高压细水雾在交通枢纽设备房的火灾试验研究.pdf

灭火系统设计Fire Science and Technology,August 2023,Vol.42,No.8高压细水雾在交通枢纽设备房的火灾试验研究罗曼1,王子阳2,储著兵2,石晓龙2（1.深圳地铁建设集团有限公司，广东 深圳 518000；2.合肥科大立安安全技术有限责任公司，安徽 合肥 230088）摘要：为研究高压细水雾对轨道交通枢纽站设备用房电缆火灾的保护效果，采用实体试验的方法，建立了轨道交通枢纽站设备用房全尺寸试验模型，阐述了细水雾灭火机理、主要设计参数、系统选型。结果表明：预作用式高压细水雾能够有效抑制电缆火燃烧，阻止电缆火在水平方向上的蔓延；细水雾施加一段时间后，试验环境温度恢复至 25 左右，且施加细水雾后氧气体积分数变化幅度较小，最低为 20.62%，不会对人体造成伤害；预作用式细水雾系统能够减少水渍损失。关键词：城市轨道交通枢纽站；设备用房；预作用系统；细水雾；电缆火灾中图分类号：X932；TP394.1 文献标志码：A 文章编号：1009-0029（2023）08-1094-04随着我国经济的高速发展，城市化进程加速，城市轨道交通以其独有的优势成为解决城市交通拥挤的重要工具1-2。世界上许多国家都确立了优先发展轨道交通的方针，投入了大量的资金和科技力量3-4。地铁枢纽站作为多条地铁线路的汇集处，客流集散量较大5。地铁电气设备用房又由于其电气设备用房内设备众多，造价昂贵，一旦发生火灾事故，会直接导致系统瘫痪造成地铁停运，严重者将威胁到人民群众的生命财产安全6。因此，地铁设计规范明确规定，地铁电气设备用房应设置自动灭火系统且不应对设备性能产生不利影响7-8。官宝明9对地铁消防灭火方式进行了分析、研究。朱世敏10对比了细水雾灭火系统与气体灭火系统的不同，提出了相关设计参数。笔者依据深圳地铁设备用房真实场景搭建试验平台，采用与实际工况相符的预作用式细水雾灭火系统进行灭火试验，以验证其应用于该类场所的可行性并进一步得出具体的设计参数。1试验平台搭建及试验设计1.1试验平台试验用数据中心机房空间的平面为 11.6 m10.4 m，地面至天花板高 6 m。天花板下方布置 1 m 高的架空地板，高架地板上面安装两排服务器机柜模型。架空地板使用方型钢管焊接框架，上表面用 70%的穿孔钢格板建造，除模拟冷通道的地板出风口位置之外，全部用 5 mm 钢板覆盖，形成 5 个交替的非穿孔和穿孔地板区域，如图 1 所示。每个穿孔地板区域宽度为 1.2 m。两排平行的服务器机柜模型放置在中间非穿孔地板区域上，背面相对，正面对齐各自的穿孔区域的边缘。每个机柜模型为宽 1.2 m、高 2.7 m、深 0.9 m。两排机柜模型之间过道是 1.2 m。如图 2所示，机柜模型正面穿孔地板区域的另一侧用5 cm 的彩钢板各自竖起 2.7 m 高的墙，模拟相邻一排服务器机柜的前表面，以保持来自地板下层通气孔向上的空气流动，墙后方斜拉支持防止晃动。架空地板周围除通风通道一段开口装风机向内吹风之外，其他位置全部用钢板封闭，通风口下方两侧也用钢板隔断，单独形成两个通风通道用于送风。按 FM 5560 标准，地板出风口风速不小于 1.0 m/s，设计风机总送风量 34 000 m/h。为保证出风量，选择 4台风机，采用一台变频器集中控制，以便将风量调节到满足试验要求。同时在每台服务器机柜模型前面板安装风量为 2 500 m/h的轴流风机，模拟每台机柜模型水平方向的 1.2 m/s排风。1.2试验设计（1）试验场景设计。试验火源选择电缆火。如图 3所示，模拟机柜上面安装两排电缆桥架，电缆桥架宽 0.46 m、高 0.10 m，单个长度 6 m。每个电缆桥架位于模拟机花纹钢板隔断墙70%通透钢格栅周围防火板围墙送风风机2 8003 0007 30011 6009006 00010 400图 1模拟数据机房布局图（单位：mm）Fig.1Layout of the simulated data room（unit：mm）天花板压力传感器 热电偶闭式喷头1503 0003 0003 000氧传感器E热电偶1 0004 9006 000图 2模拟数据机房侧视图（单位：mm）Fig.2Side view of simulated data room（unit：mm）柜上方 0.46 m 位置，并从机柜的背面偏移 0.15 m。在一侧机柜上部电缆桥架放置 636 根 6 m 长的电缆。另一排柜子上提供一个空的电缆桥架，底部和两侧都有金属板衬垫，作为直接向火场喷细水雾的障碍物。试验环境温度约为 25.6，环境风速约为 1 m/s。（2）试 验 电 缆。按 照 FM 5560，Approval standard for water mist systems11附录 M 中的要求进行选型，外径约 6 mm。桥架内放置 636 根 6 m 长的网线，总横截面约为宽 0.46 m、深 0.10 m。另有 128 根电缆垂直挂置在中间一个模拟机柜的后侧出风口位置，截面尺寸约为 0.15 m0.05 m。试验时，引火位置位于垂直电缆底部，模拟最真实的着火场景。（3）引火源。试验引火源使用 FM 标准的点火器，该点火器由直径 7.6 cm、长 15.2 cm 的纤维棉卷制成，浸泡在 235 mL 的汽油中，并密封在一个聚乙烯袋内。每次试验时，在垂直电缆束的底部点火后，立即启动设置在架空地板及模拟机柜上的全部风机，直至试验结束。（4）数据采集仪器布置。数据采集设备由 5 个 K 型热电偶、2个压力变送器和 1个氧传感器组成。在点火位置正上方的天花板下安装 2个钢角，以固定用于温度测量的热电偶。两个钢角焊接成十字，其尺寸和热电偶布局如图 4所示。同时，在引火源上方 20 cm 处布置一处热电偶。压力传感器安装在吊顶上方喷头进口处管道上。氧传感器进气口放置于设备用房出入口位置东侧机柜上方，氧传感器的工作范围按体积计算为 025%。此外，在测试平台四周安装了 4 台固定焦摄像机以收集测试视频数据，其中 3台焦距为 4 mm，1台焦距为 6 mm。压力、氧气浓度、K 型热电偶通过一台无纸记录仪采集试验数据，采集时间间隔为 1 s。为保证现场试验记录，安装 4只摄像头对试验全程录像，视频通过网络硬盘录像机进行保存。另准备手持式可视测温热像仪一只，以方便现场确认灭火情况。2细水雾灭火系统设计2.1细水雾灭火系统简介细水雾喷放状态如图 5所示。2.2细水雾灭火系统设计参数用于保护数据中心机房的细水雾系统是一种预作用系统。在天花板下，共安装了 16 只闭式的喷头。喷头的额定温度为 57。喷头距架空地板上表面 4.9 m，安装间距 3 m。喷头工作压力为 6.0 MPa。试验中灭火系统启动过程为：在引燃物达到预燃时间后启动泵组，以代替火灾自动报警系统联动启动细水雾泵组的功能，此时系统转换为湿式系统；同时设置有空气压缩机，在闭式喷头爆裂后压缩空气排出；开启细水雾阀组，约 42 s后喷头出水灭火。在启动第一个喷头后，保持系统的工作压力直至试验结束。3结果与讨论3.1燃烧现象分析细水雾抑制电缆火灭火过程较为相似。图 6 为电缆燃烧情况及细水雾对电缆火的抑制情况。试验开始前，在东侧模拟机柜下方放置标准引燃物用于引燃垂直放置的电缆。点燃引燃物，模拟机柜旁垂直放置的电缆被引燃，点火源附近电缆最高温度达到 942，火势逐渐扩大。点火后 7 min，垂直方向上电缆均被点燃，电缆火蔓延至机柜顶部，引燃桥架上方水平布置的电缆。这是由于电缆护套材料一般为可燃的聚氯乙烯、聚烯烃和橡胶，当火图 3试验平台的场景布置图Fig.3Scene layout of the experimental platform11 6003 0003 0003 00010 400JIHGFEDCBALK热电偶氧传感器摄像机闭式喷头防火卷帘门3 0003 0003 00013 3554231N图 4数据采集设备安装平面示意图（单位：mm）Fig.4Installation plane of the data acquisition device（unit：mm）图 5细水雾喷放雾型图Fig.5Spray pattern of water mist1094消防科学与技术2023年 8 月第 42 卷第 8 期柜上方 0.46 m 位置，并从机柜的背面偏移 0.15 m。在一侧机柜上部电缆桥架放置 636 根 6 m 长的电缆。另一排柜子上提供一个空的电缆桥架，底部和两侧都有金属板衬垫，作为直接向火场喷细水雾的障碍物。试验环境温度约为 25.6，环境风速约为 1 m/s。（2）试 验 电 缆。按 照 FM 5560，Approval standard for water mist systems11附录 M 中的要求进行选型，外径约 6 mm。桥架内放置 636 根 6 m 长的网线，总横截面约为宽 0.46 m、深 0.10 m。另有 128 根电缆垂直挂置在中间一个模拟机柜的后侧出风口位置，截面尺寸约为 0.15 m0.05 m。试验时，引火位置位于垂直电缆底部，模拟最真实的着火场景。（3）引火源。试验引火源使用 FM 标准的点火器，该点火器由直径 7.6 cm、长 15.2 cm 的纤维棉卷制成，浸泡在 235 mL 的汽油中，并密封在一个聚乙烯袋内。每次试验时，在垂直电缆束的底部点火后，立即启动设置在架空地板及模拟机柜上的全部风机，直至试验结束。（4）数据采集仪器布置。数据采集设备由 5 个 K 型热电偶、2个压力变送器和 1个氧传感器组成。在点火位置正上方的天花板下安装 2个钢角，以固定用于温度测量的热电偶。两个钢角焊接成十字，其尺寸和热电偶布局如图 4所示。同时，在引火源上方 20 cm 处布置一处热电偶。压力传感器安装在吊顶上方喷头进口处管道上。氧传感器进气口放置于设备用房出入口位置东侧机柜上方，氧传感器的工作范围按体积计算为 025%。此外，在测试平台四周安装了 4 台固定焦摄像机以收集测试视频数据，其中 3台焦距为 4 mm，1台焦距为 6 mm。压力、氧气浓度、K 型热电偶通过一台无纸记录仪采集试验数据，采集时间间隔为 1 s。为保证现场试验记录，安装 4只摄像头对试验全程录像，视频通过网络硬盘录像机进行保存。另准备手持式可视测温热像仪一只，以方便现场确认灭火情况。2细水雾灭火系统设计2.1细水雾灭火系统简介细水雾喷放状态如图 5所示。2.2细水雾灭火系统设计参数用于保护数据中心机房的细水雾系统是一种预作用系统。在天花板下，共安装了 16 只闭式的喷头。喷头的额定温度为 57。喷头距架空地板上表面 4.9 m，安装间距 3 m。喷头工作压力为 6.0 MPa。试验中灭火系统启动过程为：在引燃物达到预燃时间后启动泵组，以代替火灾自动报警系统联动启动细水雾泵组的功能，此时系统转换为湿式系统；同时设置有空气压缩机，在闭式喷头爆裂后压缩空气排出；开启细水雾阀组，约 42 s后喷头出水灭火。在启动第一个喷头后，保持系统的工作压力直至试验结束。3结果与讨论3.1燃烧现象分析细水雾抑制电缆火灭火过程较为相似。图 6 为电缆燃烧情况及细水雾对电缆火的抑制情况。试验开始前，在东侧模拟机柜下方放置标准引燃物用于引燃垂直放置的电缆。点燃引燃物，模拟机柜旁垂直放置的电缆被引燃，点火源附近电缆最高温度达到 942，火势逐渐扩大。点火后 7 min，垂直方向上电缆均被点燃，电缆火蔓延至机柜顶部，引燃桥架上方水平布置的电缆。这是由于电缆护套材料一般为可燃的聚氯乙烯、聚烯烃和橡胶，当火图 3试验平台的场景布置图Fig.3Scene layout of the experimental platform11 6003 0003 0003 00010 400JIHGFEDCBALK热电偶氧传感器摄像机闭式喷头防火卷帘门3 0003 0003 00013 3554231N图 4数据采集设备安装平面示意图（单位：mm）Fig.4Installation plane of the data acquisition device（unit：mm）图 5细水雾喷放雾型图Fig.5Spray pattern of water mist1095Fire Science and Technology,August 2023,Vol.42,No.8灾发生在电缆敷设密集的地方，火势将非常容易沿着电缆蔓延12。（a）点燃引燃物（b）引燃试验电缆（c）点火后 6 min左右，垂直方向上电缆均被点燃（d）电缆火蔓延至机柜顶部，烟气在顶棚处向四周蔓延（e）点火 7 min左右（f）喷放细水雾进行灭火（g）有效抑制电缆火水平蔓延（h）点火 19 min后图 6细水雾扑灭电缆火典型时刻Fig.6Typical moments when fine water mist extinguishes cable fire燃烧所产生的烟气不断向上蔓延，由于试验空间上方存在顶棚，因此电缆燃烧产生的烟气撞击顶棚之后向四周蔓延扩展，形成了沿顶棚表面平行流动的较薄的烟气层13-15，即顶棚射流。顶棚射流是建筑火灾发展过程中的一个重要阶段。试验间内细水雾喷头均安装在顶棚附近。随着烟气层温度不断升高，当烟气层温度超过细水雾喷头玻璃泡动作温度后，东北 3#喷头玻璃泡破碎，这是由于东北 3#喷头距离点火源位置最近，喷头同时受到火焰的热辐射及烟气的热对流传热。紧接着，管网内有压气体释放，喷头开始喷放细水雾进行灭火。试验过程中，细水雾喷放初期，管网内部逐渐充压。此时，喷头喷放出的为有压气体及细水雾雾滴，此阶段电缆火仍然猛烈燃烧，火焰高度超过水平电缆桥架上方。待细水雾喷头压力稳定在 6 MPa 左右后，火焰高度降至电缆桥架下方。表明细水雾能够有效压制电缆火燃烧，阻止电缆火在水平方向上的蔓延。最终，在点火后 19 min左右，细水雾成功扑灭电缆火灾。水平方向与竖直方向的电缆火均被有效扑灭。同时，仅有点火源正上方的电缆出现了燃烧痕迹。这说明在细水雾喷放灭火后，有效阻止了电缆火持续蔓延，防止火灾进一步扩大对设备用房内昂贵的电气设备造成影响。重复试验细水雾喷头动作情况如表 1所示。3组试验具有较好的重复性，试验中细水雾喷头动作点位基本一致，点火后喷头动作顺序依次为：东北 3#、西北 4#、东南2#。位于西南角的 1#喷头未动作，这可能是因为 1#喷头距离起火点位置较远。同时，在东北 3#、西北 4#、东南 2#三处喷头动作后，细水雾对燃烧的电缆及周围环境进行了降温，因此，3组试验中西南 1#喷头未动作。3.2温度变化情况分析试验过程中引燃点温度及喷头压力变化情况如图 7所示。在垂直电缆束的底部点火后，引燃点处的热电偶温度迅速上升，最高温度达到 942 左右。随后测点温度逐渐下降，这是由于温度测点位于电缆下方，引火源燃烧完毕后，火焰迅速沿垂直方向向上蔓延。电缆燃烧后烟羽流上升的驱动力为烟气与环境之间温差产生的浮力，烟羽流上升到试验环境顶棚时，会使得细水雾喷头的玻璃泡温度不断升高。如图 8 所示，位于东侧方向的测点在温度达到 75 左右时，3#喷头动作。由于本次试验使用的是预作用式细水雾系统，喷头玻璃泡爆裂后，首先管网内压缩气体被排出，随后喷放细水雾，待稳定后细水雾喷头处压力保持在 6.15 MPa 左右。随后 4#、2#喷头相继动作，细水雾对表 1重复试验细水雾喷头动作情况表Table 1Action of water mist nozzle in repeated test试验编号试验一试验二试验三第一只喷头动作时间及位置6 min 45 s,东北 3#4 min 10 s，东北 3#4 min 39 s，东北 3#第二只喷头动作时间及位置7 min 10 s，西北 4#5 min 13 s，西北 4#5 min 37 s，西北 4#第三只喷头动作时间及位置8 min 15 s，东南 2#6 min 59 s，东南 2#5 min 42 s，东南 2#时间/s0 400 8001 200 1 6002 0001 0008006004002000引燃点温度/76543210-1喷头压力/MPa引燃点温度喷头压力910 s开启阀组（571,942）图 7引燃点温度及喷头压力变化图Fig.7Temperature of ignition point and pressure variation of sprinkler head1096消防科学与技术2023年 8 月第 42 卷第 8 期试验空间内进行持续降温，一段时间后各测点温度恢复至 25 左右。虽然 1#喷头附近温度为 6570，但在成功灭火后喷头仍未动作。3.3氧气体积分数变化情况分析细水雾扑灭电缆火灾过程中，试验间内部环境氧气体积分数变化情况如图 9所示。在细水雾喷放后，试验间内部环境的氧气体积分数由 20.85%少量下降，最低仅降至 20.62%。细水雾对电缆火有良好的抑制降温作用，同时不会使保护空间内的氧气体积分数降至人体安全范围限以下。即使保护空间内有人员未疏散，细水雾灭火系统也不会对人体造成伤害。3.4预作用式细水雾灭火系统工程设计建议预作用系统与湿式系统相比，分区控制阀箱增设了预作用控制阀，预作用控制阀平时关闭，阀后管网不充水，充入有压气体或无气，为干式管网。对于严禁管网有渗漏的场所，如轨道交通枢纽站设备用房，预作用系统能防止误动作对保护场所造成影响，同时，由于细水雾系统用水量较小，在灭火结束后服务器机柜及架空地板表面均未有明显积水，预作用式细水雾灭火系统一定程度上能够有效减少水渍损失。预作用控制阀至喷头的管网可以充有压气体，用于检测管网是否渗漏。如果充有压气体，则需要设置气体自动充压设备并配套压力自动控制装置，阀后管道内的充气压力一般为 0.030.05 MPa。预作用系统可设置快速排气阀，当接收到火灾报警和火灾探测系统两个独立的火灾报警信号后，开启预作用控制阀并向管网充水，同时开启快速排气阀，加快充水速度。预作用控制阀开启后，应停止管网充气补压。预作用系统的管网充水以后，系统就转换成了湿式细水雾灭火系统。4结 论（1）预作用式高压细水雾能够有效抑制设备用房内电缆火燃烧，阻止电缆火在水平方向上的蔓延；细水雾施加一段时间后，试验环境温度恢复至 25 左右。在今后的研究中，可以进一步优化喷头流量系数及工作压力以减少系统用水量。（2）施加细水雾后氧气体积分数变化幅度较小，不会对人体造成伤害；预作用式细水雾系统能减少水渍损失。参考文献：1 高娜.地铁枢纽站人群应急疏散行为建模与仿真研究D.沈阳:沈阳大学,2021.2 李响.轨道交通枢纽站的防火设计研究D.西安:西安建筑科技大学,2013.3 蔡炜垚.地铁交叉换乘站火灾烟流调控机理与应急疏散研究D.徐州:中国矿业大学,2022.4 张娜.长春南站综合交通枢纽消防疏散性能化设计研究D.长春:吉林建筑大学,2017.5 杨晓霞.基于社会力模型的地铁枢纽站行人流动态特性与疏散研究D.北京:北京交通大学,2017.6 钟茂华,程辉航,陈俊沣,等.地铁车站火灾全尺寸实验设计与工程实践J.实验技术与管理,2022,39(9):1-8.7 胡清华.高压细水雾在地铁设备用房灭火中的应用 J.铁道勘察,2011,37(3):107-110.8 沈滟.高压细水雾灭火系统在地铁设备用房的应用J.消防科学与技术,2011,30(1):49-51.9 官宝明.地铁消防灭火系统及控制方式的研究J.中国设备工程,2021,(6):252-253.10 朱世敏.细水雾灭火系统在城市轨道交通中的应用J.消防科学与技术,2012,31(8):835-836.11 FM-APPROVAC-5560,Approval standard for water mist systemsS.FM Global,2012.12 付强.典型电缆燃烧性能研究D.合肥:中国科学技术大学,2012.13 霍然,胡源,李元洲.建筑火灾安全工程导论M.合肥:中国科学技术大学出版社,2009.14 张晓磊.矩形火源火羽流与顶棚射流行为及特征参数模型研究D.合肥:中国科学技术大学,2018.15 DELICHATSIOS M A.The flow of fire gases under a beamed ceilingJ.Combustion and Flame,1981,43:1-10.时间/s0 400 8001 2001 6002 00080706050403020温度/南侧西侧北侧东侧943 s 东侧温度测点开始降温顶棚温度开始下降图 8不同喷头处温度变化图Fig.8Temperature variation at different sprinkler heads时间/s0 400 8001 2001 60020.95%20.90%20.85%20.80%20.75%20.70%20.65%20.60%平均氧气体积分数（1 197,20.62）图 9氧气体积分数变化Fig.9Changes in oxygen volume fraction1097灭火系统设计Fire Science and Technology,August 2023,Vol.42,No.8气体灭火系统防护区气密性测试方法分析及试验研究张文彬1,2,3,吴琼4,宋文琦1,2,3,高云升1,2,3（1.应急管理部天津消防研究所，天津 300381；2.工业与公共建筑火灾防控技术应急管理部重点实验室，天津300381；3.天津市消防安全技术重点实验室，天津 300381；4.建研科诺（北京）环境技术有限公司，北京 101300）摘要：气体灭火系统常用于数据机房、电池储能舱等不宜用水灭火的重要场所，气体灭火系统防护区气密性直接影响灭火成功率。近年来，防护区气密性问题导致浸没时间不足，致使火灾复燃的案例时有发生，而国内现行气体工程建设标准中尚未明确气体灭火系统防护区气密性测试的具体方法，为保证气体灭火系统的可靠性，亟须对气体灭火系统防护区气密性进行测试验证。本文概述了对气体灭火系统防护区可靠性进行验证的测试方法，对比分析了国外常用气密性检测标准中计算模型的差别，通过设计试验发现，灭火剂喷放后实际的空气-灭火剂交界面浓度分布处于 NFPA 2001 与 ISO 14520-1 假设模型之间的区间，验证了鼓风门法测试浸渍时间的可行性；并对适用于气体灭火系统防护区的峰值压力计算方法进行了可行性分析，为我国未来完善气体灭火系统防护区气密性测试方法提供借鉴。关键词：气体灭火系统；围护结构；气密性检测；浸渍时间；峰值压力中图分类号：X924.4；TU892文献标志码：A 文章编号：1009-0029（2023）08-1098-05随着社会经济的发展及科学技术的不断创新，数据机房、电池储能舱等重要场所的消防需求显著提升1-2，气体灭火系统在这类场所中应用较为普遍3。若发生火灾时，气体灭火系统达不到设计浓度，或无法保证足够的浸渍时间，则达不到应有的灭火效果，将在财务和运营方面造成损失，因此，需要对系统的可靠性验证。20世纪 60年代，欧美国家通过灭火剂实地喷放评估防护区的灭火效果。80年代由于哈龙气体对臭氧层的破坏作用促使美国国家环境保护局鼓励采用鼓风门法，并结合烟雾示踪技术进行防护区的气密性测试，预测浸渍时间和峰值压力来验证防护区的可靠性4。国际标准中要求新建的气体灭火防护区应进行气密性检测，且至少每 12 个月进行1 次外围护结构检查，以确保防护区气密性达到灭火效果。而目前国标中仅规定了部分灭火剂及火灾类型下的浸渍时间，并未给定测试方法5。以 NFPA 20016和 ISO 14520-17附录气体灭火系统防护区气密性测试方法与气体灭火剂实地喷放方法的对比试验为依据，通过设计不同火灾类型以及灭火剂设计浓度试验，计算不同测试方式下取得的浸渍时间，对比并分析了鼓风门法气体灭火系统防护区气密性检测模型与浸渍时间计算结果的异同。1检测方法国际上通常采用鼓风门设备测试防护区以确定泄漏特性。鼓风门设备又称风机增压装置，由风机、可调节门框架、压力流量测试装置构成。通过向房间增压或减压，基金项目：应急管理部天津消防研究所基科费项目（2022SJZYZJ03）；应急管理部天津消防研究所基科费项目（2021SJ03）Experimental study on entity fire test of high pressure water mist in equipment room of hub stationLuo Man1,Wang Ziyang2,Chu Zhubin2,Shi Xiaolong2(1.Shenzhen Metro Construction Group Co.Ltd.,Guangdong Shenzhen 518000,China;2.Hefei Keda Lian Safety Technology Co.,Ltd.,Anhui Hefei 230088,China)Abstract:In order to study the protective effect of high pressure water mist on cable fire in equipment room of rail transit hub station,a fullscale test model of equipment room of rail transit hub station was established by using the method of entity experiment,and the fire extinguishing mechanism,main design parameters and system selection were expounded.The results show that the pre acting high pressure water mist can effectively restrain the cable fire combustion and prevent the cable fire from spreading in the horizontal direction.After the application of fine water mist for a period of time,the ambient temperature of the test was restored to about 25 ,and the change range of oxygen volume fraction after the application of fine water mist was small,the lowest was 20.62%,which would not cause harm to human body.Preacting water mist system can reduce water damage.Key words:urban rail transit hub station;room for equipment;preacting system;water mist;cable fire作者简介：罗 曼（1976-），深圳地铁建设集团有限公司高级工程师，主要从事地铁机电技术管理工作，广 东 省 深 圳 市 福 田 区 福 中 一 路 地 铁 大 厦 9 楼，518000。收稿日期：2023-02-21（责任编辑：梁 兵）使室内外形成一定的压力差，同时使用高精度压力流量测试装置采集目标压力下的泄漏量数据，以此推断防护区的等效泄漏面积，并预测浸渍时间、峰值压力等参数。NFPA 2001通常要求在增压和减压两个方向上分别测试10 Pa和 50 Pa下的泄漏量数据；而 ISO 14520则要求在增压和减压两个方向上，选取 1060 Pa 范围内的 5 个压差点，分别测试并记录泄漏量数据。二者检测流程均为：（1）检查待测房间状态，关闭房间与外界连通的门窗，将房间内的其他开口，如通风系统、管道、地漏等设置为气体灭火系统启动时的状态；（2）选定测试方法，并安装检测设备；（3）记录房间环境、气体灭火系统质量等相关设计参数；（4）开启风机以达到标准要求的目标压差，待数据稳定后，采集并记录压差、流量等数据，可同时使用烟雾示踪装置查找房间漏点；（5）计算浸渍时间、峰值压力、相关性等数据，与技术要求进行对比，如数据合格则检测完成。灭火剂实地喷放试验是将气体灭火系统防护区设置为气体喷放时的状态，在防护区中模拟各类火灾的发生，自动触发气体灭火系统的喷放，并通过在防护区内布置多个灭火剂浓度检测点来推断灭火剂实地喷放时的浸渍时间。本次试验中浸渍时间的计算则依据防护区内氧浓度的变化趋势进行推算。2浸渍时间计算的模型对比国外现行气密性检测相关标准 NFPA 2001 和 ISO 14520 分别假设了 3 种鼓风门法气密性检测计算模型：交界面沉降模型、持续混合模型、延长喷放模型。2.1交界面沉降模型假设一个没有空气循环设备的防护区，如档案室，在灭火剂喷放后逐渐泄漏的过程中，灭火剂流出防护区主要驱动力的重力将空气-灭火剂混合物沉淀在防护区地板上，然后经底部泄漏到防护区外，同时较轻的空气从顶部进入房间，此时空气与灭火剂形成的界面即称为空气-灭火剂交界面。NFPA 2001 假设空气-灭火剂交界面为“锐利”（灭火剂和空气之间的界面无限薄）界面，即在交界面下方的气体灭火剂浓度保持不低于初始设计浓度，交界面上方的任意位置完全不存在灭火剂。在这种模型下，浸渍时间被定义为空气-灭火剂交界面下降到最小保护高度处的时间。通常在防护区内无空气循环设备时利用交界面沉降模型计算浸渍时间。NFPA 2001 标准的交界面沉降模型如图 1（a）所示。ISO 14520中的交界面沉降计算模型则假设空气-灭火剂交界面为“宽”界面。在宽界面交界面沉降模型下，浸渍时间被定义为空气-灭火剂交界面下降到等效保护高度处的时间。ISO 14520 标准的交界面沉降模型如图 1（b）所示。100%空气100%灭火剂（a）NFPA 2001（b）ISO 14520图 1不同测试方法中的交界面沉降模型Fig.1Interface settlement models in different test methods对于比空气重的灭火剂，NFPA 2001 中规定关于交界 面 沉 降 模 型 下 的 浸 渍 时 间 计 算 如 式（1）所 示，ISO 14520 中关于交界面沉降模型的浸渍时间计算如式（2）所示。t=VH0()k3H0+k41-n-()k3H+k41-n()1-n k2Fk3)（1）t=VH0()k3H0+k41-n-()k3He+k41-n()1-n k2Fk3)（2）式中：V 为防护区的最大淹没体积，m3；H0为最大淹没高度，m；H 为最小保护高度，即可燃物最高处的高度，m；He为等效保护高度，m；F 为下部泄漏率，即下部等效泄漏面积/总等效泄漏面积；k2为中间变量；k3、k4为简化常数；n为泄漏指数。从式（1）式（2）可以看出，两个标准对于交界面沉降模型下的浸渍时间计算主要区别在于最小保护高度的差别。He的计算公式如式（3）、式（4）所示。ISO 14520中规定，对于交界面沉降模型，如果 Cmin0.5Ci，则取等效保护高度 He等于 H。否则，计算He见式（3）。He=H+It(CminCi-Ip)（3）如果He(H0-It Ip)，那么沉降面没有完全形成，应使用公式（4）。He=H0-(H0-H)Ip CiCmin （4）式中：Cmin为浸渍时间结束时，最小保护高度处灭火剂的最低浓度；Ci为浸渍时间开始时房间内空气中灭火剂的初始浓度；Ip为交界面位置常数；It为交界面厚度常数。对于密度大于空气和 Cmin0.5Ci的灭火剂，He值应在 0.5H0He H0范围内，否则，He和浸渍时间的计算式无效。由上述公式可知，在其他参数不变的情况下，交界面沉降模型浸渍时间随最小保护高度的增加而减少。因此，相同条件下 ISO 14520 标准与 NFPA 2001 标准的严格程度与H与He的大小有关，具体如表 1所示。2.2持续混合模型当房间在浸渍时间内有持续运行的空气循环设备1098