4.2.5 消防设施设置
1.消火栓系统
消火栓系统作为地铁工程中最主要的灭火设施之一，其选择与设计的可靠性及合理性直接影响整个地铁工程系统的安全稳定，对控制、消灭火灾起着决定性作用。
1）设置范围
《地铁设计防火标准》（GB 51298—2018）规定：“除地上区间外，地铁车站及其附属建筑、车辆基地应设置室外消火栓系统”，“车站的站厅层、站台层、设备层、地下区间及长度大于30 m的人行通道等处均应设置室内消火栓”。
2）设置标准
地下车站和地下区间的室内消火栓系统应设计为环状管网，地下区间上下行线应各设置1根消防给水管，在地下车站端部和车站应设环状管网相接。地面和高架车站室内设置的消火栓应超过10个，且当室外消防用水量大于15 L/s时，应设计为环状管网。室内消火栓环状管网应至少有2根进水管与城市自来水环状管网或消防水泵连接。地下车站（含换乘车站）消火栓系统设计流量应不小于20 L/s。地下车站出入口通道、折返线及地下区间隧道的消火栓设计流量应不小于10 L/s。
3）干式消火栓系统
消火栓系统根据管道内充水、充气可分为湿式消火栓系统和干式消火栓系统。湿式消火栓系统在实际使用中存在冻结、漏水及由于保温材料破损而影响运营等问题。《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB 50974-2014）7.1.5条规定：“严寒、寒冷等冬季结冰地区城市隧道及其他构筑物的消火栓系统，应采取防冻措施，并宜采用干式消火栓系统和干式室外消火栓。”此规定为地铁采用干式消火栓系统提供了规范支持。干式消火栓具有以下优点：平时管道内无水，所以不存在冻结问题，因此不需要保温；因为平时管道内无水，因此即使个别管道的接口不够严密，也不会产生滴漏水而影响生产运营；还可减少运营费用，管理方式比较灵活方便；该系统适用的环境温度在4℃以下或70℃以上。
（1）系统组成。
干式消火栓系统由远程控制的快速启闭装置、一定坡度的管道、快速排气装置及必备的消火栓与组件组成。
（2）运行方式。
干式消火栓系统以手、电动快速启闭阀为界，阀入口侧接水源，管道内充满水；阀出口侧接管网，快速启闭阀平时处于关闭状态，该管网平时为空管。火灾发生时，可通过以下几种方式打开阀门：消火栓处报警按钮与火灾控制器联动远程启动；通过火灾探测器报警自动启动；现场手动应急开启。这样可以保证该阀门在任何情况下都能开启以供水灭火。
（3）在快速启闭装置后的管路内无水，可以确保管路在外界气温较低时不被冻结。在发生火灾时，车站或控制中心的火灾自动报警系统接到报警信号，开启快速启闭阀，同时向中控室发出开泵和报警信号。消防水泵启动后管道内空气迅速排除，管道由干式迅速转变为湿式。在消火栓口处接消防水带和水枪即可用于灭火。
2.自动喷水灭火系统
《地铁设计规范》（GB 50157—2013）第28.3.6条规定：“地下车站设置的商铺总面积超过500 m2时，应按现行标准《自动喷水灭火系统设计规范》GB 50084的有关规定设置自动喷水灭火系统。”
1）系统类型
自动喷水灭火系统根据被保护建筑物的性质和火灾发生、发展特性的不同可以有不同的系统形式。通常根据系统中所使用的喷头形式的不同，分为闭式系统（包括湿式系统、干式系统、预作用系统和自动喷水-泡沫联用系统）和开式系统（包括雨淋系统和水幕系统）两大类。
（1）湿式系统。
湿式系统一般包括闭式喷头、管网、湿式报警阀和供水设备等。湿式报警阀的上下管网内均充以压力水。当火灾发生时，火源周围环境温度上升，水源上方的喷头开启、出水，管网压力下降，报警阀阀后压力下降致使阀板开启，接通管网和水源，供水灭火。与此同时，部分水由阀座上的凹形槽经报警阀的信号管，带动水力警铃发出报警信号。管网中设有水流指示器，水流指示器感应到水流流动，发出电信号。管网中还设有压力开关，当管网水压下降到一定值时，发出电信号，消防控制室接到信号，启动消防水泵向系统加压供水，达到持续自动喷水灭火的目的。湿式系统广泛应用于环境温度不低于4℃且不高于70℃的建筑物或场所。
（2）干式系统。
干式系统主要由闭式喷头、管网、干式报警阀、充气设备、报警装置和供水设备等组成。平时报警阀后的管网充以有压气体，水源至报警阀前端的管段内充以有压水。火灾发生时，火源处温度上升，使火源上方喷头开启，首先排出管网中的压缩空气，于是报警阀后的管网压力下降，干式报警阀阀前压力大于阀后压力，干式报警阀开启，水流向配水管网，并通过已开启的喷头喷水灭火。平时干式系统报警阀上下阀板压力保持平衡，当系统管网有轻微漏气时，由空压机进行补气，安装在供气管道上的压力开关监视系统管网的气压变化状况。干式系统适用于环境温度低于4℃或高于70℃的建筑物和场所，如不采暖的地下停车场、冷库等。
（3）预作用系统。
预作用系统主要由闭式喷头、管网、预作用阀、充气设备、供水设备、火灾自动报警系统等组成。平时预作用系统预作用阀后的管网充以低压压缩空气或氮气（也可以是空管），火灾时，由火灾自动报警系统自动开启雨淋报警阀或预作用报警阀后，转换为湿式系统。该系统报警阀后的管道内平时无水，充以有压或无压气体，呈干式。发生火灾时，保护区内的火灾探测器首先发出火灾报警信号，火灾报警控制器在接到报警信号后，做声光显示的同时，启动电磁阀排气，报警阀随即打开，使压力水迅速充满管道。这样原来呈干式的系统迅速自动转变为湿式系统，完成了预作用过程。待火灾现场温度升高，闭式喷头开启，便即刻喷水灭火。充气式预作用系统在发生火灾时，即使火灾探测器发生故障，导致火灾探测系统未能发出报警信号启动预作用阀，使配水管道充水，也能够使喷头在高温作用下自行开启，使配水管道内气压迅速下降，引起压力开关报警，并启动预作用阀供水灭火。因此，对于充气式预作用系统，即使火灾探测器发生故障，预作用系统仍能正常工作。预作用系统同时具备了干式系统和湿式系统的特点，适用于具有下列要求之一的场所：系统处于准工作状态时，严禁管道漏水；严禁系统误喷；替代干式系统。
（4）自动喷水-泡沫联用系统。
自动喷水-泡沫联用系统是将比例混合装置（有隔膜）与自动喷水灭火系统进行有机的结合，并选用泡沫和水喷淋两用喷头的一种高效灭火系统。它主要由消防泵组、供液装置、压力式比例混合器、雨淋阀装置、压力信号发生器、水流指示器、泡沫和水喷淋两用喷头，以及各种阀门、管道、附件组成。其工作原理是：当闭式喷头的玻璃球因火灾而爆破后，系统侧管网内的水向爆破的喷头流动（湿式报警阀同时被打开，从报警口流出的水经延时后驱动水力警铃报警），安装于配水支管上的水流指示器将水流信号传输到灭火控制器，延时器计时。延时期满后，控制器向电磁阀发出开启指令，打开电磁阀，两用控制阀打开，释放泡沫储罐内处于受压状态的泡沫灭火剂。泡沫灭火剂经管道流向压力式比例混合器，形成一定比例的泡沫混合液流向喷头，并通过已爆破的喷头（或开式喷头）实施灭火。系统配有应急启动球阀，当电磁阀失效时，可用应急开启方式释放泡沫灭火剂。自动喷水-泡沫联用系统具有能迅速扑灭油类（易燃液体）火灾，灭火效率高，节约用水，设备投入、维护与保养费用低等优点。
（5）雨淋系统。
雨淋系统由开式洒水喷头、雨淋报警阀、管道和供水设施等组成。该系统由火灾自动报警系统或传动管控制，自动开启雨淋报警阀和启动供水泵后，向开式洒水喷头自动供水。
具有下列条件之一的场所应采用雨淋系统：火灾的水平蔓延速度快、闭式喷头的开放不能及时使喷水有效覆盖着火区域；室内净高度较高，且必须迅速扑灭初期火灾；严重危险级Ⅱ级的场所。
（6）水幕系统。
水幕系统是开式自动喷水灭火系统的一种。水幕系统喷头呈1～3排排列，将水喷洒成水幕状，具有阻火、隔火作用。能阻止火焰穿过开口部位，防止火势蔓延，冷却防火隔绝物，增强其耐火性能，并能扑灭局部火灾。水幕系统的作用方式和工作原理与雨淋系统相同，当发生火灾时，由火灾探测器或人发现火灾，电动或手动开启控制阀，然后通过水幕喷头喷水，进行阻火、隔火或冷却防火分隔物。
在下列建筑物中应设水幕系统：超过1500个座位的剧院和超过2000个座位的会堂、礼堂的舞台口，以及与舞台相连的侧台、后台的门窗洞口；防火卷帘上部；应设防火墙、防火门等隔断物，而又无法设置的开口部位；相邻建筑之间的防火间距不能满足要求时，面向相邻建筑物的门、窗、孔洞口处，以及可燃的屋檐下。
2）设置场所
（1）地下换乘车站和地下三层及以上车站的站厅、站台公共区、与车站结合的商业开发区域均应按照危险Ⅱ级设计自动喷水灭火系统。
（2）两线以上（含两线）控制中心的调度大厅应设置预作用式自动喷水灭火系统。
（3）车辆基地内可燃、难燃物品的高架仓库和高层仓库应设置自动喷水灭火系统。
（4）车站轨行区与站台公共区之间的部位可设置高压细水雾系统，以起到抑烟、降温作用。
3.气体灭火系统
为保护地铁设施，通常在地铁范围内的重要电气、电子用房设置气体灭火系统。
1）设置部位
（1）地下车站的车站综合控制室、警用通信机械室、弱电综合机械室、弱电电源室、专用通信机械室、信号机械室、公众通信机械室、环控电控室、AFC票务机房、高压开关室、变配电室、屏蔽门控制室、跟随变电所等。
（2）区间跟随变电所。
（3）车辆段的信号指挥中心等设备用房。
（4）主变电所。
2）设置类型及标准
这些重要设备用房中所安装的设备不但价值昂贵，而且直接影响整个地铁的运营安全。如果发生火灾将造成重大的经济损失和不良社会影响。结合地铁建筑特点，目前应用较多的气体灭火系统有七氟丙烷灭火系统和IG541混合气体灭火系统。
（1）七氟丙烷灭火系统。
七氟丙烷是一种无色、无味、不导电、无二次污染的气体，具有清洁、低毒、电绝缘性好、灭火效率高的特点。特别是它对臭氧层无破坏，在大气中的残留时间比较短，是目前为止研究开发比较成功的一种洁净气体灭火剂。
七氟丙烷灭火系统主要灭火原理是化学抑制作用及冷却作用。目前，此类系统在国内地铁工程中已被应用多年。上海、北京、广东等省市都有相关的设计、验收规范可循，技术上较为成熟。其沸点低、汽化快、分布均匀、灭火主动性强、灭火浓度低且时间短。但七氟丙烷受热分解产生氢氟酸，会对电气设备造成一定程度的腐蚀。
①七氟丙烷灭火系统的灭火设计浓度不应小于灭火浓度的1.3倍，惰化设计浓度不应小于惰化浓度的1.1倍。
②油浸变压器室、带油开关的配电室和自备发电机房等防护区，灭火设计浓度宜采用9%。通信机房和电子计算机房等防护区，灭火设计浓度宜采用8%。
③防护区实际应用的浓度不应大于灭火设计浓度的1.1倍。
④在通信机房和电子计算机房等防护区，设计喷放时间不应大于8 s；在其他防护区，设计喷放时间不应大于10 s。
⑤灭火浸渍时间应符合下列规定：木材、纸张、织物等固体表面火灾，宜采用20 min；通信机房、电子计算机房内的电气设备火灾，应采用5 min；其他固体表面火灾，宜采用10 min；气体和液体火灾，不应小于1 min。
⑥七氟丙烷灭火系统应采用氮气增压输送。氮气的含水量不应大于0.006%。
⑦储存容器的增压压力宜分为三级，并应符合下列规定：一级（2.5+0.1）MPa（表压）；二级（4.2+0.1）MPa（表压）；三级（5.6+0.1）MPa（表压）。
⑧七氟丙烷单位容积的充装量应符合下列规定：一级增压储存容器，不应大于1120 kg/m3；二级增压焊接结构储存容器，不应大于950 kg/m3；二级增压无缝结构储存容器，不应大于1120 kg/m3；三级增压储存容器，不应大于1080 kg/m3。
⑨管网的管道内容积，不应大于流经该管网的七氟丙烷储存量体积的80%。
七氟丙烷灭火系统是一种灭火效率高、工程投资较低的气体灭火系统。该系统存储压力相对较低，气体输送距离短，对管网布置有一定的限制。对于防护区相对集中、气体输送距离较短的地铁车站，可优先选用七氟丙烷灭火系统。
（2）IG541混合气体灭火系统。
IG541混合气体灭火系统所采用的灭火剂是由大气层中的氮气（N2）、氩气（Ar）和二氧化碳（CO2）三种气体以52%、40%、8%的比例混合而成的一种灭火剂。以窒息方式灭火，灭火效果好，灭火时间较长。IG541混合气体灭火剂成分对设备完全安全。
①IG541混合气体灭火系统的灭火设计浓度不应小于灭火浓度的1.3倍，惰化设计浓度不应小于灭火浓度的1.1倍。(https://www.daowen.com)
②当IG541混合气体灭火剂喷放至设计用量的95%时，喷放时间不应大于60 s且不应小于48 s。
③灭火浸渍时间应符合下列规定：木材、纸张、织物等固体表面火灾，宜采用20 min；通信机房、电子计算机房内的电气设备火灾，宜采用10 min；其他固体表面火灾，宜采用10 min。
④储存容器充装量应符合下列规定：a.一级充压，充装压力为15 MPa（表压）时，其充装量应为211.15 kg/m3。b.二级充压，充装压力为20 MPa（表压）时，其充装量应为281.06 kg/m3。
⑤储存容器或容器阀以及组合分配系统集流管上的安全泄压装置的动作压力应符合下列规定：一级充压（15 MPa）系统，应为（20.7±1）MPa（表压）；二级充压（20 MPa）系统，应为（27.6±1.4）MPa（表压）。
⑥储存容器应采用无缝容器。
IG541混合气体灭火系统工作压力高，对系统部件的生产、安装工艺有较高的要求，因此在使用中的安全防范要求也较高。该系统气体输送距离长，适合防护区数量多且较分散的建筑；其系统布置简单灵活，能适应建筑布局的多样性，节省气瓶间数量和相应的控制系统；该系统对环境无污染，对人员和设备的安全保障较可靠，可应用于经常有人停留的防护区；该系统前期工程投资相对较高，但后期运营维护费用较低。对于防护区数量多并且较分散的双层或多层地下车站，应优先选用IG541混合气体灭火系统。
（3）共性要求。
①储存装置。
其设置要求如下。
a.管网系统的储存装置应由储存容器、容器阀和集流管等组成；七氟丙烷和IG541灭火系统的储存装置，应由储存容器、容器阀等组成。
b.容器阀和集流管之间应采用挠性连接。储存容器和集流管应采用支架固定。
c.储存装置上应设耐久的固定铭牌，并应标明每个容器的编号、容积、皮重、灭火剂名称、充装量、充装日期和充压压力等。
d.管网灭火系统的储存装置宜设在专用储瓶间内。储瓶间宜靠近防护区，并应符合建筑物耐火等级不低于二级的有关规定及有关压力容器存放的规定，且应有直接通向室外或疏散走道的出口。储瓶间和设置预制灭火系统的防护区的环境温度应为-10～50℃。
e.储存装置的布置，应便于操作、维修及避免阳光照射。操作面距墙面或两操作面之间的距离，不宜小于1 m，且不应小于储存容器外径的1.5倍。
f.组合分配系统的灭火剂储存量，应按储存量最大的防护区确定。
g.灭火系统的灭火剂储存量，应为防护区的灭火设计用量、储存容器内的灭火剂剩余量和管网内的灭火剂剩余量之和。
h.灭火系统的储存装置72 h内不能重新充装恢复工作的，应按系统原储存量的100%设置备用量。
②防护区设置。
a.防护区宜以单个封闭空间划分；同一区间的吊顶层和地板下需同时保护时，可合为一个防护区。
b.采用管网灭火系统时，一个防护区的面积不宜大于800 m2，且容积不宜大于3600 m3。
c.采用预制灭火系统时，一个防护区的面积不宜大于500 m2，且容积不宜大于1600 m3。
d.防护区围护结构及门窗的耐火极限均不宜低于0.5 h；吊顶的耐火极限不宜低于0.25 h。
e.防护区围护结构承受内压的允许压强，不宜低于1200 Pa。
f.防护区应设置泄压口，七氟丙烷灭火系统的泄压口应位于防护区净高的2/3以上。
g.防护区设置的泄压口，宜设在外墙上。泄压口面积按相应气体灭火系统设计规定计算。
h.喷放灭火剂前，防护区内除泄压口外的开口应能自行关闭。
i.防护区的最低环境温度不应低于-10℃。
j.两个或两个以上的防护区采用组合分配系统时，一个组合分配系统所保护的防护区不应超过8个。
③安全要求。
a.防护区应有保证人员在30 s内疏散完毕的通道和出口。
b.防护区内的疏散通道及出口，应设应急照明与疏散指示标志。防护区内应设火灾声报警器，必要时，可增设闪光报警器。防护区的入口处应设火灾声、光报警器和灭火剂喷放指示灯，并设相应气体灭火系统的永久性标志牌。灭火剂喷放指示灯信号，应保持到防护区通风换气后，以手动方式解除。
c.防护区的门应向疏散方向开启，并能自行关闭；用于疏散的门必须能从防护区内打开。
d.灭火后的防护区应通风换气，地下防护区和无窗或设固定窗扇的地上防护区，应设置机械排风装置，排风口宜设在防护区的下部并应直通室外。
e.储瓶间的门应向外开启，储瓶间内应设应急照明；储瓶间应有良好的通风条件，地下储瓶间应设机械排风装置，排风口应设在下部，可通过排风管将气体排出室外。
f.经过有爆炸危险及变电、配电室等场所的管网、壳体等金属件应设防静电接地。
g.有人工作的防护区的灭火设计浓度或实际使用浓度，不应大于有毒性反应浓度（lowest observed adverse effect level，LOAEL）。
h.防护区内设置的预制灭火系统的充压压力不应大于2.5 MPa。
i.灭火系统的手动控制与应急操作应有防止误操作的警示显示与措施。
j.设有气体灭火系统的场所，宜配置空气呼吸器。
4.高压细水雾系统
高压细水雾灭火设备是利用符合国家生活用水标准的淡水作为灭火介质，采用特殊的喷头在特定的工作压力下（通常为10 MPa）将水流分解成细小水滴进行灭火的一种固定式灭火设备。
1）设置部位
（1）地下车站的车控室、信号机械室、通信设备室、降压变电所牵引降压所的变压器室、交直流开关柜室、整流变压器室、35 k V及0.4 k V开关柜室、环控电控室、蓄电池室、AFC机房等重要电气设备房可设置高压细水雾自动灭火系统。
（2）地下车站公共区可设置高压细水雾自动灭火系统。
（3）地下车站轨行区可设置高压细水雾雾幕系统。
（4）车站微型消防站可配备移动式细水雾推车灭火装置。
（5）超长区间隧道在无法设置联络通道时可设置高压细水雾系统。
（6）控制中心、主变电所、车辆段可参照地铁车站进行设置。
2）系统类型
高压细水雾系统由高压细水雾泵组（含高压主泵、高压备泵、稳压泵、进水电磁阀、进水过滤器、泵组控制柜、调节水箱等）、补水增压装置、供水管网、区域控制阀组（由分区控制阀与其他辅助阀门、管件组成）、高压细水雾喷头（包括开式、闭式喷头及微型喷嘴）、高压细水雾喷枪装置及火灾报警联动系统等组成。
高压细水雾系统分为开式系统和闭式系统。其中闭式系统又可分为湿式系统和预作用系统。高压细水雾系统在准工作状况下，从泵组出口至区域阀前或喷枪箱的管网内（闭式湿式系统为从泵组出口至喷头的管网）维持一定压力。当压力低于稳压泵的设定启动压力1 MPa时，稳压泵启动，使系统管网压力维持在1～1.2 MPa。发生火灾时，区域控制阀被火灾探测报警系统联动打开（闭式喷头玻璃球破裂或喷枪箱手动阀打开），管网压力开始降低，其压力低于稳压泵的设定启动压力1 MPa时稳压泵启动，稳压泵运行时间超过10 s后压力仍达不到1.2 MPa时，主泵启动同时稳压泵停止运行，细水雾喷头喷放水雾灭火。
3）应用方式
地下车站高压细水雾系统应用方式见表4.3。
表4.3 地下车站高压细水雾系统应用方式
车站内的中、高压开关柜室与1500 V直流开关柜室、整流变压器室、整流器室等强电设备间宜采用高压细水雾闭式（预作用）灭火系统。当系统主用和备用设备分开独立保护时，也可采用高压细水雾开式灭火系统。
车站内的通信、信号、控制等弱电设备间与400 V的低压电气设备间宜采用高压细水雾开式灭火系统。
高压细水雾开式灭火系统保护区域体积超过3000 m3时宜采用分区应用灭火系统。
主变电所的油浸主变压器室宜采用高压细水雾开式局部应用灭火系统。其他油浸电气设备间宜采用开式全淹没灭火系统。电缆室及电缆井道宜采用高压细水雾开式全淹没灭火系统。
控制中心、主变电所等场所的高压细水雾灭火系统参照车站进行设置。