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1、干式消防栓系統(tǒng)可行性研究中的應(yīng)用 消火栓給水系統(tǒng)作為地鐵火災(zāi)撲救的主要設(shè)施,它的可靠性對控制、消滅火災(zāi)起著決定性的作用。但現(xiàn)有的濕式消火栓給水系統(tǒng)在實際使用中存在凍結(jié)、漏水及由于保溫材料破損而影響運營等問題。文章從干式消火栓系統(tǒng)組成、運行方式及應(yīng)用分析等方面探討了在寒冷地區(qū)的地鐵設(shè)計中采用干式水消防系統(tǒng)的可行性。 關(guān)鍵詞:地鐵;干式消火栓;滅火系統(tǒng)城市地下鐵路(簡稱地鐵)作為一種快速、環(huán)保、舒適、客運能力大的城市交通工具在世界主要發(fā)達國家及地區(qū)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。近十年來隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和綜合國力的不斷增強,地鐵建設(shè)在我國取得了長足進展,除已經(jīng)運營的北京、上海、廣州等地鐵外,南京、

2、杭州、重慶的地鐵已在建設(shè)中。預(yù)計到2008年,北京的地鐵運營線路總長將達150km。 發(fā)生在地鐵中的火災(zāi),由于其獨特的地形條件,給人員疏散和消防撲救帶來了極大的困難,極易造成群死群傷和巨大的經(jīng)濟損失。 消火栓給水系統(tǒng)作為地鐵火災(zāi)撲救的主要設(shè)施,它的可靠性與否對控制、消滅火災(zāi)起著決定性的作用。但現(xiàn)有的濕式消火栓給水系統(tǒng)在實際使用中存在一些問題。當(dāng)消防給水管道安裝于有可能結(jié)凍的部位時,采取的保溫措施一般為:高架車站室外明裝部分、隧道出入線洞口管道防凍采用的是電伴熱系統(tǒng);隧道內(nèi)風(fēng)機房出風(fēng)口附近管道采用的保溫材料為復(fù)合硅酸鎂管殼,保護層為鋁箔,保溫及保護層材料燃燒等級均為A

3、級。在設(shè)備聯(lián)檢期間,發(fā)現(xiàn)鋁箔有損壞現(xiàn)象,由于鋁箔為導(dǎo)電材料,且地鐵內(nèi)電器設(shè)備及電力線路較多,存在事故隱患,不適用于地鐵工程。高架站和出入段消防管道大量采用電伴熱保溫措施,需要增加部分工程投資,增加運營成本,同時也浪費能源。另外在地鐵工程運營中,還出現(xiàn)過區(qū)間消防管道因漏水影響行車的事故。如何最大限度的減少工程投資、節(jié)約能源、杜絕事故隱患是水消防設(shè)計中需要進一步解決的問題。而干式水消防系統(tǒng)不需要管道保溫,不存在事故隱患,為解決以上問題提供了思路。 在寒冷地區(qū)的地鐵設(shè)計中探討采用干式水消防系統(tǒng)的可行性是非常必要的,尤其是目前天津、沈陽、北京、大連、哈爾濱等城市地鐵正在進行緊張的建設(shè),干

4、式水消防系統(tǒng)的適用研究顯得尤為重要。由此引出一個問題:即地鐵消防給水是否可采用干式系統(tǒng)以解決水管結(jié)凍問題。 干式消火栓系統(tǒng)是以手、電動快開閥為界,閥入口側(cè)接水源,管道內(nèi)充滿水;閥出口側(cè)接管網(wǎng),快開閥平時處于關(guān)閉狀態(tài),該管網(wǎng)平時為空管?；馂?zāi)發(fā)生時,可通過以下幾種方式打開閥門:消火栓處按鈕啟動;通過火災(zāi)探測器報警自動啟動;現(xiàn)場手動應(yīng)急開啟。這樣可以保證該閥門在任何情況下都能開啟供水滅火?！督ㄖO(shè)計防火規(guī)范》第8.4.2條第九款提出:“嚴寒和寒冷地區(qū)非采暖廠房、庫房及其他建筑的室內(nèi)消火栓系統(tǒng)可采用干式消火栓系統(tǒng),進水管應(yīng)設(shè)快速啟閉裝置,管道最高處應(yīng)設(shè)自動排氣閥?！?此條款提出了干式系統(tǒng)

5、使用的可行性。 1 干式消火栓系統(tǒng)的組成、特點及優(yōu)缺點 干式消火栓系統(tǒng)的主要組成部分:遠程控制的快速啟閉裝置、設(shè)置一定坡度的管道、快速排氣裝置以及必備的消火栓及組件。干式消火栓系統(tǒng)的主要特點是在快速啟閉裝置后的管路內(nèi)無水,可以確保管路在外界氣溫較低時不被凍結(jié)。 在發(fā)生火災(zāi)時,車站或控制中心的火災(zāi)報警系統(tǒng)接到報警信號,開啟快速啟閉閥,同時向中控室發(fā)出開泵和報警信號,消防泵啟動后管道內(nèi)空氣迅速排除,管道在短時間內(nèi)由干式迅速轉(zhuǎn)變?yōu)闈袷较到y(tǒng),消火栓口接出水龍帶和水槍達到滅火的目的。 1.1 與濕式系統(tǒng)相比,干式系統(tǒng)主要優(yōu)點 區(qū)間車站干濕式消火栓系統(tǒng)示意圖見

6、圖1。 (1)平時管道內(nèi)無水,不存在凍結(jié)問題,因此,不需要保溫; (2)因為平時管道內(nèi)無水,因此,即使個別管道的接口不夠嚴密,也不會因滴漏水而影響生產(chǎn)運營; (3)可以適當(dāng)減少分段閥門的設(shè)置。 1.2 與濕式系統(tǒng)相比,干式系統(tǒng)主要缺點 (1)因為平時管道內(nèi)無水,需要一定的充水時間,使用消火栓的時間滯后于濕式系統(tǒng); (2)如系統(tǒng)內(nèi)不充氣,定期檢查不力,存在消防管道損壞而不能即時發(fā)現(xiàn)的隱患; (3)快速啟、閉閥門要能實現(xiàn)遠程控制,可靠性略低,排氣閥有可能堵塞,不能有效排除管道內(nèi)的空氣。 2 干式消火栓系統(tǒng)分

7、類 2.1 固定式全自動干式系統(tǒng) 主要特點是在報警閥后管路內(nèi)無水,充滿有壓力的氣體,不怕凍結(jié),不怕環(huán)境溫度高。在發(fā)生火災(zāi)時,車站或控制中心的火災(zāi)報警系統(tǒng)接到報警信號,開啟快速啟閉閥,同時向中控室發(fā)出開泵和報警信號,消防泵啟動后管道內(nèi)空氣迅速排除,管道在短時間內(nèi)由干式迅速轉(zhuǎn)變?yōu)闈袷较到y(tǒng),消火栓口接出水龍帶和水槍達到滅火的目的。 該系統(tǒng)適用于環(huán)境溫度在4℃以下或70℃以上、不宜采用濕式消火栓系統(tǒng)的地方。因增加一套充氣設(shè)備及聯(lián)動裝置,且要求管網(wǎng)內(nèi)的氣壓要經(jīng)常保持在一定范圍內(nèi),因此,管理比較復(fù)雜,投資較大。 2.2 固定式半自動干式系統(tǒng) 與濕式系統(tǒng)比較,這

8、種系統(tǒng)在預(yù)作用閥以后的管網(wǎng)中平時不充水,而充低壓空氣或氮氣,或是干管。只有在發(fā)生火災(zāi)時,由消防控制中心或消火栓附近的手動報警按鈕發(fā)出指令,開啟快速啟閉閥,同時向中控室發(fā)出開泵和報警信號,消防泵啟動后管道內(nèi)空氣迅速排除,管道在短時間內(nèi)由干式迅速轉(zhuǎn)變?yōu)闈袷较到y(tǒng),消火栓出水達到滅火的目的。 系統(tǒng)平時管道內(nèi)無水,不會有凍結(jié)問題,與全自動干式系統(tǒng)比較不需要設(shè)置管道氣體增壓設(shè)備,管道內(nèi)可以是空管,相對來說系統(tǒng)的反應(yīng)速度較快,設(shè)備管理簡單,投資少,明顯優(yōu)于全自動干式系統(tǒng),因此在干式系統(tǒng)設(shè)計中一般采用半自動干式系統(tǒng)。 適用于環(huán)境溫度在4℃以下或70℃以上、不宜采用濕式消火栓系統(tǒng)

9、的地方。 2.3 半固定式干式系統(tǒng) 半固定式干式系統(tǒng)管道內(nèi)為干式,且系統(tǒng)沒有永久的給水水源,系統(tǒng)需要的消防用水來自消防車的消防泵通過消防接合器向系統(tǒng)供水,這種系統(tǒng)對市政水源以及市政救援的消防車的要求較高。 綜合分析,固定式半自動干式系統(tǒng)比較符合我國的國情。 3 固定式半自動干式系統(tǒng)應(yīng)用分析 3.1 系統(tǒng)充水時間 系統(tǒng)充水時間決定了采用干式系統(tǒng)的管道長度,管道流速按照最大2.0~2.5m/s考慮,以下分別以車站和區(qū)間為例進行相應(yīng)的計算。 (1)車站:以一個有效長度150m的島式車站為例,最不利情況下的消防干管長度約達到600m,這樣的管道長度充水

10、時間約為5min,也就是說車站采用干式系統(tǒng)的情況下,火災(zāi)的前4~5min消火栓系統(tǒng)不能保證消防用水。 (2)區(qū)間:以一個長度1.2km的區(qū)間為例,考慮最不利情況,水源從一端車站供水,則需要的充水時間為10min。也就是說,火災(zāi)發(fā)生后的10min內(nèi)不能保證消防用水。 3.2消火栓投入使用的時間分析 在車站,當(dāng)火災(zāi)發(fā)生后的4~5min內(nèi),主要是乘客疏散的時間。如果由車站工作人員取用消火栓進行滅火,則5min后或更短的時間可能需要使用消火栓滅火,如果等待專門的消防人員則需要更長一些的時間,由于地鐵車站是人員密集場所,消防用水量大于區(qū)間,且《建筑設(shè)計防火規(guī)范》要求充水時間

11、應(yīng)盡可能短,滅火應(yīng)盡可能早。因此,對于車站而言,如果采用干式系統(tǒng)時,可能會產(chǎn)生打開消火栓消防用水不能滿足要求的問題,因此地鐵車站宜采用濕式系統(tǒng),以確保在火災(zāi)第一時間能夠順利使用消火栓。 當(dāng)列車在區(qū)間發(fā)生火災(zāi)時,一般情況下,列車應(yīng)盡可能行駛到下一車站進行滅火,只有當(dāng)列車在區(qū)間發(fā)生火災(zāi)又不能牽引到車站時,才需要在區(qū)間實施滅火,區(qū)間隧道的滅火需要專門的消防人員實施,即便是最近的消防隊從接到信號到進入隧道的火災(zāi)地點可能也需要10min以上,而這10min內(nèi),如果干式系統(tǒng)各組件正常運行,系統(tǒng)已經(jīng)從干式轉(zhuǎn)變濕式,當(dāng)消防人員趕到火災(zāi)地點的地下區(qū)間,打開消火栓時,其水量水壓是可以滿足消防用水要求

12、的。 3.3 消防壓力要求 為確保管道的流速,應(yīng)加大消防水泵的揚程,如管道直徑DN150,v=1.83m/s時,管道沿程水頭損失43.2m,因此當(dāng)需要的充水時間短,管道的流速則要求增加,提供水源的水泵的揚程需要增加;反之,當(dāng)水泵的揚程降低,管道的充水時間會增加。 從上述的分析可以看出,地鐵消火栓系統(tǒng)可以考慮采用如下的局部干式的方式:地下車站采用濕式系統(tǒng),地面、高架車站及區(qū)間隧道采用干式系統(tǒng),車站設(shè)置消防泵組,提供車站及區(qū)間管道的消防用水的壓力和流量。 區(qū)間的干式系統(tǒng)為固定式半自動干式系統(tǒng)。區(qū)間干式系統(tǒng)的快速開啟閥安裝在車站靠近區(qū)間的端部,使每個區(qū)間能

13、夠從相鄰的兩個車站取得水源,按每個車站承擔(dān)兩相鄰區(qū)間的1/2計算,火災(zāi)時消火栓管道的充水時間可以進一步縮短。此外,從車站兩端的活塞風(fēng)井或區(qū)間風(fēng)井內(nèi)接出消防結(jié)合器,以備消防車從市政取水補給區(qū)間消防管道。 不論是車站或區(qū)間發(fā)生火災(zāi),車站或與區(qū)間相鄰的車站的消防泵都要開啟,從室外消防水池或市政管網(wǎng)抽水,從而保證消防水量和水壓。 4 運行方式 4.1 正常工況下 為保證干式系統(tǒng)的正常運營,對區(qū)間隧道的消防管道進行干濕交替運營的方式,每年的春季打開各車站的快速開啟閥,使管道內(nèi)充滿水;當(dāng)冬季來臨時關(guān)閉兩端的快速閥,打開車站或區(qū)間最低點處的放空閥,將管道內(nèi)的水放空由泵站排除。

14、 這種交替運營方案一方面盡可能減少區(qū)間管道為干式的時間,另一方面通過交替運營進行維護,確保系統(tǒng)的正常功能。 4.2 火災(zāi)工況下 當(dāng)火災(zāi)發(fā)生在冬季,由FAS組件向控制中心和車站發(fā)出信號,FAS系統(tǒng)聯(lián)動打開該區(qū)段兩端的電動快開閥,也即利用疏散乘客的同時進行管道充水。 5 快速排氣閥設(shè)置數(shù)量和位置 快速排氣閥的作用是在發(fā)生火災(zāi)時迅速排除消防管道氣體,使水充滿管道,滅火后泄水時能夠補充氣體。由于地鐵設(shè)計線路基本是高車站低區(qū)間,區(qū)間隧道兩頭與車站相連,中間低,兩頭高?；馂?zāi)時,區(qū)間管道的系統(tǒng)從兩端車站進水,排氣閥主要依靠系統(tǒng)水壓力驅(qū)除管道中的氣體,快速排氣閥除了要在區(qū)間的中部設(shè)置,還要在沿程設(shè)置,一般約1km長的單線區(qū)間應(yīng)至少設(shè)置5個,每200m一個。高架站、地面站快速排氣閥也按200m一個設(shè)置。 6 管道防腐 如果按照干濕式交替運行,區(qū)間管道應(yīng)加強防腐,擬采用水泥砂漿襯里的鑄鐵管道。為確保接頭的牢固,安裝在主體結(jié)構(gòu)壁上的管道支架每2~3m一個,每個支座的錨栓不得少于3個M12,管道轉(zhuǎn)彎處應(yīng)適當(dāng)增加。地鐵建設(shè)是百年大計,水消防系統(tǒng)的設(shè)置是地鐵消防設(shè)計的重要組成部分,針對城市地鐵的特點,堅持“預(yù)防為主,防消結(jié)合”的原則,遵循國家的有關(guān)方針政策,從全局出發(fā),統(tǒng)籌兼顧,合理設(shè)計水消防系統(tǒng),積極預(yù)防火災(zāi),做到防患于未然。