地铁车站给排水及消防节能节水措施

徐得意

中电建铁路建设投资集团有限公司 北京 100071

地铁车站排水系统以及消防系统在地铁工程中发挥着重要作用,随着绿色发展理念深入社会各个领域,地铁车站应将节能减排作为运营目标,以给排水系统以及消防系统的设计及优化改造为切入点,对节能节水措施进行不断探索,促使地铁车站运营走上可持续发展道路。

1 地铁车站给排水系统节能节水措施

1.1 优化污废水系统处理流程

以某地铁车站为例,调查发现其日排水量最高可达到338m3/d,其中生活用水量178m3/d,生产用水量160m3/d。地铁车站的污废水系统主要是对车站内产生的生活污水以及生产废水进行排除,通过管道将车站建筑内的生产废水及生活污水排到室外,再由废污水管网进行收集。收集完成后经过预处理,具体是由化粪池等完成生活污水处理,之后与生产废水（经过排污处理）汇集,最大限度减少地铁污废水对环境的影响,且提升排入市政污水管道的效率,可达到节能环保的要求。此外,在地铁车站低洼处设置废水泵站,并借助水自流的作用,有利于提升废水泵站的集水成效,最大限度避免废水泄漏问题。同时还要充分结合地铁车站的实际情况完善废水泵站的分布,特别是泵站之间的间距要合理规划,确保各个泵站之间能够有效配合,完成废污水的分区处理。

1.2 加强雨水的回收与利用

考虑到地铁车站的站台面积较大,不仅建筑密集度较高,且车站场区内的硬化路面较多。在大雨天气,排水流量约达2m3/s,基于最大雨水流量情况来看,仅靠一个排水口排水,管径1.3m才能满足排水量的需求,这样的管径无法顺利与市政雨水管道连接,并会影响到施工。基于此,要充分考虑实际地形以及市政管道的特点,对雨水回收利用系统进行合理规划。例如,可以通过雨水分区域收集排放的方式;同时,在道路两侧设双箅雨水口收集雨水。雨水回收后可以用于灌溉草坪、冲洗厕所等,如果发生火灾,还具有一定程度的灭火能力。

1.3 排污一体化装置

在地铁车站给排水系统之中,排污一体化装置以其结构紧凑、封闭性强、安装便捷等优势,将有利于达到节能节水的目标。排污一体化装置作为自动化水平较高的设备,目前已经在地铁车站给排水系统中得以有效应用。从污水特征来讲,其中含有一定量的杂质,借助对应的排水管可对其进行引导,确保污水流入指定的入口,再将污水集中于集水箱。集水箱内设置液位传感器,可以对水位进行检测,当水位达到最大容量时,污水泵启动进行排污作业,确保污水快速排入指定区域。水位逐步下降之后,将会触发对应的暂停装置,使装置暂停。

1.4 加强管路管理、减少漏水流失

（1）基于地铁车站的实际需求,合理设计管路铺设路线,可采用球墨铸铁管作为管道。施工过程中确保管路受力均匀,并做好防腐措施,可有效避免爆管问题。（2）对管道做好日常检修与管理。可以将阀门合理加装在主管与支管上,有效控制管路水量流失,缩小漏水的范围。日常检修需要根据实际情况制定检修计划,确保检修质量,避免发生二次漏水问题。此外,建议重视并完善地铁车站给排水管网的档案资料,包括管路施工图、竣工图、改造记录、漏水检修记录、水量记录等相关资料。在管路管理中充分利用这些档案资料开展管路查漏及检修工作,例如将水量计量器加装在适当的位置,可以就当前水量与水量记录进行对比,这样就能及时发现漏水点,并及时进行控制。（3）重视并加强给水设备的保养,通过保养及防腐除锈等措施,避免因锈蚀导致漏水。（4）明确并落实责任。例如,可定制专人专包区域并由专人负责,一旦这个区域出现管路问题,则由负责人负责解决,不仅可以避免责任推诿的问题,而且能够确保每个管路区域都有专人负责,减少处理不及时带来的损失。

1.5 消防给水系统设计

在有火灾情况发生之时,高效的消防给水系统能起到对火灾进行控制并将大火扑灭的重要作用,对于地铁车站而言,该系统的功能就在于为火灾的应对提供充足的水源。根据消防给水压力的不同,可以将消防给水系统分为高压与临时高压消防给水系统2种类型,前者指管网内始终对灭火所需水量、水压力予以保持,无需将升压设备启动便可直接通过对灭火设备的使用达到救火目的;后者是管网内平时不能满足灭火设施的压力及流量要求,平时由稳压泵或是气压给水设备等为其提供保证,泵房内进行消防水泵的设置,当有火灾发生时,需要将消防泵启动,以此达到管网压力符合消防水压要求的目的,实施救火任务。设计人员在以地铁车站为对象,执行对其消防给水系统的设计任务之时,必须从综合层面作出充分、细致与准确的考虑,明确地铁车站的具体结构,加强对以下内容的关注与设计:其一,将更多的精力放于自救方式的设计之上。相较于其他类型的地铁车站而言,地铁车站在出现火灾之后往往会更加难以救援,必须达到将火灾所造成的人员伤亡降低到最低水平这一目的,同时,帮助所有人员尽可能地在最短时间内安全撤离火灾现场。其二,有效发挥出其他灭火工具的作用,同各类工具相互配合。给水系统的设计还要求设计人员从综合层面上考虑火种的不同类型,针对各类不同的火种,配合使用可发挥最大效力的灭火工具,最大限度地将灭火效率提高;其三,对消防设置进行科学与有效配置。相较而言,地铁车站往往在空间上会更加紧张,给水系统的设计应对地铁车站所具有的特点进行充分的考虑,结合人们的实际居住需求,为消防设施的合理设计提供保证,将它们的灭火性能尽可能充分地发挥出来。

1.6 采用空气-水系统

目前该市地铁公共区通风空调系统均采用全空气系统,其优点在于过渡季节可以全空气运行,具有一定的节能效果。但全空气系统也存在一些不可避免的缺点:①空气质量比热容远小于水的,输送相同能量时输配能耗要大。②空气在环控机房内集中处理,输送管路长,阀件多,导致阻力大,风机能耗大。③全空气系统设备数量少,单台设备容量大,不便根据实际负荷情况灵活组合,只能靠变频运行来调节风量,节能性不高,且当一台组合式空调器失效,对车站制冷能力影响较大。④风管施工量大,施工质量会影响漏风率,造成能源的浪费。⑤风道与机房占用空间大,会给地铁车站管线综合造成较大压力,经常会避让其它管线导致无形中增加多个来回弯头,也会导致风机的压头增大。⑥由于冷水机组一般放置于车站的一端,冷量输送到另一端的组合式空调机组后再由机组送到公共区,无形中增加了冷量输送的路径,造成能源不必要的损耗。若采用空气-水系统,车站的风道、机房面积可减小,一方面可以降低地铁投资成本,另一方面公共区空调系统由空气与水共同承担室内冷负荷,且冷量直接由一端的冷水机组直接输送到公共区末端,不像全空气系统存在冷量输送路劲的折返,可降低输送能耗。需要解决的问题是空气-水系统在过渡季节不能很好的利用室外新风。但从图1所示,地铁工程中的排烟系统是必不可少的,地铁工程线路,车站及相邻区间按同一时间发生一次火灾考虑,且站厅、站台公共区面积一般均不大于2000m2,计算出来A、B端每台排烟风机的排烟量与回排风机相当,因此过渡季节时完全可以考虑开启公共区的排烟风机进行通风换气。采用空气-水系统,可减少地铁土建投资,能源利用率高,可预见节能性能明显,为地铁公共区通风空调系统设计及节能改造项目提供一定的参考及借鉴。

2 地铁车站消防系统节能节水措施

2.1 合理优化消防环网

地铁车站消防系统的引水管通常设置2条,延伸至顶层形成一个水平环;在2根立管的作用下,又可以实现立面环。目前地铁车站消防环网中立面环可以选择的形式较多,建议根据实际需求进行规划。通常来讲,在车站站台下方合理布设消防管,能有效减轻吊顶管线压力;将消防管设计在站台层吊顶处,可为后续检查与维修提供便捷条件,但如果出现漏水情况,将影响公共区域的正常使用。为此,建议将消防管设置在站台板的下方,即使出现漏水情况,也不会对公共区域产生影响,同时,设置在这个地方,还不需要构造阀门井,可降低工作难度与工作量。考虑到地下隧道的情况比较复杂,而且要充分满足消防用水的最大需求量,一方面需要与邻近车站接通,确保供水量满足实际需求;另一方面,基于实际情况合理铺设消防给水管道,例如车站内部、区间隧道等,均需要充分考虑相关因素,形成完善的消防管网,并呈现出环状的分布状态。

2.2 合理布设自动喷水灭火系统

站厅及站台层通常会设置自动喷水灭火系统,系统可基于实际情况自动操作,发现火灾可及时做出反应,触发警报的同时将火扑灭。自动喷水灭火系统具有灭火效率高的特点,有利于维护地铁车站内部环境的稳定性,并为所有人员的安全提供保障。消火栓及自动喷水系统管网进行合理布设,在室外呈环状形式,室外设地下式消火栓,间距不超过120m;同时考虑美观、空间利用、消防泵位置、吸水条件等因素,可设计为异形全地下式消防水池,并与地下室合建。

2.3 高压细水雾灭火系统

在高压泵组的作用下,高压细水雾灭火系统可提供满足需求的压力。在压力的作用下,微型喷嘴式喷头会产生一定量的小水珠,并与空气接触后出现一定的速度差,从而获得很多的小微粒,可有效吸收火灾中的热量,可在较短的时间内降低车站内部的温度。同时,在高温作用之下,水雾会形成水蒸气,体积会快速增加1700倍之多,可有效稀释火焰周边的氧气,避免外界氧气流入其中,有利于提升灭火效果。与传统灭火模式相比较,高压细水雾灭火系统用水量少,仅为传统模式的1%,因此可以达到节能节水的目标。

2.4 消防系统稳压方式优化

消防系统稳压方式需要结合地铁车站的实际情况进行确定,该措施的主要作用是控制稳压泵组的建设成本,并为后续维护及检修工作提供便利。因此在设计车站时,建议合理选择消防系统稳压方式,将稳压泵组与气压罐进行有效结合,以满足地铁车站消防系统的水压需求。

2.5 优化消防栓

从我国当前的实际发展情况来看,地铁车站给排水消防往往将区域式消防供水系统作为设计重点,设计人员还需将地铁车站室外消火栓系统的设计工作做好,以在消防水池疲于应对之时及时派上用场,将地铁车站火灾扑灭。消火栓一般由管网和加压泵等构成,其设计要点如下:首先,必须采取有效措施,确保所有组成部分的性能都是最佳的,一方面,在对管网进行设计之时,应保证其立面与平面都是布置成环的;另一方面,在阀门的作用下,管网应被划分为数量若干的独立段,设计人员在执行对阀门的布置任务之时应对相应原则予以遵循,也就是确保管道在检修过程中关闭停用的竖管数量最多为1根,正常情况下,如果竖管的数量超过4根,则将位置各不相邻的2根关闭;其次,做好对消火栓的分区工作,保证消火栓口的静水压力不会超过1.00MPa,或消火栓系统的工作压力不会超过2.4 MPa,如果大于这两个值中的任意一个,应实施分区给水,主要方式包括分区并列、串联使用一套消火栓加压泵、两个分区共用一套消火栓加压泵等,设计过程中应结合地铁车站的设计要求对分区方式进行有效的选择。最后,严格执行对消火栓各项参数的设置与监控任务,如果发现消火栓口的出水压力超过了0.5MPa,则进行相关减压设备的设计,另外,充实水柱的设计应始终大于13m。

3 结语

综上所述,在绿色发展理念背景下,节能节水措施理应成为地铁车站运营中必须高度重视的内容。地铁车站的给排水系统以及消防系统是节能节水的关键环节,尤其是给排水系统,因为地铁每天的承载量极大,耗费的能源极多,通过优化给排水系统以及消防系统,可达到节能节水的目标,并为地铁车站提供更加安全稳定的运行环境。