寒冷地区地铁消防给水管道防冻保温措施探讨

2022-09-11

消防给水系统是地铁消防设计的重要组成部分, 受气候条件影响, 北方与南方地区在水消防设计领域差异很大, 其核心问题就是低温环境所造成的管道冻结。

1 地铁给水管道系统安装条件

地铁车站、地下区间均要求设置消火栓给水系统, 在常规设计中, 消防给水管道一般采用湿式系统, 管道处于常态充水状态。地铁工程的水消防系统中, 地面和高架车站的夹层、大厅内消防给水管;地下车站出入口、风道等位置的消防水管;隧道洞口附近的消防管道等位置的管道, 都需考虑防冻保温。

2 存在的问题

由于安装位置的特点, 防冻保温及保护层材料的选择、使用过程中的维护检修等都有一定的难度, 采用常规防冻保温和电伴热保温的方式都存在一些缺陷。如有的地下区间保温材料保护层采用铝箔, 铝箔有脱落现象, 且铝箔为导电材料, 且地铁内电器设备及电力线路较多, 存在事故隐患;同时, 由于管道保温层过厚, 会影响了设备管线的安装和车站吊顶的高度等。

目前, 在地铁高架车站和出入段线洞口附近的消防管所大量采用的电伴热保温措施, 能耗偏大, 运营成本很高;车站的绝大部分监控点为电保温状态点, 存在故障报警多, 监控费用高等问题。

3 两种供水系统分析比较

3.1 两种供水系统

3.1.1 干式消火栓系统

干式系统主要有3种: (1) 全自动干式系统; (2) 半自动干式系统; (3) 手动干式系统。

与全自动干式系统不同的是, 半自动干式系统管道内是空的, 在里边不用设置管道气体增压设备。相比较来说, 系统的设备管理简便, 速度快, 投入少。因此, 半自动干式系统的应用比较广泛, 适用于环境温度<4℃, 或>70℃的场所, 然而这种情况下不适合使用湿式消火栓系统。

在火灾发生时, 火灾的报警系统接收到报警信号后, 启闭阀会立即开启, 车站管网的水就会迅速进入相对应的区间管道, 在两端水压的作用下迅速排出管道内空气, 使得管道迅速由干式迅速转变为湿式系统, 消火栓口接出水龙带和水枪可实现灭火救灾。

3.1.2 湿式消火栓系统

管道处于常态充水状态的消火栓系统, 为湿式系统。地铁工程湿式系统管道的防冻保温措施通常有常规保温和电保温两种形式。

(1) 湿式系统管道的常规保温措施, 可以使用复合硅酸镁管壳作为保温保护, 在外边一层包上不燃性玻璃布复合铝箔防潮, 在防潮层外边包一层铝合金薄板。

(2) 管道电保温属于主动保温模式, 这种情况是在往常的防冻保温下无法正常运行时进行此种设置, 属于一种加强型的保温措施。

管道电保温系统包括电源、发热电缆、温控系统、远程控制单元、管道外保温及标识等。通过温度控制系统显示温度数据, 并且这种数据比较精确, 由此可以保证使用最少的能源消耗达到良好的防冻效果的目的。电关于保温系统的各种费用比较高, 如运行维护、管理费用等, 这就增加了成本费用与投资金额, 因此, 对于实际而言, 使用该系统要根据经济状况及技术要求来确定, 具有局限性。

3.2 两个系统的分析比较

3.2.1 火灾发生时供水的及时性

(1) 区间干式系统 (以下称系统 (1) ) 的阀门在接收到火灾报警信号后开启, 开启后向管道内加水, 管道内水的流速依据最大2.0~2.5m/s为参考, 以1.2km为一个长度的区间为例, 要参考最坏的情况, 这种时候需要充水的时间最少为10分钟;在一起打开两侧车站的快速启闭阀情况下, 充水时间大约是5分钟, 因此, 在火灾发生后5-10分钟内为系统充水时间, 这段时间无法保证消火栓的用水。

一般而言, 在列车区间出现火灾时, 列车要尽量行驶到下一站后再进行灭火消防, 进行区间灭火, 避免牵引到车站。当火灾发生时, 最关键的是要稳定有序快速的疏散乘客, 并及时发出火灾报警信号, 车站的控制室通过远程控制, 将车站两侧的阀门打开, 进行充水。在控制室发出救援信号后到消防部门进入火灾现场这段时间内, 往往需要10分钟以上的时间, 这段时间内, 干式系统中各组成部分正常运转, 然后系统由干式转变为湿式, 之后, 随着消防人员介入, 使用消火栓时, 消防系统的水量及水压都满足需求。

(2) 湿式消火栓系统 (以下称系统 (2) ) , 平时管道内就有水, 可以随时使用。

3.2.2 对供水水压的要求

对于供水水压的要求, 系统 (1) 高于系统 (2) , 在水头损失一样的情况下, 要增加系统 (1) 快开阀的部分水头损失。

3.2.3 占地要求

要根据限界来确定地铁隧道的大小。为了安全使用, 要求在管线与设备的限界中留出安全间隙, 大小在20~50mm之间。参考安装电气控制箱的位置, 并留出大约500mm×350mm的面积来安装系统 (1) 快速启闭阀;另外主要注意的是系统 (2) 保温层厚度、保护层厚度、搭接处厚度、保温层搭接处厚度, 分别为最大值50mm、0.5mm、1.0mm、52mm。