张 静

苏交科集团股份有限公司，江苏 南京 210000

根据《地铁设计规范》（GB 50157—2013）的要求，地铁工程中下列场所应设置自动灭火系统：地下的通信及信号机房（含电源室）、变电所（含控制室）、综合监控设备室、蓄电池室和主变电所，地上运营控制中心通信、信号机房、综合监控设备室、自动售检票机房、计算机数据中心等。由此可见，自动灭火系统的主要保护对象为重要的电气设备，根据目前的情况调查，当前气体灭火系统是国内地铁工程中广为应用的自动灭火系统，有成熟的设计、施工规范及运营管理制度。下文主要对气体灭火系统中IG541和HFC-227ea灭火系统进行分析比对。

1 灭火效果及机理

IG541灭火系统的灭火机理为稀释氧气，窒息灭火，当IG541气体喷放到着火区域时，能在短时间内降低保护区内氧气的浓度，由空气正常含氧量的21%降到支持燃烧的12.5%以下，产生窒息作用，使燃烧迅速终止。它以压缩气体方式储存，在喷放时环境温度变化不超过10℃，可防止空气中的水分冷凝到设备表面上，同时能降低保护空间的湿度，增强室内气体的绝缘性，降低火灾损失。

HFC-227ea灭火系统的灭火机理为化学物理作用，它在接触到高温表面或火焰时，分解产生活性自由基，大量扑捉、消耗燃烧链式反应中产生的自由基，破坏和抑制燃烧的链式反应，从而起到迅速将火焰扑灭的作用。但该灭火系统也有自身弱点，即不能灭固体深位火灾。灭火剂释放时吸收大量热量，环境温度变化较大，会凝聚空气中的水分，造成结露现象。

由此可见，在灭火效果及机理的比较上，两者相差不大。

2 环保性能

目前，国际上衡量环保性的主要指标是对臭氧耗损潜值（ODP）、温室效应值（GWP）、大气寿命（ALT）。从保护臭氧层的角度考虑，首先要求所使用的灭火剂ODP值小于0.05或为0，其次要求GWP和ALT值越小越好。两种气体灭火剂的环保性能综合比较如表1所示。

表1 环保性能综合比较表

3 对地铁设备安全性

IG541灭火剂气体无色、无味，不导电、无腐蚀、无环保限制，在灭火过程中无任何分解物，不会污染被保护设备。HFC-227ea灭火剂在室温下比较稳定，但是高温下会分解，产生氟化氢，有刺鼻的味道，会对设备产生腐蚀。就对地铁设备的安全性而言，IG541灭火系统与HFC-227ea灭火系统对比如表2所示。

表2 对地铁设备安全性综合比较表

4 对人员安全性

IG541灭火系统在规定的浓度范围内使用，对人体是无窒息、无毒的。它本身不含有毒成分，火灾后也不会产生有毒物质。HFC-227ea气体在高温状态下会产出氢氟酸，有刺激性味道，也会产生少量一氧化碳，对人体有一定危害，不过在规定的浓度范围内对人体是安全的。由于它以液体状态储存，喷放时大量吸收热量，使空气凝结成雾，导致视线不清，可能影响人员逃生。就人员安全性而言，IG541灭火系统优于HFC-227ea灭火系统。

5 工程特点适用性

根据经验，防护区在地铁车站中分布较为分散，与气瓶室平均距离较远，超过50m的防护区比例较高。因此，灭火系统更适宜选用保护半径较大的系统。地铁工程中IG541灭火系统一级充压为15MPa，可以长距离（从气瓶室至防护区可达150m）输送灭火介质，故IG541灭火系统对保护区和气瓶室的布置限制很少，建筑布局可以很灵活。HFC-227ea灭火系统主要有2.5MPa与4.2MPa两类，2.5MPa由于增压低，基本只适用于单元独立的情况，系统仅适用于30m以内输送距离，因而不适用于地铁工程；而4.2MPa增压级别的系统，理论上虽然最高可达到60～70m的输送距离，但由于其喷放时间极短，且在管道内气液两相状态极难控制，实际工程应用上一般按45～50m输送距离控制。根据此控制条件，对于一般车站，HFC-227ea灭火系统比IG-541灭火系统需多设1～2个气瓶室。

6 管网布置情况

受土建造价的影响，地铁车站层高一般控制在5m以下，地铁工程中系统繁多，各种管道也非常多，因此走管空间十分有限，安装过程中为了满足装修需求，会根据实际情况调整管道标高，标高及管位的调整会增加系统的沿程阻力。因为IG541系统压力高（20℃压力15MPa），增加的阻力对系统影响不大，HFC-227ea灭火系统压力低（20℃压力4.2MPa），增加的管道阻力会对管网有较大影响。由此可见，IG541系统在管网布置的灵活性和对管线综合及装修专业的协调性方面优于HFC-227ea灭火系统。

7 工程造价

气灭系统的工程造价主要包含前期投入及后期维护的费用，可从以下方面进行分析比较。

（1）土建造价。IG541灭火系统需要较多的药剂用量和气瓶，占用较大的气瓶间面积，但可以保护距离较远的保护区，因此可以将气瓶集中放置在一个气瓶间内。HFC-227ea灭火系统灭火剂用量少，所用气瓶少，气瓶间占用面积小，但输送距离短，如防护区较分散，需要分别设置多个气瓶间，占地面积相对较大。因此，对于标准车站而言，HFC-227ea的土建造价较IG541稍高。

（2）设备维护费用。气灭系统的设备维护费用主要包含钢瓶的定期拆装送检、系统管网的维护，以及药剂的充装和调试等。IG541灭火系统气瓶间相对较少，气瓶设置比较集中，便于后期运营的管理和维护，节省了一部分费用。由于管网为高压系统，对管网的安装、检测都有比较高的要求，这对防止泄漏起到了关键作用，直接影响系统的设备维护费用。HFC-227ea系统气瓶间的集中性不强，管理上常有不便。如果系统需充装药剂，则费用高且充装周期长，势必会增加后期的保养维护费用。

（3）药剂费用。IG541灭火剂的三种成分取自自然界的空气，生产工艺相对简单，各地工业气体公司和制氧厂都有这三种气体，因此价格比较便宜。HFC-227ea灭火剂是人工合成药剂，药剂费用较高，占系统设备投资的30%～40%。据调查，HFC-227ea系统比IG541系统药剂费用高4倍以上。

（4）设备采购费。自动灭火系统由控制子系统和管网子系统两部分组成，在控制系统采购费上两系统基本持平。设备采购费的差别主要在气瓶间内设备上，HFC-227ea灭火系统所需气瓶数量约为IG541灭火系统的1/4，同时后者气体存放压力高，各部件的性能、质量以及输送气体的管道的承压标准也有较高的要求。因此，在管网系统采购费上，IG541灭火系统高于HFC-227ea灭火系统。

根据土建造价、设备采购费、设备维护费及药剂费用综合比较，可以得出以下结论：IG541灭火系统前期建设投资比较高，后期养护费用比较低；HFC-227ea灭火系统前期投资相对较低，但后期维护保养费用相对较高。综合来看，两种系统总造价相差不大。

8 结束语

目前，在国内地铁工程中较为成熟并广泛应用的是IG541灭火系统和HFC-227ea灭火系统。已经投入运营的北京、上海、广州地铁绝大部分线路均采用IG541灭火系统，而采用HFC-227ea灭火系统且已投入运营的地铁线路为深圳地铁1号线、2号线，南京地铁1号线、2号线、3号线及S1号线。

虽然IG541灭火系统在初投资方面高于HFC-227ea灭火系统，更高的工作压力级别对各产品部件的承压标准、密封效果、输送管道的施工质量及维护管理提出了较高的要求，但它在建筑布置灵活性、组合分配系统的适用性等方面都具有HFC-227ea灭火系统不可比的优势，环保性能也更佳。因此，地铁工程中采用得更多的是IG541灭火系统。