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

關鍵詞:綜合管廊；消防設計；高壓細水霧滅火系統(tǒng)

引言

19世紀歐洲開始建設綜合管廊，目前主要發(fā)達國家已經(jīng)建成了許多完善的綜合管廊網(wǎng)絡。而我國綜合管廊建設發(fā)展則較慢，至2013年才開始大規(guī)模建設，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)容主要在是否設置自動滅火系統(tǒng)方面，從初期小型綜合管廊不設自動滅火裝置、大規(guī)模管廊建議設置自動滅火裝置到后期業(yè)內(nèi)人士普遍認同設置自動滅火裝置，直到2015年GB50838—2015《綜合管廊工程技術規(guī)范》的發(fā)布，電纜艙室設置自動滅火系統(tǒng)才成為設計人員的共識，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，諸多學者在設計以及運維過程中，對氣溶膠系統(tǒng)、水噴霧系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、高壓細水霧系統(tǒng)和超細干粉系統(tǒng)的滅火原理、設計、運維以及投資進行了對比，得出了許多成果。筆者結合某創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)園綜合管廊（以下簡稱文通路綜合管廊）消防設計，對其進行探討。

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，含燃氣艙、綜合艙、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構。各艙室布置形式如下：標準段為2.7m寬電力艙+6.5m寬綜合艙+1.8m寬燃氣艙，各艙室均高 3.6 m，人行通道不小于 1 m。具體平面布置以及標準橫斷面見圖 1。

圖1 文通路綜合管廊工程標準橫斷面圖

火災分析

該工程燃氣艙內(nèi)納入了燃氣管線；綜合艙內(nèi)納入了給水、生態(tài)用水、通信和熱力管線，預留了直飲水、再生水管線空間；電力艙內(nèi)納入了10kV、110kV電力管線，預留了220kV電力管線空間。筆者在對上述入廊管線分析后認為，電力艙的電力管線是導致管廊火災發(fā)生的主要原因。其中，引起火災的因素有：

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而斷電后，仍有余壓，存在著觸電危險。

4）火災發(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，加大了管廊火災的撲救難度。

此外，火災損失以電力管線、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規(guī)范》結合DL/T5221—2016《城市電力電纜線路設計技術規(guī)定》以及GB50116—2013《火災自動報警系統(tǒng)設計規(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，在每個防火門設置1套防火門監(jiān)控模塊。防火門的開啟、關閉及故障狀態(tài)信號通過防火門監(jiān)控模塊反饋至防火門監(jiān)控器。電力艙采用火災自動報警系統(tǒng)。

3）管廊采用機械進風，機械排風系統(tǒng)，各艙風機獨立設置。

4）綜合管廊的承重結構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設計。

5）該工程中電力艙、綜合艙、燃氣艙根據(jù)火災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；燃氣艙為甲類，定性為嚴重危險級。

根據(jù)所定的危險等級以及火災情況，其中綜合艙、燃氣艙除設置滅火器、消防通風排煙機自動報警系統(tǒng)外不再設置其他的消防設施；電力艙除設置滅火器、消防通風排煙機自動報警系統(tǒng)外還需要設置自動消防設施。

6）設計范圍內(nèi)的綜合艙、燃氣艙、電力艙和連接通道均需要設置手提滅火器。其中：燃氣艙按C類氣體火災考慮，*大保護距離不大于15m，設置磷酸銨鹽干粉滅火器MF/ABC5；綜合艙、電力艙按A類固體火災考慮，*大保護距離不大于20m，設置磷酸銨鹽干粉滅火器MF/ABC3。

電力艙消防方案選擇

根據(jù)綜合管廊火災分析，綜合管廊電力艙的電力管線是導致管廊火災的主要原因，因此消防方案主要針對電力艙的滅火系統(tǒng)進行設計。根據(jù)電力艙火災特點以及相關主管部門意見，結合國家和地方相關規(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)、超細干粉滅火、高壓細水霧滅火系統(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)，而高壓細水霧滅火系統(tǒng)和超細干粉滅火系統(tǒng)需對以下幾方面進行比選后，再確定*終的電力艙消防方案。

1）可靠性分析。

高壓細水霧滅火系統(tǒng)的開啟有自動控制、手動控制和應急操作控制3種方式，因此開啟的可靠性較高。超細干粉滅火系統(tǒng)根據(jù)相關規(guī)定當空間高度超過4m時要分層安裝；全淹沒保護時獨立防護區(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準平面圖，200m的防火分區(qū)，則需74具，當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，就導致防火區(qū)間的噴灑濃度達不到設計要求，難以保證撲滅效果。而高壓細水噴霧滅火系統(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，高壓細水霧滅火系統(tǒng)可靠性較高。

2）后期維護管理。

根據(jù)相關消防要求，高壓細水霧滅火系統(tǒng)的日常維護管理采取的是試運行的方式進行，每月試驗性啟動1次水泵，每年檢測消防控制中心火災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。

超細干粉滅火器只能間接檢查，不能直接試用；根據(jù)相關規(guī)范，地下綜合管廊其滅火器應每半個月檢查1次，但超細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，后期維護管理繁瑣且費用較高。

3）環(huán)保要求。

高壓細水霧滅火系統(tǒng)滅火介質(zhì)為水，而超細干粉滅火劑平均粒徑小，不分解、不吸濕、不結塊，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，*終選用高壓細水霧滅火系統(tǒng)。

高壓細水霧滅火系統(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區(qū)的進水管處，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。高壓細水霧滅火系統(tǒng)同火災報警系統(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）。

高壓細水霧滅火系統(tǒng)的計算

（1）設計概況

該工程共設2套高壓細水霧滅火系統(tǒng)，主要防護區(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1個緊急出入口。

（3）高壓細水霧用水量計算

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

AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺

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、系統(tǒng)架構、聯(lián)動控制和綜合數(shù)據(jù)服務等方面的設計，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，提升了管廊基礎設施、環(huán)境和設備的使用和恢復效率。

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)、智能馬達監(jiān)控系統(tǒng)、電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)、消防設備電源系統(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行進行集中監(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。

平臺拓撲圖

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裝置及多功能儀表進行保護和監(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)開關柜、變壓器微機保護測控裝置、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、可燃氣體濃度、門禁、視頻、空調(diào)、消防數(shù)據(jù)的采集、展示和預警，同時也可接入管廊艙室內(nèi)的水泵和通風排煙風機等設備集成的第三方系統(tǒng)完成管廊環(huán)境綜合監(jiān)控。

4.3馬達監(jiān)控

馬達監(jiān)控實現(xiàn)對管廊電機的保護、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、監(jiān)測和報警。在需要的情況下可以設置聯(lián)動控制。

相關平臺部署硬件選型清單

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