氣體滅火系統與高壓細水霧滅火系統在地鐵中的應用比較

■ 魏 淵

（上海市消防救援總隊水上支隊，上海 200125）

詳實介紹氣體滅火系統與高壓細水霧滅火系統，對兩種滅火系統的經濟性、操作性與維護保養進行對比，并分析、比較在地鐵設施保護中的應用情況，得出高壓細水霧滅火系統更優于氣體滅火系統的結論。

氣體滅火系統；高壓細水霧滅火系統；地鐵；消防

0 引言

地鐵是目前世界上能夠有效解決大中型城市人們出行問題較為便捷、經濟和高效的交通工具，在促進城市繁榮、實現城市經濟和社會可持續發展中發揮著舉足輕重的作用。隨著運營里程數的增加，上海軌道交通客流量也隨之不斷攀升，目前日均客流穩定于750余萬人次、周末均超過900萬人次，極端峰值達1 400萬人次，日均投放運營列車班次4 000余次，跨越了上海15個行政區。另外，軌道區域還有30多座主變電站，28個全網絡停車基地（軌道26個，磁浮2個）、1個集中控制中心等各種重要設施機房。

地鐵在城市化建設中的作用的提升，對地鐵公共安全的要求也相應提高。以運營安全為例，地鐵線路中的設備不斷老化，發生火災危險的系數越來越高，一旦發生火災事故，會造成不可估量的嚴重后果。如2012年5月16日，世紀大道站內站廳層B區下行8號自動扶梯上部機艙內因電氣線路故障冒煙并起火，雖未造成人員傷亡，但引起了較大的社會影響；因此，在地鐵重要設備用房選擇更適合的滅火系統將大大降低火災的危險性。

作為目前在上海地鐵重要設備用房應用最廣泛的氣體滅火系統（INERGEN與FM 200）和高壓細水霧系統，由于兩者的性能特點、滅火原理、設計要求等方面的差異，只有充分了解兩個滅火系統的特點，才能在地鐵消防安全中起到更好的作用，得到廣泛的應用。

1 高壓細水霧系統

1.1 高壓細水霧系統概述

高壓細水霧系統是一種新型的滅火系統（見圖1）。由于該系統采用了水作為滅火介質，具有非常良好的環保功能。冷卻作用、窒息作用、消煙作用以及隔絕熱輻射是高壓細水霧滅火系統消除火情的主要方式。當細水霧迅速汽化時，可以帶走大量的熱量，從而實現冷卻火災現場的溫度；當細水霧被汽化時，其體積可以膨脹1 700倍，從而阻止外圍的氧氣進入，起到隔離氧氣的滅火作用；此外，細水霧可以將氣體與煙霧大量吸附，從而起到消煙作用；而利用細水霧系統產生的大量霧滴可以將火災現場隔離起來，起到水霧保護罩的作用，從而減少輻射熱對人員與設備的影響。

圖1 高壓細水霧滅火系統

1.2 高壓細水霧在上海地鐵中的應用

高壓細水霧滅火系統是利用純水作為滅火介質，采用特殊的噴頭在特定的壓力工作下（通常為10 MPa）將水流直接或采用氮氣等霧化介質將水分解成細水霧或分解成細小水滴進行滅火或防護冷卻的一種固定式滅火系統。

目前，高壓細水霧滅火系統在上海軌道交通11號線得到了成功的應用，在地鐵站臺的軌行區、站廳層的公共區以及強弱電的設備區的滅火消防應用中，展示了良好的適用性，完全替代了自動噴水滅火系統和氣體滅火系統。地鐵站臺的軌行區是列車到站后乘客乘車與下車的重要通道。當列車出現失火的情況，必須進站打開屏蔽門進行疏散時，火災非常容易擴散至地鐵車站中，而使用高壓細水霧滅火系統則可以對以往地鐵消防工作進行大幅度的改進。

其巨大優勢主要表現在4個方面：1）由于高壓細水霧滅火系統可以有效地吸收乘客逃生道路上的有毒氣體，并降低煙霧的溫度，從而提高了站臺能見度和氧氣含量，在改善乘客生存環境的同時為滅火救援創造了良好的條件；2）由于高壓細水霧滅火系統的噴水量與自動噴水滅火系統相比水量較小，不容易造成站臺濕滑，可以幫助乘客疏散與逃生。與原來的噴水滅火系統比較，高壓細水霧滅火系統具有較大的優勢（見圖2）；3）水霧霧滴直徑極小，且有間隙不連續，電絕緣性能好，可以撲救帶電設備火災，對熱輻射有很好的屏蔽作用，從而有效控制火勢蔓延；4）滅火效率相對較高，因細水霧遇火后可以立刻氣化，迅速降低溫度，經試驗表明其冷卻速度比一般噴淋系統快了近100倍。

圖2 地鐵高壓細水霧系統流程圖

2 氣體滅火系統

2.1 氣體滅火系統（INERGEN與FM 200）概述

INERGEN氣體滅火系統與FM 200氣體滅火系統也是目前上海地鐵消防工作中主要選擇的氣體滅火方式。其中INERGEN氣體滅火系統中使用的INERGEN也被稱為煙烙盡，它的成分由52%的氮氣，40%的氬氣以及8%的二氧化碳組成。其密度略大于空氣，由于這一滅火劑的成分是三種自然界氣體的混合物，具有無毒無色及不導電的優點。

相較于INERGEN來說，FM 200有其優點，即：具有良好的滅火效率，滅火速度快，效果好。也有缺點：如有毒性。國外對FM 200所做的大量研究表明，FM 200滅火系統隨著火災規模和噴放時間的延長，產生的HF濃度越高，對精密儀器和設備的酸蝕作用就越強。同時，因FM 200在噴放時產生“白霧”，在氣體擴散的過程中更具危險性，對人的危害系數也越大。

2.2 氣體滅火系統選擇原則

氣體滅火中所使用的滅火劑的種類不一樣，滅火劑的性能有很大的差別，所以在地鐵中使用氣體滅火時一定要考慮滅火劑的具體特點，并結合保護場地的要求，綜合考慮選擇滅火系統。

一般認為，以下6個原則是氣體滅火劑的重要選擇條件：1）對環境污染最小的原則，特別是要注意保護臭氧層；2）滅火使用濃度最小的原則，滅火濃度越小，滅火劑的使用量就越??；3）在大氣中存留時期短，使其具有較小的潛在危險；4）溫室危害最輕的原則；5）毒性最低的原則，并注重對保護場所設備的報護；6）價格較低的原則，主要考慮滅火劑的價格與設備的投入資金。

2.3 氣體滅火系統在地鐵中的應用

氣體自動滅火系統一般安裝在車站的重要設備用房，如車站的通信機械室、信號機械室、民用通信機房、地下主變電站、降壓站、牽引變電所、電器設備室等場所。

上海軌道交通一號線采用煙烙盡氣體滅火系統。三號線控制中心、七號線風井采用七氟丙烷氣體滅火系統。二、三、八號線小部分設備用房采用單元獨立式七氟丙烷氣體滅火系統。

3 氣體滅火系統與高壓細水霧系統的應用比較

3.1 經濟性比較

根據多年的地鐵建設經驗，為了說明氣體滅火系統與高壓細水霧系統在地鐵中的經濟性比較，本文對INERGEN氣體滅火系統與高壓細水霧滅火系統展開了經濟性的應用比較。

1）INERGEN氣體滅火系統與高壓細水霧滅火系統兩者在設備使用面積上具有較大的區別，INERGEN以氣態方式進行存儲，存儲所需瓶組的數量較多，而且要求相鄰存儲罐之間必須有一定的間距，所以其使用面積比較大，約為數十平方米左右。而高壓細水霧滅火系統可與地鐵站原有的消防泵合建，所以使用的面積較小。一般來說，高壓細水霧滅火系統需要的空間僅僅為氣體滅火系統的1/7～1/4。

2）系統設備投入方面。經相關調研發現，同為進口的兩個滅火系統設備需要投入相似的資金。

3）系統維護費用方面。由于高壓細水霧滅火系統的組成主要包括水泵與水箱等設備，易于維護管理，而且使用的滅火劑是常見的水，非常廉價易得。而氣體滅火系統為高壓系統，氣瓶長期處于高壓狀態，需要經常性地觀察與維護。為了保證消防安全，滅火劑需要定期更換，費用較高。

3.2 系統操作性比較

高壓細水霧滅火系統與氣體滅火系統的滅火方式都采用了全淹沒式，為了實現及時的消防效果，兩種滅火系統都要求設置完整的感溫探測報警裝置，與通風空調設備聯動方式相同，滅火效率都非常高。這兩種滅火系統都是自動滅火系統。INERGEN氣體滅火系統中所使用的滅火劑是以氣體狀態貯存的，其需要高壓貯存，壓力高達15 MPa，當其釋放時可能造成被保護物的損害。而由于高壓細水霧滅火系統的用水量僅為常規水噴淋的5%，避免了對設備造成損傷，所以高壓細水霧滅火系統的實際操作較為安全。

3.3 在地鐵中的優勢特點比較

通過上述比較，高壓細水霧滅火系統具有安全環保、凈化延期、屏蔽熱輻射、及時噴放、系統壽命長、配置靈活、安裝簡便、便于維護、擴容性高的優點，可以替代氣體滅火系統在地鐵眾多消防場所使用，包括電氣設備房間，可以取得客觀的經濟效益、環境效益，如表1所示。

表1 常用滅火系統性能對比

4 結語

高壓細水霧系統與氣體滅火系統在地鐵這一特殊環境中的應用比較，其在經濟上具有投入低、維護保養成本低的優勢；在火災現場人員安全疏散及救援上，具有降溫、防毒、除煙等優勢，能夠有效提高能見度和火場氧濃度；此外，高壓細水霧滅火設備相比其他氣體滅火設備具有表面冷卻的特點，在撲救設備用房中電器火災上，具有不導電、無水漬、防復燃等多項優勢。鑒于設備用房在地鐵中的重要性和特殊性，以及隨著設備使用時間的不斷延續，設備發生電器火災的概率越來越高，因此在地鐵中應結合實際，優先考慮高壓細水霧滅火系統。