高压细水雾灭火系统在轨道交通控制大厅节能设计的应用

时间：2024-05-04

摘要：文章介绍了高压细水雾灭火系统在轨道交通控制大厅的应用，在满足规范要求的前提下，通过系统的优化设计，解决了由于系统大流量造成泵组用电功率过大，不能满足电负荷预留偏低的难题，达到节能的效果，为该类系统在高大空间节能设计的应用进行了探索。

关键词：高压细水雾；灭火系统；灭火机理；轨道交通控制大厅；节能设计文献标识码：A

中图分类号：U231 文章编号：1009-2374（2015）15-0087-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.15.045

1 工程概况

本项目是某轨道交通控制中心大厅及其配套用房，项目位于高层建筑的八层。防护区域包括综合信息平台、运行图室、打印室、控制大厅，其中控制大厅区域是项目保护的核心。该区域具有保护面积大，空间高（5.5m）的特点，大厅内设置有大屏幕显示屏及电子计算机，属于不间断有人工作的场所。

2 灭火系统选型

鉴于防护区域的特点，要求配置的灭火系统具有洁净、绝缘性能好、喷放后不会产生污渍等的特点，可以选择的灭火系统包括洁净气体灭火系统和高压细水雾灭火系统，这两种灭火系统均具有以上的特点。综合考虑控制大厅不间断有人工作的特点，采用对人体无害较好的系统，本项目采用高压细水雾灭火系统来保护，产品采用某公司生产的泵组式高压细水雾灭火系统。

3 高压细水雾灭火系统的方案设计

3.1 设计依据

（1）《高层民用建筑设计防火规范（GB50045-95）》（2005年版）；（2）《地铁设计规范（GB50157-2003）》；（3）《细水雾灭火系统设计、施工及验收规范（DBJ01-74-2003）》（北京地标）；（4）《细水雾灭火系统设计、施工及验收规范（DBJ/T15-41-2005）》（广东地标）；（5）《细水雾灭火系统技术规范（GB50898-2013）》；（6）《火灾自动报警系统设计规范（GB50116-2013）》。

3.2 设计条件

本系统需要保护的区域及面积在八楼同层，为综合信息平台112m2、运行图室93m2、打印室54m2、控制大厅782m2（空间高5.5m）。系统采用泵组式高压细水雾组合分配开式灭火系统，系统工作压力为12MPa。系统设备房间面积约为40m2。可用消防供电负荷为90kW。

3.3 系统方案设计需要解决的难点问题

本系统需要保护最大防护区域的面积为控制大厅（782m2），按照全淹没组合分配系统的设计条件，高压细水雾灭火系统的最大流量按最大区域的流量进行设计，一般而言，保护区的设计分区是按照物理隔断进行划分的，控制大厅作为一个保护区。通过喷头设计布置和流量计算，控制大厅的喷头总数100个，需要系统最大的设计流量应为545m3/min。高压细水雾泵组采用柱塞式高压水泵，按此流量设计的泵组所需功率为120kW。据此设计系统设计参数及控制大厅区域平面布置见表1及图1。

表1 系统设计参数表

图1 控制大厅区域平面布置图

本工程在设计联络时得知，由于前期对高压细水雾水泵使用功率估计不足，预留给本系统的可用电功率约为90kW，此用电负荷已定，不容易进行更改，需要高压细水雾灭火系统从技术设计的角度来处理用电功率不足的问题。经设计、建设、供货商等各方多次进行技术交流，在上述额定流量及额定工作压力的条件下，高压细水雾泵组电机的功率无法降低，产品还是无法解决降低电机功率的问题，只能通过系统设计方案来降低用电功率问题。因此，该系统设计必须优化。

4 高压细水雾灭火系统的优化设计

第一，高压细水雾灭火系统的灭火机理主要是汽化吸热降温作用和隔绝氧气窒息作用来扑灭火灾。由于细水雾的水雾粒子粒径很小，Dv0.99<400μm，相对表面积较一般水滴大1700倍以上，在汽化的过程中，从燃烧物表面或火灾区域吸收大量的热量。随着水的迅速汽化，水蒸汽分压力迅速增大，从而造成隔绝氧气的窒息作用来达到灭火的目的。同时，细水雾蒸发形成的蒸汽迅速将燃烧物、火焰和烟雨笼罩，对火焰的辐射热具有极佳的阻隔能力。

第二，高压细水雾灭火系统要求被保护空间封闭程度对灭火效果的影响较小，采用局部应用系统完全可行。并且在同一区域同一时间发生火灾的概率只有一次，就可以采用一套高压细水雾灭火系统进行组合分配，使各区域实现火灾保护。根据设计规范，本工程可以采用组合分配系统和局部应用系统相结合的方式进行优化设计。

第三，根据本工程系统的特点，如能降低最大区的设计流量，就能降低细水雾泵组的功率，降低最大区域设计流量的有效办法是减小最大区域的保护面积，使喷头动作数量减少，只能采用局部保护的方式。为此，我们采用将控制大厅划分为多个局部保护区域，每个保护区独立配置管路系统，采用同时开启保护区域，形成喷雾相对封闭的灭火区域，从而大幅度减少喷头动作的数量，降低灭火水喷雾的流量。这样，就解决了产品电功率过大的问题。根据控制大厅的室内布置，将控制大厅划分为5个区域，按区域局部应用系统的方式进行原方案的优化设计。保护区分别为控制大厅1区、控制大厅2区、控制大厅3区、控制大厅4区、控制大厅5区。通过设计计算，保护区对应的设计流量为105m3/min、95m3/min、105m3/min、135m3/min、105m3/min。但是，单个保护区域喷头动作是不能形成良好的灭火区域，当控制大厅某一分区喷放时，同时喷放与其相邻的区域，系统必须实现联动，才能满足有效灭火的要求。优化后的系统设计参数及控制大厅区域平面布置见表2及图2。

表2 调整后系统设计参数表

图2 调整后控制大厅区域平面布置图

从系统设计参数表可以看出，优化后的系统最大设计流量为345m3/min，高压细水雾泵组采用两用一备的设置方式，每台水泵的电机功率为37kW，同时开启水泵的功率为74kW，满足了可用电功率的要求。endprint

5 本工程高压细水雾设计说明及综合分析

5.1 保护区优化设计

系统保护的重点是控制大厅的显示屏，保护区域包括控制大厅1区、控制大厅2区、控制大厅3区、控制大厅4区、控制大厅5区、综合信息平台、运行图室、打印室共八个分区。其中，综合信息平台、运行图室、打印室是物理隔断，按全淹没系统进行设计。控制大厅的5区采用水雾隔断，按区域局部保护应用系统进行设计。区域分配较为合理，最大保护区域有27各喷头，可以满足控制大厅任意点的灭火要求。

5.2 合理管网布置设计

控制大厅的管网布置应按照保护区域进行调整，从一个增加到五个，每个保护区具有独立工作的功能，能实现任意组合联动工作，喷头的间距符合规范要求，喷头的数量尽量减少。管道增加后的投资增加可以忽略不计。

5.3 系统的主要组成及参数

高压细水雾灭火系统主要由储水箱、高压细水雾泵组、水泵控制柜、控制阀组、过滤器、泄压阀、管网、高压细水雾喷头、灭火控制系统等组成。系统的设计工作压力为12MPa，设计喷雾时间为30min，设计流量为345L/min，储水量为10.5m3，喷雾强度不小于0.5L/min.m2，用电功率74kW。

5.4 系统联动控制设计

本工程高压细水雾系统采用开式系统，采用自动控制、手动控制和应急操作三种控制。其中，具有物理隔断的综合信息平台、运行图室、打印室采用自动独立控制，控制大厅的5区采用组合分区联动控制。

5.5 相关专业接口要求

高压细水雾系统的专业接口应满足规范的要求。此外，供电负荷的大小应满足系统要求，泵组设备房的楼面载荷应满足泵组工作时不大于750kgf/m2的载荷要求。

6 结语

轨道交通的控制大厅采用高压细水雾系统进行灭火保护时，可以采用合理的分区布置，实现组合分区联动工作，可以有效减少喷头工作数量，减少系统泵组最大流量，从而降低泵组电机的功率，其优点有：一是减少消防用电的投资；二是减少电机运行的噪声；三是满足设备房占地小及动载荷的要求。

参考文献

[1] 细水雾灭火系统设计、施工及验收规范（DBJ01-74-2003）（北京地标）[S].