干式消防系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用前景

姚建華 劉愛芳

北方某地地鐵在運營過程中出現(xiàn)了凍傷現(xiàn)象[1］，目前解決管道防凍的主要做法是在管道上增設(shè)電伴熱保溫措施或采用常規(guī)保溫措施，這樣做的缺點是電伴熱保溫措施的外敷材料，一般采用聚合硅酸鎂，容易變形脫落，影響地鐵的運營安全[2］。此外增設(shè)電伴熱保溫措施，除需增加運營維護費用外，還涉及到動力照明供電和BAS監(jiān)控，這方面設(shè)備、安裝及運營費用也較高。干式消防系統(tǒng)可解決上述問題，在北方寒冷地區(qū)的地鐵、輕軌和山嶺隧道中采用干式消防系統(tǒng)具有一定的應(yīng)用前景。

1 干式消防系統(tǒng)的分類、組成及工作原理

1.1 干式系統(tǒng)的分類

目前在國際上廣泛使用的消防標準為NFPA系列標準[3］，由美國消防研究機構(gòu)編著，其中NFPA14《消防立管、消火栓及消防軟管安裝標準》中提到消火栓系統(tǒng)可分為5種，其中干式系統(tǒng)主要有3種:1)全自動干式系統(tǒng):平時系統(tǒng)管道充滿壓縮空氣，并設(shè)有像干式報警閥一樣的裝置，允許水自動進入開啟的消火栓，系統(tǒng)的供水設(shè)施有能力供應(yīng)并滿足系統(tǒng)消防用水量;2)半自動干式系統(tǒng):干式管道系統(tǒng)上設(shè)有像雨淋閥一樣的裝置，在每一個消火栓處設(shè)一個遙控裝置，以便允許水進入系統(tǒng)，遙控裝置動作時，系統(tǒng)的供水設(shè)施有能力供應(yīng)并滿足系統(tǒng)所需消防水量;3)手動干式系統(tǒng):系統(tǒng)管道為干式，且系統(tǒng)無永久的給水設(shè)施，手動干式系統(tǒng)需要的消防用水來自消防車的消防泵，并通過消防水泵接合器向系統(tǒng)供水。

我國現(xiàn)行的《建筑設(shè)計防火規(guī)范》[4］及《地鐵設(shè)計規(guī)范》[5］中的相關(guān)規(guī)定主要以濕式系統(tǒng)為主，我國目前已經(jīng)投入運營的地鐵工程內(nèi)的消火栓系統(tǒng)，都是采用濕式系統(tǒng)，《建筑設(shè)計防火規(guī)范》[4］第8.4.2條第九款提出:“嚴寒和寒冷地區(qū)非采暖的廠房(倉庫)及其他建筑的室內(nèi)消火栓系統(tǒng)，可采用干式系統(tǒng)，但在進水管上應(yīng)設(shè)置快速啟閉裝置，管道最高處應(yīng)設(shè)置自動排氣閥?！?/p>

目前，被廣泛采用的是半自動干式系統(tǒng)，半自動干式系統(tǒng)具有如下優(yōu)點:1)不需要設(shè)置管道氣體增壓設(shè)備，管道內(nèi)可以是空管;2)反應(yīng)速度快，設(shè)備管理簡單，投資少;天津地鐵2號，3號線設(shè)計中亦采用的是半自動干式消防系統(tǒng)。

1.2 干式消防系統(tǒng)的組成及工作原理

系統(tǒng)包括遠程控制的快速啟閉裝置、設(shè)有一定坡度的管道、快速排氣裝置以及必備的消火栓及組件。在區(qū)間發(fā)生火災時，火災報警系統(tǒng)接到報警信號，啟動設(shè)置在車站與區(qū)間連接處的快速啟閉裝置，此時車站內(nèi)消防管網(wǎng)的水迅速向?qū)?yīng)火災區(qū)間流入，區(qū)間消防管道內(nèi)空氣在兩端水壓作用下通過快速排氣裝置排除，區(qū)間消防管道由干式系統(tǒng)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)闈袷较到y(tǒng)，在消火栓口接出水龍帶和水槍達到滅火目的。

2 干式消火栓系統(tǒng)的應(yīng)用及研究成果

1)干式消防系統(tǒng)的應(yīng)用。干式消防系統(tǒng)在東北地區(qū)無采暖的地下車庫已有較多的工程實例，在東北地區(qū)無采暖的地下車庫已得到廣泛的應(yīng)用。但在東北地區(qū)的地鐵中尚無應(yīng)用的實例。在東北地區(qū)地下車庫的干式消防系統(tǒng)應(yīng)用中(與濕式消防系統(tǒng)相比)，需增加遠程控制的快速啟閉裝置、排氣閥以及泄水裝置等。天津地鐵2號，3號線的區(qū)間消火栓系統(tǒng)采用了干式系統(tǒng)。具體實施上是車站內(nèi)部消火栓采用濕式系統(tǒng)，區(qū)間消火栓采用干式系統(tǒng)。天津地鐵提出了在冬季區(qū)間采用干式系統(tǒng)運營模式，其他季節(jié)采用將管道內(nèi)充滿水改換成濕式運營的模式[6］。在國際上，應(yīng)用干式消防系統(tǒng)的國家較少，目前通過查閱文獻得知，伊朗德黑蘭的地鐵區(qū)間采用的是干式消防系統(tǒng)。伊朗德黑蘭地鐵中的干式系統(tǒng)與天津地鐵2號，3號線相似。

2)地鐵中干式消防系統(tǒng)的研究成果。曾國保，車躍龍[2］等的應(yīng)用性研究結(jié)果表明:a.以1 200 m的隧道為例，在兩端車站同時進水的情況下，系統(tǒng)的充水時間為5 min，在5 min～10 min為系統(tǒng)的充水時間，不能保證消火栓的用水，但考慮到發(fā)出信號，消防救援接到信號、消防救援到車站再到下到區(qū)間火災發(fā)生地點的時間也大概是10 min，因此從這個角度來看干式消防系統(tǒng)應(yīng)用在地鐵中消防充水時間是可以達到消防滅火要求的，不會影響到消防救援的滅火;b.快速開啟裝置要能實現(xiàn)遠程自動和現(xiàn)場手動的控制，自動系統(tǒng)出問題時，要能完成手動的操作;c.快速排氣閥除在區(qū)間高點和區(qū)間中間設(shè)置外，每200 m左右應(yīng)設(shè)置一處;d.由于干式消防系統(tǒng)和濕式消防系統(tǒng)要實行轉(zhuǎn)換，特別需要注意區(qū)間消防管道的防腐問題;e.考慮到水錘作用及充水時間兩方面因素的影響，一般在車站與區(qū)間分界處25 m～30 m水柱左右的壓力較為合適;f.考慮到水錘的影響，有條件最好在區(qū)間管道上設(shè)置消除水錘裝置;g.管道支架也要合理設(shè)置。

3 地鐵中干式系統(tǒng)的優(yōu)點及存在的問題

3.1 地鐵中干式消防系統(tǒng)優(yōu)點

天津、北京、大連、沈陽、長春、哈爾濱等華北和東北城市的采暖期分別為4個月、5個月、5個半月和6個月不等。如果采用濕式消防系統(tǒng)，電伴熱的安裝費用(包括電伴熱、動照、BAS監(jiān)控費用)和電伴熱系統(tǒng)的運營費用將會很高。與濕式系統(tǒng)相比干式系統(tǒng)的初期投資費用會略大，但今后的運營及維護費用會節(jié)省很多。

和加設(shè)電伴熱保溫的濕式系統(tǒng)相比，干式系統(tǒng)不會出現(xiàn)保溫層脫落影響地鐵車輛運營的問題[2］。

3.2 地鐵中干式系統(tǒng)存在的問題

當?shù)罔F車輛在區(qū)間發(fā)生火災，而車輛無法駛?cè)胲囌緯r，乘客在區(qū)間進行自救是會有意無意的去打開區(qū)間消火栓，但此時區(qū)間消火栓正在充水，會出現(xiàn)沒有水或出水不暢的情況，會影響到乘客的消防自救。雖然進行了干式消防系統(tǒng)的相關(guān)研究，且干式消防系統(tǒng)在天津地鐵2號，3號線中已有應(yīng)用，但干式消防系統(tǒng)存在的充水時間長、管道容易出現(xiàn)腐蝕、水錘、排氣等問題，還沒有經(jīng)過實踐的檢驗。相比干式系統(tǒng)，濕式系統(tǒng)在實踐中的應(yīng)用則較為成熟，這也是北方大部分地區(qū)不使用干式系統(tǒng)的主要原因。

4 結(jié)論及建議

濕式消防系統(tǒng)相對于干式消防系統(tǒng)具有滅火反應(yīng)速度快的優(yōu)點，但應(yīng)用在北方寒冷地區(qū)的地鐵、輕軌和山嶺隧道中會存在結(jié)凍的危險，會影響到消防安全。但干式系統(tǒng)的應(yīng)用還有待實踐的檢驗。相信干式消防系統(tǒng)在天津地鐵2號，3號線的應(yīng)用及其在實際應(yīng)用中積累的寶貴經(jīng)驗，將有助于干式系統(tǒng)的發(fā)展、成熟。待干式系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展成熟后，建議在北方寒冷地區(qū)的地鐵、輕軌和山嶺隧道中推廣使用。

[1]姚建華，劉愛芳.北方嚴寒地區(qū)給排水管道的防凍保溫[J］.鐵道標準設(shè)計，2011(11):49-50.

[2]曾國保，車躍龍.地鐵內(nèi)采用干式消防系統(tǒng)的可行性研究[J］.鐵道工程學報，2007(4):89-91.

[3]Technical Committee on Standpipes of America，NFPA14-standard for the installation of standpipe and hose system[S］.

[4]GB 50016-2006，建筑設(shè)計防火規(guī)范[S］.

[5]GB 500017-2003，地鐵設(shè)計規(guī)范[S］.

[6]謝海平，楊智華.干式消火栓系統(tǒng)在天津地鐵工程中的應(yīng)用[J］.天津建筑科技，2009(4):48-49.

[7]王 軍，張愛亭.地鐵干式消火栓系統(tǒng)的設(shè)計研究[J］.消防科學與技術(shù)，2007(9):539-541.

[8]熊景芷，楊立新.嚴寒地區(qū)消火栓系統(tǒng)的設(shè)計與研究[J］.鐵道工程學報，2007(8):61-65.