摘要：地下综合管廊属于隧道结构，包含地上与地下公用管线，集中管理给排水、热力以及电力通信等管线。此次主要对消防及通风系统中的设计要点进行探讨，希望能够对相关人员起到参考性价值。
关键词：城市综合管廊；自动灭火系统；高压细水雾；电缆散热
地下城市综合管廊可以避免各线路的地面铺设情况，防止建筑结构对车辆运行以及消防等动作的影响。通过应用综合管廊可以减少路面多次开挖问题，有效维护道路交通秩序，有效作用于管线铺设、管理以及城市环境混乱等问题。因此在城市综合管廊设计中要做到“安全可靠、适度超前、因地制宜、统筹兼顾”。
城市综合管廊设计包括总体设计、结构设计、附属构筑物设计等。其中附属构筑物设计主要由“消防系统、通风系统、供电系统、照明系统、监控及报警系统、排水系统、标识系统”组成。以下对管廊系统中“消防系统、通风系统”的设计要点及注意事项进行相关探讨。
1.消防系统
城市管廊中的综合舱及电力舱中大多有电力电缆，由于电力线路具有自身起火的可能性，根据《城市综合管廊工程技术规范》（GB50838-2015），应设置自动灭火系统。如何选择合理安全的自动灭火系统是管廊消防系统的重中之重。
在消防设计中针对电气及固体等火灾，通常采用以气体灭火、水雾灭火及固体灭火等，本次选取以下几种常用的灭火剂进行性能特点比较。
（1）高压细水雾系统： 系统由高压泵组、细水雾喷头、分区控制阀、系统过滤装置、水箱、供水管网及火灾报警装置构成。其机理主要是高效冷却、窒息、阻隔热辐射、稀释乳化作用进行灭火，主要用于A、B、C类火灾及电气火灾。
优点：以水为灭火剂的物理灭火，对环境、保护对象、保护区人员均无损害和污染。同时冷却速度比一般喷淋系统快100倍。高压细水雾还具有穿透性，可以解决全淹没和遮挡的问题，可防止火灾的复燃。同时能净化烟雾和废气，有利于人员安全疏散和消防人员的灭火救援工作。
缺点：系统设置复杂，管路、管件均较多；管廊内部需预留消防主干管和每个消防分区的消防支管的管位，会增大管廊断面尺寸，增加投资；自控系统较复杂。
（2）七氟丙烷：以化学灭火为主兼有物理灭火作用的洁净气体，无色、无味、低毒、不导电、不污染被保护对象，不会对财物和精密设施造成损坏。化学灭火剂在大气中的存活寿命长达数十年，对大气臭氧层的耗损潜能值(ODP)为零，主要用于B、C类火灾及电气火灾。
优点：灭火喷射速度快，喷放后可自然排出或由通风系统迅速排出，现场无残留物对保护对象无二次破坏，安装方便，自控简单。
缺点：产生温室效应的物质指数较高，同时使用周期成本高。
（3）超细干粉：粒径小，流动性好，有良好抗复燃性、弥散性和电绝缘性，其灭火机理是以化学灭火为主，通过化学、物理双重灭火机能扑灭火焰。物理方面，使保护物与空气的隔绝，防止复燃；化学方面，自动灭火装置释放出的超细粉末通过与燃烧物火焰接触，产生夺取燃烧自由基与热量，从而切断燃烧链，实现对火焰的扑灭，灭火剂与火焰反应产生的大量玻离状物质吸附着在被保护物表面形成一层隔离层。无毒无污染，符合环保要求。广泛用于扑灭A、B、C、E类火灾。
优点：使用和安装均比较快捷，能与先进的火灾自动报警系统实现联动，或在火灾现场自动感应启动，将火情控制在初始阶段，灭火性能可靠。即使在电控启动失灵的情况下依旧可以通过设置的压力及温度值自动启动进行灭火。
缺点：喷射后现场一片狼籍,被喷射的物质难清理。同时由于其物理性质，干粉能在空气中悬浮一定的时间，容易阻挡灭火人员及后期救援人员的视线。
（4）S型热气溶胶：主要是细小的固体或液体微粒分散在气体中形成的稳定物态体系，专业是指以气体(通常为空气)为分散介质，以固态或液态的微粒为分散质的胶体体系。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆进过发展，已经到了第三代“S型热气溶胶”，其灭火机理主要是通过启动，自身发生氧化还原反应形成大量凝集型灭火气溶胶，其成分主要是N2、少量CO2、金属盐固体微粒等。通过吸热降温、化学抑制、气相及固相化学抑制、降低氧浓度等进行灭火。主要用于A、B类火灾。
优点：灭火速度快，全方位灭火，不受火源位置影响；通过自动灭火控制器自动灭火，无需专人值守；运行储存于常压状态，无需敷设管网，简便易行，安装维修简单，价格低廉。
缺点：装置反应温度高，放热量大，存在安全隐患。 气溶胶灭火剂中含有40%的固体颗粒，属于非洁净灭火材料。不易沉降，因重力的作用沉降于被保护物品的表面或内部,有的可以造成设备故障。同时2018年6月《国家市场监管总局 国家认监委关于改革调整强制性产品认证目录及实施方式的公告》规定不在对气溶胶进行3C认证。
根据上述论述，虽然气体自动灭火安装方便，自控系统简单，但是应用气体灭火系统时部分会产生毒害气体，不仅会使电缆线受损，还会危害人员健康，同时气体自动灭火装置误喷及自爆等现象也常常发生。因此通过对以上各种灭火系统的优势与不足分析，建议在设计消防灭火系统时可以推广应用细水雾灭火系统。
2.通风系统
管廊属封闭型地下构筑物，废气的沉积、人员和微生物的活动都会造成沟内氧气含量的下降，另外内部敷设的电缆等管线在运营时会散发大量热量。因此整个管廊必须设置通风系统以保证沟内余热能及时排出并为检修人员提供适量的新鲜空气。以下对通风系统设计中的要点进行论述。
（1）通风方式的选择：通常管廊设计中有自然通风及机械通风两种形式。主要是通过有效控制气流方向，将大量新鲜空气直接由进风口传送至排风口附近，再由排风处排出，以确保管廊内空气品质。然机械通风势必增加能耗，长时间运行亦产生风机的高故障率。因此除规范规定必须采用机械通风的舱室（天然气管道舱和含有污水管道的舱室）外，其余的舱室推荐采用“自然进风、机械排风的方式”，同时相邻两个防火分区尽量合用同一个进排风通道。
（2）通风口设置：结合管廊沿线附近地面景观要求，在满足安全运行的前提下，尽可能布置较少的地面通风口。如：相邻两个防火分区的通风口尽量共用、自然通风口尽量与物料投放口相结合、通风口与逃生口结合等。地面风亭的布置应与周边景观环境相协调，同时风亭的通风百叶设计不仅需避免雨水侵入管廊，还需减少风机运行时产生的“风啸”噪音影响。
（3）风机选择：选用低噪声、低能耗、环保与节能的风机，减小综合管廊内通风设施对地面周围环境的噪声影响。推荐设计中选用能耗较低的双速风机（日常低速运行，事故时高速运行）。
（4）空气导流措施：当管廊倒虹穿越河道、隧道、地铁等时，管廊往往埋深很深，廊内的空气势必会产生滞留，空气不流畅。如此会对检修人员的身体健康产生重大影响。因此在此部分区域设计时，应增加空气导流措施，改善管廊空气质量。通常设置诱导风机或在廊顶必要位置设置空气导流板。
（5）换气次数选择：管廊内部换气次数在满足综合管廊规范要求下，含电缆的舱室还应满足电缆散热要求。因此电缆散热的换气次数需考虑，电缆散热计算时应注意电缆的电流参数的选择，一般采用电缆输送的最大功率反推电流，并非电缆最大载流量。
结束语
（1）消防系统：选择合理安全的自动灭火系统是管廊消防系统的重中之重，为减少气体自动灭火装置误喷及自爆等现象，建议在设计中优先考虑应用细水雾灭火系统。
（2）通风系统：换气次数选择为本系统的重点及要点，因此换气的次数应考虑电缆散热需求。同时整个管廊通风系统可采用相关软件进行模拟来优化其系统。
参考文献
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[4]窦荣舟 刘明超 王彦祥 谈地下城市综合管廊的通风设计 山西建筑2016.05.
论文作者:田百丰
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/17
标签：火灾论文; 电缆论文; 水雾论文; 气体论文; 舱室论文; 灭火剂论文; 城市论文; 《基层建设》2019年第12期论文;