北京地铁7号线东延自动灭火系统方案研究

魏胜

（北京市市政工程设计研究总院有限公司，北京 100082）

北京地铁7号线东延工程是横穿北京南城的东西向重要骨干线路7号线的东部延伸线。线路从焦化厂站站后折返线至终点全长16.679km，全线共设车站9座，全部为地下站，与八通线南延在施园站、环球影城站换乘。本线服务于环球影城项目，是城市交通的干线，保障人员安全、车辆安全运营意义重大。尤其本线车站全部为地下站，车站的设备及管理用房多且高度密集，同时设备价值昂贵，一旦发生火灾，灭火难度大、损失严重；为保证其正常运行，发生火灾时能迅速扑灭，必须对这些保护区域设置自动灭火系统。

1 自动灭火系统选择原则

地铁作为公共交通空间，在发生火灾后，应采用及时有效的措施扑灭火灾，保证公共交通快速恢复运营状态，这就要求采用的灭火剂对涉及安全运营的关键设备不产生破坏性影响。车站大部分电气设备用房均设有与安全运营有关的设备，这些设备在运营期内处于持续通电的状态，在此状态下，设备发热量居高不下，是引发火灾的重要潜在因素之一。一旦此类设备发生电气火灾，不仅在设备系统运营层面影响运营，同时火灾产生的浓烟将会进入公共区，直接威胁地铁车站的运营安全。因此，选用的自动灭火系统应满足：（1）灭火时效性高，事故后易于清理；（2）灭火剂本身、高温分解物及衍生物等对设备无危害；（3）灭火剂无毒、环保，不对设备及人员安全造成危害，不破坏臭氧层；（4）系统运行安全可靠、经济合理。

2 适用地铁的自动灭火系统方案

地铁设备房间的火灾类型主要是A、E类火灾，目前满足A、E类火灾和上述原则的灭火系统主要有IG541气体灭火系统、七氟丙烷灭火系统和高压细水雾灭火系统等。

2.1 IG541混合气体灭火系统

混合气体是由三种气体组成：氮气（52%）、氩气（40%）和的二氧化碳（8%）。其灭火机理是将燃烧区中氧的浓度降低到维持燃烧所需最低氧浓度值以下，实现窒息灭火，是纯物理作用。适用于扑救A类表面火灾和B、C、E类火灾。

2.2 七氟丙烷灭火系统

七氟丙烷属于卤代烃灭火剂，设计浓度为5.8%～10.1%，适用于扑灭A类表面火灾和B、C、E类火灾。灭火机理为化学抑制、窒息、冷却。七氟丙烷在火场因化学作用惰化火焰中的活性自由基,使氧化燃烧的链式反应中断而达到灭火目的。七氟丙烷密度比空气大，容易沉降覆盖在燃烧物表面隔绝氧气灭火。同时，七氟丙烷在液-气转化的过程中吸收热量，具有一定的冷却作用。

2.3 高压细水雾灭火系统

高压细水雾系统是由高压水通过特殊喷嘴产生平均滴径极小的细水雾来灭火的自动灭火系统，适用于扑灭A、B、C、E类火灾。主要灭火机理是冷却，同时伴有局部稀释氧浓度的窒息作用和把可燃物与氧气隔离开来的作用，一般高压细水雾灭火时，火场的氧含量为16%～18%。

3 自动灭火系统方案比选

根据地下站保护区域的火灾特征，结合北京地铁7号线东延的特殊性进行比选，合理配置稳定可靠的自动灭火系统。

3.1 对人员的安全性

地下车站不同于地上建筑，灭火剂喷放后无法直接扩散到大气之中，需要由排烟系统向室外排放，因此，灭火剂在保护区内停留时间较长，不易彻底清除。IG541混合气体不含有毒成分，火灾后也不会产生有毒物质，短暂接触对人体不会造成影响。IG541混合气体无论是储存和喷放时均为气体，无色无味，可保证逃生人员视线清晰，因而可用于有人停留的场所。七氟丙烷在设计浓度及以下时，对人体也不会造成损伤，但由于七氟丙烷存储状态为液态，向保护区喷放时，汽化过程短时间吸收大量热量，温度降低，空气中水分凝结，形成雾滴，导致视线不清，可能会影响人员逃生。高压细水雾灭火系统作用在小的密闭保护区内影响人员视线，微小雾滴对呼吸也会稍有影响。

3.2 对仪器设备的安全性

自动灭火系统所保护均为重要的电气用房，是地铁运营的核心，其中设备贵重而且精密，要求灭火介质不能对其有伤害。七氟丙烷在高温条件下会分解产生氢氟酸(HF)，对设备有一定程度腐蚀风险；高压细水雾雾滴，有可能在设备的表面产生冷凝水，影响（或损坏）半导体元件的工作；IG541混合气体成分均为惰性气体，以气态方式储存并喷放，没有吸热汽化的过程，不会使保护区的温度在短时间内急剧下降，对设备是完全安全的，对于设备的安全性要优于七氟丙烷和高压细水雾。

3.3 环保性能

环保性能的主要指标是臭氧衰减指数(ODP)、温室效应值(GWP)、大气存留寿命(ALT)，各项指标越低表明其环保性能越好。首先，要求灭火剂ODP值为0；其次，要求GWP和ALT值越小越好。七氟丙烷有一定温室效应影响，ALT为31～42年；IG541混合气体完全由自然气体组成，高压细水雾的灭火介质是水，对环境没有任何影响。

3.4 灭火时效

三种灭火介质均能取得好的灭火效果：IG541混合气体在喷放后，可维持灭火浓度较长时间，且不需要特殊的密封措施；七氟丙烷适合封闭式空间，对保护区域的密闭性有很高要求；高压细水雾适合开放式空间，对于有遮挡的物体，很难进入有遮挡物的内部，需要通过其窒息、隔绝辐射热的作用进行灭火，灭火速度相对较慢。

3.5 经济性能

地铁站点的保护区多，适合使用组合分配的灭火系统进行保护。七氟丙烷系统在用于独立保护系统时前期投资相对较低，在组合分配系统中，由于传输距离的限制，对钢瓶间数量和位置有严格的要求，会造成整体造价的上升，同时由于药剂价格高，二次投入比较大。IG54混合气体灭火系统传输距离长，保护区域的最远距离可以达到100m以上；钢瓶间位置灵活，容易实现组合分配系统保护，降低系统造价。高压细水雾系统传输距离受系统响应时间和系统的流速、流量限制，不可过远；关键设备尚需进口以满足系统质量要求，总体造价高于国产气体灭火设备。

4 结语

通过对IG541混合气体灭火系统、七氟丙烷灭火系统以及高压细水雾灭火系统三种自动灭火系统进行比较，IG541混合气体灭火系统在人员设备安全性、环保、灭火时效以及经济性能的综合评定优于其他系统。因此，为了确保地铁工程的消防安全以及运营安全，同时降低维护管理难度，北京地铁7号线东延的地下车站重要电气设备用房选用IG541混合气体灭火系统。