开始，西班牙马德里地铁先后在６～１０号线的８２个地铁车站和集中了１２条线的控制中心采用了细水雾灭火系统。

另外１～５号线的哈龙气体灭火系统也逐步改造为细水雾灭火系统。

国内地铁中有上海６号线控制中心、１１号线及后续新建线路、广州ＡＰＭ线等应用细水雾灭火系统。

以下以国内某地铁线路为例，介绍高压细水雾灭火系统在地铁设备区应用的消防设计要点。

３．１　设计依据

设计参照规范中除了常规的ＧＢ　５０１５７－２００３《地铁设计规范》、ＤＧＪ　０８－１０９－２００４《城市轨道交通设计规范》、ＧＢ　５００１５－２００３《建筑给水排水设计规范》等国家消防技术标准之外，还参照了美国消防协会ＮＦＰＡ７５０（２００３版）《细水雾灭火系统标准》、江苏省地方标准ＤＧＪ３２／Ｊ０９－２００５《细水雾灭火系统设计、施工、验收规范》以及国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心有关高压细水雾系统检测的型式检验试验报告及数据。

３．２　设计范围

高压细水雾灭火系统采用组合分配式全淹没泵组式系统，其保护区包括环控电控室、ＵＰＳ电源室、通信设备室、综合监控设备室、信号设备室、屏蔽门设备室、商用通信设备室、０．４ｋＶ开关柜室、直流开关柜室、整流变室，控制室以及站台层轨行区。

３．３　设计参数

开式喷头流量系数Ｋ＝０．４５；

微型喷头流量系数Ｋ＝０．０４２、Ｋ＝０．１１３；

闭式喷头流量系数Ｋ＝１．２５；

以上喷头最低工作压力为１０ＭＰａ，持续喷雾时间为３０ｍｉｎ，开式系统响应时间不大于３０ｓ。

３．４　设计计算

设备及电气用房、轨行区采用开式系统，３５ｋＶ高压柜室＋直流室、整流变压器室采用闭式系统。

３．４．１　水力计算方法

开式系统按照保护区工作层内的所有喷头同时喷雾流量之和的１．１倍计算，预作用系统的流量按作用面积计算。

当保护区面积大于１４０ｍ２时，设计流量按１４０ｍ２内所有喷头同时喷雾流量之和的１．１倍计算；

当保护区面积小于１４０ｍ２时按照保护区内所有喷头同时喷雾流量之和的１．１倍计算。

系统流量则选用开式系统和预作用系统流量的较大值。

３．４．２　喷头布置

地铁设备及电气用房以及轨行区采用开式系统，保护区域内采用开式喷头，喷头流量系数Ｋ＝０．４５；

保护区出入口处采用开式喷头，喷头流量系数Ｋ＝０．０４２；

轨行区采用开式喷头喷头流量系数Ｋ＝０．０４２和Ｋ＝０．１１３；

３５ｋＶ高压柜室＋直流室、整流变压器采用预作用系统，采用闭式喷头喷头流量系数Ｋ＝１．２５。

３．４．３　系统设计流量计算

设计流量记为∑Ｑｉ（喷头最低工作压力１０ＭＰａ）：

该站３５ｋＶ高压柜室兼直流室为最大流量保护区∑Ｑｉ＝２４×

１２．５×

１．１＝３３０Ｌ／ｍｉｎ。

选用型号为ＰＡＨ８０－４（三用一备，单台泵参数为Ｑ＝１１２Ｌ／ｍｉｎ，Ｈ＝１４ＭＰａ，Ｎ＝３０Ｗ），Ｑ＝３３６Ｌ／ｍｉｎ≥３３０Ｌ／ｍｉｎ，满足要求。

３．４．４　管道水力计算

该站３５ｋＶ高压柜室兼直流室为最不利保护区喷头最不利点工作压力损失为１０ＭＰａ；

水泵管道到最不利点阀箱管道长度约６０ｍ，管内流速为６．８ｍ／ｓ。

通过水力计算得出Ｈ＝１１．３１ＭＰａ，取１１．４ＭＰａ。

系统设计工作压力１２．５ＭＰａ＞１１．４ＭＰａ，满足要求。

４　结　论

高压细水雾灭火系统在铁中应用的研究表明，细水雾灭火系统作为一种既高效又节能的灭火方式，应将其用于替代气体灭火在地铁的设备管理用房使用是，但在应用中需要注意以下的问题：

（１）细水雾灭火系统是一项具有较高技术含量的自动灭火系统，在水质处理和喷头开发上可借鉴国外先进经验，尽快生产出适于地铁特点的成套设备，使之能完全达到国产化，降低工程建设成本。

（２）在细水雾灭火系统设计、施工及验收方面，期待尽早制定国家或行业标准，使这项新技术能够尽快应用推广，以满足国内其他城市地铁建设需要。

（３）鉴于目前国内地铁行业可参考借鉴的实际工程极少，而且相关的规范标准比较匮乏，因而系统的选择应考虑到地铁工程中需有良好的持续供水灭火条件，少设备系统占地面积等因素。

（４）和惰性气体灭火系统一样，细水雾灭火系统同样存在误喷现象，为了减少误喷对电气设备造成的水渍损失，系统选型时可以考虑误动作几率较小的预作用闭式细水雾自动灭火系统。

（５）从系统投资、应用成熟度、雾化灭火性能等方面考虑，若采用细水雾制式，建议采用工作压力不低于１０ＭＰａ的高压细水雾系统。