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摘要:目前，我國許多城市都在進(jìn)行綜合管廊的建設(shè),，但在其設(shè)計過程中各地的綜合管廊消防設(shè)計做法不一。因此，結(jié)合某創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)園文通路綜合管廊消防設(shè)計，分析探討了綜合管廊電力艙自動滅火設(shè)施的選用,、計算和設(shè)計，旨在能夠?qū)ξ覈?dāng)前城市綜合管廊消防設(shè)計起到一定促進(jìn)作用,，同時也為業(yè)界提供一定的參考,。

關(guān)鍵詞:綜合管廊；消防設(shè)計,；高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)

引言

19世紀(jì)歐洲開始建設(shè)綜合管廊,，目前主要發(fā)達(dá)國家已經(jīng)建成了許多完善的綜合管廊網(wǎng)絡(luò)。而我國綜合管廊建設(shè)發(fā)展則較慢,，至2013年才開始大規(guī)模建設(shè)，科研人員對綜合管廊的滅火消防系統(tǒng)的研究與探討也較少,，直至*近幾年綜合管廊修建熱潮的興起,，諸多研究人員開始對綜合管廊的消防進(jìn)行了專門研究，并取得了一系列成果,。

國內(nèi)早期的研究內(nèi)容主要在是否設(shè)置自動滅火系統(tǒng)方面,，從初期小型綜合管廊不設(shè)自動滅火裝置、大規(guī)模管廊建議設(shè)置自動滅火裝置到后期業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)同設(shè)置自動滅火裝置,，直到2015年GB50838—2015《綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》的發(fā)布,，電纜艙室設(shè)置自動滅火系統(tǒng)才成為設(shè)計人員的共識，但具體采用哪種自動滅火系統(tǒng)還有很大的分歧,。截至目前,，諸多學(xué)者在設(shè)計以及運維過程中，對氣溶膠系統(tǒng),、水噴霧系統(tǒng),、氣體滅火系統(tǒng)、高壓細(xì)水霧系統(tǒng)和超細(xì)干粉系統(tǒng)的滅火原理,、設(shè)計,、運維以及投資進(jìn)行了對比，得出了許多成果,。筆者結(jié)合某創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)園綜合管廊（以下簡稱文通路綜合管廊）消防設(shè)計,，對其進(jìn)行探討。

某綜合管廊工程位于產(chǎn)業(yè)園中部沿線,，主管廊總長5292.824m,，為3艙形式，含燃?xì)馀摗⒕C合艙,、電力艙,。根據(jù)入廊管線需求和施工工法，確定綜合管廊為多跨箱型框架結(jié)構(gòu),。各艙室布置形式如下：標(biāo)準(zhǔn)段為2.7m寬電力艙+6.5m寬綜合艙+1.8m寬燃?xì)馀?，各艙室均?3.6 m，人行通道不小于 1 m,。具體平面布置以及標(biāo)準(zhǔn)橫斷面見圖 1,。

圖1 文通路綜合管廊工程標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖

火災(zāi)分析

該工程燃?xì)馀搩?nèi)納入了燃?xì)夤芫€；綜合艙內(nèi)納入了給水,、生態(tài)用水,、通信和熱力管線，預(yù)留了直飲水,、再生水管線空間,；電力艙內(nèi)納入了10kV、110kV電力管線,，預(yù)留了220kV電力管線空間,。筆者在對上述入廊管線分析后認(rèn)為，電力艙的電力管線是導(dǎo)致管廊火災(zāi)發(fā)生的主要原因,。其中,，引起火災(zāi)的因素有：

1）電力管線起火。①電力管線對地短路,。②電力管線相位間短路,。③線路過載。

2）現(xiàn)場施工的誤操作,。

3）高壓電力管線因火災(zāi)而斷電后,，仍有余壓，存在著觸電危險,。

4）火災(zāi)發(fā)生后,，由于艙內(nèi)管線集中，著火點會形成火流而迅速燃燒,，并沿電力管線快速蔓延至其他區(qū)域,。

5）由于電力管線燃燒后會產(chǎn)生大量有害氣體，加大了管廊火災(zāi)的撲救難度,。

此外,，火災(zāi)損失以電力管線、電信管線,、附屬照明物等為主,，人員損失的可能性較小,。

綜合管廊消防措施

根據(jù)GB50838—2015《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》結(jié)合DL/T5221—2016《城市電力電纜線路設(shè)計技術(shù)規(guī)定》以及GB50116—2013《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》的要求，文通路綜合管廊主要消防措施有以下幾項：

1）管廊防火分隔間距按照200m考慮,，防火分區(qū)之間通過常閉防火門連通,。

2）電力艙的防火門為常閉型防火門，在每個防火門設(shè)置1套防火門監(jiān)控模塊,。防火門的開啟,、關(guān)閉及故障狀態(tài)信號通過防火門監(jiān)控模塊反饋至防火門監(jiān)控器。電力艙采用火災(zāi)自動報警系統(tǒng),。

3）管廊采用機械進(jìn)風(fēng),，機械排風(fēng)系統(tǒng)，各艙風(fēng)機獨立設(shè)置,。

4）綜合管廊的承重結(jié)構(gòu)體和防火墻的燃燒性能均為不燃燒體,，耐火極限按照不低于3.0h設(shè)計。

5）該工程中電力艙,、綜合艙,、燃?xì)馀摳鶕?jù)火災(zāi)危險性分類劃分為不同的危險類別，即：電力艙為丙類,，定性為中危險級,；綜合艙為丙類，定性為輕危險級,；燃?xì)馀摓榧最悾ㄐ詾閲?yán)重危險級,。

根據(jù)所定的危險等級以及火災(zāi)情況,，其中綜合艙、燃?xì)馀摮O(shè)置滅火器,、消防通風(fēng)排煙機自動報警系統(tǒng)外不再設(shè)置其他的消防設(shè)施,；電力艙除設(shè)置滅火器、消防通風(fēng)排煙機自動報警系統(tǒng)外還需要設(shè)置自動消防設(shè)施,。

6）設(shè)計范圍內(nèi)的綜合艙,、燃?xì)馀摗㈦娏ε摵瓦B接通道均需要設(shè)置手提滅火器,。其中：燃?xì)馀摪碈類氣體火災(zāi)考慮,，*大保護(hù)距離不大于15m，設(shè)置磷酸銨鹽干粉滅火器MF/ABC5,；綜合艙,、電力艙按A類固體火災(zāi)考慮，*大保護(hù)距離不大于20m,，設(shè)置磷酸銨鹽干粉滅火器MF/ABC3,。

電力艙消防方案選擇

根據(jù)綜合管廊火災(zāi)分析,，綜合管廊電力艙的電力管線是導(dǎo)致管廊火災(zāi)的主要原因，因此消防方案主要針對電力艙的滅火系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計,。根據(jù)電力艙火災(zāi)特點以及相關(guān)主管部門意見,，結(jié)合國家和地方相關(guān)規(guī)范和規(guī)定，能夠符合電力艙消防要求的滅火系統(tǒng)有：水噴霧滅火系統(tǒng),、超細(xì)干粉滅火,、高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)、泡沫滅火系統(tǒng)等,。以上幾種滅火系統(tǒng)對比見表1,。

經(jīng)對比后決定該工程不采用泡沫滅火系統(tǒng)和水噴霧滅火系統(tǒng)，而高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)和超細(xì)干粉滅火系統(tǒng)需對以下幾方面進(jìn)行比選后,，再確定*終的電力艙消防方案,。

1）可靠性分析。

高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的開啟有自動控制,、手動控制和應(yīng)急操作控制3種方式,，因此開啟的可靠性較高。超細(xì)干粉滅火系統(tǒng)根據(jù)相關(guān)規(guī)定當(dāng)空間高度超過4m時要分層安裝,；全淹沒保護(hù)時獨立防護(hù)區(qū)容積不宜大于2000m3,、面積不宜大于500㎡，而根據(jù)文通路綜合管廊的標(biāo)準(zhǔn)平面圖,，200m的防火分區(qū),，則需74具，當(dāng)溫感探測器探知到火警時,，同時開啟防火分區(qū)內(nèi)自動滅火器滅火,。

由于超細(xì)干粉儲存在氣壓罐內(nèi)，有效噴灑時間不超過5s,，自動滅火器串聯(lián)使用,，只要1具滅火器失效，就導(dǎo)致防火區(qū)間的噴灑濃度達(dá)不到設(shè)計要求,，難以保證撲滅效果,。而高壓細(xì)水噴霧滅火系統(tǒng)的持續(xù)噴霧時間至少為30min，即便系統(tǒng)某一個或幾個噴頭不噴水,，也可以保證滅火區(qū)域的窒息滅火,。

因此從產(chǎn)品可靠性分析而言，高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)可靠性較高,。

2）后期維護(hù)管理,。

根據(jù)相關(guān)消防要求，高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的日常維護(hù)管理采取的是試運行的方式進(jìn)行,，每月試驗性啟動1次水泵,，每年檢測消防控制中心火災(zāi)自動報警裝置以及聯(lián)動裝置的運行情況,，這種管理，簡單方便,、直接有效,、工作量少。

超細(xì)干粉滅火器只能間接檢查,，不能直接試用,；根據(jù)相關(guān)規(guī)范，地下綜合管廊其滅火器應(yīng)每半個月檢查1次,，但超細(xì)干粉自動滅火器懸掛在綜合管廊頂部,，檢查費時費力，同時滅火器還需每隔一定時間維修和更換,，后期維護(hù)管理繁瑣且費用較高,。

3）環(huán)保要求。

高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)滅火介質(zhì)為水,，而超細(xì)干粉滅火劑平均粒徑小,，不分解、不吸濕,、不結(jié)塊,，干粉噴灑于空氣中能見度低，影響管廊內(nèi)人員逃生,。

因此,，經(jīng)與消防部門溝通，綜合考慮滅火效果,、初始投資和后期維護(hù)管理等因素,，并兼顧文通路綜合管廊空間較大的特性，*終選用高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng),。

高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)滅火機理、系統(tǒng)組成,、控制方式及工作原理圖

（1）滅火機理

高壓細(xì)水霧可以快速使被噴灑的對象冷卻,，隔絕外界的熱輻射，其工作壓力為10MPa,，用水量卻為傳統(tǒng)的1％,，但起到作用是其他系統(tǒng)的2～3倍，因此其機理可以概況為表面冷卻,、窒息滅火,、阻隔熱輻射、沖擊乳化以及稀釋作用,。

（2）系統(tǒng)組成

1）高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)由泵組單元,、補水增壓裝置,、穩(wěn)壓泵、不銹鋼水箱,、區(qū)域控制閥,、細(xì)水霧噴頭、供水系統(tǒng)和不銹鋼管道,、閥門等組成,。泵組單元由主泵、安全溢流閥,、閥件,、機架等組成。

2）高壓細(xì)水霧滅火裝置控制柜具有自動,、手動2種控制方式,，同自動報警系統(tǒng)聯(lián)動控制，收到報警信號后控制泵組啟動,，并向控制中心反饋泵組運行信息,。

3）區(qū)域控制閥安裝于每個防護(hù)區(qū)的進(jìn)水管處，具有手動和自動2種控制方式,，受消防中心控制,，向消防中心反饋信息。

（3）控制方式正常情況下,，系統(tǒng)處于待命狀態(tài),，泵組單元不啟動，區(qū)域控制閥后的高壓管網(wǎng)內(nèi)沒有水,。高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)同火災(zāi)報警系統(tǒng)聯(lián)動,，有自動和手動2種控制方式

（4）開式系統(tǒng)工作原理（見圖2）。

高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的計算

（1）設(shè)計概況

該工程共設(shè)2套高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng),，主要防護(hù)區(qū)域為電力艙,、用戶支管廊。第1套系統(tǒng)作用范圍為K0+190—K2+380,，第2套系統(tǒng)作用范圍為K2+380—K5+480,；總保護(hù)長度約為6323m，電力艙寬度為2.7m,，用戶支管廊寬度為2.6m,。

（2）防火分區(qū)

綜合管廊內(nèi)設(shè)防火分區(qū)，每個防火分區(qū)長度不超過200m,；電力艙與綜合艙分別為獨立防火分區(qū),，每個防火分區(qū)間以防火墻配防火門隔斷。各防火分區(qū)內(nèi)設(shè)1個緊急出入口,。

（3）高壓細(xì)水霧用水量計算

噴頭的設(shè)計參數(shù)根據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)定,，采用全淹沒應(yīng)用方式開式系統(tǒng)的噴頭,，其水量計算參數(shù)見表2。

根據(jù)表2,，確定*終計算參數(shù)：

1. 噴頭的工作壓力≥10.0MPa,；

2. 噴頭的安裝高度h≤3.0m；

3. 系統(tǒng)的*小噴霧強度1.0L/（min·㎡）,；

4. 噴頭的*大布置間距3.0m,。

系統(tǒng)設(shè)計及選型

1. 系統(tǒng)流量計算單個噴頭計算流量q=K*根號10P。

式中：q為單個噴頭的流量,，L/min,；P為噴頭壓力，MPa,，取*不利點工作壓力為10MPa,；K為噴頭流量系數(shù)，取0.7,。

1. 系統(tǒng)計算流量

式中：Qj為系統(tǒng)的計算流量,，L/min；n為系統(tǒng)啟動后同時噴霧的噴頭數(shù)量,；qi 為某個細(xì)水霧噴頭的計算流量,，L/min。

1. 開式系統(tǒng)的計算

根據(jù)管廊平面設(shè)計,，每個防火分區(qū)長度不超過200m,，所以*大分區(qū)保護(hù)長度為200m，保護(hù)長度分別為104m和96m,，噴頭數(shù)量分別為36個和34個,，其中在高壓單向閥相交處管道共用10個噴頭，所以*大分區(qū)噴頭數(shù)量為75個,。管廊分區(qū)管網(wǎng)系統(tǒng)見圖3,。

*大開式系統(tǒng)*大流量區(qū)域設(shè)置75只K=0.7的細(xì)水霧噴頭，按該區(qū)域的末端噴頭工作壓力為10MPa計,，其他噴頭壓力則高于10MPa,。根據(jù)相關(guān)計算分析，該區(qū)域內(nèi)的噴頭都按照10MPa計算,，總計誤差不足5%，可忽略不計,。

由以上計算可知,，系統(tǒng)設(shè)計流量Qs=525L/min。

4）泵組單元選型

選用細(xì)水霧滅火裝置1套,，型號為XSW-BZ130/16,；裝置配泵組單元4套,，3用1備。

泵組單元參數(shù)：Q=130L/min,，P=16MPa,，N=37kW。

穩(wěn)壓泵2套（1用1備）：Q=10L/min,，P=1.6MPa,，N=0.75kW。泵組單元的進(jìn)水壓力不低于0.2MPa,，不高于0.6MPa,。為保證泵組單元正常工作，在其進(jìn)水口處設(shè)置補水增壓裝置2套（1用1備）,，Q≥520L/min,，H≥20m。

5）儲水量計算

We=Qs×t,。式中：We為儲水量,，L；Qs為系統(tǒng)設(shè)計流量,，L/min,；t為持續(xù)噴霧時間，應(yīng)取15min,。

系統(tǒng)用水量We=Qs×t=525×15=7875L,。

根據(jù)系統(tǒng)用水量選用8m3水箱。

（3）自動消防設(shè)計

納入電力管線的電力艙采用全淹沒式高壓細(xì)水霧滅火方式和火災(zāi)自動報警系統(tǒng),。

經(jīng)計算,，電力艙消防設(shè)置為每3km左右設(shè)置泵房1套，共設(shè)置2套高壓細(xì)水霧泵組,。高壓細(xì)水霧泵房示意圖見圖4,。高壓細(xì)水霧噴頭安裝于電力艙艙頂正中央處，高壓細(xì)水霧斷面圖見圖5,、6,。

圖4 高壓細(xì)水霧泵房示意圖

AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺

1. 平臺概述

AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺集電力監(jiān)控、能源管理,、電氣安全,、照明控制、環(huán)境監(jiān)測于一體,，為建立可靠,、安全、高效的綜合管廊管理體系提供數(shù)據(jù)支持，從數(shù)據(jù)采集,、通信網(wǎng)絡(luò),、系統(tǒng)架構(gòu)、聯(lián)動控制和綜合數(shù)據(jù)服務(wù)等方面的設(shè)計,，解決了綜合管廊在管理過程中存在內(nèi)部干擾性強,、使用單位多及協(xié)調(diào)復(fù)雜的根本問題，大大提高了系統(tǒng)運行的可靠性和可管理性,，提升了管廊基礎(chǔ)設(shè)施,、環(huán)境和設(shè)備的使用和恢復(fù)效率。

1. 平臺組成

安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統(tǒng)是一個深度集成的自動化平臺,，它集成了10KV/O.4KV變電站電力監(jiān)控系統(tǒng),、變電所環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、智能馬達(dá)監(jiān)控系統(tǒng),、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng),、消防設(shè)備電源系統(tǒng)、防火門監(jiān)控系統(tǒng),、智能照明系統(tǒng),、消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)。用戶可通過瀏覽器,、手機APP獲取數(shù)據(jù),，通過一個平臺即可全局、整體的對管廊用電和用電安全進(jìn)行進(jìn)行集中監(jiān)控,、統(tǒng)一管理,、統(tǒng)一調(diào)度，同時滿足管廊用電可靠,、安全,、穩(wěn)定、高效,、有序的要求,。

1. 平臺拓?fù)鋱D

1. 平臺子系統(tǒng)

4.1電力監(jiān)控

電力監(jiān)控主要針對10/0.4kV地面或地下變電所，對變電所高壓回路配置微機保護(hù)裝置及多功能儀表進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控,，對0.4kV出線配置多功能計量儀表,，用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況，可實時監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開關(guān)柜,、變壓器微機保護(hù)測控裝置,、發(fā)電機控制柜、ATS/STS,、UPS,，包括遙控,、遙信、遙測,、遙調(diào)、事故報警及記錄等,。

4.2環(huán)境監(jiān)測

環(huán)境監(jiān)測包括溫濕度,、煙感溫感、積水浸水,、可燃?xì)怏w濃度,、門禁、視頻,、空調(diào),、消防數(shù)據(jù)的采集、展示和預(yù)警,，同時也可接入管廊艙室內(nèi)的水泵和通風(fēng)排煙風(fēng)機等設(shè)備集成的第三方系統(tǒng)完成管廊環(huán)境綜合監(jiān)控,。

4.3馬達(dá)監(jiān)控

馬達(dá)監(jiān)控實現(xiàn)對管廊電機的保護(hù)、遙測,、遙信,、遙控功能，實現(xiàn)對電機過載,、短路,、缺相、漏電等異常情況的保護(hù),、監(jiān)測和報警,。在需要的情況下可以設(shè)置聯(lián)動控制。

4.4電氣安全

AcrelEMS-UT能效管理系統(tǒng)針對配電系統(tǒng)的電氣安全隱患配置相應(yīng)的電氣火災(zāi)傳感器,、溫度傳感器,，消防設(shè)備電源傳感器、防火門狀態(tài)傳感器,，接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態(tài)實時顯示,，并且對UPS的蓄電池溫度、內(nèi)阻進(jìn)行實時監(jiān)視,，發(fā)生異常時通過聲光,、短信、APP及時預(yù)警,。

4.5智能照明控制

1. 防火分區(qū)單獨控制,，分區(qū)內(nèi)設(shè)置智能控制面板就地驅(qū)動器；開關(guān)驅(qū)動器連接消防報警系統(tǒng),，接收消防報警信息,，強制打開驅(qū)動器回路。

2. 廊內(nèi)上方安裝智能照明傳感器，使人員進(jìn)入管廊內(nèi)自動開啟燈具,，在管廊內(nèi)停留燈具保持常亮,，離開后燈具關(guān)閉。

3. 除了現(xiàn)場的控制方式外,，還可用電腦端實現(xiàn)集中控制,，實時遠(yuǎn)程監(jiān)控當(dāng)前區(qū)域的照明情況，必要時可遠(yuǎn)程控制該區(qū)域的照明,。

4. 考慮現(xiàn)場模塊分布較廣,，距離過長，除了現(xiàn)場的控制方式外,，還可用電腦端實現(xiàn)集中控制,，實時遠(yuǎn)程監(jiān)控當(dāng)前區(qū)域的照明情況，必要時可遠(yuǎn)程控制該區(qū)域的照明,。

5. 系統(tǒng)支持單控,、區(qū)域控制、自動控制,、感應(yīng)控制,、定時控制、場景控制,、調(diào)光控制等多種控制方式,，支持延時控制，避免同時亮燈負(fù)荷對配電系統(tǒng)造成沖擊,。模塊不依賴系統(tǒng),，可獨立工作，每個模塊均自帶時間模塊,，可根據(jù)經(jīng)緯度自動識別日出日落時間實現(xiàn)自動控制功能,。

相關(guān)平臺部署硬件選型清單

1. 電力監(jiān)控及配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

2. 

結(jié)語

在綜合管廊工程消防設(shè)計中，電力艙自動滅火系統(tǒng)是設(shè)計難點之一,。鄭州國際文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)園文通路綜合管廊通過比較選擇,，*終確定采用高壓細(xì)水霧系統(tǒng)作為電力艙的消防滅火設(shè)施。該系統(tǒng)具有良好的電絕緣性能和冷卻,、窒息,、隔離輻射熱的效果，其綜合滅火性能強且用水量小,，無毒害,，能較好地滿足綜合管廊設(shè)計規(guī)范的要求，因此可以廣泛應(yīng)用于綜合管廊電力艙消防系統(tǒng)中,。

截至目前,，文通路綜合管廊工程已經(jīng)完成設(shè)計,，處于施工階段，希望筆者的經(jīng)驗?zāi)芙o同類工程案例提供一定參考,。

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