高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)在軌道交通工程中的應(yīng)用探討

王波

（廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司,廣東 廣州 510030）

1 滅火介質(zhì)的選擇

根據(jù)公安部《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)哈龍?zhí)娲芳捌涮娲夹g(shù)管理的通知》（公消[2001]217號(hào)文）的相關(guān)規(guī)定，可用作自動(dòng)滅火系統(tǒng)的介質(zhì)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(xì)水霧等。

由于地鐵保護(hù)對(duì)象主要為電子電氣設(shè)備，因此地鐵不適合也不推薦采用非清潔類滅火劑。目前國(guó)內(nèi)地鐵線路采用的自動(dòng)滅火系統(tǒng)主要為IG541、高壓細(xì)水霧兩種，下面將對(duì)在我國(guó)地鐵主要使用的滅火劑的性能進(jìn)行綜合比較。

2 高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)分析

IG541滅火介質(zhì)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(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)

（1）滅火介質(zhì)無色、無味、無腐蝕；介質(zhì)不導(dǎo)電；滅火介質(zhì)無分解物，無環(huán)保限制。以氣態(tài)形式平時(shí)儲(chǔ)存。實(shí)際噴放時(shí)，無色透明，不形成視覺障礙，避免人員在逃生時(shí)難以分辨逃生方向。

（2）一般保護(hù)距離可達(dá)1000m，對(duì)于軌道交通車站而言，車站兩側(cè)設(shè)備區(qū)總長(zhǎng)度一般不超過100m，因此只在兩端各設(shè)置一個(gè)氣瓶間即可，布局方便靈活，充分發(fā)揮了組合分配時(shí)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。

（3）維護(hù)充裝費(fèi)用要低于鹵代烴類氣體滅火系統(tǒng)。

2.2 IG541滅火系統(tǒng)的缺點(diǎn)

（1）由于儲(chǔ)存壓力高達(dá)15MPa（20MPa），使系統(tǒng)對(duì)各產(chǎn)品部件的承壓標(biāo)準(zhǔn)、密封效果、以及輸送管道的施工質(zhì)量和維護(hù)管理提出了更高的要求。存儲(chǔ)不當(dāng)容易發(fā)生爆瓶事故。

（2）IG541滅火劑以窒息的物理作用滅火，設(shè)計(jì)濃度高，氣瓶數(shù)量多。

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

（4）后期需要定期檢測(cè)、更換氣瓶，維護(hù)成本高。

2.3 細(xì)水霧自動(dòng)滅火系統(tǒng)

高壓細(xì)水霧系統(tǒng)是以水為介質(zhì)，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(jìn)行噴放，起到滅火控?zé)煹墓δ??？煞譃殚_始系統(tǒng)、閉式系統(tǒng)和閉式預(yù)作用系統(tǒng)（見下圖1）。

圖1 高壓細(xì)水霧系統(tǒng)配置示意圖

軌道交通中所用的高壓細(xì)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(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的熱量。既有大量水蒸氣導(dǎo)致的氧氣密度降低效果，又有水蒸氣產(chǎn)生的吸熱降溫效果，同時(shí)細(xì)小的水顆粒有效地吸收和分散熱輻射。

2.3.1 相對(duì)于其他的滅火介質(zhì)，高壓細(xì)水霧系統(tǒng)具有的優(yōu)勢(shì)

（1）滅火介質(zhì)為水源，容易獲取，滅火的可持續(xù)能力強(qiáng)。

（2）優(yōu)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(zāi)區(qū)域內(nèi)的煙氣。

（4）可承受一定限度的通風(fēng)，對(duì)防護(hù)區(qū)密閉要求相對(duì)較低。

（5）對(duì)濃度方面的需求限制較少，不會(huì)對(duì)人體和環(huán)境造成危害。

（6）可以采用組合分配系統(tǒng)，采用全淹沒方式，保護(hù)多個(gè)保護(hù)區(qū)，也可以局部使用，保護(hù)獨(dú)立的設(shè)備或者部分區(qū)域（見下圖2）。

圖2 典型軌道交通車站高壓細(xì)水霧系統(tǒng)平面布置圖

（7）持續(xù)控火和滅火能力較強(qiáng)。

（8）后期維護(hù)成本低，當(dāng)使用時(shí)間超過20年時(shí)，高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的全生命周期成本較IG541更低。安全隱患小。

2.3.2 與傳統(tǒng)氣體滅火系統(tǒng)相比，高壓細(xì)水霧也存在缺點(diǎn)

（1）滅火速度較氣體滅火系統(tǒng)慢。

（2）對(duì)噴頭要求較高，水經(jīng)過噴頭霧化后需保證霧滴體積直徑DV0.5小于300μ，否則會(huì)對(duì)電子電氣設(shè)備造成二次危害。同時(shí)如果發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間誤噴也會(huì)對(duì)保護(hù)設(shè)備產(chǎn)生危害。

高壓細(xì)水霧和IG541滅火系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)見下表1。

表1 高壓細(xì)水霧和IG541滅火系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)比較

3 高壓細(xì)水霧和IG541滅火系統(tǒng)全生命周期成本比較

高壓細(xì)水霧和IG541滅火系統(tǒng)的建設(shè)成本主要為管網(wǎng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，二者的控制系統(tǒng)組成及造價(jià)基本相同，本文主要比較二者管網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)成本。

高壓細(xì)水霧和IG541滅火系統(tǒng)后期運(yùn)營(yíng)費(fèi)用主要是設(shè)備更換和維護(hù)檢修費(fèi)用，維護(hù)檢修費(fèi)用以人工費(fèi)為主；IG541滅火系統(tǒng)的設(shè)備更換費(fèi)用主要是氣瓶監(jiān)測(cè)及更換費(fèi)用，高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)主要為過濾材料的更換費(fèi)用。某地某線路共有30座車站、1座區(qū)間風(fēng)井、1個(gè)車輛基地、2個(gè)地下主變、1座控制中心，本文以該線路為基準(zhǔn)，分別就20年和30年進(jìn)行全生命周期成本計(jì)算（見下表2、3）。

表2 某地某線路高壓細(xì)水霧和IG541滅火系統(tǒng)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(xì)水霧滅火系統(tǒng)的建設(shè)成本相對(duì)于傳統(tǒng)IG541滅火系統(tǒng)更高，但20年及30年的全生命周期成本較低，隨著運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)，成本優(yōu)勢(shì)越大。

表3 某地某線路高壓細(xì)水霧和IG541滅火系統(tǒng)30年全生命周期成本比較

4 國(guó)內(nèi)應(yīng)用情況

IG541氣體滅火系統(tǒng)是目前國(guó)內(nèi)地鐵應(yīng)用最為廣泛的一種自動(dòng)滅火系統(tǒng)形式，而高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)近幾年在地鐵中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

軌道交通自動(dòng)滅火系統(tǒng)在各城市應(yīng)用情況如下:

（1）高壓細(xì)水霧：無錫：1、2號(hào)線（已建成）；上海：17號(hào)線（已建成）；深圳：3號(hào)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(xù)線路；天津：4、10號(hào)線（在建）。

（2）IG541氣體滅火系統(tǒng)在各城市應(yīng)用情況：蘇州（1、2、3、4、5、6）、北京、上海（不含11、17號(hào)線）、天津（不含4、10號(hào)線）、廣州（1、2、3、4、5、6、8、9號(hào)線）、無錫3、4號(hào)線；以及哈爾濱、長(zhǎng)春、沈陽(yáng)、青島、濟(jì)南、南京、寧波、武漢、石家莊、鄭州等城市的地鐵線路。

5 結(jié)語

綜合上述方案比較，可以看出，高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)在滅火效果和全生命周期成本方面，存在一定優(yōu)勢(shì)，后期維護(hù)便利，在國(guó)內(nèi)軌道交通新線建設(shè)和舊線改造中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

目前國(guó)內(nèi)高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)較為豐富，產(chǎn)品和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成熟，具備大規(guī)模應(yīng)用前景。