電力豎井防火新技術(shù)初探

路洪岐 鄧俊 田亮 秦志勇 李勤峰

摘 要：電力豎井的火災(zāi)危害性比較明顯且難以防控。本文首先分析了電力豎井火災(zāi)的危害性，然后分析了現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)對電力豎井防火的基本要求，隨后介紹了目前常用的防火技術(shù)，最后提出了幾項新型電力豎井防火技術(shù)。

關(guān)鍵詞：電力豎井;防火;新技術(shù)

中圖分類號：TU545 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）22-0167-03

1 電力豎井火災(zāi)的危害性及防火的重要性

1.1 電力豎井火災(zāi)的主要危害

1.1.1 傳播煙火

我們都知道，當(dāng)一個建筑物內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)時。則其內(nèi)部產(chǎn)生的火勢與煙氣在垂直方向的蔓延速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水平方向的速度，這也是為什么火災(zāi)發(fā)生后在短短的數(shù)十秒內(nèi)就可能會蔓延十幾層樓的原因，當(dāng)電力豎井發(fā)生火災(zāi)時，尤其井內(nèi)的樓板開口以及井道都是豎向形式的，因此，電力豎井發(fā)生發(fā)災(zāi)后蔓延趨勢極快。此外，由于電纜井本身是一條垂直的開道，其內(nèi)方知有大量的電線、電纜以及強(qiáng)弱電設(shè)備，可以說電纜井對于建筑物內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行具有重要意義。在實踐中，為了確保黨電力豎井發(fā)生火災(zāi)后，可以再最短的時間內(nèi)進(jìn)行滅火，通常在電纜豎井內(nèi)設(shè)有一檢查門，方便在火災(zāi)發(fā)生后進(jìn)行滅火。

1.1.2 引發(fā)火災(zāi)

電纜井中的大多數(shù)電線，電纜以及強(qiáng)弱電設(shè)備均屬于易燃品，在實際應(yīng)用中，一旦出現(xiàn)某個設(shè)備意外起火，則各設(shè)備在通電情況下，極易造成大規(guī)模的設(shè)備燃燒，進(jìn)而引發(fā)較大火災(zāi)。由于電線電纜和用電設(shè)備的重要組成部分均為化學(xué)產(chǎn)品，雖然，就現(xiàn)今而言，越來越多的礦物質(zhì)絕緣電纜被使用，但由于造價成本過高以及推廣程度不足使得絕緣電纜的使用范圍仍然未區(qū)域規(guī)?；?，現(xiàn)今所使用的電纜在燃燒的過程中會產(chǎn)生大量的有毒煙氣，而煙氣在火災(zāi)中對人的生命安全有致命影響，因此，在日常的管理工作中，需要相關(guān)的維護(hù)人員在對電纜井內(nèi)設(shè)備進(jìn)行維修檢查時，及時清理內(nèi)部存在的易燃碎屑等易燃物品。

1.2 電力豎井防火的重要性

進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國城鎮(zhèn)化建設(shè)程度的加快，使得城市內(nèi)高層建筑物呈基數(shù)倍增加，而由于高層建筑自身的特點(diǎn)使得火災(zāi)事故對于高層建筑的威脅是巨大的，因此，人們原來越重視對于高層建筑物的消防安全問題，而防火能力也成為了衡量一個高層建筑面對火災(zāi)時的抗風(fēng)險能力高低。同時，在高層建筑物中，大量電梯、樓梯、管道的存在會在高層建筑物發(fā)生火災(zāi)時產(chǎn)生“煙囪效應(yīng)”，即“煙囪”的數(shù)量越多則建筑物在發(fā)生火災(zāi)后，火勢蔓延的速度越快，越難以開展救援工作。資料顯示，高層建筑物發(fā)生的火災(zāi)中，35%的火災(zāi)是由于高層建筑電力豎井中的密閉性能以及所使用的堵料不合格而造成的，當(dāng)所使用的堵料不合格，則在電力豎井發(fā)生火災(zāi)后，無法阻止火勢的蔓延。例如，2007年5月4日，某處高達(dá)22m的高層建筑物內(nèi)的三層電纜井出現(xiàn)火災(zāi)，雖然被設(shè)備維護(hù)人員及時發(fā)現(xiàn)，但火災(zāi)被發(fā)現(xiàn)了時已經(jīng)蔓延了50多層，火災(zāi)中產(chǎn)生的大量煙氣嚴(yán)重影響了救援工作的開展。因此，對于高層建筑屋內(nèi)的電力豎井而言，確保其密閉性的良好以及使用合格的堵料成為有效防止電力豎井火災(zāi)滿意的重要手段。

2 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分析

在當(dāng)前的《建筑規(guī)范》、《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》中，對于電纜井的有關(guān)規(guī)定主要有：要求光纜軸獨(dú)立設(shè)置、井壁為不燃體且耐火度不少于1.00h，檢查門采用C級防火門。同時還規(guī)定，當(dāng)建筑物高度超過100m的多層建筑物每2-3層樓高在樓層與其他部分連通的孔洞應(yīng)該采取防火措施。此外，對于密封也有一些標(biāo)準(zhǔn)要求，這在很大程度上可以有效地防止煙火蔓延，但由于進(jìn)出過道，以及房間內(nèi)大量電線和電纜穿孔的存在，使得建筑物防火密閉性存在不足，而檢查人員也容易忽略一些小孔。例如，青島“4.22”火災(zāi)案現(xiàn)場就出現(xiàn)了濃煙滾滾的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了火災(zāi)救援工作的開展。

在火災(zāi)報警方面，《建筑規(guī)范》和《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》中僅規(guī)定了一些特殊建筑類型及其主要部分應(yīng)遵循的原則，例如建規(guī)對建筑物的技術(shù)夾層、屋頂和天花板進(jìn)行了規(guī)定，而高規(guī)則僅僅規(guī)定了技術(shù)夾層，但未對電纜豎井火災(zāi)探測器做出具體規(guī)定，不滿足實際應(yīng)用需求。

《自動火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中對于電力豎井的防火要求有一些規(guī)定。比如，擬議附錄中列出了火災(zāi)探測器的具體位置，要求它鋪設(shè)有阻燃絕緣層和外部保護(hù)層;在檢測區(qū)域的劃分中，需要對管道井分別進(jìn)行劃分，在選擇檢測器時，建議為電纜軸選擇電纜型線性溫度檢測器。這些建議在一定程度上為設(shè)計提供了依據(jù)，但是，其執(zhí)行力顯然不如規(guī)范性規(guī)定，不能與強(qiáng)制性規(guī)定相提并論，因此有可能在預(yù)警中作用得不到充分發(fā)揮。

電纜井中的火災(zāi)類型主要為E類型火災(zāi)。同時，它兼具A級和B級固體火災(zāi)的特點(diǎn)。通常情況下不適合用水進(jìn)行撲滅，《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》中規(guī)定不適宜使用自動噴水滅火系統(tǒng)，而其他規(guī)范中并未明確對電纜軸的位置以及滅火措施進(jìn)行規(guī)定，正如通常的想法一樣，可以不在已經(jīng)設(shè)置滅火器、水滅火系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、干粉滅火系統(tǒng)等的保護(hù)下單獨(dú)設(shè)置電纜豎井的滅火設(shè)施，由于電纜井筒的特殊性，它基本上處于關(guān)閉和半關(guān)閉狀態(tài)，從實際情況來看，一旦出現(xiàn)電纜井起火事故，則即使布設(shè)了相關(guān)設(shè)施，這些滅火設(shè)備依然難以發(fā)揮應(yīng)用的作用。

3 電力豎井目前常用防火技術(shù)

目前，為了防止電力豎井起火，主要采用的策略有防止起火、防止蔓延、滅火三種常用技術(shù)，下面分別進(jìn)行介紹。

3.1 防止起火

電力豎井的主要起火原因是電纜由于短路、電流過大等原因過熱發(fā)生火災(zāi)，所以防火起火的主要措施時采用從材料著手，采用防火電纜來防止起火或者自行熄滅。目前采用的防火電纜通常分為阻燃電線電纜和耐火電線電纜兩種：

（1）阻燃電線電纜是指延緩和延遲火焰沿著電線電纜的擴(kuò)散，防止火勢出現(xiàn)蔓延。這類電纜在著火后具有自熄能力。GB12666-99中對于阻燃電纜的劃分一般為三個等級，即ZRA，ZRB，ZRC，在一般的產(chǎn)品命名中，ZRA通常用GZR表示，稱為高阻燃電纜或氧氣阻隔電纜，ZRC在一般的阻燃產(chǎn)品中代表ZR。

（2）耐火電線電纜的耐火性能是指在燃燒條件下可以維持一段運(yùn)行時間，即保持電路的完整性，這種形式的電纜在火災(zāi)中仍然能夠在一定時間內(nèi)保持一定的供電能力。根據(jù)GB12666-99中的規(guī)定，耐火電纜可分為兩個等級：NHA，NHB。一般的產(chǎn)品命名中，NHA通常用GNH表示，這被稱為高電阻電纜，NHB在一般耐火產(chǎn)品中表示為NH。

3.2 防止蔓延

3.2.1 防火封堵

在高層建筑電力豎井施工前，應(yīng)結(jié)合建筑物特點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計，并選取合適的材料，并在施工現(xiàn)場進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆胖?。根?jù)一定的合理比例制作并安裝橋架安裝和電軸防火密封的物理模型。根據(jù)圖紙安裝后，還應(yīng)組織施工并確保施工質(zhì)量的優(yōu)良，對于項目監(jiān)督人員而言，應(yīng)及時進(jìn)行建設(shè)項目的驗收和評估，并根據(jù)施工條件優(yōu)化相關(guān)人員的施工技術(shù)。

一些發(fā)達(dá)國家的消防管理部門和防火材料專家在電纜密封法規(guī)和堵漏方案上做出了巨大的努力，并開發(fā)了一系列堵漏材料，以有效地解決電纜的“豎井”和“水平井”。的阻火問題。例如，在1980年，澳大利亞以金剛砂制造的耐火枕就是一個例子，近年來，在前人研究的基礎(chǔ)上，我國也開發(fā)了一系列堵漏材料。如無機(jī)阻隔材料，耐火枕、有機(jī)阻隔材料、防火膠帶等。北京藍(lán)劍消防新技術(shù)開發(fā)有限公司開發(fā)的LX耐火枕和L16有機(jī)阻隔材料同樣具有較強(qiáng)的防火性能。

3.2.2 防火分隔

《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50045-95（2005年版）第5.3.3條規(guī)定：建筑高度不超過100米的高層建筑，其電纜井、管道井應(yīng)每隔2～3層在樓板處用相當(dāng)于樓板耐火極限的不燃燒體作防火分隔;建筑高度超過100米的高層建筑，應(yīng)每層在樓板處用相當(dāng)于樓板耐火極限的不燃燒體作防火分隔.防火隔板采用EFA型的防火材料其厚度為50mm下料尺寸，與電纜豎井的斷面尺寸相同隔板的四邊要求齊整與豎井四壁接觸緊密不留間隙，每層隔板下以30mm*30mm鍍鋅角鋼做支撐，角鋼支撐以膨脹螺栓固定在電纜豎井，用防火隔板分層封閉后再在隔板上用50mm厚的有機(jī)耐火泥密封以隔絕空氣流。

3.2.3 防止竄燃

為了進(jìn)一步有效地防止帶有易燃絕緣層和外保護(hù)層的電線電纜在燃燒過程中穿過防火隔墻，引起上，下層著火，可將耐火膠帶纏繞在電纜上。隔板的兩面，或涂層。刷涂防火涂料。

3.3 滅火技術(shù)

3.3.1 超細(xì)干粉自動滅火裝置

鑒于電纜豎井和建筑物的其他使用空間的相對獨(dú)立特點(diǎn)，在發(fā)生火災(zāi)時使用人工滅火撲救較為困難，因此，應(yīng)結(jié)合實際，根據(jù)需要適當(dāng)考慮自動滅火方法。其中，獨(dú)立于單位的預(yù)制自動滅火裝置，建筑物中的自動滅火系統(tǒng)包括自動噴水滅火系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、干粉滅火系統(tǒng)、泡沫滅火系統(tǒng)等，這些管網(wǎng)系統(tǒng)顯然不太可能擴(kuò)展到消防系統(tǒng)中。隨著消防技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展，它成為壁掛式超細(xì)干粉滅火裝置的理想選擇，該設(shè)備簡單易用，在這方面，各地已引入地方標(biāo)準(zhǔn)。山東省也有類似的設(shè)備設(shè)計，施工和驗收規(guī)范?？梢詽M足實際的消防安全需要?？梢愿鶕?jù)獨(dú)立電纜井的數(shù)量逐層或按孔進(jìn)行配置，如有必要，也可以與警報連接，這有助于提升滅火的效率。因此，高層建筑物以及超高層建筑均應(yīng)設(shè)置自動消防設(shè)施。

3.3.2 其他氣體滅火裝置

當(dāng)然，一些類似的裝置，例如熱氣溶膠預(yù)制滅火裝置和懸浮的七氟丙烷裝置也可以用于電纜豎井的滅火，但是由于其在現(xiàn)今的發(fā)展中，高效率和環(huán)保性的的滅火設(shè)施被推廣，當(dāng)總體而言，干粉系統(tǒng)的優(yōu)勢是無法比擬的，當(dāng)然，隨著技術(shù)的進(jìn)步，可能會有更合適的產(chǎn)品應(yīng)用。

4 電力豎井防火新思路

為了進(jìn)一步完善電力豎井防火體系，在現(xiàn)有防火技術(shù)的基礎(chǔ)上，本單位積極開展創(chuàng)新，在省電力公司科技項目的支持下，提出了加強(qiáng)電力豎井密封性檢測、電力豎井運(yùn)行狀態(tài)實時監(jiān)測和智能滅火新技術(shù)等改進(jìn)措施，以期進(jìn)一步提升電力豎井防火水平。

4.1 電力豎井密封性檢測

前面提到防火封堵技術(shù)是防止電纜井的核心，封堵效果的好壞直接影響到電纜豎井的防火性能，因此對防火封堵的材料、施工等都提出了較高的要求，然而目前并沒有制定標(biāo)準(zhǔn)對防火封堵施工完成后的封堵效果進(jìn)行檢測，也沒有相關(guān)的儀器設(shè)備。本節(jié)將闡述本團(tuán)隊在這方面的探索。

4.1.1 密封性檢測原理與模型設(shè)計

為了實現(xiàn)對施工完成后的電纜豎井的密封性進(jìn)行檢測，團(tuán)隊制作了1：1的電纜豎井模型，并通過模擬煙霧來測試電纜豎井的防火封堵效果。通過檢測上下層的空氣中的煙霧濃度變化程度就可以標(biāo)定封堵效果，由于目前還沒有具體標(biāo)準(zhǔn)，通過模型試驗結(jié)合流體力學(xué)仿真試驗可對電纜豎井的防火密閉性能進(jìn)行量化標(biāo)定。

4.1.2 密封性檢測裝置

通過仿真模型及電腦模擬的對比標(biāo)定，可以提出一種電纜豎井的防火封堵效果的量化標(biāo)準(zhǔn)。為了測試實際電纜豎井的防火封堵效果，現(xiàn)場釋放煙霧的方法是不太合適的，但可以用釋放對人體無害的氣體的方式來替代，通?？捎玫?dú)饣蚨趸細(xì)怏w。密封性檢測裝置分為測試氣體發(fā)生裝置和氣體濃度檢測裝置構(gòu)成，使用方法是通過在待測試層用氣體發(fā)生裝備釋放出特種氣體至標(biāo)準(zhǔn)濃度，然后用檢測裝置在其上下層來策略特種氣體的濃度變化，從而定量標(biāo)定電纜豎井的防火封堵的密閉性。

4.2 電力豎井運(yùn)行狀態(tài)實時監(jiān)測

目前尚未見到對電纜豎井的實時運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控的系統(tǒng)，隨著智慧消防工程的推進(jìn)，完全可以將電纜豎井的防火納入其中。本團(tuán)隊對電纜豎井的實時運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控進(jìn)行了探索，提出了電纜豎井防火檢測設(shè)備的設(shè)計及監(jiān)測平臺的設(shè)計思路。

4.2.1 實時監(jiān)測設(shè)備

電纜豎井的實時運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控設(shè)備主要由以下幾個部分組成：溫度傳感器、煙霧傳感器、電流傳感器和通訊模塊構(gòu)成。設(shè)備自動采集電纜豎井溫度、煙霧濃度和電纜電流參數(shù)并通過通訊模塊發(fā)送到服務(wù)器平臺，實現(xiàn)對電纜豎井運(yùn)行狀態(tài)的實時監(jiān)控。

4.2.2 實時監(jiān)測平臺

電纜豎井的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控平臺負(fù)責(zé)管理監(jiān)測服務(wù)器信息，并不斷接受前端監(jiān)測設(shè)備發(fā)回的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和分析，發(fā)現(xiàn)異常時自動報警，提醒相關(guān)人員及時正確處置，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，一般監(jiān)測平臺都部署在云平臺上。

4.3 智能滅火新技術(shù)

4.3.1 規(guī)則自動智能滅火

目前電纜豎井防火適合采用壁裝超細(xì)干粉滅火裝置，但裝置的開啟需要具備一定的智能性，本團(tuán)隊提出了智能滅火器的設(shè)計思路，即常規(guī)超細(xì)干粉滅火裝置的基礎(chǔ)上加上智能控制裝置，使用結(jié)合溫度異常和煙感持續(xù)時長超閾值的智能控制策略，在達(dá)到設(shè)定條件時自動打開滅火裝置滅火。

4.3.2 大數(shù)據(jù)分析預(yù)警及聯(lián)動報警滅火

通過對服務(wù)器采集的大量日常運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析，即可在早期發(fā)現(xiàn)異常狀態(tài)并加以關(guān)注，并安排人員實地查看查找原因，將火災(zāi)隱患消滅在萌芽狀態(tài);此外，如果傳感器傳回報警數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會第一時間通知相關(guān)人員及應(yīng)急隊伍前往處置，確保第一時間滅火。

5 結(jié)語

本文從電力豎井火災(zāi)的危害性及防火的重要性談起，介紹了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對電纜豎井的建設(shè)要求，然后基于防止起火、防止蔓延和滅火的常見防火技術(shù)的闡述，提出了電力豎井密封性檢測和運(yùn)行狀態(tài)實時監(jiān)控及智能滅火的新思路，將有利于進(jìn)一步推動電力豎井防火技術(shù)的提升。

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