气体灭火系统与高压细水雾灭火系统在地铁中的应用比较

■ 魏 渊

（上海市消防救援总队水上支队，上海 200125）

详实介绍气体灭火系统与高压细水雾灭火系统，对两种灭火系统的经济性、操作性与维护保养进行对比，并分析、比较在地铁设施保护中的应用情况，得出高压细水雾灭火系统更优于气体灭火系统的结论。

气体灭火系统；高压细水雾灭火系统；地铁；消防

0 引言

地铁是目前世界上能够有效解决大中型城市人们出行问题较为便捷、经济和高效的交通工具，在促进城市繁荣、实现城市经济和社会可持续发展中发挥着举足轻重的作用。随着运营里程数的增加，上海轨道交通客流量也随之不断攀升，目前日均客流稳定于750余万人次、周末均超过900万人次，极端峰值达1 400万人次，日均投放运营列车班次4 000余次，跨越了上海15个行政区。另外，轨道区域还有30多座主变电站，28个全网络停车基地（轨道26个，磁浮2个）、1个集中控制中心等各种重要设施机房。

地铁在城市化建设中的作用的提升，对地铁公共安全的要求也相应提高。以运营安全为例，地铁线路中的设备不断老化，发生火灾危险的系数越来越高，一旦发生火灾事故，会造成不可估量的严重后果。如2012年5月16日，世纪大道站内站厅层B区下行8号自动扶梯上部机舱内因电气线路故障冒烟并起火，虽未造成人员伤亡，但引起了较大的社会影响；因此，在地铁重要设备用房选择更适合的灭火系统将大大降低火灾的危险性。

作为目前在上海地铁重要设备用房应用最广泛的气体灭火系统（INERGEN与FM 200）和高压细水雾系统，由于两者的性能特点、灭火原理、设计要求等方面的差异，只有充分了解两个灭火系统的特点，才能在地铁消防安全中起到更好的作用，得到广泛的应用。

1 高压细水雾系统

1.1 高压细水雾系统概述

高压细水雾系统是一种新型的灭火系统（见图1）。由于该系统采用了水作为灭火介质，具有非常良好的环保功能。冷却作用、窒息作用、消烟作用以及隔绝热辐射是高压细水雾灭火系统消除火情的主要方式。当细水雾迅速汽化时，可以带走大量的热量，从而实现冷却火灾现场的温度；当细水雾被汽化时，其体积可以膨胀1 700倍，从而阻止外围的氧气进入，起到隔离氧气的灭火作用；此外，细水雾可以将气体与烟雾大量吸附，从而起到消烟作用；而利用细水雾系统产生的大量雾滴可以将火灾现场隔离起来，起到水雾保护罩的作用，从而减少辐射热对人员与设备的影响。

图1 高压细水雾灭火系统

1.2 高压细水雾在上海地铁中的应用

高压细水雾灭火系统是利用纯水作为灭火介质，采用特殊的喷头在特定的压力工作下（通常为10 MPa）将水流直接或采用氮气等雾化介质将水分解成细水雾或分解成细小水滴进行灭火或防护冷却的一种固定式灭火系统。

目前，高压细水雾灭火系统在上海轨道交通11号线得到了成功的应用，在地铁站台的轨行区、站厅层的公共区以及强弱电的设备区的灭火消防应用中，展示了良好的适用性，完全替代了自动喷水灭火系统和气体灭火系统。地铁站台的轨行区是列车到站后乘客乘车与下车的重要通道。当列车出现失火的情况，必须进站打开屏蔽门进行疏散时，火灾非常容易扩散至地铁车站中，而使用高压细水雾灭火系统则可以对以往地铁消防工作进行大幅度的改进。

其巨大优势主要表现在4个方面：1）由于高压细水雾灭火系统可以有效地吸收乘客逃生道路上的有毒气体，并降低烟雾的温度，从而提高了站台能见度和氧气含量，在改善乘客生存环境的同时为灭火救援创造了良好的条件；2）由于高压细水雾灭火系统的喷水量与自动喷水灭火系统相比水量较小，不容易造成站台湿滑，可以帮助乘客疏散与逃生。与原来的喷水灭火系统比较，高压细水雾灭火系统具有较大的优势（见图2）；3）水雾雾滴直径极小，且有间隙不连续，电绝缘性能好，可以扑救带电设备火灾，对热辐射有很好的屏蔽作用，从而有效控制火势蔓延；4）灭火效率相对较高，因细水雾遇火后可以立刻气化，迅速降低温度，经试验表明其冷却速度比一般喷淋系统快了近100倍。

图2 地铁高压细水雾系统流程图

2 气体灭火系统

2.1 气体灭火系统（INERGEN与FM 200）概述

INERGEN气体灭火系统与FM 200气体灭火系统也是目前上海地铁消防工作中主要选择的气体灭火方式。其中INERGEN气体灭火系统中使用的INERGEN也被称为烟烙尽，它的成分由52%的氮气，40%的氩气以及8%的二氧化碳组成。其密度略大于空气，由于这一灭火剂的成分是三种自然界气体的混合物，具有无毒无色及不导电的优点。

相较于INERGEN来说，FM 200有其优点，即：具有良好的灭火效率，灭火速度快，效果好。也有缺点：如有毒性。国外对FM 200所做的大量研究表明，FM 200灭火系统随着火灾规模和喷放时间的延长，产生的HF浓度越高，对精密仪器和设备的酸蚀作用就越强。同时，因FM 200在喷放时产生“白雾”，在气体扩散的过程中更具危险性，对人的危害系数也越大。

2.2 气体灭火系统选择原则

气体灭火中所使用的灭火剂的种类不一样，灭火剂的性能有很大的差别，所以在地铁中使用气体灭火时一定要考虑灭火剂的具体特点，并结合保护场地的要求，综合考虑选择灭火系统。

一般认为，以下6个原则是气体灭火剂的重要选择条件：1）对环境污染最小的原则，特别是要注意保护臭氧层；2）灭火使用浓度最小的原则，灭火浓度越小，灭火剂的使用量就越小；3）在大气中存留时期短，使其具有较小的潜在危险；4）温室危害最轻的原则；5）毒性最低的原则，并注重对保护场所设备的报护；6）价格较低的原则，主要考虑灭火剂的价格与设备的投入资金。

2.3 气体灭火系统在地铁中的应用

气体自动灭火系统一般安装在车站的重要设备用房，如车站的通信机械室、信号机械室、民用通信机房、地下主变电站、降压站、牵引变电所、电器设备室等场所。

上海轨道交通一号线采用烟烙尽气体灭火系统。三号线控制中心、七号线风井采用七氟丙烷气体灭火系统。二、三、八号线小部分设备用房采用单元独立式七氟丙烷气体灭火系统。

3 气体灭火系统与高压细水雾系统的应用比较

3.1 经济性比较

根据多年的地铁建设经验，为了说明气体灭火系统与高压细水雾系统在地铁中的经济性比较，本文对INERGEN气体灭火系统与高压细水雾灭火系统展开了经济性的应用比较。

1）INERGEN气体灭火系统与高压细水雾灭火系统两者在设备使用面积上具有较大的区别，INERGEN以气态方式进行存储，存储所需瓶组的数量较多，而且要求相邻存储罐之间必须有一定的间距，所以其使用面积比较大，约为数十平方米左右。而高压细水雾灭火系统可与地铁站原有的消防泵合建，所以使用的面积较小。一般来说，高压细水雾灭火系统需要的空间仅仅为气体灭火系统的1/7～1/4。

2）系统设备投入方面。经相关调研发现，同为进口的两个灭火系统设备需要投入相似的资金。

3）系统维护费用方面。由于高压细水雾灭火系统的组成主要包括水泵与水箱等设备，易于维护管理，而且使用的灭火剂是常见的水，非常廉价易得。而气体灭火系统为高压系统，气瓶长期处于高压状态，需要经常性地观察与维护。为了保证消防安全，灭火剂需要定期更换，费用较高。

3.2 系统操作性比较

高压细水雾灭火系统与气体灭火系统的灭火方式都采用了全淹没式，为了实现及时的消防效果，两种灭火系统都要求设置完整的感温探测报警装置，与通风空调设备联动方式相同，灭火效率都非常高。这两种灭火系统都是自动灭火系统。INERGEN气体灭火系统中所使用的灭火剂是以气体状态贮存的，其需要高压贮存，压力高达15 MPa，当其释放时可能造成被保护物的损害。而由于高压细水雾灭火系统的用水量仅为常规水喷淋的5%，避免了对设备造成损伤，所以高压细水雾灭火系统的实际操作较为安全。

3.3 在地铁中的优势特点比较

通过上述比较，高压细水雾灭火系统具有安全环保、净化延期、屏蔽热辐射、及时喷放、系统寿命长、配置灵活、安装简便、便于维护、扩容性高的优点，可以替代气体灭火系统在地铁众多消防场所使用，包括电气设备房间，可以取得客观的经济效益、环境效益，如表1所示。

表1 常用灭火系统性能对比

4 结语

高压细水雾系统与气体灭火系统在地铁这一特殊环境中的应用比较，其在经济上具有投入低、维护保养成本低的优势；在火灾现场人员安全疏散及救援上，具有降温、防毒、除烟等优势，能够有效提高能见度和火场氧浓度；此外，高压细水雾灭火设备相比其他气体灭火设备具有表面冷却的特点，在扑救设备用房中电器火灾上，具有不导电、无水渍、防复燃等多项优势。鉴于设备用房在地铁中的重要性和特殊性，以及随着设备使用时间的不断延续，设备发生电器火灾的概率越来越高，因此在地铁中应结合实际，优先考虑高压细水雾灭火系统。