干式消火栓系统分类及应用

2　干式消火栓系统分类

2. 1　固定式全自动干式系统

主要特点是在报警阀后管路内无水, 充满有压力的气体, 不怕冻结, 不怕环境温度高。在发生火灾时, 车站或控制中心的火灾报警系统接到报警信号, 开启快速启闭阀, 同时向中控室发出开泵和报警信号, 消防泵启动后管道内空气迅速排除, 管道在短时间内由干式迅速转变为湿式系统, 消火栓口接出水龙带和水枪达到灭火的目的。

该系统适用于环境温度在4 ℃以下或70 ℃以上、不宜采用湿式消火栓系统的地方。因增加一套充气设备及联动装置, 且要求管网内的气压要经常保持在一定范围内, 因此, 管理比较复杂, 投资较大。

2. 2　固定式半自动干式系统

与湿式系统比较, 这种系统在预作用阀以后的管网中平时不充水, 而充低压空气或氮气, 或是干管。只有在发生火灾时, 由消防控制中心或消火栓附近的手动报警按钮发出指令, 开启快速启闭阀, 同时向中控室发出开泵和报警信号, 消防泵启动后管道内空气迅速排除, 管道在短时间内由干式迅速转变为湿式系统, 消火栓出水达到灭火的目的。

系统平时管道内无水, 不会有冻结问题, 与全自动干式系统比较不需要设置管道气体增压设备, 管道内可以是空管, 相对来说系统的反应速度较快, 设备管理简单, 投资少, 明显优于全自动干式系统, 因此在干式系统设计中一般采用半自动干式系统。

适用于环境温度在4 ℃以下或70 ℃以上、不宜采用湿式消火栓系统的地方。

2. 3　半固定式干式系统

半固定式干式系统管道内为干式, 且系统没有永久的给水水源, 系统需要的消防用水来自消防车的消防泵通过消防接合器向系统供水, 这种系统对市政水源以及市政救援的消防车的要求较高。

综合分析, 固定式半自动干式系统比较符合我国的国情。

3　固定式半自动干式系统应用分析

3. 1　系统充水时间

系统充水时间决定了采用干式系统的管道长度,管道流速按照最大2. 0～ 2. 5 m ös 考虑, 以下分别以车站和区间为例进行相应的计算。

(1) 车站: 以一个有效长度150 m 的岛式车站为例, 最不利情况下的消防干管长度约达到600 m , 这样的管道长度充水时间约为5m in, 也就是说车站采用干式系统的情况下, 火灾的前4～ 5 m in 消火栓系统不能保证消防用水。

(2) 区间: 以一个长度1. 2 km 的区间为例, 考虑最不利情况, 水源从一端车站供水, 则需要的充水时间为10m in。也就是说, 火灾发生后的10m in 内不能保证消防用水。

3. 2 消火栓投入使用的时间分析

在车站, 当火灾发生后的4～ 5 m in 内, 主要是乘客疏散的时间。如果由车站工作人员取用消火栓进行灭火, 则5 m in 后或更短的时间可能需要使用消火栓灭火, 如果等待专门的消防人员则需要更长一些的时间, 由于地铁车站是人员密集场所, 消防用水量大于区间, 且《建筑设计防火规范》要求充水时间应尽可能短,灭火应尽可能早。因此, 对于车站而言, 如果采用干式系统时, 可能会产生打开消火栓消防用水不能满足要求的问题, 因此地铁车站宜采用湿式系统, 以确保在火灾第一时间能够顺利使用消火栓。

当列车在区间发生火灾时, 一般情况下, 列车应尽可能行驶到下一车站进行灭火, 只有当列车在区间发生火灾又不能牵引到车站时, 才需要在区间实施灭火,区间隧道的灭火需要专门的消防人员实施, 即便是最近的消防队从接到信号到进入隧道的火灾地点可能也需要10 m in 以上, 而这10 m in 内, 如果干式系统各组件正常运行, 系统已经从干式转变湿式, 当消防人员赶到火灾地点的地下区间, 打开消火栓时, 其水量水压是可以满足消防用水要求的。

3. 3　消防压力要求

为确保管道的流速, 应加大消防水泵的扬程, 如管道直径DN 150, v = 1. 83 m ös 时, 管道沿程水头损失43. 2 m , 因此当需要的充水时间短, 管道的流速则要求增加, 提供水源的水泵的扬程需要增加; 反之, 当水泵的扬程降低, 管道的充水时间会增加。

从上述的分析可以看出, 地铁消火栓系统可以考虑采用如下的局部干式的方式: 地下车站采用湿式系统, 地面、高架车站及区间隧道采用干式系统, 车站设置消防泵组, 提供车站及区间管道的消防用水的压力和流量。

区间的干式系统为固定式半自动干式系统。区间干式系统的快速开启阀安装在车站靠近区间的端部,使每个区间能够从相邻的两个车站取得水源, 按每个车站承担两相邻区间的1ö2 计算, 火灾时消火栓管道的充水时间可以进一步缩短。此外, 从车站两端的活塞风井或区间风井内接出消防结合器, 以备消防车从市政取水补给区间消防管道。

不论是车站或区间发生火灾, 车站或与区间相邻的车站的消防泵都要开启, 从室外消防水池或市政管网抽水, 从而保证消防水量和水压。

4　运行方式

4. 1　正常工况下

为保证干式系统的正常运营, 对区间隧道的消防管道进行干湿交替运营的方式, 每年的春季打开各车站的快速开启阀, 使管道内充满水; 当冬季来临时关闭两端的快速阀, 打开车站或区间最低点处的放空阀, 将管道内的水放空由泵站排除。

这种交替运营方案一方面尽可能减少区间管道为干式的时间, 另一方面通过交替运营进行维护, 确保系统的正常功能。

4. 2　火灾工况下

当火灾发生在冬季, 由FA S 组件向控制中心和车站发出信号, FA S 系统联动打开该区段两端的电动快开阀, 也即利用疏散乘客的同时进行管道充水。

5　快速排气阀设置数量和位置

快速排气阀的作用是在发生火灾时迅速排除消防管道气体, 使水充满管道, 灭火后泄水时能够补充气体。由于地铁设计线路基本是高车站低区间, 区间隧道两头与车站相连, 中间低, 两头高。火灾时, 区间管道的系统从两端车站进水, 排气阀主要依靠系统水压力驱除管道中的气体, 快速排气阀除了要在区间的中部设置, 还要在沿程设置, 一般约1 km 长的单线区间应至少设置5 个, 每200 m 一个。高架站、地面站快速排气阀也按200 m 一个设置。

6　管道防腐

如果按照干湿式交替运行, 区间管道应加强防腐,拟采用水泥砂浆衬里的铸铁管道。为确保接头的牢固,安装在主体结构壁上的管道支架每2～ 3m 一个, 每个支座的锚栓不得少于3 个M 12, 管道转弯处应适当增加。地铁建设是百年大计, 水消防系统的设置是地铁消防设计的重要组成部分, 针对城市地铁的特点, 坚持“预防为主, 防消结合”的原则, 遵循国家的有关方针政策, 从全局出发, 统筹兼顾, 合理设计水消防系统, 积极预防火灾, 做到防患于未然。