廣州地鐵七號線高壓細水霧滅火系統(tǒng)的設計

涂小華¹,歐陽開²

(1.廣州地鐵設計研究院有限公司，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計采用了高壓細水霧滅火系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)的選型及設計經驗,并結合工程的特點，提出了設計建議，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（廣州南站至大學城南）全長約18.60 km，均為地下線路，共設9座車站，其中換乘站4座，平均站間距為2.30 km，設車輛段1座，控制中心設于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)用于保護重要電氣設備房。

2 細水霧滅火系統(tǒng)選型

2.1 地鐵保護對象火災特征

設備房內的設備火災特征具體見表1。

表1 地鐵保護對象設備火災特征

地鐵電氣設備房的可燃物以靜態(tài)可燃物為主，靜態(tài)可燃物指設備房內固有的可燃物質，原則上不隨時間變化而發(fā)生變化，一般包括各種設備、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《細水霧自動滅火系統(tǒng)在地鐵工程中應用研究》課題研究，得出細水霧滅火系統(tǒng)可以在地鐵工程中應用的結論。項目組還實地考察了西班牙馬德里地鐵的細水霧滅火系統(tǒng)應用情況，馬德里地鐵在5條線路共82個車站及線網控制中心重要電氣設備房、控制中心大廳采用高壓細水霧滅火系統(tǒng)，系統(tǒng)為泵組式預作用閉式系統(tǒng)。

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

地鐵電氣設備房能否正常使用直接關系到線路運營安全。因此選擇的細水霧系統(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水霧滅火系統(tǒng)采用泵組式預作用閉式系統(tǒng)進行保護，對于有吊頂及靜電地板的設備房，吊頂及工作層采用預作用閉式系統(tǒng)，靜電地板下由于空間狹窄（高度為300～450 mm），難以設置火災自動報警系統(tǒng)，因此，參照自動噴淋系統(tǒng)，設置濕式閉式系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)的設計

3.1 設計依據

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

3.2 系統(tǒng)的保護范圍

① 地下車站

通信設備室及電源室、信號設備及電源室、綜合監(jiān)控設備室、PIDS設備室、屏蔽門設備及控制室、0.4 kV開關柜室、環(huán)控電控室、應急照明電源室、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直流開關柜室（高壓開關柜室）、跟隨變電所、混合開關柜室、與直流開關柜室合建的33 kV開關柜室、整流變壓器室。

② 地下區(qū)間風機房

0.4 kV開關柜室、應急照明電源室。

③ 大洲車輛段

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

運轉樓：一層DCC室綜合設備室、二層信號設備室、二層聯(lián)鎖與微機監(jiān)測計算機房、二層信號電源室、二層正線信號設備室、二層運用庫通信設備室、二層PIDS設備室、二層通信車載設備室。

3.3 系統(tǒng)的設計參數

設計時限:系統(tǒng)持續(xù)噴霧時間≥30 min。系統(tǒng)響應時間≤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大于150 mm，在靜電地板下采用側向安裝。

② 預作用閉式、閉式系統(tǒng)噴頭的特性系數（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)設計流量計算

閉式系統(tǒng)（含預作用及濕式系統(tǒng)）的流量按作用面積內噴頭數量計算：當保護區(qū)面積>140 m²時，設計流量按140 m²內所有噴頭同時噴霧流量之和計算；當保護區(qū)面積<140 m²時按照保護區(qū)內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)用水量設置，并設置快速補水裝置。

3.5 系統(tǒng)組成及功能

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

① 管網子系統(tǒng)主要由水源、高壓泵組、穩(wěn)壓裝置、補水裝置、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、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/自動轉換開關和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、手動控制和機械應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)內一路探測器報警后，就地控制盤聯(lián)動開啟警鈴；當兩路探測器報警確認火災后，就地控制盤聯(lián)動開啟蜂鳴器及閃燈,停止警鈴動作，30 s延時后打開相應滅火分區(qū)區(qū)域控制閥，向配水管供水。當閉式噴頭玻璃泡的溫度達到動作溫度時，玻璃泡破碎，系統(tǒng)噴放細水霧滅火（濕式系統(tǒng)無報警系統(tǒng)，其余與預作用系統(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程啟泵按鈕啟動滅火系統(tǒng)滅火。

機械應急操作：當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

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

4 經驗及建議

① 國內外的規(guī)范均要求對細水霧的研究、設計及應用必須建立在實體火災試驗的基礎上，每項設計成果必須有實體火災試驗為依據來證明系統(tǒng)滅火的有效性。七號線一期工程在招標文件中建議選取標準站謝村站信號設備及電源室、0.4 kV開關柜室進行1 ∶1全性能實體火災模擬試驗，并建議賣方提供測試地點、所有測試設備，具體試驗方案在設計聯(lián)絡中確定。同時要求投標人提供國家授權的第三方權威機構出具的類似應用場所實體火災模擬試驗報告。

② 高壓細水霧自動滅火系統(tǒng)由低壓配電專業(yè)提供一級負荷的雙回路電源。地鐵車站內0.4 kV開關柜室的主、備用動力變壓器通常設置于同一房間內，且0.4 kV開關柜室屬于自動滅火系統(tǒng)保護對象，一旦發(fā)生火災，可能導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開關柜室的主、備用動力變壓器分別設置于兩個房間內，在這種情況下即使發(fā)生火災，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)選型時充分調查了國內高壓細水霧使用情況及廣州地鐵運營部門意見，全線均采用了可以防止誤噴的預作用閉式系統(tǒng)。

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

5 結語

細水霧滅火系統(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，完善設備的設計選型及與相關專業(yè)設計接口等，希望廣州地鐵七號線設計建造的技術及經驗能為同行提供借鑒。

（本文發(fā)表于《中國給水排水》雜志2015年第14期“設計經驗”欄目）

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