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给排水消防系统在地铁车站中的应用及探讨

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阿狸 发表于 2019-9-5 09:10:34 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题

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  随着国内城市经济规模的高速发展,城市区域的快速扩张,交通拥挤,出行困难成为越来越突出的社会矛盾,地铁作为解决大中城市人们社会活动最为便捷、方便、高效的一种交通工具,日益受到市民的欢迎,同时地铁的大流量、高速度、低耗能、无污染在国内节能减排、保护环境的大背景下,受到国家政策的支持,可以断定中国具备一定经济实力的城市将会掀起地铁建设的高潮,截止到2011年10月,国内大陆已有8个城市正式开通地铁,另有20个城市已得到国家批准开始建设,还有一些城市正在申报或规划中。

 城市地铁迅速发展的同时,地铁灾害也越来越引起人们的重视,在所有的灾害中地铁火灾是不容忽视的问题,在过去的近四十年中,仅在欧洲和北美,火灾就发生了50多起,例如1987年的伦敦国王十字地铁车站发生火灾,致使32人死亡,80多人受伤,经济损失巨大;1995阿塞拜疆巴库地铁火灾,致使588人死亡,269人受伤,经济损失难以估计;2006年美国芝加哥地铁火灾,致使152人受伤,经济损失严重等。我们的近邻韩国2003年发生的大邱地铁火灾,致使126人死亡、146人受伤、318人失踪,以及俄罗斯2010年莫斯科地铁站2个车站爆炸导致的火灾,致使39人死亡,两者均造成巨大的财产损失,我国地铁自1969年投入运营以来,据不完全统计共发生150多次严重程度不同的火灾。

  历史的教训是深刻的,地铁火灾事故的预防和应对应引起社会共同的关注,作为地铁给排水消防系统的设计人员,更应该在设计中全面考虑,积极布置对地铁火灾具备积极意义的控火、灭火系统,对当前的设计进行反思,继承以往设计中优秀的文化成果,同时对出现的新问题,面对的新情况进行全面的探讨。

  消火栓系统在地铁车站的应用及探讨

  现行《地铁设计规范》(BG50157-2003)19.1.27条要求地下车站站厅、站台、设备及管理用房区域、人行通道、地下区间隧道应设室内消火栓。同样,规范要求车站消火栓系统采用双水源引入,如市政水压满足要求,直接与车站内部立体环状消防栓给水管网相连,否则,通过加压泵后与车站立体管网相连,如满足双水源条件,经消防部门同意后,可以不设置消防水池,直接从市政管网抽水,采用市政给水管网稳压。消火栓的布置应保证有两支水枪的充实水柱同时到达室内任何部位。站厅层、设备区及人行通道采用单口单阀消火栓,间距不大于30 m;站台层公共区采用双口双阀消火栓,消火栓间距为40 m~50 m,为管理方便,灭火器通常和消防栓共箱设置,需要特殊保护的电气房间、以及不满足灭火器保护距离要求公共区根据计算再单独设置。室内消火栓系统需要在室外设置水泵接合器,在室外15-40米的范围内如没有室外消火栓,还应在引入管上设置室外消火栓。

   消火栓给水系统作为建筑物内最基本的灭火系统,国内地铁车站中均设置了这一系统,消火栓系统具有管道系统简单、灭火安全可靠性强、水枪喷水流量大、着火点不易复燃,高压水柱,可以冲散燃烧物,显著减弱燃烧强度,同时可以使用水枪将火灾控制在一定的范围内,有利于乘客和运营人员的疏散和逃生。

   消火栓系统是地铁车站控火、灭火所必备的,但是消火栓系统的弱点也是显著的:首先、火灾的确认需要依靠火灾自动报警系统或由现场人员确定;其次、消火栓需要由专业的消防队员和有经验的运营人员操作;最后火灾发生的随机性,无论早晚,都有可能发生,消防队能否在火灾可控制的时间内及时赶到,也有待商榷。总之,消火栓系统在具有灭火可靠性的同时,也具有被动性,建筑结构复杂、人员密集的地铁车站,仅在站厅、站台层设置消火栓系统是不够的,还应该引入自动喷水灭火系统,增强车站及时灭火的主动性。

  自动喷水灭火系统在地铁中的应用及其探讨

  地铁车站喷淋系统一般为稳高压系统,即设有稳压装置(包括2台稳压泵和1个气压罐),保护范围为站厅层、站台层公共区;水喷淋系统在车站地面设置两套地上式消防水泵接合器。喷淋系统水源由不同的市政给水管段引入两路DN200的进水管,经水表井后接入设在车站内的消防泵房,消防泵房内设喷淋泵组、稳压泵组、气压罐和湿式报警阀组,泵组均为一用一备。消防控制中心设于站厅层车站控制室内。

   由于观念上的局限性,国内地铁车站设置自动喷水灭火系统的还不多,多在经济发达的美国、日本,西欧等国使用,随着经济的发展和安全要求的提高,尤其近年来地铁火灾产生的严重后果,地铁车站设置自动喷水灭火系统已经引起人们高度重视,2003年韩国大邱市地铁火灾发生后,上海市消防局要求所有的地铁车站均设置自动喷水灭火系统,天津地铁和大连地铁在换乘车站的站厅层也要求设置自动喷水灭火系统。

   在车站站厅、站台层设置自动喷水灭火系统的优点是明显的:一、系统可以实现自动控制,有效的扑灭初期火灾,且具有报警功能,不需要工作人员现场操作;二、可以降低车站内的温度,利于车站结构的保护,对车站灾后修建及快速恢复交通有重要作用;三、技术成熟,可靠性强,灭火及时,能够最大程度的保护逃生人员的生命和财产安全。也有一些学者反对在地铁车站的公共区设置自动喷水灭火系统,主要意见集中在:一、增加车站费用;二、喷头喷水会扰动车站上层烟气层,使下层清洁空气和上层高温烟气混合,增加对人们的危害,不利于人员逃生。根据日本政府对地铁车站建设费用提高的原因分析可以得到:由于环境、防灾,安全对策要求而提高的费用占所有费用的9%,而自动喷水灭火系统只是这9%中很小的一部分,对整个地铁车站的建设费用微乎其微;根据相关研究,通常火灾发生后120s,烟气才会有较大的扰动,根据人员逃生速度1.3m/s来计算,这段时间人员基本上已经逃离;均衡利弊,在地铁车站站厅、站台公共区设置自动喷水灭火系统能够使水消防系统更加完善,增强了控制火灾的主动性和成功率。

  4、气体自动灭火系统在国内地铁中的应用及其探讨。

   目前国内地铁气体自动灭火系统保护范围主要针对重要电气设备用房等,气体灭火系统选型主要集中在七氟丙烷灭火系统及IG541灭火系统。

   七氟丙烷灭火系统具有气瓶数量少、布置房间面积小、安装相对简单等优势,在国内地铁中应用较为广泛,但其仍存在着诸多缺点:工作压力较低,致使灭火剂输送距离较短,保护区距离一般不超过40 m;七氟丙烷在高温下的分解物氢氟酸是一种强酸,对电子设备有一定损害,对人体有明显的毒性作用,严重影响周围空气环境质量;七氟丙烷灭火剂全球变暖潜能GWP 值(全球变暖潜能值)与ODP值(臭氧耗减潜能值)均很高。随着全球变暖趋势的加剧、节能减排理念的深化以及国内对环境保护力度的加大,七氟丙烷灭火系统做为哈龙灭火系统的过渡型替代物会逐步输小使用范围,被其他新型环保的灭火系统所替代。

   IG 541灭火系统随着产品质量的逐步提高、设计与施工验收国家标准的颁布、以及该类灭火系统所具有的优越的性能,使其在国内地铁的应用中占据绝对的优势。IG541灭火系统贮存压力高,保护半径大;灭火介质由大气中存在的气体组成,不分解产生酸性气体,对环境无影响;在设计及施工等方面有了很成熟的应用经验。IG 541灭火系统也存在不足,由于该灭火系统的灭火机理是以降低防护区氧气浓度为途径, 而地铁设备用房由于通风和散热的需要,设置有大量通风口,存在开口不能及时关闭的风险,致使其灭火效能较低;地铁火灾发生、发展的不确定性因素很多,火灾扑灭后复燃的现象时有发生,对于地铁火灾的复燃现象也无法及时灭火;在车站站台层边缘屏蔽门附近这类非封闭空间,也不能采用气体灭火系统控制火灾;以及电缆隧道防护区空间大,需要的钢瓶较多,如采用此类灭火系统,致使储存房间面积过大而在地铁车站难以解决。

  5、高压细水雾灭火系统作为一种新型的灭火技术在地铁中的应用及探讨。

   与国内地铁不同的是,国外很多城市的地铁选用了高压细水雾灭火系统,保护对象不仅包括重要的电气设备房间,对电缆隧道(电缆夹层)、列车车厢、车站站台隧道等设备管理区也进行了积极的保护,国外的实践证明高压细水雾灭火系统在控制及扑灭地铁火灾中具有可靠持续性、环保节能性和电气安全性等优点,已成为国外地铁优先选用的灭火系统。

   高压细水雾的灭火机理及工作原理为介质水在高压泵组的工作压力下,通过喷头的微型喷嘴以相对于周围空气很高的速度被释放,由于水与空气的速度差而被撕裂形成水微粒,单位体积水的表面积增大,更容易进行热吸收,降低火场温度,冷却燃烧反映。水雾向火场喷射时,迅速由液体变为水蒸气,体积增大约1700倍,有效稀释了火焰附近的氧气并阻止外围氧气进入,从而窒息了燃烧反应,有效地控制了热辐射,将火灾控制在一定范围内,因此高压细水雾具备了高效率的冷却与降低氧浓度窒息火焰的双重作用。

   在明白高压细水雾的工作原理后,下面对高压细水雾具备的可靠持续性、环保节能性和电气安全性等优点作进一步的探讨。

   高压细水雾系统通常与车站其他水消防系统共享市政水源,根据保护区域的要求形成开式、闭式或者淹没式、局部式等不同类型的组合形式,均可形成可靠的灭火系统,高压细水雾系统本身具备持续喷射灭火的能力,在直接利用市政水源的情况,喷水持续时间可设计为30 min,为控制和扑灭火灾提供了时间上的保障,对于车站火灾的复燃,可以立即启动灭火,从而使高压细水雾的可靠持续性优于气体灭火系统。

   高压细水雾系统利用水作为控制和灭火的介质,在灭火过程中只有液相到气相的转化,对人和环境没有危害,相对上述气体介质更环保,同时介质水取材方便、价格低廉、一次灭火用水量通常不超过2m,而气体灭火系统的介质需要由专业的厂家生产,在生产的过程中会消耗相对多的能源,在节约能源上采用水作为介质也更为有利,从而使高压细水雾的环保节能性优于气体灭火系统。

   高压细水雾在灭火过程中形成的喷雾,通过卷吸和吸附作用有效降低火灾区域有毒烟气的浓度,根据国际消防研究组织的研究成果,火灾条件下对电气设备造成的损失约95%是烟气所致,这些烟气中的烟尘粘落在电气元件上,会造成电气绝缘性下降,设备金属件腐蚀老化,气体灭火系统无法消除火灾中产生的烟气,反而加剧了烟气的形成。电气安全性还与灭火介质的绝缘性有很大关系,高压细水雾雾滴很小,分散在空气中,呈不连续状态,具有良好的绝缘性,同时高压细水雾雾滴滞空性强,在扑灭火灾的过程中,接触到火源的立即汽化,未接触到火源的长时间停留在空中,在绝缘性上可以达到与气体介质相同的效果,综合比较,高压细水雾对电气安全性的影响优于气体灭火系统。

   高压细水雾是一项具有较高技术含量的新型灭火技术,由于我国设计及验收国家规范尚未正式颁布,国外很多国家的规范也没有给出明确的设计参数,通常采用性能化设计思路,这对设计人员的综合素质提出了很高的要求,需要综合了解防护区的火灾种类、设备的几何尺寸以及布置方式、喷嘴的流量系数及保护半径等诸多因素,由供货厂家根据大量的实验,提供出对应的设计参数。为了使高压细水雾能够在地铁中更广泛应用,还应在水质处理及喷头开发上借鉴国外经验尽快生产出成套的设备,同时对设备质量严格把关,细化产品型号,应对不同的场所使用不同的型号。

   高压细水雾灭火技术的大力发展和应用,符合国家环境保护可持续发展的理念,在我国加大节能减排力度,发展低碳经济的大背景下,上海地铁率先在4号线、6号线的控制中心采用高压细水雾进行保护,11号线北段更进一步采用高压细水雾灭火系统进行全面保护,其保护场所包括车控室、电气设备房(通信、信号、高低压室和蓄电池室等设备房)、轨行区等,完全替代了原有的气体灭火系统。

  6、结束语

   地铁车站本身所具备的特点决定了火灾发生时,为了乘客和运营人员能够及时逃生、经济损失尽量减少,灾后交通秩序尽快恢复,需要具备完善的给排水消防系统,因此,在地铁车站除常规的消火栓系统外,还应该在车站公共区增设自动喷水灭火系统,通过对气体灭火系统和高压细水雾灭火系统的论述和比较,高压细水雾在地铁车站的应用将能够进一步保障地铁车站运营的安全。

文章来源:(筑龙学社)如有侵权,请联系我们,我们将第一时间删除处理。

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