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淺談細水霧滅火系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用
摘 要： 城市軌道交通中的地鐵和輕軌等公共客運系統(tǒng)在許多大城市得到建設(shè)和發(fā)展， 其具有運量大、涉及面廣的特點。1旦發(fā)生火災(zāi)， 將造成不可挽回的經(jīng)濟損失和社會影響。在國家要求構(gòu)建和諧社會及提倡科技創(chuàng)新的背景下， 需要加大地鐵服務(wù)質(zhì)量， 提高地鐵的安全性。此文除闡述細水霧滅火系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用所具備的條件和要求外， 還根據(jù)實踐經(jīng)驗做了與其它滅火系統(tǒng)的比較， 分析了應(yīng)用中存在的問題并提出了解決辦法， 論證了該系統(tǒng)既高效又節(jié)能， 且適用于地鐵發(fā)展。
關(guān)鍵詞： 細水霧; 滅火系統(tǒng); 地鐵; 應(yīng)用
城市軌道交通中的地鐵和輕軌等公共客運系統(tǒng)， 由于具有大運量、高效率、低污染等優(yōu)勢， 并且隨著經(jīng)濟和人口的高速增長， 地鐵和輕軌在城市的建設(shè)和發(fā)展中將越來越受到重視。目前國內(nèi)已經(jīng)建成或正在建設(shè)地鐵和輕軌的城市有北京、上海、廣州、天津、深圳、南京、武漢、沈陽、哈爾濱等。軌道交通是1項綜合交通運輸系統(tǒng)， 涉及專業(yè)多， 技術(shù)復(fù)雜， 因此， 系統(tǒng)的安全及可靠性非常重要， 尤其是設(shè)置火災(zāi)的預(yù)防和救助系統(tǒng)， 防止火災(zāi)發(fā)生及蔓延尤為重要。
細水霧滅火系統(tǒng)是1項預(yù)防撲救火災(zāi)的新技術(shù)， 在國外大型工程項目及地鐵中應(yīng)用較廣， 但在國內(nèi)地鐵中仍wu應(yīng)用先例。目前國內(nèi)地鐵主要使用⑦氟丙烷(HFC- 227ea) 或者惰性氣體(IG541) 氣體滅火系統(tǒng)， 以保護車站控制室、通信、信號機械室、變配電室等重要電氣設(shè)備房間。但由于滅火劑比較昂貴， 容易泄露， 工程建設(shè)投資和運營費用較高， 另外系統(tǒng)誤噴后的廢氣也會對周圍環(huán)境產(chǎn)生影響。因此， 在環(huán)保日益受到重視的今天， 有必要探尋1種既符合環(huán)保要求， 又節(jié)約投資和水資源的新型滅火系統(tǒng)。此文正是從這個角度出發(fā)， 對細水霧滅火系統(tǒng)進行了分析與研究。
1 細水霧滅火系統(tǒng)概念及滅火原理
“細水霧”(water mist) 是相對于“水噴霧”(waterspray)的概念， 是使用特殊噴嘴、通過高壓噴水產(chǎn)生水微粒。細水霧滅火主要是通過高效率的冷卻與缺氧窒息的雙重作用。水微粒子化以后， 即使同樣體積的水， 也可使總表面積增大， 而表面積的增大， 更容易進行熱吸收， 冷卻燃燒反應(yīng)。吸收熱的水微粒容易汽化， 體積增大約 1 700 倍。由于水蒸汽的產(chǎn)生， 既稀釋了火焰附近氧氣的濃度， 窒息了燃燒反應(yīng)， 又有效地控制了熱輻射。
2 細水霧滅火系統(tǒng)與其它氣體滅火系統(tǒng)的比較
在地鐵的電氣設(shè)備用房設(shè)置合適的滅火系統(tǒng)應(yīng)達到控火或滅火的目的。系統(tǒng)的選擇不僅應(yīng)從安全角度考慮， 還應(yīng)追求以人為本的目的; 既要滅火效率高， 又要經(jīng)濟且對環(huán)境wu影響。筆者通過多年地鐵設(shè)計實踐， 從如下幾個方面對細水霧滅火系統(tǒng)與⑦氟丙烷滅火系統(tǒng)及惰性氣體(IG541) 系統(tǒng)進行比選研究， 希望能早日把細水霧滅火技術(shù)應(yīng)用到國內(nèi)地鐵設(shè)計中。
(1)系統(tǒng)構(gòu)成及滅火效果比較
細水霧滅火系統(tǒng)是由連接供水部件或同時供水及霧化介質(zhì)的部件， 并配備 1 個或多個噴頭， 能夠噴放細水霧來控火、抑火和滅火的配水系統(tǒng)�？煞譃楦�、中、低壓系統(tǒng)， 開式、閉式系統(tǒng)， 全淹沒、分區(qū)保護或局部應(yīng)用系統(tǒng)， 泵組式或瓶組式系統(tǒng)。滅火介質(zhì)為水， 對保護對象通過高效吸熱作用、窒息作用或阻隔輻射熱作用， 達到實施滅火、抑制及控制火災(zāi)、控溫和降塵的多種方式保護。
氣體滅火系統(tǒng)主要由滅火劑儲瓶、驅(qū)動鋼瓶、控制閥門、管網(wǎng)和噴嘴等部件組成。⑦氟丙烷滅火系統(tǒng)主要以化學(xué)抑制達到對保護對象的滅火目的;惰性氣體(IG541) 氣體滅火系統(tǒng)對保護對象是以物理窒息滅火機理實施保護目的。惰性氣體(IG541)滅火系統(tǒng)以惰性混合氣體為滅火劑， ⑦氟丙烷滅火系統(tǒng)以化學(xué)物質(zhì)(CF2- CHF- CF3) 為滅火劑， 2 種系統(tǒng)均為中高壓系統(tǒng)。
國內(nèi)外工程實例表明， 不論是細水霧滅火系統(tǒng)還是⑦氟丙烷、惰性氣體(IG541) 滅火系統(tǒng)均能達到較好的滅火效果。相比而言， 細水霧滅火系統(tǒng)由于以水為滅火劑， 所以取材方便、低廉， 1般情況下， 1次滅火用水量大約 0.6～1.5 m3， 而其它氣體滅火劑需要專業(yè)廠家的生產(chǎn)、采購， 因此采購費用較高; 1般情況下， 氣體滅火系統(tǒng)綜合造價高出細水霧滅火系統(tǒng) 20%。另外， 由于細水霧以冷卻為主要滅火機理， 滅火后不會復(fù)燃， 在水源保證情況下， 在盡可能短的時間內(nèi)， 可恢復(fù)補水， 能夠達到再次使用的目的; 而其它氣體滅火系統(tǒng)由于滅火劑都是由鋼瓶儲存的， 所以只能要求1次撲滅火災(zāi)。與氣體滅火系統(tǒng)比較， 細水霧滅火系統(tǒng)也存在缺點， 那就是滅火劑不可壓縮， 在同樣大小保護房間， 細水霧系統(tǒng)貯裝容器相對要大些。
(2)環(huán)境保護方面的影響比較
⑦氟丙烷為鹵代烷替代物， 滅火過程中產(chǎn)生的分解物是弱酸性氣體， 排放到大氣中會造成環(huán)境影響， 產(chǎn)生溫室效應(yīng)。雖然惰性氣體(IG541)氣體由大氣中自然存在的氣體組成， wu毒、wu腐蝕性分解物產(chǎn)生， 但是火災(zāi)時產(chǎn)生的煙氣會對環(huán)境產(chǎn)生影響。細水霧滅火技術(shù)作為哈龍主要替代技術(shù)之1， 以水為滅火劑， 是絕對的綠色環(huán)保產(chǎn)品， 對人體和環(huán)境沒有任何危害， 另外還具有清洗煙霧中有毒成份及降塵的功能， 有利于人員逃生， 因此可以實現(xiàn)以人為本的設(shè)計理念。(3)與相關(guān)專業(yè)接口的影響比較
地鐵中與自動滅火系統(tǒng)關(guān)系密切的主要是防災(zāi)報警和環(huán)控通風(fēng)專業(yè)， 不論是細水霧還是其它氣體滅火系統(tǒng)均要求設(shè)置完善的感溫探測報警控制。由于地鐵的防護區(qū)設(shè)在地下， 氣體滅火系統(tǒng)在滅火后， 防護區(qū)內(nèi)會有有毒、有害氣體存留， 不能自動排出， 必須打開排煙風(fēng)機排出。另外， 由于有害氣體較重， 1般集中在防護區(qū)下部， 排煙風(fēng)口也應(yīng)該設(shè)在下部， 這可能會影響到防護區(qū)的使用， 從而必須增加建筑面積， 細水霧滅火系統(tǒng)滅火后不會產(chǎn)生有害氣體， 因而不需火災(zāi)模式下單獨排煙， 但需考慮泵房設(shè)備房間內(nèi)設(shè)置排水措施， 1般情況下可充分利用地鐵內(nèi)的排水系統(tǒng)。
(4)營運管理方面的影響比較
氣體滅火系統(tǒng)需要經(jīng)過培訓(xùn)的專業(yè)人員進行維護管理， 每月應(yīng)對系統(tǒng)檢查 2 次， 每年應(yīng)對系統(tǒng)進行 2 次全面檢查， 要定期對儲氣瓶進行稱重， 如果滅火劑凈重小于設(shè)計的 95%應(yīng)再充裝， 運營管理費用比較高。細水霧滅火系統(tǒng)日常維護簡單， 費用較低。另外， 氣體滅火系統(tǒng)誤噴后， 可能造成人員傷亡， 防護清理較慢， 系統(tǒng)恢復(fù)需要重裝儲氣瓶， 每座車站需要藥劑大約 60 萬元， 細水霧滅火系統(tǒng)誤噴后， 誤噴損失費用將大大降低， 而且防護區(qū)容易清理， 能保證電氣設(shè)備很快恢復(fù)使用。
3 細水霧滅火系統(tǒng)的應(yīng)用存在問題的分析與研究
(1) 細水霧滅火系統(tǒng)是1項具有較高技術(shù)含量的自動滅火系統(tǒng)， 鑒于目前國內(nèi)地鐵行業(yè)wu實際工程可參考借鑒， 而且相關(guān)的規(guī)范標準比較匱乏， 因而系統(tǒng)的選擇應(yīng)考慮到地鐵工程中需有持續(xù)的供水滅火條件， 減少設(shè)備系統(tǒng)占地面積等因素。系統(tǒng)水源應(yīng)優(yōu)先采用城市自來水， 建議采用膜處理技術(shù)對系統(tǒng)進水水質(zhì)進行處理。系統(tǒng)貯配水容器、管道、加壓設(shè)備等應(yīng)選擇不會造成系統(tǒng)2次污染的設(shè)備或裝置， 以免影響噴頭噴霧效果或堵塞噴頭。
(2) 細水霧滅火系統(tǒng)在使用過程中由于產(chǎn)品或操作者等原因， 可能造成誤噴現(xiàn)象。因此， 為最大限度降低誤噴的可能性， 可選用閉式預(yù)作用自動滅火系統(tǒng)。
(3) 當采用高壓細水霧自動滅火系統(tǒng)用于封閉空間場所時， 應(yīng)采用全淹沒保護方式。建議防護區(qū)結(jié)構(gòu)及門、窗的耐火極限不低于 0.50 h， 吊頂?shù)哪突饦O限不低于 0.25 h， 這是為了防止防護區(qū)外的火災(zāi)蔓延到防護區(qū)內(nèi)。同時， 細水霧自動滅火系統(tǒng)要求在發(fā)出火警至滅火的1段時間內(nèi)， 建筑構(gòu)件不會受到損壞， 以確保防護區(qū)的密閉性， 不會造成滅火劑流失， 影響滅火效果; 而且地鐵內(nèi)防護區(qū)各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件等容易達到上述要求， 不增加額外土建投資。細水霧滅火系統(tǒng)啟動前， 所設(shè)的通風(fēng)機、排煙機、送風(fēng)機及其管道中的防火閥、排煙防火閥等應(yīng)能自動關(guān)閉， 避免滅火劑隨著風(fēng)道很快流出防護區(qū)， 影響滅火效果。
(4) 在噴頭與保護對象之間， 噴頭噴射角有效范圍內(nèi)不應(yīng)有遮擋物， 避免影響滅火效果。
(5) 封閉空間場所內(nèi)， 防護區(qū)門應(yīng)采用防火門，并向疏散方向開啟， 且能自動關(guān)閉。
(6) 細水霧滅火系統(tǒng)要求環(huán)境溫度1般為 4～50 ℃， 通過地鐵內(nèi)的環(huán)控通風(fēng)系統(tǒng)能保證對溫度的自動調(diào)節(jié)。
4 結(jié) 論
鑒于上述研究證明， 細水霧滅火系統(tǒng)是繼⑦氟丙烷、惰性氣體(IG541) 滅火系統(tǒng)之后的又1種新型高效的滅火系統(tǒng)， 是1種既節(jié)約投資又環(huán)保的滅火系統(tǒng)， 可以替代其它氣體滅火系統(tǒng)在地鐵的電氣設(shè)備房間應(yīng)用。為了在地鐵內(nèi)更好地應(yīng)用細水霧滅火系統(tǒng)， 還要在水質(zhì)處理和噴頭開發(fā)上借鑒國外先進經(jīng)驗盡快生產(chǎn)出成套的設(shè)備， 使之能完全達到國產(chǎn)化， 顯著降低工程建設(shè)成本。在細水霧滅火系統(tǒng)設(shè)計、施工及驗收方面， 我國南方某省區(qū)已經(jīng)制定了地方標準， 但為滿足國內(nèi)其它城市地鐵建設(shè)需要， 建議盡早制定相關(guān)的國家或行業(yè)標準， 使這項新技術(shù)能夠盡快應(yīng)用推廣。
參考文獻：
[1]DBJ/T15- 41- 2005.細水霧滅火系統(tǒng)設(shè)計施工及驗收規(guī)范[S].
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