廣州地鐵七號線高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的設(shè)計

涂小華¹,歐陽開²

(1.廣州地鐵設(shè)計研究院有限公司，廣東廣州510010；2.廣州市地下鐵道總公司，廣東廣州510030)

摘要：廣州地鐵七號線消防設(shè)計采用了高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)的選型及設(shè)計經(jīng)驗,并結(jié)合工程的特點，提出了設(shè)計建議，供同類工程借鑒參考。

1 工程概述

廣州地鐵七號線一期工程（廣州南站至大學(xué)城南）全長約18.60 km，均為地下線路，共設(shè)9座車站，其中換乘站4座，平均站間距為2.30 km，設(shè)車輛段1座，控制中心設(shè)于3號線大石控制中心，工程投資為94.67億元。本工程自動滅火系統(tǒng)采用高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)，這是廣州地鐵繼珠江新城旅客自動輸送系統(tǒng)(APM)后，再次將該系統(tǒng)用于保護(hù)重要電氣設(shè)備房。

2 細(xì)水霧滅火系統(tǒng)選型

2.1 地鐵保護(hù)對象火災(zāi)特征

設(shè)備房內(nèi)的設(shè)備火災(zāi)特征具體見表1。

表1 地鐵保護(hù)對象設(shè)備火災(zāi)特征

地鐵電氣設(shè)備房的可燃物以靜態(tài)可燃物為主，靜態(tài)可燃物指設(shè)備房內(nèi)固有的可燃物質(zhì)，原則上不隨時間變化而發(fā)生變化，一般包括各種設(shè)備、傳輸電纜等。

2.2 系統(tǒng)選型

廣州市地鐵總公司早在2004年就聯(lián)合廣東省、廣州市消防局開展了《細(xì)水霧自動滅火系統(tǒng)在地鐵工程中應(yīng)用研究》課題研究，得出細(xì)水霧滅火系統(tǒng)可以在地鐵工程中應(yīng)用的結(jié)論。項目組還實地考察了西班牙馬德里地鐵的細(xì)水霧滅火系統(tǒng)應(yīng)用情況，馬德里地鐵在5條線路共82個車站及線網(wǎng)控制中心重要電氣設(shè)備房、控制中心大廳采用高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)，系統(tǒng)為泵組式預(yù)作用閉式系統(tǒng)。

廣州地鐵APM線高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)采用泵組式系統(tǒng)，在影響運(yùn)營安全的重要電氣設(shè)備房采用預(yù)作用閉式系統(tǒng)，并通過實體火災(zāi)試驗驗證了系統(tǒng)有效性，同時于2014年12月通過了廣州市消防局驗收。

地鐵電氣設(shè)備房能否正常使用直接關(guān)系到線路運(yùn)營安全。因此選擇的細(xì)水霧系統(tǒng)必須滅火性能、電氣絕緣性能良好，具備持續(xù)控火能力，同時避免誤噴等情況發(fā)生。

七號線一期工程高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)采用泵組式預(yù)作用閉式系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，對于有吊頂及靜電地板的設(shè)備房，吊頂及工作層采用預(yù)作用閉式系統(tǒng)，靜電地板下由于空間狹窄（高度為300～450 mm），難以設(shè)置火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，因此，參照自動噴淋系統(tǒng)，設(shè)置濕式閉式系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)的設(shè)計

3.1 設(shè)計依據(jù)

設(shè)計依據(jù):《地鐵設(shè)計規(guī)范》（GB 50157—2013）；《城市軌道交通技術(shù)規(guī)范》（GB 50490—2009）；《細(xì)水霧滅火系統(tǒng)設(shè)計、施工及驗收規(guī)范》（DBJ/T 15—41—2005）；《細(xì)水霧自動滅火系統(tǒng)在地鐵工程中應(yīng)用研究》；《廣州地鐵APM線實體火災(zāi)試驗報告》。

3.2 系統(tǒng)的保護(hù)范圍

① 地下車站

通信設(shè)備室及電源室、信號設(shè)備及電源室、綜合監(jiān)控設(shè)備室、PIDS設(shè)備室、屏蔽門設(shè)備及控制室、0.4 kV開關(guān)柜室、環(huán)控電控室、應(yīng)急照明電源室、蓄電池室、集中UPS室（UPS電源室）、制動控制柜室、制動能量回饋裝置室、回饋變壓器室、控制室、1 500 V直流開關(guān)柜室（高壓開關(guān)柜室）、跟隨變電所、混合開關(guān)柜室、與直流開關(guān)柜室合建的33 kV開關(guān)柜室、整流變壓器室。

② 地下區(qū)間風(fēng)機(jī)房

0.4 kV開關(guān)柜室、應(yīng)急照明電源室。

③ 大洲車輛段

綜合樓：一層EPS設(shè)備室、二層通信設(shè)備室、三層計算機(jī)綜合信息系統(tǒng)設(shè)備房、綜合監(jiān)控設(shè)備室。

運(yùn)轉(zhuǎn)樓：一層DCC室綜合設(shè)備室、二層信號設(shè)備室、二層聯(lián)鎖與微機(jī)監(jiān)測計算機(jī)房、二層信號電源室、二層正線信號設(shè)備室、二層運(yùn)用庫通信設(shè)備室、二層PIDS設(shè)備室、二層通信車載設(shè)備室。

3.3 系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)

設(shè)計時限:系統(tǒng)持續(xù)噴霧時間≥30 min。系統(tǒng)響應(yīng)時間≤30 s。

系統(tǒng)工作壓力:泵組工作壓力≥12 MPa，系統(tǒng)最不利點噴頭壓力≥10 MPa。

噴頭布置:

① 噴頭的安裝間距不大于3.0 m，閉式噴頭不小于2.0 m，距離墻不大于1.5 m；閉式噴頭安裝距頂板的距離不應(yīng)大于150 mm，在靜電地板下采用側(cè)向安裝。

② 預(yù)作用閉式、閉式系統(tǒng)噴頭的特性系數(shù)（暫定）K=1.25;閉式噴頭動作溫度為57 ℃，RTI≤36 （m·s）^0.5。

3.4 系統(tǒng)設(shè)計流量計算

閉式系統(tǒng)（含預(yù)作用及濕式系統(tǒng)）的流量按作用面積內(nèi)噴頭數(shù)量計算：當(dāng)保護(hù)區(qū)面積>140 m²時，設(shè)計流量按140 m²內(nèi)所有噴頭同時噴霧流量之和計算；當(dāng)保護(hù)區(qū)面積<140 m²時按照保護(hù)區(qū)內(nèi)所有噴頭同時噴霧流量之和計算。

③ 儲水箱按不小于10 min系統(tǒng)用水量設(shè)置，并設(shè)置快速補(bǔ)水裝置。

3.5 系統(tǒng)組成及功能

高壓細(xì)水霧自動滅火系統(tǒng)由管網(wǎng)子系統(tǒng)和報警控制子系統(tǒng)兩部分組成。

① 管網(wǎng)子系統(tǒng)主要由水源、高壓泵組、穩(wěn)壓裝置、補(bǔ)水裝置、儲水箱、過濾器、區(qū)域控制閥箱、輸送管道、噴頭、其他附件等組成。

② 報警控制子系統(tǒng)由系統(tǒng)報警主機(jī)、就地控制盤、探測器(點型感煙,感溫)、警鈴、蜂鳴器及閃燈、釋放指示燈、手拉啟動器、緊急止噴按鈕、手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)和24VDC輔助電源箱(含蓄電池) 等部分組成。

③ 系統(tǒng)的操作方式:系統(tǒng)同時具有自動控制、手動控制和機(jī)械應(yīng)急操作三種控制方式。系統(tǒng)工作流程如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)工作流程

自動控制：滅火分區(qū)內(nèi)一路探測器報警后，就地控制盤聯(lián)動開啟警鈴；當(dāng)兩路探測器報警確認(rèn)火災(zāi)后，就地控制盤聯(lián)動開啟蜂鳴器及閃燈,停止警鈴動作，30 s延時后打開相應(yīng)滅火分區(qū)區(qū)域控制閥，向配水管供水。當(dāng)閉式噴頭玻璃泡的溫度達(dá)到動作溫度時，玻璃泡破碎，系統(tǒng)噴放細(xì)水霧滅火（濕式系統(tǒng)無報警系統(tǒng)，其余與預(yù)作用系統(tǒng)一致）。

手動控制：就地控制盤處在手動工作模式下，在手動按下緊急釋放按鈕后，控制盤自動實施系統(tǒng)聯(lián)動控制并釋放滅火劑或在車站控制室通過遠(yuǎn)程啟泵按鈕啟動滅火系統(tǒng)滅火。

機(jī)械應(yīng)急操作：當(dāng)自動控制與手動控制失效時，通過操作區(qū)域控制閥的手柄，打開控制閥，啟動系統(tǒng)，噴放細(xì)水霧滅火。

3.6 管道及接口

管道采用符合《流體輸送用不銹鋼無縫鋼管》(GB/T 14976—2002)和《流體輸送用不銹鋼焊接鋼管》(GB/T 12771—2008)要求的不銹鋼無縫鋼管，材質(zhì)為不銹鋼SUS316，工作壓力為16 MPa，采用焊接或卡套連接。

3.7 水源

介質(zhì)來源為廣州地區(qū)城市自來水，水質(zhì)符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749—2006)的要求。

4 經(jīng)驗及建議

① 國內(nèi)外的規(guī)范均要求對細(xì)水霧的研究、設(shè)計及應(yīng)用必須建立在實體火災(zāi)試驗的基礎(chǔ)上，每項設(shè)計成果必須有實體火災(zāi)試驗為依據(jù)來證明系統(tǒng)滅火的有效性。七號線一期工程在招標(biāo)文件中建議選取標(biāo)準(zhǔn)站謝村站信號設(shè)備及電源室、0.4 kV開關(guān)柜室進(jìn)行1 ∶1全性能實體火災(zāi)模擬試驗，并建議賣方提供測試地點、所有測試設(shè)備，具體試驗方案在設(shè)計聯(lián)絡(luò)中確定。同時要求投標(biāo)人提供國家授權(quán)的第三方權(quán)威機(jī)構(gòu)出具的類似應(yīng)用場所實體火災(zāi)模擬試驗報告。

② 高壓細(xì)水霧自動滅火系統(tǒng)由低壓配電專業(yè)提供一級負(fù)荷的雙回路電源。地鐵車站內(nèi)0.4 kV開關(guān)柜室的主、備用動力變壓器通常設(shè)置于同一房間內(nèi)，且0.4 kV開關(guān)柜室屬于自動滅火系統(tǒng)保護(hù)對象，一旦發(fā)生火災(zāi)，可能導(dǎo)致高壓泵組電源被切斷，無法滅火。為保證自動滅火系統(tǒng)有可靠的電源，本項目0.4 kV開關(guān)柜室的主、備用動力變壓器分別設(shè)置于兩個房間內(nèi)，在這種情況下即使發(fā)生火災(zāi)，也能保證至少一個回路的電源供高壓泵組使用。

③ 七號線一期工程在系統(tǒng)選型時充分調(diào)查了國內(nèi)高壓細(xì)水霧使用情況及廣州地鐵運(yùn)營部門意見，全線均采用了可以防止誤噴的預(yù)作用閉式系統(tǒng)。

④ 國家細(xì)水霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范目前還未正式出版，如能正式實施，對指導(dǎo)工程設(shè)計、施工、驗收以及促進(jìn)行業(yè)發(fā)展將有極大意義。

5 結(jié)語

細(xì)水霧滅火系統(tǒng)作為一種新型、環(huán)保的滅火系統(tǒng)，其優(yōu)點明顯，使用前景廣闊，但仍需不斷提高其適用性，完善設(shè)備的設(shè)計選型及與相關(guān)專業(yè)設(shè)計接口等，希望廣州地鐵七號線設(shè)計建造的技術(shù)及經(jīng)驗?zāi)転橥�行提供借鑒。

（本文發(fā)表于《中國給水排水》雜志2015年第14期“設(shè)計經(jīng)驗”欄目）

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