干貨來襲!地下綜合管廊與自動滅火系統設計方案(下)
摘要
對綜合管廊中配套的柜式氣體滅火裝置、非貯壓懸掛式滅火裝置、貯壓懸掛式滅火裝置、探火管式滅火裝置產品組成與特點、滅火機理、設計參數與要求、用途與建議進行了較詳細闡述，并介紹了參觀綜合管廊項目觀后感。
關鍵詞
綜合管廊;柜式七氟丙烷氣體滅火裝置;非貯壓式滅火裝置;貯壓式滅火裝置;探火管式滅火裝置的觀后感。
(1)產品組成與特點
柜式七氟丙烷氣體滅火裝置是集滅火劑瓶組、信號反饋裝置、管路、噴嘴、箱體部件等于一體的滅火裝置。其滅火效能高，滅火速度快，滅火劑毒性低，對設備、環境無任何污染，滅火裝置具有自動、電氣手動和機械應急手動啟動三種控制方式。柜式七氟丙烷氣體滅火裝置特點:
(a)無需安裝管網，設置在防護區內，占地面積小(寬650×厚465×高1950mm)單臺裝置保護體積較大;
(b)安裝簡單、快速、施工周期短，單臺安裝時間1小時左右;
(c)裝置平時檢查簡單、快速，觀察滅火劑瓶組上的壓力表指針，只要瓶內有壓力，滅火藥劑長期有效，基本無維護成本;
(d)可用于地下綜合管廊大于100m3以上的配電間、設備間等場所。
(2)滅火機理
七氟丙烷滅火劑是一種無色無味、不導電的氣體，其密度是空氣的六倍，在一定壓力下呈液態貯存。該滅火劑為潔凈藥劑，釋放后汽化不含任何粒子或油狀的殘留物，對設備和環境無任何污染，可保護精密設備、文物。滅火時分子中的一部分鏈斷裂需要吸收熱量，破壞燃燒鏈，屬化學滅火為主，冷卻物理滅火為輔。
(3)主要設計基本參數與要求
(a)柜式七氟丙烷氣體滅火裝置設計滅火濃度：計算機房、通訊機房為0.64㎏/m3、配電間、發電機房等為0.72㎏/m3、圖書館、文物館等為0.81㎏/m3;
(b)滅火劑噴射時間≤10s;
(c)只能用于封閉場所，不可關閉的泄漏面積不應大于總面積的1﹪;
(d)可保護A、B、C、E類火災;
(e)滅火浸漬時間：木材為20min;計算機房、配電間為5min;氣體和液體火災不應小于1min;
(f)可用于經常有人的場所。
(4)應用狀態與專家建議
柜式七氟丙烷氣體滅火裝置產品目前占我國氣體滅火設備使用量的50﹪左右，是當前國內、外各國主要推薦使用的替代鹵代烷的綠色環保氣體產品。
(5)用途與建議
綜合上述介紹，當地下綜合管廊中配電間、設備間體積大于100m3，宜采用柜式七氟丙烷氣體滅火裝置性價比最高。但不宜用于保護管廊中電纜線，設備造價將會非常高。
懸掛式滅火裝置
(1)產品組成與特點
懸掛式滅火裝置由滅火劑儲存容器(鋼瓶)、滅火劑、驅動介質(氣體或燃氣)、啟動釋放組件、懸掛支架(座)等組成。是固定安裝在保護區域內，可懸掛或壁掛式安裝，不占地面面積，一般直徑小于0.4m,高度小于0.6m，占空間體積較小。懸掛式滅火裝置看似簡單，實際比較復雜，特點如下：
(a)按充裝的滅火劑可分為：懸掛式七氟丙烷氣體滅火裝置、懸掛式六氟丙烷氣體滅火裝置;BC干粉滅火裝置、ABC干粉滅火裝置、ABC超細干粉滅火裝置五種主要規格。
(b)按滅火劑貯存的形式可分為：貯壓式滅火裝置和非貯壓式滅火裝置兩種類型。
貯壓式滅火裝置是指貯存容器內按規定充裝一定質量的滅火劑和一定壓力的驅動氣體，驅動介質為氮氣。主要優點是：
①滅火裝置有效噴射時間一般大于3S以上，滅火劑噴射滅火可持續一定時間，滅火穩定、可靠，滅火后難復燃;
②貯壓式滅火裝置全淹沒滅火系統，超細干粉滅火劑設計濃度一般大于等于0.13kg/m³;
③干粉滅火劑用量M=K1K2K3C.V,應依據配置場所危險等級K1，防護區不密封性K2，滅火裝置噴射不均勻性K3計算;
④安裝調試時，貯壓式滅火裝置能反復模擬真實啟動狀態，經試驗后，能確保系統安全可靠性;
⑤當防護區滅火裝置超過兩臺以上時，可采用并聯方式聯動可靠啟動，不因一臺滅火裝置產品質量問題，造成其它滅火裝置不能啟動滅火重大缺陷，克服了非貯壓懸掛式干粉滅火裝置，只能串聯或串并聯方式聯動啟動重大致命缺陷。
⑥可用于封閉場所全淹沒滅火和半封閉局部滅火;
⑦平時日常檢查維修簡單、明了，只看壓力表指針，若滅火裝置上安裝有泄漏報警信號反饋裝置，能自動泄漏報警;
⑧當前國內、外自動滅火裝置大多數均是以貯壓式滅火裝置為主，設計計算規范也是以它為模型的，因它驅動滅火劑的動能量穩定，則產品質量穩定可靠，保護大型防護區和重要保護場所均采用貯壓式自動滅火系統或裝置。缺點是長時間存放易泄漏。
非貯壓式滅火裝置的貯存容器內按規定充裝一定質量的滅火劑，沒有充裝一定壓力的驅動氣體，貯存容器內無壓力，但滅火裝置內放置產生氣體的驅動裝置，如：引發器(電雷管)、氣溶膠發生劑。非貯壓式滅火裝置滅火劑噴射方式有兩種：第一種是瞬間噴射，也叫脈沖式，噴射時間小于0.1秒，有沖擊力，聲響很大，啟動釋放組件就是電雷管。另一種是緩慢產氣型，持續時間幾秒至十幾秒，啟動釋放組件由引發器(電雷管)、氣溶膠發生劑(通俗講就是火藥，只是燃燒時間慢，產氣體)組成。主要優點是:長時間貯存不易泄露，體積小、成本低。 缺點是:
①滅火劑噴射時間瞬間式，噴射時間不穩定;
②不能持續對火源冷卻滅火，火災易復燃，滅火可靠性不高;
③依據DCJ32/TJ80-2009《超細干粉滅火系統設計、安裝與驗收規程》江蘇省工程建設標準中表4.2.2-2和有關規范規定，非貯壓式干粉滅火裝置滅火劑設計濃度應是貯壓式干粉滅火裝置滅火劑設計濃度2倍，應大于等于0.26kg/m³;
④許多省級地方標準和規范規定非貯壓式干粉滅火裝置滅火劑設計濃度應是貯壓式的1.5倍以上;只能用于封閉場所全淹沒滅火，依據有關規范不能用于半封閉場所局部滅火;有許多省級地方標準，如DB53/T448-2012《非貯壓式超細干粉滅火系統設計、施工及驗收規范》云南省地方標準中第4.2.5條規定，爆破噴射型超細干粉滅火裝置不應用于全淹沒滅火系統，這條款指的就是非貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置產品，因許多國家、行業、地方標準和設計規范中，規定干粉噴射時間不應小于多長時間，才能將火災可靠撲滅
⑤因啟動安全電流小，安裝調試或雷電時易誤啟動;
⑥安裝調試時難模擬真實啟動狀態，使人不放心;
⑦當防護區滅火裝置超過兩臺以上時，只能采用串聯或串并聯方式聯動啟動，若某臺滅火裝置啟動時短路或質量問題，將可能造成其它滅火裝置不能啟動重大缺陷問題;
⑧產氣體驅動裝置是易燃、易爆火工產品，易受潮，使用周期短;
⑨平時日常不易檢測產品質量火工品藥劑是否受潮，失效不易檢測;
⑩非貯壓式滅火裝置是火工危險品，必須到當地公安部門備案審查合格后方能生產、運輸、驗收、使用。
(c)按驅動(啟動)裝置類型可分為：定溫型、熱敏線(導火索)定溫型、電磁鐵型、電爆型、燃氣型、定溫易熔合金電磁鐵型、定溫玻璃球電爆型、定溫玻璃球電加熱型等八種主要規格。
定溫型驅動裝置主要有感溫玻璃球或定溫易熔合金組成，只有一種定溫啟動方式，無需電源，防護區火災達到中、大型火災時才能自動啟動，一個防護區只能使用一臺，不能多臺聯動。
電啟動驅動裝置，需要電源，一般與火災探測器和報警器成組，可實現中、小火災電氣自動、電氣手動兩種啟動方式。一個防護區可使用多臺聯動啟動。
定溫電驅動裝置，具有無電源定溫自動啟動和有電源電氣自動、電氣手動三種啟動方式。定溫玻璃球電爆型驅動裝置，就是將引火器(電雷管)用膠帶纏繞在定溫玻璃球上，時間長了膠帶易松掉，有些廠家則用扎帶捆綁，這將失去定溫感溫功能，通電后引火器產生火或爆炸，玻璃球破碎，開啟噴頭。(見圖片)定溫玻璃球電加熱型驅動裝置，電阻絲纏繞在玻璃柱上，電阻絲外用石英管套著防止熱擴散，通電1～3秒后玻璃球膨脹破碎，噴頭啟動。電阻絲和石英管只遮擋定溫玻璃球40﹪左右體積，不影響定溫自動啟動功能。
(2)滅火機理
懸掛式滅火裝置充裝的滅火劑主要有七氟丙烷氣體滅火藥劑、普通干粉和超細干粉三種類型。七氟丙烷滅火劑的滅火機理就不贅述了。
干粉滅火劑粉體與高溫燃燒物體表面接觸時，阻斷燃燒鏈式反應，在保護對象表面的高溫作用下被熔化，并形成一個玻璃狀覆蓋層將固體表面與周圍空氣隔開，使燃燒窒息，以化學抑制滅火為主，以隔離、冷卻、窒息物理滅火為輔。滅火裝置噴放后，干粉對設備和環境有一定污染，滅火后應及時反復清理、除塵、吹掃。
(3)主要設計基本參數與要求
(a)懸掛式七氟丙烷和ABC干粉滅火裝置，可用于撲救A、B、C、E類火災，懸掛式BC干粉滅火裝置只能用于撲救B、C、E類火災。
(b)滅火劑全淹沒設計滅火濃度：貯壓懸掛式滅火裝置超細ABC干粉滅火劑≥0.13㎏/m3，非貯壓懸掛式滅火裝置超細ABC干粉滅火劑≥0.26kg/m³，超細干粉滅火劑90﹪以上粒徑小于20um;普通干粉滅火劑≥0.65㎏/m3，干粉粒徑大多數在40～70um。
(c)滅火裝置啟動前，所有通風設備、門窗均應能自動關閉。噴放干粉時防護區不能關閉的開口面積之和與該防護區的總內表面積之比應不大于15﹪.
(d)當采用半封閉局部應用滅火時，保護對象周圍空氣的流動速度不應大于2m/s,必要時應采取擋風措施。局部應用干粉滅火設計濃度參數，依據廠家提供的數據或試驗確定。
(e)懸掛式滅火裝置安裝高度為3～5m時，保護半徑一般不宜大于3m，若貯壓懸掛式超細干粉滅火裝置，20℃時工作壓力為1.4Mpa時，保護半徑可達4～5米，兩臺之間距離為4～8米時，是最佳設計理念，在不影響滅火效果基礎上，管廊懸掛式滅火裝置數量最少，造價較低，以后日常檢查和維護成本也低。地下綜合管廊和地下電纜隧道保護各電纜或管線，建議采用8～14㎏大規格貯壓懸掛式ABC超細干粉滅火裝置最適宜，成本較低，綜合性價比較高。
(4)應用狀態與專家建議
貯壓懸掛式七氟丙烷、干粉滅火裝置應用比較廣泛。近幾年國內許多文章、論文對貯壓懸掛式ABC超細干粉滅火裝置應用于城市地下綜合管廊和地下電纜隧道進行了闡述，這里就不在贅述了。
(5)用途與建議
綜合上述介紹，當地下綜合管廊中配電間、設備間體積小于100m3時，宜采用懸掛式七氟丙烷氣體滅火裝置產品。建議采用8～14㎏大規格非電爆型貯壓懸掛式ABC超細干粉滅火裝置產品適用于綜合管廊各管線防護區，最適宜，成本較低，性價比最高。有的認為干粉滅火系統也可用于地下綜合管廊，該系統設備占地面積較大，還需安裝管道，一個長200m地下綜合管廊還需幾套干粉滅火系統，并嚴重影響地下綜合管廊整體管線布局，性價比低，建議不采用。
探火管式滅火裝置
(1)產品組成與特點
探火管式滅火裝置由充裝有滅火劑的壓力容器、容器閥和能釋放滅火劑的探火管及釋放管、噴嘴組成。
探火管式滅火裝置是集火災探測和滅火于一體的自動滅火系統，利用自身儲壓，依靠充壓的探火管及裝置瓶組就能實現快速、準確、有效的探測火源，將火災撲滅在萌芽階段。具有設計計算簡單，施工安裝簡便、快速，滅火快速有效，無需任何電源控制，無需專門的煙(溫)感探測器，純機械自動控制和啟動的優點。是一種低碳、環保、簡單、成本低廉且可靠、獨立的自動滅火系統。最新一代探火管式滅火裝置啟動方式有三種：無電源有定溫自動啟動和機械應急手動啟動兩種方式;有電源有遠距離電氣自動啟動和電氣手動啟動兩種方式。有電源啟動方式可以實現遠距離啟動，并與火災探測器、報警設備聯動，在保護較大防護區時，能早發現火災，將火災撲滅在萌芽狀態。
(2)滅火機理
探火管式滅火裝置按滅火劑種類分為：七氟丙烷、二氧化碳、ABC超細干粉三種。按結構種類分為直接式和間接式。探火管式滅火裝置核心是探火管，它將布置在靠近或在火源最可能發生處的上方，一旦著火時，探火管在受熱溫度最高處被軟化并爆破，將滅火介質通過探火管本身(直接式)或通過釋放管、噴嘴、噴射到保護區域，實施滅火。
二氧化碳滅火機滅火主要是窒息為主，冷卻為輔的物理滅火。二氧化碳設計滅火濃度為34﹪左右，當密閉空間二氧化碳滅火濃度達到10﹪左右，將引起人員窒息甚至死亡，經常有人場所，人員必須全部撤離后方能使用。七氟丙烷和ABC超細干粉滅火劑滅火機理已介紹，不再贅述了
(3)主要設計基本參數與要求
(a)七氟丙烷和二氧化碳直接式探火管滅火裝置保護電氣設備、文物資料柜體容積分別不應小于3和6m3，可同時保護六個柜體。
(b)間接式探火管滅火裝置一般保護應小于60m3小型防護區。
(c)直接式時探火管三個作用：一是定溫探測器;二是滅火管道;三是噴嘴。間接式時探火管兩個作用：一是定溫探測器;二是啟動滅火裝置。探火管安裝要求：兩探火管之間安裝間距應≤1m;大多數分布在易發生火災保護對象正上方距應≤0.6m;布置在保護對象側方或下方距離應≤0.16m.
(d)探火管安裝長度不宜≥25m。
(4)應用狀態與專家建議
探火管式滅火裝置(也叫探火裝置，還叫感溫自啟動滅火裝置)是消防滅火領域的一個重大創新發明。該裝置于2000年引入中國，這幾年應用比較廣泛。
中國工程建設標準化協會與公安部天津消防研究所制定了CECS345：2013《探火管滅火裝置技術規范》，中華人民共和國公安部與2014年6月23日批準了GA1167-2014《探火管式滅火裝置》行業標準，為強制標準，于2014年7月1日起實施。
探火管式滅火裝置第一代產品只有探火管定溫自動啟動一種方式，第二代CECS345規范要求探火管式滅火裝置間接式，必須應有定溫自動啟動和機械應急手動啟動兩種方式。探火管滅火裝置近幾年發展非常快，已有第三代產品了，特點是無電源時具有定溫自動啟動、機械應急手動啟動兩種方式;有電源時與火災探測器報警設備配套，具有遠距離電氣自動、電氣手動啟動兩種方式;不與火災探測器、報警設備配套時，具有遠距離電氣手動啟動功能。
(5)用途與建議
綜合上述介紹，七氟丙烷、二氧化碳直接式探火管滅火裝置非常適用于地下綜合管廊、地下電纜隧道的電氣設備機柜中，因該滅火裝置外形體積小，不占地面面積，占用空間體積也較小。七氟丙烷間接式探火管滅火裝置適用于60m3以下，封閉條件較好的電氣設備間。二氧化碳間接式探火管滅火裝置適用于60m3以下封閉條件較好和較差的電氣設備間，但滅火時人員必須先撤離。ABC超細干粉間接式探火管滅火裝置，主要適用于封閉條件一般的地下綜合管廊和潔凈度不高的配電間和窄小的水平方向電纜隧道。
地下綜合管廊采用自動滅火系統結論
上述通過對各種自動滅火系統產品主要特點進行闡述，綜合分析認為：
a. 地下綜合管廊各管線防護區宜采用非電爆啟動裝置的8～14㎏大規格非電爆型驅動裝置貯壓懸掛式ABC超細干粉滅火裝置和探火管式ABC超細干粉滅火裝置,并具有泄漏報警和滅火啟動報警兩功能,管廊滅火裝置總造價成本較低，綜合性價比較高，管廊中不宜采用非貯壓懸掛式ABC超細干粉滅火裝置，因干粉滅火劑設計濃度比貯壓多出一倍，造價高，滅火可靠性不穩定，有歧義。
b. 當地下綜合管廊中配電間體積大于100m3以上時，宜采用柜式七氟丙烷氣體滅火裝置。
c.當配電間體積小于100m3以下時，宜采用懸掛式七氟丙烷滅火裝置;
d.當地下綜合管廊防護區體積較大時，只保護幾個電器柜體時，宜采用3kg七氟丙烷、6kg二氧化碳直接式探火管滅火裝置。
北京利達集團消防產品的優勢與特點
1、北京利達集團是一家以開發、生產火災自動報警為主，并綜合開發生產氣體自動滅火系統等產品的多元化大型專業企業。各產品均在行業有一定知名度、有特點、有差異，具有較強競爭力。
2、利達集團領導高度重視，各分公司及技術人員高度關注和配合解決各種與地下綜合管廊配套的消防報警、自動滅火系統等產品設計存在的技術難題，確保安全可靠和合理性。
3、利達集團各公司生產、銷售報警、自動滅火、光纖、安防、應急標志照明等產品，完全可與地下綜合管廊消防報警、自動滅火配套，可集中資源通過利達集團全國各銷售渠道辦事處，隨時為各設計院、消防工程公司、用戶提供技術咨詢、技術設計和安裝指導。
城市地下綜合廊道報警、自動滅火最
佳設計方案、滅火方式及難點探討
例:某城市地下綜合廊道長20公里(20000米)，廊道高3m，寬3m。應采用什么探測器、什么滅火劑?什么自動滅火設備?采用什么滅火方式滅火，將成本最低最可靠?
方案一：采用8Kg或14kg貯壓懸掛式ABC超細干粉滅火裝置(或5.2Kg超細干粉探火管式滅火裝置)產品性價比最高，理由：滅火可靠、不占地面面積、體積小，具有無電源定溫啟動和有電源電氣自動、電氣手動三種啟動方式，成本低、非電爆啟動功能，質量穩定可靠，這種類型產品國內同行業不多，有較強競爭優勢。對地下綜合管廊各管線整體規劃布局沒有任何影響，今后日常管理費用非常低。200m長度為一個防護區，防護區內兩端安裝防火門或卷簾，則20公里為100個防護區，采用貯壓懸掛式滅火裝置全淹沒滅火方式，超細干粉設計滅火濃度為≥0.13Kg/m³則取用0.15kgm³，當采用8Kg規格滅火裝置時為34臺套，當采用14kg規格滅火裝置時為20臺，8kg規格和14kg規格總共分別采用3400具和2000具。當采用非貯壓懸掛式滅火裝置產品，則超細干粉設計滅火濃度應是貯壓式的一倍，則為≥0.13×2=0.26kg/m³，則取0.52kg/㎡，每個防護區需117具，100個防護區總計需11700具，估計非貯壓與貯壓懸掛式滅火裝置總成本高于60%以上。探測器采用感煙火災探測器(提前報警)和線型光纖感溫火災探測器(確定火災位置)或火焰探測器。
特點：(1)滅火裝置直徑一般Φ350～Φ400mm、高度400～600mm，安裝不占地面面積，占用空間體積小，空間有安裝位置。對地下綜合管廊各管線走向布局沒有什么影響。
(2)一處起火，本防護區長200米的所有滅火設備同時啟動。滅火設備投入大和損失大，對環境和設備污染較大，增大清除難度。
(3)設計簡單快速明了。日常檢查簡單快速明了，維護成本非常低。
方案二：采用8kg或14kg懸掛式超細干粉滅火裝置(或5.2Kg超細干粉探火管式滅火裝置)，200m長度為一個防護區，防護區內兩端安裝防火門或卷簾，則20公里為100個防護區。每個區采8kg或14kg滅火裝置分別為34具或20具。
當該防護區發生火災時，首先防火門關閉，火災正上方一臺滅火裝置和它相鄰左右各一臺(或各兩臺)滅火裝置共三臺(或五臺)套同時啟動，實施滅火。若此滅火方案滅火不成功，這時再啟動全防護區滅火裝置。
特點：(1)為了滅火可靠性，建議此方案應進行實際模擬滅火試驗，因這一方案在這一領域由本公司首次提出，探測器和報警控制器基本可實現滅火方案編程，不要投入多少成本。
(2)火災正上方滅火裝置滅火為主，相鄰各一臺(或各兩臺)滅火裝置將起兩個作用，一個是封堵功能，用氣體滅火劑當門，另一個是增強滅火功能。同時也可設計整個防護區滅火裝置同時啟動兩套方案，用戶可依據管廊中火勢大小選擇其中哪一套滅火方案。
(3)滅火時投入設備少，滅火成本低，對環境和設備污染小，大幅減少清除難度。
參考文章
為了使各位對地下綜合管廊項目消防報警、自動滅火系統的產品和設計方案進一步了解，將提供以下文章參考：
(1)懸掛式超細干粉自動滅火裝置在電纜隧道中的應用_劉利平
(2)氣溶膠滅火系統應用的利與弊_黃文斌
(3)論適用于電纜隧道火災的滅火系統的分析及應用
(4)論適用于電器柜火災的滅火系統的分析及應用
(5)論適用于風力發電機組火災的滅火系統的分析及應用
(6)論適用于鐵路機車火災的滅火系統的分析及應用
(7)懸掛式干粉滅火裝置的特性_高云升
(8)GA602-2013《干粉滅火裝置》
(9)GB50347-2004《干粉滅火系統設計規范》
(10)DGJ32/TJ80-2009《超細干粉滅火系統設計、安裝與驗收規程》江蘇省工程建設標準。
(11)DB53/T448-2012《非貯壓式超細干粉滅火系統設計、施工及驗收規范最終版》云南省地方標準。
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