城市地下综合管廊工程项目发展和火灾特点与自动灭火系统设计方案(二)

朱劲武

(北京利达海鑫灭火系统设备有限公司，北京，13910793712)

摘要：对综合管廊中配套的柜式气体灭火装置、非贮压悬挂式灭火装置、贮压悬挂式灭火装置、探火管式灭火装置产品组成与特点、灭火机理、设计参数与要求、用途与建议进行了较详细阐述，并介绍了参观综合管廊项目观后感。

关键词：综合管廊；柜式七氟丙烷气体灭火装置；非贮压式灭火装置；贮压式灭火装置；探火管式灭火装置的观后感。

本文章是承接城市地下综合管理工程项目发展和火灾特点与自动灭火系统设计方案探讨之一续写的，因该文章内容较多，希阅读时请读者同时一起关注上一篇文章内容和标题一起阅读，谢谢！

接《城市地下综合管廊工程项目发展和火灾特点与自动灭火系统设计方案探讨之一》

5.4柜式七氟丙烷气体灭火装置

（1）产品组成与特点

柜式七氟丙烷气体灭火装置是集灭火剂瓶组、信号反馈装置、管路、喷嘴、箱体部件等于一体的灭火装置。其灭火效能高，灭火速度快，灭火剂毒性低，对设备、环境无任何污染，灭火装置具有自动、电气手动和机械应急手动启动三种控制方式。

柜式七氟丙烷气体灭火装置特点

（a）无需安装管网，设置在防护区内，占地面积小（宽650×厚465×高1950mm）单台装置保护体积较大；

（b）安装简单、快速、施工周期短，单台安装时间1小时左右；

（c）装置平时检查简单、快速，观察灭火剂瓶组上的压力表指针，只要瓶内有压力，灭火药剂长期有效，基本无维护成本；

（d）可用于地下综合管廊大于100m3以上的配电间、设备间等场所。

（2）灭火机理

七氟丙烷灭火剂是一种无色无味、不导电的气体，其密度是空气的六倍，在一定压力下呈液态贮存。该灭火剂为洁净药剂，释放后汽化不含任何粒子或油状的残留物，对设备和环境无任何污染，可保护精密设备、文物。灭火时分子中的一部分链断裂需要吸收热量，破坏燃烧链，属化学灭火为主，冷却物理灭火为辅。

（3）主要设计基本参数与要求

（a）柜式七氟丙烷气体灭火装置设计灭火浓度：计算机房、通讯机房为0.64㎏/m3、配电间、发电机房等为0.72㎏/m3、图书馆、文物馆等为0.81㎏/m3；

（b）灭火剂喷射时间≤10s；

（c）只能用于封闭场所，不可关闭的泄漏面积不应大于总面积的1﹪；

（d）可保护A、B、C、E类火灾；

（e）灭火浸渍时间：木材为20min；计算机房、配电间为5min；气体和液体火灾不应小于1min；

（f）可用于经常有人的场所。

（4）应用状态与专家建议

柜式七氟丙烷气体灭火装置产品目前占我国气体灭火设备使用量的50﹪左右，是当前国内、外各国主要推荐使用的替代卤代烷的绿色环保气体产品。

（5）综合上述介绍，当地下综合管廊中配电间、设备间体积大于100m3，宜采用柜式七氟丙烷气体灭火装置性价比最高。但不宜用于保护管廊中电缆线，设备造价将会非常高。

5.5悬挂式灭火装置

（1）产品组成与特点

悬挂式灭火装置由灭火剂储存容器（钢瓶）、灭火剂、驱动介质（气体或燃气）、启动释放组件、悬挂支架（座）等组成。是固定安装在保护区域内，可悬挂或壁挂式安装，不占地面面积，一般直径小于0.4m,高度小于0.6m，占空间体积较小。

悬挂式灭火装置看似简单，实际比较复杂，特点如下

（a）按充装的灭火剂可分为：悬挂式七氟丙烷气体灭火装置、悬挂式六氟丙烷气体灭火装置；BC干粉灭火装置、ABC干粉灭火装置、ABC超细干粉灭火装置五种主要规格。

（b）按灭火剂贮存的形式可分为：贮压式灭火装置和非贮压式灭火装置两种类型。贮压式灭火装置是指贮存容器内按规定充装一定质量的灭火剂和一定压力的驱动气体，驱动介质为氮气。主要优点是：①灭火装置有效喷射时间一般大于3S以上，灭火剂喷射灭火可持续一定时间，灭火稳定、可靠，灭火后难复燃；②贮压式灭火装置全淹没灭火系统，超细干粉灭火剂设计浓度一般大于等于0.13kg/m³;③干粉灭火剂用量M=K1K2K3C.V,应依据配置场所危险等级K1，防护区不密封性K2，灭火装置喷射不均匀性K3计算；④安装调试时，贮压式灭火装置能反复模拟真实启动状态，经试验后，能确保系统安全可靠性；⑤当防护区灭火装置超过两台以上时，可采用并联方式联动可靠启动，不因一台灭火装置产品质量问题，造成其它灭火装置不能启动灭火重大缺陷，克服了非贮压悬挂式干粉灭火装置，只能串联或串并联方式联动启动重大致命缺陷。⑥可用于封闭场所全淹没灭火和半封闭局部灭火；⑦平时日常检查维修简单、明了，只看压力表指针，若灭火装置上安装有泄漏报警信号反馈装置，能自动泄漏报警；⑧当前国内、外自动灭火装置大多数均是以贮压式灭火装置为主，设计计算规范也是以它为模型的，因它驱动灭火剂的动能量稳定，则产品质量稳定可靠，保护大型防护区和重要保护场所均采用贮压式自动灭火系统或装置。

缺点是长时间存放易泄漏。

非贮压式灭火装置的贮存容器内按规定充装一定质量的灭火剂，没有充装一定压力的驱动气体，贮存容器内无压力，但灭火装置内放置产生气体的驱动装置，如：引发器（电雷管）、气溶胶发生剂。非贮压式灭火装置灭火剂喷射方式有两种：第一种是瞬间喷射，也叫脉冲式，喷射时间小于0.1秒，有冲击力，声响很大，启动释放组件就是电雷管。另一种是缓慢产气型，持续时间几秒至十几秒，启动释放组件由引发器（电雷管）、气溶胶发生剂（通俗讲就是火药，只是燃烧时间慢，产气体）组成。

主要优点是:长时间贮存不易泄露，体积小、成本低。缺点是:①灭火剂喷射时间瞬间式，喷射时间不稳定；②不能持续对火源冷却灭火，火灾易复燃，灭火可靠性不高；③依据DCJ32/TJ80-2009《超细干粉灭火系统设计、安装与验收规程》江苏省工程建设标准中表4.2.2-2和有关规范规定，非贮压式干粉灭火装置灭火剂设计浓度应是贮压式干粉灭火装置灭火剂设计浓度2倍，应大于等于0.26kg/m³；④许多省级地方标准和规范规定非贮压式干粉灭火装置灭火剂设计浓度应是贮压式的1.5倍以上；只能用于封闭场所全淹没灭火，依据有关规范不能用于半封闭场所局部灭火；有许多省级地方标准，如DB53/T448-2012《非贮压式超细干粉灭火系统设计、施工及验收规范》云南省地方标准中第4.2.5条规定，爆破喷射型超细干粉灭火装置不应用于全淹没灭火系统，这条款指的就是非贮压悬挂式超细干粉灭火装置产品，因许多国家、行业、地方标准和设计规范中，规定干粉喷射时间不应小于多长时间，才能将火灾可靠扑灭⑤因启动安全电流小，安装调试或雷电时易误启动；⑥安装调试时难模拟真实启动状态，使人不放心；⑦当防护区灭火装置超过两台以上时，只能采用串联或串并联方式联动启动，若某台灭火装置启动时短路或质量问题，将可能造成其它灭火装置不能启动重大缺陷问题；⑧产气体驱动装置是易燃、易爆火工产品，易受潮，使用周期短；⑨平时日常不易检测产品质量火工品药剂是否受潮，失效不易检测；⑩非贮压式灭火装置是火工危险品，必须到当地公安部门备案审查合格后方能生产、运输、验收、使用。

（c）按驱动（启动）装置类型可分为：定温型、热敏线（导火索）定温型、电磁铁型、电爆型、燃气型、定温易熔合金电磁铁型、定温玻璃球电爆型、定温玻璃球电加热型等八种主要规格。

定温型驱动装置主要有感温玻璃球或定温易熔合金组成，只有一种定温启动方式，无需电源，防护区火灾达到中、大型火灾时才能自动启动，一个防护区只能使用一台，不能多台联动。

电启动驱动装置，需要电源，一般与火灾探测器和报警器成组，可实现中、小火灾电气自动、电气手动两种启动方式。一个防护区可使用多台联动启动。

定温电驱动装置，具有无电源定温自动启动和有电源电气自动、电气手动三种启动方式。定温玻璃球电爆型驱动装置，就是将引火器（电雷管）用胶带缠绕在定温玻璃球上，时间长了胶带易松掉，有些厂家则用扎带捆绑，这将失去定温感温功能，通电后引火器产生火或爆炸，玻璃球破碎，开启喷头。定温玻璃球电加热型驱动装置，电阻丝缠绕在玻璃柱上，电阻丝外用石英管套着防止热扩散，通电1～3秒后玻璃球膨胀破碎，喷头启动。电阻丝和石英管只遮挡定温玻璃球40﹪左右体积，不影响定温自动启动功能。

（2）灭火机理

悬挂式灭火装置充装的灭火剂主要有七氟丙烷气体灭火药剂、普通干粉和超细干粉三种类型。七氟丙烷灭火剂的灭火机理就不赘述了。

干粉灭火剂粉体与高温燃烧物体表面接触时，阻断燃烧链式反应，在保护对象表面的高温作用下被熔化，并形成一个玻璃状覆盖层将固体表面与周围空气隔开，使燃烧窒息，以化学抑制灭火为主，以隔离、冷却、窒息物理灭火为辅。灭火装置喷放后，干粉对设备和环境有一定污染，灭火后应及时反复清理、除尘、吹扫。

（3）主要设计基本参数与要求

（a）悬挂式七氟丙烷和ABC干粉灭火装置，可用于扑救A、B、C、E类火灾，悬挂式BC干粉灭火装置只能用于扑救B、C、E类火灾。

（b）灭火剂全淹没设计灭火浓度：贮压悬挂式灭火装置超细ABC干粉灭火剂≥0.13㎏/m3，非贮压悬挂式灭火装置超细ABC干粉灭火剂≥0.26kg/m³，超细干粉灭火剂90﹪以上粒径小于20um；普通干粉灭火剂≥0.65㎏/m3，干粉粒径大多数在40～70um。

（c）灭火装置启动前，所有通风设备、门窗均应能自动关闭。喷放干粉时防护区不能关闭的开口面积之和与该防护区的总内表面积之比应不大于15﹪.

（d）当采用半封闭局部应用灭火时，保护对象周围空气的流动速度不应大于2m/s,必要时应采取挡风措施。局部应用干粉灭火设计浓度参数，依据厂家提供的数据或试验确定。

（e）悬挂式灭火装置安装高度为3～5m时，保护半径一般不宜大于3m，若贮压悬挂式超细干粉灭火装置，20℃时工作压力为1.4Mpa时，保护半径可达4～5米，两台之间距离为4～8米时，是最佳设计理念，在不影响灭火效果基础上，管廊悬挂式灭火装置数量最少，造价较低，以后日常检查和维护成本也低。地下综合管廊和地下电缆隧道保护各电缆或管线，建议采用8～14㎏大规格贮压悬挂式ABC超细干粉灭火装置最适宜，成本较低，综合性价比较高。

（4）应用状态与专家建议

贮压悬挂式七氟丙烷、干粉灭火装置应用比较广泛。近几年国内许多文章、论文对贮压悬挂式ABC超细干粉灭火装置应用于城市地下综合管廊和地下电缆隧道进行了阐述，这里就不在赘述了。

（5）用途与建议

综合上述介绍，当地下综合管廊中配电间、设备间体积小于100m3时，宜采用悬挂式七氟丙烷气体灭火装置产品。建议采用8～14㎏大规格非电爆型贮压悬挂式ABC超细干粉灭火装置产品适用于综合管廊各管线防护区，最适宜，成本较低，性价比最高。有的认为干粉灭火系统也可用于地下综合管廊，该系统设备占地面积较大，还需安装管道，一个长200m地下综合管廊还需几套干粉灭火系统，并严重影响地下综合管廊整体管线布局，性价比低，建议不采用。

5.6探火管式灭火装置

（1）产品组成与特点

探火管式灭火装置由充装有灭火剂的压力容器、容器阀和能释放灭火剂的探火管及释放管、喷嘴组成。

探火管式灭火装置是集火灾探测和灭火于一体的自动灭火系统，利用自身储压，依靠充压的探火管及装置瓶组就能实现快速、准确、有效的探测火源，将火灾扑灭在萌芽阶段。具有设计计算简单，施工安装简便、快速，灭火快速有效，无需任何电源控制，无需专门的烟（温）感探测器，纯机械自动控制和启动的优点。是一种低碳、环保、简单、成本低廉且可靠、独立的自动灭火系统。最新一代探火管式灭火装置启动方式有三种：无电源有定温自动启动和机械应急手动启动两种方式；有电源有远距离电气自动启动和电气手动启动两种方式。有电源启动方式可以实现远距离启动，并与火灾探测器、报警设备联动，在保护较大防护区时，能早发现火灾，将火灾扑灭在萌芽状态。

（2）灭火机理

探火管式灭火装置按灭火剂种类分为：七氟丙烷、二氧化碳、ABC超细干粉三种。按结构种类分为直接式和间接式。探火管式灭火装置核心是探火管，它将布置在靠近或在火源最可能发生处的上方，一旦着火时，探火管在受热温度最高处被软化并爆破，将灭火介质通过探火管本身（直接式）或通过释放管、喷嘴、喷射到保护区域，实施灭火。

二氧化碳灭火机灭火主要是窒息为主，冷却为辅的物理灭火。二氧化碳设计灭火浓度为34﹪左右，当密闭空间二氧化碳灭火浓度达到10﹪左右，将引起人员窒息甚至死亡，经常有人场所，人员必须全部撤离后方能使用。七氟丙烷和ABC超细干粉灭火剂灭火机理已介绍，不再赘述了。

（3）主要设计基本参数与要求

（a）七氟丙烷和二氧化碳直接式探火管灭火装置保护电气设备、文物资料柜体容积分别不应小于3和6m3，可同时保护六个柜体。

（b）间接式探火管灭火装置一般保护应小于60m3小型防护区。

（c）直接式时探火管三个作用：一是定温探测器；二是灭火管道；三是喷嘴。间接式时探火管两个作用：一是定温探测器；二是启动灭火装置。探火管安装要求：两探火管之间安装间距应≤1m；大多数分布在易发生火灾保护对象正上方距应≤0.6m；布置在保护对象侧方或下方距离应≤0.16m.

（d）探火管安装长度不宜≥25m。

（4）应用状态与专家建议

探火管式灭火装置（也叫探火装置，还叫感温自启动灭火装置）是消防灭火领域的一个重大创新发明。该装置于2000年引入中国，这几年应用比较广泛。

2014年最新修订的GB50016-2014《建筑设计防火规范》条文说明8.3中对探火装置的应用也作了明确说明：“二是推荐了一种较适合该类场所的灭火系统类型，正常情况下应采用该系统，但并不排斥采用其它适用的系统或类型灭火装置。如在有的场所空间很大，只有部分设备是主要的危险源并需要灭火保护，或建筑内只有少数面积较小的场所内的设备需要保护时，可对该局部火灾危险性大的设备采用火探管、气溶胶、超细干粉等小型自动灭火装置进行局部保护，而不必采用大型自动灭火系统保护整个空间的方法。”

中国工程建设标准化协会与公安部天津消防研究所制定了CECS345：2013《探火管灭火装置技术规范》，中华人民共和国公安部与2014年6月23日批准了GA1167-2014《探火管式灭火装置》行业标准，为强制标准，于2014年7月1日起实施。

探火管式灭火装置第一代产品只有探火管定温自动启动一种方式，第二代CECS345规范要求探火管式灭火装置间接式，必须应有定温自动启动和机械应急手动启动两种方式。探火管灭火装置近几年发展非常快，已有第三代产品了，特点是无电源时具有定温自动启动、机械应急手动启动两种方式；有电源时与火灾探测器报警设备配套，具有远距离电气自动、电气手动启动两种方式；不与火灾探测器、报警设备配套时，具有远距离电气手动启动功能。

（5）用途与建议

综合上述介绍，七氟丙烷、二氧化碳直接式探火管灭火装置非常适用于地下综合管廊、地下电缆隧道的电气设备机柜中，因该灭火装置外形体积小，不占地面面积，占用空间体积也较小。七氟丙烷间接式探火管灭火装置适用于60m3以下，封闭条件较好的电气设备间。二氧化碳间接式探火管灭火装置适用于60m3以下封闭条件较好和较差的电气设备间，但灭火时人员必须先撤离。ABC超细干粉间接式探火管灭火装置，主要适用于封闭条件一般的地下综合管廊和洁净度不高的配电间和窄小的水平方向电缆隧道。

5.7地下综合管廊采用自动灭火系统结论

上述通过对各种自动灭火系统产品主要特点进行阐述，综合分析认为：

a.地下综合管廊各管线防护区宜采用非电爆启动装置的8～14㎏大规格非电爆型驱动装置贮压悬挂式ABC超细干粉灭火装置和探火管式ABC超细干粉灭火装置,并具有泄漏报警和灭火启动报警两功能,管廊灭火装置总造价成本较低，综合性价比较高，管廊中不宜采用非贮压悬挂式ABC超细干粉灭火装置，因干粉灭火剂设计浓度比贮压多出一倍，造价高，灭火可靠性不稳定，有歧义。

b.当地下综合管廊中配电间体积大于100m3以上时，宜采用柜式七氟丙烷气体灭火装置。

c.当配电间体积小于100m3以下时，宜采用悬挂式七氟丙烷灭火装置；

d.当地下综合管廊防护区体积较大时，只保护几个电器柜体时，宜采用3kg七氟丙烷、6kg二氧化碳直接式探火管灭火装置。

6 北京利达集团消防产品的优势与特点

1、北京利达集团是一家以开发、生产火灾自动报警为主，并综合开发生产气体自动灭火系统等产品的多元化大型专业企业。各产品均在行业有一定知名度、有特点、有差异，具有较强竞争力。

2、利达集团领导高度重视，各分公司及技术人员高度关注和配合解决各种与地下综合管廊配套的消防报警、自动灭火系统等产品设计存在的技术难题，确保安全可靠和合理性。

3、利达集团各公司生产、销售报警、自动灭火、光纤、安防、应急标志照明等产品，完全可与地下综合管廊消防报警、自动灭火配套，可集中资源通过利达集团全国各销售渠道办事处，随时为各设计院、消防工程公司、用户提供技术咨询、技术设计和安装指导。

7 城市地下综合廊道报警、自动灭火最佳设计方案、灭火方式及难点探讨

例：某城市地下综合廊道长20公里（20000米），廊道高3m，宽3m。应采用什么探测器、什么灭火剂？什么自动灭火设备？采用什么灭火方式灭火，将成本最低最可靠？

方案一：采用8Kg或14kg贮压悬挂式ABC超细干粉灭火装置（或5.2Kg超细干粉探火管式灭火装置）产品性价比最高，理由：灭火可靠、不占地面面积、体积小，具有无电源定温启动和有电源电气自动、电气手动三种启动方式，成本低、非电爆启动功能，质量稳定可靠，这种类型产品国内同行业不多，有较强竞争优势。对地下综合管廊各管线整体规划布局没有任何影响，今后日常管理费用非常低。200m长度为一个防护区，防护区内两端安装防火门或卷帘，则20公里为100个防护区，采用贮压悬挂式灭火装置全淹没灭火方式，超细干粉设计灭火浓度为≥0.13Kg/m³则取用0.15kgm³，当采用8Kg规格灭火装置时为34台套，当采用14kg规格灭火装置时为20台，8kg规格和14kg规格总共分别采用3400具和2000具。当采用非贮压悬挂式灭火装置产品，则超细干粉设计灭火浓度应是贮压式的一倍，则为≥0.13×2=0.26kg/m³，则取0.52kg/㎡，每个防护区需117具，100个防护区总计需11700具，估计非贮压与贮压悬挂式灭火装置总成本高于60％以上。探测器采用感烟火灾探测器（提前报警）和线型光纤感温火灾探测器（确定火灾位置）或火焰探测器。

特点：

（1）灭火装置直径一般Φ350～Φ400mm、高度400～600mm，安装不占地面面积，占用空间体积小，空间有安装位置。对地下综合管廊各管线走向布局没有什么影响。

（2）一处起火，本防护区长200米的所有灭火设备同时启动。灭火设备投入大和损失大，对环境和设备污染较大，增大清除难度。

（3）设计简单快速明了。日常检查简单快速明了，维护成本非常低。

方案二：采用8kg或14kg悬挂式超细干粉灭火装置（或5.2Kg超细干粉探火管式灭火装置），200m长度为一个防护区，防护区内两端安装防火门或卷帘，则20公里为100个防护区。每个区采8kg或14kg灭火装置分别为34具或20具。

当该防护区发生火灾时，首先防火门关闭，火灾正上方一台灭火装置和它相邻左右各一台（或各两台）灭火装置共三台（或五台）套同时启动，实施灭火。若此灭火方案灭火不成功，这时再启动全防护区灭火装置。

特点：

（1）为了灭火可靠性，建议此方案应进行实际模拟灭火试验，因这一方案在这一领域由本公司首次提出，探测器和报警控制器基本可实现灭火方案编程，不要投入多少成本。

（2）火灾正上方灭火装置灭火为主，相邻各一台（或各两台）灭火装置将起两个作用，一个是封堵功能，用气体灭火剂当门，另一个是增强灭火功能。同时也可设计整个防护区灭火装置同时启动两套方案，用户可依据管廊中火势大小选择其中哪一套灭火方案。

（3）灭火时投入设备少，灭火成本低，对环境和设备污染小，大幅减少清除难度。

8 为了使各位对地下综合管廊项目消防报警、自动灭火系统的产品和设计方案进一步了解，将提供以下文章参考：

（1）悬挂式超细干粉自动灭火装置在电缆隧道中的应用_刘利平

（2）气溶胶灭火系统应用的利与弊_黄文斌

（3）论适用于电缆隧道火灾的灭火系统的分析及应用

（4）论适用于电器柜火灾的灭火系统的分析及应用

（5）论适用于风力发电机组火灾的灭火系统的分析及应用

（6）论适用于铁路机车火灾的灭火系统的分析及应用

（7）悬挂式干粉灭火装置的特性_高云升

（8）GA602-2013《干粉灭火装置》

（9）GB50347-2004《干粉灭火系统设计规范》

（10）DGJ32/TJ80-2009《超细干粉灭火系统设计、安装与验收规程》江苏省工程建设标准。

（11）DB53/T448-2012《非贮压式超细干粉灭火系统设计、施工及验收规范最终版》云南省地方标准。

作者简介：朱劲武（1958-），男，北京利达海鑫灭火系统设备有限公司，主要从事自动灭火设备研发、生产工作。

北京市亦庄，100176，联系电话：13910793712

收稿日期：2018-07-08