城市轨道交通调度中心自动灭火系统设计探讨

2013-04-10刘新兵施秀琴

河南科技 2013年5期

刘新兵施秀琴

（河南省消防总队，河南郑州 455000）

1 工程概况

某城市轨道交通调度楼建筑面积65000平方米，包括线路控制中心、应急中心、AFC清分清算中心、乘客信息编播中心、数据档案中心及相关管理办公等内容。该建筑地上25层，建筑高度110.00m，十四与十五层之间设有避难层；地下两层，为设备机房、汽车库及职工餐厅，设有人防工程。该工程建筑高度超过100米，属于一类高层，功能比较复杂，设备价值高，发生火灾后果严重，因此要求消防设计安全可靠、技术先进、经济合理。

2 自动喷水灭火系统

自动喷水灭火系统是一种技术成熟，应用广泛的自动灭火系统。本楼除了按照规范要求设计室内外消火栓系统外，本楼依照规范在大部分区域采用湿式自动喷水灭火系统，地下汽车库按中危险II级要求设计，其它部分按中危险I级要求设计[1]。地下汽车库设计喷水强度8L/min.m2。作用面积160m2，系统最不利点喷头工作压力取0.1Mpa，系统设计流量30L/s。地下车库及食堂操作间采用直立型喷头[2]。其余采用下垂型喷头。各种喷头的动作温度分别为：食堂操作间93℃级，地下车库79℃级，其余均为68℃级。地下车库喷头布置在“十”字梁空挡内，如遇风管或成排布置的管道宽度大于1.2m时，下方加设喷头保护。在地下二层消防泵房内设两台喷淋泵，一用一备，满足自动喷水灭火水泵的扬程和流量。在自动喷水灭火系统的屋顶水箱的体积间内设稳压装置进行系统稳压[3]。

自动喷水灭火系统分高、低区，低区报警阀组设在消防泵房内，高区报警阀组设在避难层设备间内，每组报警阀组负担喷头数不超过800个。水力警铃设于报警阀处的通道墙上。两组及以上报警阀组前的管道布置成环状。每个报警阀组供水的最高与最低位置喷头，其高程差不大于50m。每个防火分区均设水流指示器及信号阀，并在靠近管网末端设末端试水装置。自动喷水灭火系统高、低区各需要2个水泵接合器，并在其附近15至40m范围内设室外消火栓。自动喷水灭火系统高区设有消防水泵接合器接力设施，在十五层避难层设有接力水箱和接力水泵。稳压泵装置和报警阀组的压力开关均可自动启动喷洒水泵。水泵也可在消防控制中心和泵房内手动启、停。喷洒泵开启后，只能在消防结束之后手动停泵。自动喷水灭火系统工作泵和稳压泵的运行情况用红绿讯号灯显示于消防控制中心和泵房内的控制屏上。报警阀组、信号阀和各层水流指示器、动作讯号将显示于消防控制中心。

3 大空间智能灭火系统

大空间智能灭火系统是近几年开发的一种适用于高大空间的自动灭火系统，弥补了自动喷水系统不适用的高大空间场所，可以利用自动喷水系统的水源、泵房等硬件设施，硬件投资小，却增加了水灭火系统的全覆盖功能，较为经济合理。本楼为了改善高层办公环境，大楼内设有4个共享空间，每个共享空间跨越4层高度。因其高度超过8米，在每个共享空间设置ZSS-25自动扫描射水高空水炮灭火装置，标准工作压力0.60MPa，单个喷头流量5L/S，单个喷头保护半径20米，安装高度为6～20米。

4 气体灭火系统

目前常用的气体灭火系统有：CO2系统、七氟丙烷、IG-541、气溶胶等。根据工艺所提要求本楼的各种设备室、电源室设有气体灭火系统，在保护房间附近设钢瓶间。其主要功能是，当上述电气设备房间发生火灾事故时，能及时地监视报警，迅速灭火，避免人员伤亡，尽量减少设备及经济损失，保证地铁行车安全。对所选的气体灭火剂，除应满足电气设备灭火的技术要求外，尚应满足对人的毒性及环保等方面的要求[4]。

CO2系统的最小设计灭火浓度为34%，远大于人体的20%的致死（窒息作用）浓度，泄漏和误喷对人体有窒息作用，容易造成二次灾害，因此本次设计不推荐使用。

七氟丙烷与哈龙气体同属于氟系列的灭火剂，虽然不破坏臭氧层，但在大气中存活时间长，易造成大气温室效应；在灭火过程中的高温条件下裂解产生的热腐蚀产物，对精密仪器和人体有一定程度上的损害，它只能作过渡性替代物考虑，不属于永久替代哈龙系列的灭火剂；七氟丙烷气体灭火系统输送距离较短，低压系统最大输送距离为25m，高压系统最大输送距离也仅为70m，这会造成在中心内设置较多的气瓶间，系统的设备和气体用量也相应的增加。灭火剂充装费用高昂，因此将使地铁以后的运营管理费用增大。

IG-541是三种惰性气体的混合物：52%N2、40%Ar和8%CO2，其气体来自大气，灭火前后不会对人体造成伤害，对环保无任何影响，是一种绿色环保灭火剂。该系统保护距离较长，建筑布置灵活，对保护区的布置限制较小，能充分的体现组合分配式系统的优点。虽然该系统单个气瓶间所需面积相对于七氟丙烷气体系统较大，但总的气瓶间的数量减少，气瓶间所占用的总面积与七氟丙烷气体系统几乎差不多。因此本工程各种设备室、电源室推荐采用IG541全淹没式灭火系统[5]。

本设计IG541系统具有自动、手动及机械应急操作三种启动方式。自动状态下，当防护区发生火警时，气体灭火控制器接到防护区两独立火灾报警信号后立即发出联动信号。经过30秒时间延时，气体灭火控制器输出24伏直流电。启动自动灭火系统，IG-541经管网施放到防护区，控制器面板喷放指示灯亮，同时，控制器接收压力讯号器反馈信号。防护区内门灯显亮，避免人员误入。当防护区经常有人工作时，可以通过防护区门外的手动／自动转换开关，使系统从自动状态转换到手动状态，当防护区发生火警时，控制器只发出报警信号，不输出动作信号。由值班人员确认火警，按下控制器面板或击碎防护区门外紧急启动按钮，即可立即启动系统，喷放IG-541灭火剂。当自动、手动紧急启动都失灵时，可进入储瓶间内实现机械应急操作启动。只需拔出对应防护区启动瓶上的手动保险销，拍击手动按钮，即可完成整套系统的启动喷放工作，操作简单。

5 细水雾灭火系统

细水雾灭火系统是用特殊喷头喷洒细水雾进行灭火或控火的一种新型固定式灭火系统。细水雾雾滴直径很小，比表面积大，火场的火焰和高温将它迅速汽化，体积可膨胀1700倍以上，使空间的氧气含量降低；雾滴汽化时吸收大量热量，使燃烧物体及周围的温度下降，达到迅速灭火的目的。细水雾灭火系统对环境无污染；由于水雾雾滴直径很小，不连续，故电绝缘性能好，可以扑救带电设备火灾；灭火用水量小，水渍损失甚微，无需水池和大水箱；细水雾喷射时可净化火灾中的烟气，有利于安全疏散，适用于有人的场所；灭火效能高、应用范围广；水作为灭火剂来源广泛，价格低廉[6,7]。

细水雾特别适用于需要值班人员坚守岗位场所的消防需求。该调度中心的综合网管室、弱电机房、公用变电所等推荐采用高压细水雾开式系统进行保护，调度大厅采用闭式系统进行消防保护，共计保护面积为4291平方米。采用高压细水雾开式和闭式系统相结合的方式进行保护。本工程采用的是系统压力≥10MPa的高压细水雾灭火系统，根据保护对象的特点和全空间应用开式系统和闭式系统相结合的方法进行保护。按防护区结构布局特点，共分为16个防护分区。第1-15分区采用开式系统，第1-2分区采用流量系数K=0.6的高压细水雾开式喷头，3-15分区均采用流量系数K=0.7的高压细水雾开式喷头。第16分区采用闭式系统，采用K=1.5的高压细水雾闭式喷头。

开式系统每个防护分区由1个区域控制阀组进行控制。分区阀组分别放置在防护区外面附近容易操作处。本系统可和火灾自动报警系统联动，具有自动、手动和应急启动三种方式。闭式系统由闭式区域控制阀组进行控制，闭式区域控制阀包括高压电磁阀、流量开关等。高压细水雾开式灭火系统响应时间不大于45S。本系统按满足最大一个防火分区的灭火需要确定设计流量。本系统的设计流量按照开式系统最大一个分区进行设计最大分区流量为270L/min，选用规格为70L/min,16MPa的高压柱塞泵，4用1备。

第16防火分区为闭式系统，本分区闭式系统按作用面积140平方米计算，并对系统进行压力计算校核；得出：闭式系统设计流量Q=255L/min，所以本系统按照流量270L/min进行设计。系统持续喷水雾时间按15min。本高压细水雾系统采用消防电源供电。电压380V，50Hz，总容量不低于105KW，满足单台18.5KW电机逐台直接启动的要求。高压泵组设置在设备房内，泵房内设2立方米容量储水箱一个，补水流量不小于300L/min，系统所用水源可直接从生活用水或消防管道进行补水。