广州地铁七号线高压细水雾灭火系统的设计
广州地铁七号线高压细水雾灭火系统的设计
涂小华1,欧阳开2
(1.广州地铁设计研究院有限公司，广东广州510010；2.广州市地下铁道总公司，广东广州510030)
摘要：广州地铁七号线消防设计采用了高压细水雾灭火系统，介绍了系统的选型及设计经验,并结合工程的特点，提出了设计建议，供同类工程借鉴参考。
1 工程概述
广州地铁七号线一期工程（广州南站至大学城南）全长约18.60 km，均为地下线路，共设9座车站，其中换乘站4座，平均站间距为2.30 km，设车辆段1座，控制中心设于3号线大石控制中心，工程投资为94.67亿元。本工程自动灭火系统采用高压细水雾灭火系统，这是广州地铁继珠江新城旅客自动输送系统(APM)后，再次将该系统用于保护重要电气设备房。
2 细水雾灭火系统选型
2.1 地铁保护对象火灾特征
设备房内的设备火灾特征具体见表1。
表1 地铁保护对象设备火灾特征
地铁电气设备房的可燃物以静态可燃物为主，静态可燃物指设备房内固有的可燃物质，原则上不随时间变化而发生变化，一般包括各种设备、传输电缆等。
2.2 系统选型
广州市地铁总公司早在2004年就联合广东省、广州市消防局开展了《细水雾自动灭火系统在地铁工程中应用研究》课题研究，得出细水雾灭火系统可以在地铁工程中应用的结论。项目组还实地考察了西班牙马德里地铁的细水雾灭火系统应用情况，马德里地铁在5条线路共82个车站及线网控制中心重要电气设备房、控制中心大厅采用高压细水雾灭火系统，系统为泵组式预作用闭式系统。
广州地铁APM线高压细水雾灭火系统采用泵组式系统，在影响运营安全的重要电气设备房采用预作用闭式系统，并通过实体火灾试验验证了系统有效性，同时于2014年12月通过了广州市消防局验收。
地铁电气设备房能否正常使用直接关系到线路运营安全。因此选择的细水雾系统必须灭火性能、电气绝缘性能良好，具备持续控火能力，同时避免误喷等情况发生。
七号线一期工程高压细水雾灭火系统采用泵组式预作用闭式系统进行保护，对于有吊顶及静电地板的设备房，吊顶及工作层采用预作用闭式系统，静电地板下由于空间狭窄（高度为300～450 mm），难以设置火灾自动报警系统，因此，参照自动喷淋系统，设置湿式闭式系统。
3 系统的设计
3.1 设计依据
设计依据:《地铁设计规范》（GB 50157—2013）；《城市轨道交通技术规范》（GB 50490—2009）；《细水雾灭火系统设计、施工及验收规范》（DBJ/T 15—41—2005）；《细水雾自动灭火系统在地铁工程中应用研究》；《广州地铁APM线实体火灾试验报告》。
3.2 系统的保护范围
① 地下车站
通信设备室及电源室、信号设备及电源室、综合监控设备室、PIDS设备室、屏蔽门设备及控制室、0.4 kV开关柜室、环控电控室、应急照明电源室、蓄电池室、集中UPS室（UPS电源室）、制动控制柜室、制动能量回馈装置室、回馈变压器室、控制室、1 500 V直流开关柜室（高压开关柜室）、跟随变电所、混合开关柜室、与直流开关柜室合建的33 kV开关柜室、整流变压器室。
② 地下区间风机房
0.4 kV开关柜室、应急照明电源室。
③ 大洲车辆段
综合楼：一层EPS设备室、二层通信设备室、三层计算机综合信息系统设备房、综合监控设备室。
运转楼：一层DCC室综合设备室、二层信号设备室、二层联锁与微机监测计算机房、二层信号电源室、二层正线信号设备室、二层运用库通信设备室、二层PIDS设备室、二层通信车载设备室。
3.3 系统的设计参数
设计时限:系统持续喷雾时间≥30 min。系统响应时间≤30 s。
系统工作压力:泵组工作压力≥12 MPa，系统最不利点喷头压力≥10 MPa。
喷头布置:
① 喷头的安装间距不大于3.0 m，闭式喷头不小于2.0 m，距离墙不大于1.5 m；闭式喷头安装距顶板的距离不应大于150 mm，在静电地板下采用侧向安装。
② 预作用闭式、闭式系统喷头的特性系数（暂定）K=1.25;闭式喷头动作温度为57 ℃，RTI≤36 （m·s）0.5。
3.4 系统设计流量计算
闭式系统（含预作用及湿式系统）的流量按作用面积内喷头数量计算：当保护区面积>140 m2时，设计流量按140 m2内所有喷头同时喷雾流量之和计算；当保护区面积<140 m2时按照保护区内所有喷头同时喷雾流量之和计算。
③ 储水箱按不小于10 min系统用水量设置，并设置快速补水装置。
3.5 系统组成及功能
高压细水雾自动灭火系统由管网子系统和报警控制子系统两部分组成。
① 管网子系统主要由水源、高压泵组、稳压装置、补水装置、储水箱、过滤器、区域控制阀箱、输送管道、喷头、其他附件等组成。
② 报警控制子系统由系统报警主机、就地控制盘、探测器(点型感烟,感温)、警铃、蜂鸣器及闪灯、释放指示灯、手拉启动器、紧急止喷按钮、手动/自动转换开关和24VDC辅助电源箱(含蓄电池) 等部分组成。
③ 系统的操作方式:系统同时具有自动控制、手动控制和机械应急操作三种控制方式。系统工作流程如图1所示。
图1 系统工作流程
自动控制：灭火分区内一路探测器报警后，就地控制盘联动开启警铃；当两路探测器报警确认火灾后，就地控制盘联动开启蜂鸣器及闪灯,停止警铃动作，30 s延时后打开相应灭火分区区域控制阀，向配水管供水。当闭式喷头玻璃泡的温度达到动作温度时，玻璃泡破碎，系统喷放细水雾灭火（湿式系统无报警系统，其余与预作用系统一致）。
手动控制：就地控制盘处在手动工作模式下，在手动按下紧急释放按钮后，控制盘自动实施系统联动控制并释放灭火剂或在车站控制室通过远程启泵按钮启动灭火系统灭火。
机械应急操作：当自动控制与手动控制失效时，通过操作区域控制阀的手柄，打开控制阀，启动系统，喷放细水雾灭火。
3.6 管道及接口
管道采用符合《流体输送用不锈钢无缝钢管》(GB/T 14976—2002)和《流体输送用不锈钢焊接钢管》(GB/T 12771—2008)要求的不锈钢无缝钢管，材质为不锈钢SUS316，工作压力为16 MPa，采用焊接或卡套连接。
3.7 水源
介质来源为广州地区城市自来水，水质符合《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)的要求。
4 经验及建议
① 国内外的规范均要求对细水雾的研究、设计及应用必须建立在实体火灾试验的基础上，每项设计成果必须有实体火灾试验为依据来证明系统灭火的有效性。七号线一期工程在招标文件中建议选取标准站谢村站信号设备及电源室、0.4 kV开关柜室进行1 ∶1全性能实体火灾模拟试验，并建议卖方提供测试地点、所有测试设备，具体试验方案在设计联络中确定。同时要求投标人提供国家授权的第三方权威机构出具的类似应用场所实体火灾模拟试验报告。
② 高压细水雾自动灭火系统由低压配电专业提供一级负荷的双回路电源。地铁车站内0.4 kV开关柜室的主、备用动力变压器通常设置于同一房间内，且0.4 kV开关柜室属于自动灭火系统保护对象，一旦发生火灾，可能导致高压泵组电源被切断，无法灭火。为保证自动灭火系统有可靠的电源，本项目0.4 kV开关柜室的主、备用动力变压器分别设置于两个房间内，在这种情况下即使发生火灾，也能保证至少一个回路的电源供高压泵组使用。
③ 七号线一期工程在系统选型时充分调查了国内高压细水雾使用情况及广州地铁运营部门意见，全线均采用了可以防止误喷的预作用闭式系统。
④ 国家细水雾灭火系统技术规范目前还未正式出版，如能正式实施，对指导工程设计、施工、验收以及促进行业发展将有极大意义。
5 结语
细水雾灭火系统作为一种新型、环保的灭火系统，其优点明显，使用前景广阔，但仍需不断提高其适用性，完善设备的设计选型及与相关专业设计接口等，希望广州地铁七号线设计建造的技术及经验能为同行提供借鉴。
（本文发表于《中国给水排水》杂志2015年第14期“设计经验”栏目）
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