南京地铁1号线南延线的气体消防设计

仇智珩 骆明宏 许伟成 许光银

(南京消防器材股份有限公司,211112,南京∥第一作者,工程师)

1 工程概况

南京地铁1号线南延线设有8座地下车站,都设置了气体自动灭火系统。具体设置如下:车站——车控室,通信设备室(含相邻的电源室),信号设备室(含相邻的电源室),综合控制室,屏蔽门设备及控制室;变电所——0.4 k V开关柜室,33 kV 开关柜室,直流开关柜室,整流变压器室,制动控制柜室和控制室,环控电控室;车辆段(含控制中心)——通信设备室,信号设备室,主控制系统设备室,地下变电所的0.4 k V开关柜室;集中冷站——跟随变电所的0.4 k V开关柜室;地下区间跟随所——0.4 kV开关柜室。

2 工程设计中的问题及解决办法

2.1 气体灭火系统部分

GB 50370—2005《气体灭火系统设计规范》关于七氟丙烷灭火系统中的3.3.6条款规定:“防护区实际应用的浓度不应大于灭火设计浓度的1.1倍”。对于此条款,在1号线南延线气体消防工程设计中,难以找到既经济又满足规范要求的设计方案。具体计算分析如下。

首先进行灭火剂用量计算和实际喷放浓度计算。用量计算按照规范的3.3.14条的公式进行计算,再根据实际喷放在保护区里面的灭火剂量和校核温度计算喷放后的实际浓度。

防护区灭火设计用量计算公式为:

式中:

W——灭火设计用量,kg;

K——海拔高度修正系数,可按《气体灭火系统设计规范》附录B的规定取值;

V——防护区的净容积,m3;

S——灭火剂过热蒸汽在101 k Pa大气压和防护区最低环境温度下的比容,m3/kg;

C1——灭火设计浓度或惰化设计浓度,%;

S按式(2)计算:

式中:

K1——系数 ,0.1269;

K2——系数 ,0.000 513;

T——防护区最低环境温度,℃。

实际喷放浓度按式(3)计算:

式中:

Cp——灭火喷放后实际浓度,%;

Wp——总存储量减去储瓶和管道内的剩余量,kg;

Sp——灭火剂过热蒸汽在101 kPa大气压和防护区最高环境温度下的比容,m3/kg。

Sp按式(4)计算:

式中:

Tp——防护区最高环境温度,℃。

现选择1号线南延线消防工程中某站点的一个气体灭火系统进行计算。《气体灭火系统设计规范》中规定每个灭火系统的保护区不超过8个。假定该气体灭火系统中有8个保护区,保护区内最低环境温度为20℃,保护区内最高温度为36℃,灭火剂储瓶容积为90 L。计算结果见表1。

车站控制室为长期有人的房间,按照规范要求,在设计时必须保证该场所的实际浓度为9%以下。根据表1的计算结果可以看到,上述条件下可确保车站控制室的实际喷放浓度小于9%且不大于设计浓度的1.1倍,但其它的保护区就很难达到规范要求。

表1 南京地铁1号线南延线气体灭火系统实际喷放浓度计算表

为了满足规范要求,在实际操作中会采用1个气体灭火系统的保护区设计浓度小于8的方案,甚至会采用单元独立的方案,即1个气体灭火系统对应1个保护区。这会大大增加气体灭火系统数量和设备数量,是个不经济的解决方案。此外,采用七氟丙烷系统的造价会大幅度地增加,远超过IG541灭火系统的造价。在投资固定且不可能再增加时,只有采用其它灭火系统,如IG541气体灭火系统等。

如按照现规范,所有设置场所实际的喷放浓度都按照不大于设计浓度的1.1倍进行设计,这在实际操作中有很大难度。建议将有人场所的设计浓度定为8%,无人或几乎很少有人进出场所的设计浓度定为9%。这样,采用1个气体灭火系统中有8个保护区的方案,实际喷放浓度既能满足规范中3.3.6条款要求,又能满足NOVAL(无不良反应浓度)不大于9%,LOVAL(最低有不良反应浓度)不大于10.5%的规定。这既能保证安全,同时又是一种很经济的消防工程解决方案。

在进行南京地铁1号线南延线的气体灭火消防方案设计时,《气体灭火系统设计规范》3.3.6条款还没有公布。当时的设计方案为每个气体灭火系统中有8个保护区。为了满足3.3.6条款的要求,在不改变原设计方案的情况下,采取将设计中多余的储存用量排放到保护区以外的解决办法。这个办法得到了设计院、消防部门以及业主的认可,虽不经济但最终解决了设计中的问题。

2.2 报警系统部分

GB 16806—2006《消防联动控制系统》对报警系统和灭火控制系统的设计提出了新的要求,应引起设计人员的重视。在2008年4月以后,所有的气体灭火控制系统应单独设置气体灭火控制盘,但在规范中没有明确要求是单区还是多区。目前现有的地铁消防系统中,灭火控制盘设置方法为每个区1台,这对于用报警灭火控制器通过模块的方式来控制联动电磁阀、压力开关等设备的方式是不可行的。GB 16806—2006要求该灭火控制盘应具备以下功能:能联动电磁阀、声光报警器、放气显示灯、保护区的防火阀,有紧急启停按钮及手自动转换开关,能接受气体释放信号,能提供上传给FAS(火灾自动报警系统)的信号。同时在灭火控制盘上也增加了功能,要求灭火控制盘自带电源模块,面板上要有显示功能、记录功能。GB 16806—2006中还有一个重大的变化:灭火控制盘是不允许直接帯载探测器,其灭火确认信号应该由报警控制器传给灭火控制盘。也就是说,现在生产的灭火控制盘不能再作为报警及灭火控制一体机了。

3 结语

按照《气体灭火系统设计规范》,在实际设计中可能会存在一些不合理的地方,需要设计人员不断地学习和沟通,逐渐解决设计中的问题,为以后的设计理清思路。对于报警产品,在设计中要多注意新标准的要求,虽然现在有些项目还是在采用老的标准,但在这过渡期中,设计上也需要逐渐完善。

[1]骆明宏.南京地铁19号线的气体灭火设计[J].城市轨道交通研究,2007(5):53.

[2]王颖.有关IG541混合气体灭火系统设计规范的分析[J].城市轨道交通研究,2008(4):60.

[3]GB 50370—2005 气体灭火系统设计规范[S].

[4]GB 16806—2006 消防联动控制系统[S].