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城市地下综合管廊解决方案

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城市地下综合管廊解决方案

城市地下综合管廊消防系统解决方案
  1. 建筑物定义:
综合管廊(日本称“共同沟”、台湾称“共同管道”),就是地下城市管道综合走廊。即在城市地下建造一个隧道空间,将电力、通讯,燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体,设有专门的检修口、吊装口和监测系统,实施统一规划、统一设计、统一建设和管理,是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。
地下城市综合管廊建于城市地下用于容纳两类及以上城市工程管线的构筑物及附属设施。即把电力、通讯、燃气、给水、中水排水、热力等各种市政管线集于一体,在城市道路的地下空间建造一个集约化的隧道
综合管廊
外文名:
Underground Pipe Gallery;
    称:
共同沟 共同管道
    质:
市政公用设施
全国建设里程:
约800公里
综合管廊宜分为干线综合管廊、支线综合管廊及缆线管廊。
干线综合管廊:用于容纳城市主干工程管线采用独立分舱方式建设的综合管廊。

支线综合管廊:用于容纳城市配给工程管线采用单舱或双舱方式建设的综合管廊。

缆线管廊: 采用浅埋沟道方式建设,设有可开启盖板但其内部空间不能满足人员正常通行要求,用于容纳电力电缆和通信线缆的管廊。
地下综合管廊系统不仅解决城市交通拥堵问题,还极大方便了电力、通信、燃气、供排水等市政设施的维护和检修。此外,该系统还具有一定的防震减灾作用。如1995年日本阪神大地震期间,神户市内大量房屋倒塌、道路被毁,但当地的地下综合管廊却大多完好无损,这大大减轻了震后救灾和重建工作的难度。
地下综合管廊对满足民生基本需求和提高城市综合承载力发挥着重要作用。
共同沟建设避免由于敷设和维修地下管线频繁挖掘道路而对交通和居民出行造成影响和干扰,保持路容完整和美观。
降低了路面多次翻修的费用和工程管线的维修费用。保持了路面的完整性和各类管线的耐久性。
便于各种管线的敷设、增减、维修和日常管理。
由于共同沟内管线布置紧凑合理,有效利用了道路下的空间,节约了城市用地。
由于减少了道路的杆柱及各种管线的检查井、室等,优美了城市的景观。
由于架空管线一起入地,减少架空线与绿化的矛盾。
 
 
  1. 执行标准、规范类:
GB50016-2014《建筑设计防火规范》
     GB50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》
GB25506-2010《消防控制室通用技术要求》
GB4717-2005《火灾报警控制器》
GB16806-2006《消防联动控制系统》
GA61-2002《固定灭火系统驱动控制装置通用技术条件》
GB28184-2011《消防设备电源监控系统》
GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》
GB14287.4-2014《电气火灾监控系统第4部分:故障电弧探测器》
GB29364-2012《防火门监控器》
GB50877-2014《防火门施工及验收规范》
       (GB50838-2015)《城市综合管廊工程技术规范》

J 53-14-2005 《公路隧道消防设计施工管理技术规程 附条文说明》

(GB50217-94)《电力工程电缆设计规范》
 
  • 《中华人民共和国消防法》
  • 《建筑设计防火规范》GB50016-2014
  • 《火力发电厂设计技术规程》(DL5000-2000) 
  • 《火灾自动报警系统设计规范》 GB50116-2013
  • 《火灾自动报警系统施工及验收规范》GB50166-2007
  • 《火力发电厂与变电站设计防火规范》(GB50229-2006)
  • 《低压开关和控制设备的外壳防护等级》(IEC 144)
  • 《电力工程电缆设计规范》(GB50217-2007)
  • 《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》(GB50059-92)
  • 《电站电气部分集中控制装置通用条件》(GB11920-98)
  • 《火灾自动报警控制器通用技术条件》(GBJ4717-93)
  • 《电力设备典型消防规范》(DL5027(93))
  • 《火力发电厂建筑设计规程》(DL/T 5094-1999)
  • 《石油库设计规范(修订本)》(GBJ74-84)(2003年版)
  • 《线型光纤感温火灾探测器》GB/T21197-2007
  • 《线性光纤感温火灾探测系统设计、施工及验收规范》DB43/T480-2009
  • 《分布式光纤温度探测火灾报警系统应用技术规范》DB29-149-2005
  • 《火灾报警探测器》GB4717-2005
 
  1. 火灾原因及起火特点
   地下城市综合管廊:
火灾发生原因
1.管道安装时需要焊接,容易造成热力管道保温层的燃烧以及通信电缆、电力电缆的燃烧;
2. 管道安装时需要刷防锈漆及各种面漆,这时也容易引起火
3 .电力电缆火灾事故由于综合管廊电力电缆数量多、敷设密集、动力电缆在运行状态下处于发热状态等特点,且电缆沟内电缆的特殊结构和相对集中,当一条电缆发生故障后,会造成周围其他电缆产生重大火灾事故。
电力电缆火灾发生的原因有以下几个方面:
(1)电缆自身着火
①电缆发生接地和短路事故时,继电保护未动作,开关切断事故电缆引起电缆过电流使电缆过热而自燃。
②电缆在综合管廊内中间连接头处连接不紧,造成电流过大,引起局部电缆过热,使电缆自燃。
③综合管廊内防火措施不当,电力电缆受水浸渍,使电缆绝缘电阻下降造成电缆接地或短路事故引起火灾。
④聚氯乙烯绝缘的电缆(或其他所料材质绝缘的电缆),长期工作温度为70℃~90℃,温度范围较低,容易引起火灾。
⑤一般电缆的绝缘是会老化的,有一定的使用寿命,据有关资料介绍为15 年~20 年。绝缘的老化使电缆的过载能力差,自燃
2013年9月总第219期
温度点降低较多,容易造成电缆自燃。
(2)外来原因
①施工时,由于焊接火花到处飞溅而引起电缆着火。
②电缆在施工中,受到机械性损伤,造成气隙,投入运行后常引起局部放电,电弧使电缆发生树纹状裂纹,导致接地断路,引起火灾。
③设计中,开关选择不当,或开关质量低劣,开关爆炸等发生母线短路而引起电缆起火。
④综合管廊向其他建筑物去的沟口未用耐火材料封堵,造成外部火灾侵入电缆隧道,引起电缆延燃,扩大火灾事故。
⑤综合管廊内未按电压等级分层敷设,或通风不畅,也易引起火灾。
 
电力线缆起火的原因主要有相间短路、对地短路、接触不良和线路过载等,火由起火点向其他区域蔓延是通过可燃物的直接延烧、热传导、热辐射和热对流等方式扩大蔓延的。对电缆可能着火导致严重事故的回路、易受外部影响波及火灾的电缆密集管廊,需设定防火阻隔,防火分隔的设置主要按管廊的重要性、火灾概率及特点和经济合理等因素确定。
防火分隔包括设置防火门、防火墙、耐火隔板与封闭式耐火槽盒。防火门、防火墙主要用于管廊分隔处和通道出入口,耐火隔板用于电缆层中的电缆分隔。
防火分隔的间距根据电缆的密度和重要程度确定,在城市管廊内,一般采用100米和200米两种。
一是隐蔽性。天津港“8·12”瑞海公司危险品仓库特别重大火灾爆炸事故中,瑞海公司危险品仓库距离最近的住宅区仅仅500米,远远不能满足安全距离。距离越近,危险越大,而地下综合管廊离地面一般只有几米,“地上”人间“地下”管廊,近在咫尺。如果发生爆炸事故,其后果不堪设想。我们要深刻吸取教训,并举一反三。
二是复杂性。地下综合管廊管线多,集成铺设了供水、排水、电力、通信、热力、广电、燃气等市政管线。如作为全国地下综合管廊试点城市的金华市,目前在建的金义都市新区地下综合管廊工程,是国内首个综合管廊兼顾人防需要的项目,标准断面宽6.15米,高4米,规划总长12公里,分左右两个并行通道。在这个空间中要承载市政各种管线,管廊内的照明、通风、防涝、检修、消防、监控等也比地面作业要复杂得多。
三是连锁性。电气火灾、燃气泄漏爆炸……正是由于地下综合管廊的复杂性,造成了危险源的不确定性和多样性。若发生安全事故极有可能引发“连锁反应”,牵一“线”而动全身,这无疑增加了抢险救灾、事故处置的难度,事故等级提升会造成重大人员伤亡或财产损失。
 
                                      
  1. 建筑物内各类场所对应报警及灭火设施(文字及表格形式)
  水喷雾系统是一种利用水雾喷头在一定水压下将水流分解成细小水雾滴进行灭火或防护冷却的一种固定式灭火系统,灭火机理为通过对燃烧表面进行冷却、窒息、乳化和稀释,能够很好的扑救固体火灾、液体火灾和电气火灾。
  根据《水喷雾灭火系统设计规范》GB50219-95的要求,综合管廊内的电缆火灾设计喷雾强度为13L/min.m2,持续喷雾时间为0.4h,水雾喷头的工作压力不小于0.35MPa,保护面积为外表面面积,而对于分层电缆,其保护面积应按整体包容的最小规则形体的外表面面积确定。
  通过对多个工程的设计计算,水喷雾喷头系统的设计流量较大,一般市政给水管道无法直接供水,且供水干管过大,在综合管廊狭小的空间内施工难度很大,系统启动后大量的消防排水,会使管廊内的排水压力过大,容易造成次生灾害。
‚气体灭火系统是指平时灭火剂以液体、液化气体或气体状态存贮于压力容器内,灭火时以气体(包括蒸汽、气雾)状态喷射作为灭火介质的灭火系统。并能在防护区空间内形成各方向均一的气体浓度,而且至少能保持该灭火浓度达到规范规定的浸渍时间,实现扑灭该防护区的空间、立体火灾。适合扑灭固体、液体和电气火灾。
  目前常用的气体灭火系统主要有七氟丙烷灭火系统、IG541混合气体灭火系统。七氟丙烷遇热时分解产物主要产物为HF,对人体有害,与空气中的水蒸气结合形成氢氟酸,会对电缆和管廊里的其他管线造成损害。采用IG541气体灭火系统,由于单个系统保护半径的限制,一般综合管廊需采用多个系统,而且综合管廊顶部的检修口无法自行关闭,需采取措施进行处理。整个系统造价较高,同时考虑到灭火剂到期需进行更换,后期维护费用过高,故不建议采用。
ƒ细水雾灭火系统
  细水雾是在细水雾喷头最小设计工作压力下,雾滴直径DV0.5小于200чm、DV0.99小于400чm的水雾。细水雾技术是一种灭火效率高,又对环境无污染的灭火技术。细水雾灭火机理为物理灭火,主要表现是表面冷却、窒息、冲击乳化和稀释。细水雾灭火系统可用于固体、液体和电力火灾。细水雾由于雾滴粒径小,相同体积的水,细水雾的表面积大大增加,吸收火焰的热量快,同时小粒径的雾滴遇火焰高温后迅速气化,也吸收大量热量,所以细水雾能使火焰的温度迅速降低。雾滴在气化过程中,体积可膨胀1700倍以上,形成大量的水蒸气包围和覆盖在火焰周围,使保护区的氧浓度大为降低,因此细水雾具有很强的气化降温作用和隔氧窒息作用,达到迅速灭火的目的。
  细水雾灭火系统主要有水源、供水装置、区域选择阀、压力开关、开式喷头、火灾报警控制器、火灾探测器及管网组成。控制方式主要有自动控制、电气手动控制、应急手动控制三种控制方式。
  依据《细水雾灭火系统设计施工及验收规程》DGJ32/J10-2005的要求,细水雾灭火系统的基本设计参数应根据细水雾特性、保护场所的火灾危险性和保护场所的环境条件来确定。针对综合管廊内的电力电缆,设计喷雾强度为1.3L/min.m2,持续喷雾时间为20 min。喷头的流量q=K10P。
  通过多个工程设计计算,系统的用水量相对合适,工程投资费用较低,后期运行维护较低,适合应用于综合管廊内的固定灭火系统。
预防措施
(1)采取合适的设计参数;
(2)采取合适的电缆类型;
(3)采取必要的防护措施和防护措施;
(4)加强对电缆头制作质量的管理和运行监测;
(5)完善电缆终端头、中间接头的阻隔措施;
(6)采用封、堵、涂、隔、包,其次采用气体灭火系统、水喷雾、高压细水雾灭火系统等措施防止电缆火灾蔓延。
三灭火方式有哪些种类
1.黄沙带和手提式灭火器
综合管廊内常用灭火,在综合管廊的人员出入口,设置黄沙带和手提式灭火器,在管廊内间隔设置手提式灭火器。
2. 七氟丙烷灭火系统
七氟丙烷是一种洁净的气体灭火剂,对大气的臭氧层没有破坏作用,消耗大气臭氧层的潜能值ODP为零,它具有无色、无味、灭火后无固、液相残留物,介质本身不导电、不击穿电子电器设备等良好的性质,液相储存具有良好的稳定性,应用于全淹没系统,灭火以冷却、降低氧浓度和化学抑制作用为原理,适用于电气火灾、液体火灾或可熔化的固体火灾、固体表面火灾等,灭火效果好。
七氟丙烷灭火系统具有良好的灭火效率,灭火速度快、效果好;不太污染被保护对象;不破坏大气臭氧层;对人体及动植物无不良影响。但介质本身在大气中存活寿命长,不环保;灭火剂及分解物有强烈腐蚀作用;系统设计制约条件较多;由于压力要求,则在七氟丙烷启动时,所有风口、窗等均需自动关闭;且封闭区域内需设置泄压口保证安全;使用和维护成本高。
3.气溶胶灭火系统
第三代气溶胶主要由锶盐作主氧化剂,也称锶盐类气溶胶灭火技术。S型气溶胶灭火技术的核心是在固体灭火气溶胶发生剂配方中采用了硝酸锶为主氧化剂,硝酸钾为辅氧化剂。主氧化剂硝酸锶的分解产物为SrO、Sr(OH)2和SrCO3,这三种物质不会吸收空气中水分,形成具有导电性和腐蚀性的电解质液膜,从而避免了对设备的损害,但价格及维护成本昂贵。
气溶胶灭火机理如下:吸热降温灭火机理、化学抑制灭火机理、降低氧浓度。
气溶胶灭火装置的优点:气溶胶灭火剂由于粒度小,比表面积大,有很好的灭火效果,既可用于相对密闭空间,又可用于开放空间。尤其因为气溶胶灭火剂为含能材料,其本身不需要动力驱动,在制造成本上相对于其他灭火系统有优势。缺点:产物为气、固两相流,无法进行组合分配的有管网系统设计;同时必须联动启动,需要很大的启动电流,占用空间过大;易导致电气设备受到污染和破坏;灭火药剂有效期为6年,在6年后需对气溶胶灭火发生剂进行更换,进行再次投资、安装。
4. 细水雾灭火系统
细水雾灭火系统已逐渐成为一种清洁、环保、高效的新型灭火系统。在最小的工作压力下,距喷嘴1米处的平面上,测得水雾最粗部分的水微粒直径Dv0.99不大于1000μm。细水雾灭火系统以价廉易取的水作为灭火介质,对环境无污染,对人员无伤害,用水量小,对被保护对象水渍影响极小,因而成为一种代表未来发展趋势的自动灭火系统。
细水雾灭火系统的灭火原理主要是冷却效应、惰化效应和附加效应。
细水雾系统根据压力不同分类如下:
低压系统:工作压力≤1.21MPa;
中压系统:工作压力为1.21MPa~3.45MPa;
高压系统:工作压力≥3.45MPa。
5. 高压细水雾系统
高压细水雾灭火系统是利用水雾喷头在高压下将水流分解成极小水雾滴,该小水雾滴有较大的比表面积而迅速吸收热量转换成水蒸汽,使得着火点附近的氧气和其他可燃气体被排斥,从而难以维持燃烧而缺氧窒息。
高压细水雾灭火系统的灭火机理主要是表面冷却、窒息的作用。细水雾的独特之处在于兼具气体和传统水喷淋两种灭火系统的抑制效果。该系统是在自动喷水系统的基础上发展起来的,不仅安全可靠,经济实用,而且具有适用范围广,灭火效率高的优点。
高压细水雾灭火系统的给水要求较简单,一般市政两路给水即可,压力要求为:0.2-0.6MPa,当压力无法达到此条件,需增设给水增压泵。消防水池的设计原则是满足最大保护区30min的用水量。
高压细水雾灭火系系统由高压细水雾泵组、区域阀组、高压细水雾喷头、无缝不锈钢管路及三种灭火剂的性能综合比较
高压细水雾系统优点
①高效降温和局部窒息双重作用,隔离热辐射,快速灭火;
②高效除烟,改善维生环境;
③持续灭火能力强;
④灭火性能不依赖于环境(风速小于3m/s),降低门、窗投资,可简化环控工艺,降低风阀等设备投资;
⑤水渍损失小;
⑥设备占用空间小,管网更细,便于安装,有利于管网综合;
⑦高性价比,后期维护费用极小,减少设备因灭火系统原因(如大空间智能型灭火系统水淹)的投资;
⑧节能环保
6.超细干粉的灭火装置
此种装置类型较多,其中脉冲超细干粉自动灭火装置为爆破启动(灭火装置中装有发射火药,一旦导火索被火引燃,快速反应到火药装置瞬间产生爆炸,爆出灭火剂进行散布灭火)这种灭火装置能实现快速反应、迅速扑灭有效灭火范围内的火情。一般的超细干粉灭火器是点对点喷射式灭火,灭火剂被直接喷射到灭火器有效灭火范围内,灭火剂弥散性不好,无法到达喷射不到的位置,如果火灾发生点不在灭火范围内,干粉灭火器也是无能为力的。地下管廊电力舱,由于其构造较复杂,层层密布的电缆桥架上铺设着各种电缆线,电缆线下方和桥架拐角处都是干粉灭火器无法喷射到的死角,如果火情出现在这些死角处,干粉灭火器将无法起到灭火作用。因此可以说点对点喷射式超细干粉灭火器在电缆廊道中使用存在较大的安全隐患,应引起有关部门的高度重视。另外超细干粉灭火器灭火剂释放后残留物明显,影响二次清扫维护,尤其是针对电气设备存在残留物腐蚀问题。因此不建议在电缆廊道中采用超细干粉灭火装置。
7.二氧化碳灭火系统
二氧化碳灭火剂价格低廉,获取、制备容易,其主要依靠窒息作用和部分冷却作用灭火。灭火时,二氧化碳气体可以排除空气而包围在燃烧物体的表面或分布于较密闭的空间中,降低可燃物周围或防护空间内的氧浓度,产生窒息作用而灭火。另外,二氧化碳从储存容器中喷出时,会由液体迅速汽化成气体,而从周围吸收部分热量,起到冷却的作用。
存在的问题是灭火效能低,速度慢,且需要压力存储自身存在安全隐患,所以一般不用于对灭火效能要求高的场合。
8.IG541灭火系统
IG541是一种混合气体IG541灭火剂由52%氮、40%氩、8%二氧化碳三种气体组成,是一种无色、无味、无毒、不导电的气体,是一种绿色环保型灭火剂。
IG541是管网输送气体灭火剂,系统由储气钢瓶、容器阀、单向阀、选择阀、驱动装置、集流管、金属软管、减压装置、喷嘴、压力反馈装置、控制盘、系统的管路附件、灭火剂输送管路附件、压力表和储气瓶支架等等组成,系统复杂。
IG541气体在气瓶中高压存储,本身就是安全隐患,依靠官网输送,不适应在狭长空间布局使用,而且造价极高。
同样的,IG541系统启动要依赖外来启动电源,在断电情况下无法发挥作。
 

  
  1. 系统网络拓扑图(所含系统、走向)
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  1. 系统图


 
 
 
 
 
  1. 相关产品选型(设备)
   ①火灾自动报警系统
   ②气体灭火控制系统
   ③电气火灾监控系统
   ④防火门监控系统
   ⑤应急照明和疏散指示系统
   ⑥可燃气体探测报警系统
   ⑦消防设备电源监控系统
   ⑧分布式光纤测温系统
   ⑨光束复合图像型火灾探测器
城市综合管廊消防与安全防范整合系统主要由火灾自动报警及联动控制系统、分布式光纤感温探测器、分布式图像型/光束复合图像型火灾探测器、分布网络热像温度监测系统、防火门监控系统、电气火灾监控系统、可燃气体报警系统、消防电话系统、应急广播系统、视频图像智能监控系统、入侵探测系统、门禁系统、超细干粉自动灭火系统等组成,另外还包括结构耐火与防火保护等。
 
  1. 综述
根据目前完成或已建的项目中总结经验,为尽可能减小火灾引起的危害损失以及火灾产生的社会影响,首先应采取必要的工程措施降低失火诱因、 控制火势延燃。其次我们认为若采取自动灭火系统,肯定是有利于管线的安全运营的,但同时投入较多资金建设的自动灭火系统并未必能彻底地杜绝概率很小的电缆火灾所引发的直接和间接损失。实现减免灾害的本质既是为了谋求社会经济效益,故对于综合管廊内实施消防灭火系统应根据科学的评估和火灾发生后对经济、社会效益的影响进行分析。故我们认为在对于综合管廊的消防灭火系统的选择上应采取以下设计原则:对于建设规模较小的、纳入覆盖面积较小的低电压等级的电力 电缆的综合管廊工程,可通过设置较完备的工程措施从而不设置自动灭火系统。对于建设规模较大、服务区域重要、且纳入覆盖面积较大的高电压等级电力电缆的综合管廊工程除采取有效的工程措施外,其消防灭火系统可采用移动式水喷雾系统或针对具体情况通过专题研究和专家评审,确定是否设置自动灭火系统及确定其消防系统的研究。
 
 
随着国家大力推进城市地下综合管廊建设,其作为一种市政基础设施,越来越受到广泛关注。综合管廊主要有电力、通信、给水、排污、热力等管线。在相对封闭的管廊空间内敷设有大量的电力电缆,电力电缆是最易导致地下综合管廊火灾的主要危险源。火灾报警系统对综合管廊火灾早期预警起着重要作用。
    防威科技根据综合管廊的使用功能和建筑特点,依据GB50838—2015《城市综合管廊工程技术规范》、GB50116—2013《火灾自动报警系统设计规范》等相关规范,开发出了适用于地下综合管廊的火灾报警产品和相关技术方案,方案解决了现有火灾报警产品难以满足地下综合管廊距离长、潮湿易结露等难题。
 

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