上海某综合管廊高压细水雾自动灭火系统设计

上海某综合管廊高压细水雾自动灭火系统设计
发表时间：2019-04-29T16:04:28.110Z 来源：《基层建设》2019年第5期作者：叶之
[导读] 摘要：上海某综合管廊综合舱采用高压细水雾自动灭火系统，本文就高压细水雾自动灭火系统的概念及组成、系统设计参数、设备选型、系统供水及水质要求、工作原理及控制方式进行介绍，并给出了标准断面布置。

上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司上海 200125
摘要：上海某综合管廊综合舱采用高压细水雾自动灭火系统，本文就高压细水雾自动灭火系统的概念及组成、系统设计参数、设备选型、系统供水及水质要求、工作原理及控制方式进行介绍，并给出了标准断面布置。

关键词：综合管廊；高压细水雾；自动灭火；设计
综合管廊因其节约城市用地、入廊管线便于维修管理等优点越来越广泛应用于城市市政建设中。

近年大规模、高速的综合管廊建设发展，也存在许多安全隐患。

电力管廊内电力线路短路、电火花、接触不良、过载、散热不及时、老鼠咬坏绝缘层造成短路、外部火源等极易造成火灾。

管廊内部管线层叠布置、火灾荷载大，火灾初期闷烧时间长，一但成灾迅速蔓延；且具有遮挡性，易复燃。

在扑救过程中，由于空间封闭，火灾产生大量有毒烟气和热量不易散出，故扑救困难。

一但造成火灾，损失惨重，社会影响恶劣。

一、高压细水雾原理及组成
高压细水雾灭火设备采用水作为灭火介质，采用特殊的喷头在特定的工作压力下（不小于10MPa）将水流分解成细小水滴进行灭火的一种固定式灭火设备，具有高效、经济、使用范围广等特点，已成为替代气体灭火系统的重要技术，广泛应用于：图书资料库、文物古建筑、珍贵文物库房、公共展览馆、高档宾馆客房、烟草仓库、电子信息机房、防火玻璃冷却、地铁站厅、医院候诊楼等人员密集场所。

高压细水雾灭火系统由高压细水雾泵组（含高压主泵、高压备泵、稳压泵、进水电磁阀、进水过滤器、泵组控制柜、调节水箱等），补水增压装置，供水管网，区域控制阀组，高压细水雾喷头（包括开式、闭式喷头及微型喷嘴）以及火灾报警联动系统等组成。

且应通过国家固定灭火系统和耐火构建质量监督检验中心的监测报告、3C认证以及FM认证。

图1细水雾原理图
二、工程概况
本设计项目为上海临港，道路下新建综合管廊的高压细水雾消防系统。

道路为环状道路，主管廊全长为1925米。

管廊北侧起点为地铁终点站地下空间外墙壁，南侧起点与二期管廊衔接。

综合管廊位于道路机动车道下方，管廊为综合舱、燃气舱双舱布置，综合舱内净尺寸为3.2×3.5（m），燃气舱内净尺寸为1.6×3.5（m），中隔墙厚度300mm。

综合舱内设给水管、污水管、预留管（直饮水管/再生水管）、电力电缆及通信电缆；燃气舱内设燃气管线。

管廊全线共设11个防火分区，其中1个防火分区二期工程中分区共用。

通风分区间距小于400m，防火分区小于200m。

高压细水雾消防系统保护总长度约1925m，主要保护区对象为综合舱的强电电缆、控制中心的控制室、高压配电室、低压配电室、电池间、监控大厅、弱电机房等。

三、系统设计
参考《城市综合管廊工程技术规范》GB50838-2015中表7.1.1，综合管廊综合舱内火灾类型按照丙类火灾危险性设计。

参考《细水雾灭火系统技术规范》GB50898-2013中3.1.3-1“液压站、配电室、电缆隧道、电缆夹层，电子信息系统机房，文物库，……宜选择全淹没应用方式的开式系统；”控制中心内的高压配电室、低压配电室、电池间、监控大厅、弱电机房、控制室采用全淹没开式系统。

1、设计参数
1）系统持续喷雾时间30min；
2）开式系统的响应时间不大于30s；
3）最不利点喷头工作压力不低于10MPa；
4）高压泵组泵体材料为不锈钢而且工作压力不小于14MPa；
5）细水雾粒径Dv0.5小于65um、Dv0.99小于100um。

2、主要设备选型
1）喷头选型
管廊均采用K=1.0的开式喷头，q=10L/min，安装间距不大于3.0m，不小于1.5m，距墙不大于1.5m。

2）选用的设备型号、技术参数应与国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心、3C报告对应。

3、系统供水及水质要求
1）系统的水质不应低于现行国家标准《生活饮用水卫生标准》GB5749的规定。

过滤器材质为不锈钢，过滤器网孔孔径不大于喷头最
小喷孔孔径的80%。

2）高压细水雾灭火系统供水压力要求：压力不低于0.2MPa，且不得大于0.6MPa。

4、系统选型
综合管廊采用200m长度作为一个防火分区选择细水雾系统：方案一：若在防火分区内采用全淹没系统，一个防火分区设为一个防护区，喷头间距按照3m计算，喷头安装高度＞3.0m，设计一次灭火同时开启67只喷头。

系统最小喷雾强度取K=1.0，喷头的设计流量为10.0L/min.m2，则综合舱内流量之和为670L/min，系统一次灭火范围为整个防火分区200m。

细水雾水箱容积按30min细水雾持续工作时间计算容积。

则水箱有效容积应为20.1m3，水箱外形尺寸采用
3500*3000*2500mm。

选用七用一备泵组，稳压泵一用一备。

方案二：若在防火分区内采用局部全淹没系统，一个防火分区分设5个防护区，系统最大流量防护区为着火时同时开启3个相邻防护区，设计流量为同时开启45只喷头流量之和，经计算综合舱内流量之和Q=450L/min，系统一次灭火范围为120m。

细水雾水箱容积按30min细水雾持续工作时间计算容积。

则水箱有效容积应为13.5m3，水箱外形尺寸采用3000*2000*2500mm。

选用五用一备泵组，稳压泵一用一备。

四、高压细水雾系统设计
1、高压细水雾系统布置高压细水雾断面布置图如下：
图2高压细水雾安装示意图高压细水雾工作系统示意图如下：
图3泵组式高压细水雾开式系统示意图 2、系统工作流程在准工作状态下，从泵组出口至区域阀前的管网由稳压泵维持压力1.0-1.2MPa，阀后空管。

发生火灾后，由火灾报警系统联动依次开启对应的区域控制阀和主泵，喷放细水雾灭火；或者手动开启对应的区域控制阀，管网降压自动启动主泵，喷放细水雾灭火。

经人员确认火灾扑灭后，手动关闭主泵和区域控制阀，火灾报警系统复位，管网恢复、系统复位。

当发生火灾时，开式系统具备三种控制方式：自动控制、手动控制和应急操作。

a.自动控制：高压细水雾灭火系统报警主机接收到灭火分区内一路探测器报警后，联动开启消防警铃；接收到两路探测器报警后，联动开启声光报警器，输出确认火灾信号，联动打开对应的区域控制阀和主泵，喷放细水雾灭火。

区域阀组内的压力开关反馈系统喷放信号，灭火报警主机联动开启对应的喷雾指示灯。

b.手动控制：当现场人员确认火灾且自动控制还未动作，可按下对应区域控制阀的手动启动按钮，打开区域控制阀，管网降压自动启动主泵，喷放细水雾灭火；或者按下对应手动报警按钮，联动打开对应的区域控制阀和主泵，喷放细水雾灭火。

区域阀组内的压力开关反馈系统喷放信号，灭火报警主机联动开启对应的喷雾指示灯。

c.应急操作：当自动控制与手动控制失效时，手动操作区域控制阀的应急手柄，打开对应的区域控制阀，管网降压启动自动启动主泵，喷放细水雾灭火。

区域阀组内的压力开关反馈系统喷放信号，灭火报警主机联动开启对应的喷雾指示灯。

3、方案比选
方案一采用整个防火分区全淹没系统，发生火灾时，200m管廊段内所有喷头开启，泵组内7台泵同时开启，系统持续喷雾时间30min，则设计一次火灾用水量为20.1m3；方案二采用局部全淹没系统，发生火灾时，200m管廊段内着火点处防护区以及相邻防护区的所有喷头开启，泵组内5台泵依次开启，则设计一次火灾用水量为13.5m3。

方案一、二的响应时间在30S内，方案一将火灾控制在一个防火分区内；方案二将火灾控制在一个防护区内，考虑到着火点在两个防护区之间、本防护区保护距离不足，将防护区前后的两个防护区内喷头同时开启，保证火势控制在防火分区范围内。

表1细水雾方案比选
因此，方案二投资维护费用较少、节约空间、配套投入较少。

更适合应用于狭长空间的综合管廊中。

五、结语
高压细水雾靠雾灭火，通过计算、布置喷头安装角度，可以有效避免管廊内电力支架空间内产生灭火死角，立体灭火效果好，可灭遮挡火；细水雾灭火迅速、高效，洗刷烟气，降低管廊内发生火灾后的设备损伤；细水雾喷放无二次污染，低碳环保；用水量较普通的自动喷水灭火系统少，节能环保；喷头安装占用管廊内空间少，配套投入少，长期维护费用较少。

细水雾方案设计中，防火分区跨度较大，选用局部全淹没系统的细水雾系统能够节省投资、减少设备投入、减少泵房空间占用，更适合在管廊中应用。

但是，在具体使用时，应注意以下几点：
1）细水雾喷头及泵组对水质要求较高，进水管路上必须安装紧密过滤器，若喷头孔距选取小于800μm，则应在配水支管上安装过滤器。

过滤器滤网的最大孔径不能超过喷头孔径的80%。

2）细水雾工作压力高，相关设备均应采用不锈钢材质。

3）细水雾泵组、储水箱应布置在消防泵房内，需符合规范设计。

参考文献：
[1]范晓莉，综合管廊灭火方式设计探讨[J]，陕西建筑，2013.09.4-8
[2]李丹、李威，重庆某综合管廊高压细水雾自动灭火系统设计，建筑设计，2015.11课题号：综合管廊消防系统关键技术及示范科CK2018115A。