1 IG541混合气体灭火系统的工作原理

IG541 混合气体灭火系统是一种由氮气、氩气和二氧化碳按特定比例混合而成的混合惰性气体灭火系统。其工作原理主要是通过释放这些不燃性混合气体，快速降低保护区内的氧气浓度，进而实现灭火目的。

具体而言，IG541 混合气体中的氮气、氩气和二氧化碳以精准比例混合，构成高效灭火介质。当火灾发生时，系统会迅速释放这些混合气体，它们能快速扩散并充满保护区。由于这些气体自身不具燃烧性，可在短时间内大幅降低保护区内的氧气浓度，使火源因无法获取足够氧气而无法持续燃烧。这种通过降低氧气浓度的灭火方式被称为窒息效应，是 IG541 混合气体灭火系统的关键工作原理。

2 IG541混合气体灭火系统在地铁中的适用范围

地铁作为城市公共交通的关键部分，其安全运营关乎广大乘客的生命财产安全。鉴于地铁车站重要电子电气设备用房等区域空间相对封闭，一旦出现火灾，火势蔓延迅速且扑救难度大，故而选择适宜的灭火系统极为重要。IG541 混合气体灭火系统凭借其独特的环保特性与高效灭火能力，在地铁中的应用优势明显。采用 IG541 混合气体灭火系统能够有效避免传统灭火剂可能对人体造成的伤害。因为该系统释放的混合气体对人体无毒无害，不会产生有害的分解产物，所以即便在人员疏散不及时的情况下，也能确保乘客的安全。

位于地下车站的综合监控设备室、通信设备室（包括电源室）、信号设备室（包括电源室）、通风空调电控室、公安通信设备室、民用通信设备室、站台门控制室、AFC设备室、应急照明电源室、照明配电室、0.4KV开关柜室、35KV开关柜室、控制室、整流变压器室等关键电子电气设备用房，均被纳入IG541混合气体灭火系统的保护范畴。

3 IG541混合气体灭火系统的设计要求及设计参数

IG541混合气体灭火系统由两个主要部分构成：一是负责联动灭火设备的控制子系统，二是用于存储和输送灭火介质的管网子系统。在常规状态下，该系统通过其独立的控制子系统对各防护区域进行持续监控。一旦发生火灾，系统将接收来自FAS系统的报警信号，并依照预先设定的程序执行联动控制，激活管网子系统，以实现对防护区域火灾的有效扑救。

3.1 控制子系统设计要求

控制子系统具有对气体灭火系统相关设备的监控功能，应采用智能型系统。控制子系统由气体灭火控制主机、气体灭火就地控制盘、探测器（点型感烟、感温）、警铃、声光报警器、释放指示灯、紧急释放按钮、紧急止喷按钮、联动控制设备等组成。地下车站气体灭火系统气灭主机安装于车站控制室，各防护区现场气体灭火就地控制盘安装于防护区门外。

火灾的确认方式是由气体灭火防护区门外的手/自动转换开关决定的。

自动确认：当手/自动转换开关处于自动位且防护区发生火灾时，系统自动对火灾进行确认并按照系统自动操作方式运行。

人工确认：当手/自动转换开关处于手动位且防护区发生火灾时，系统需在进行人工确认后才能启动相关气体灭火设施。

各防护区内设置可编址的智能感烟探测器和智能感温探测器。其设置统一按《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-2013）执行，报警回路采用环形连接，接入至气体灭火控制主机报警回路。防护区门外设置现场手动操作装置包括紧急启动、紧急停止、手/自动转换装置等。防护区内的防火阀在火灾时由气灭控制系统联动关闭、火灾后的防火阀复位由气灭主机控制就地智能控制模块箱实现。

3.2 管网子系统设计要求

管网子系统由储存装置、启动装置、选择阀、喷嘴、输送管路及其它附件构成。在地铁车站中，采用全淹没灭火方式的组合分配系统，每套组合分配系统所包含的防护区数量不得超过八个。灭火剂的设计用量应根据该系统所保护的防护区中所需灭火剂量最大的区域来确定。钢瓶的容积为80升或90升。灭火系统的储存压力为15兆帕，最大工作压力为17.2兆帕（在50摄氏度时），最小工作压力为13.6兆帕（在0摄氏度时）；设计浓度为：最小设计灭火浓度为37.5%，最大设计灭火浓度为52.0%。然而，对于有人值守的防护区（如控制室），最大设计灭火浓度为43.0%；设计温度采用20摄氏度。灭火剂喷放至设计用量的95%时，其喷放时间不应超过60秒，且不得少于48秒，浸渍时间为10分钟。

组合分配系统启动时，选择阀应在容器阀开启之前或同时打开。在储存容器或容器阀上，应安装安全泄压装置和压力表，安全泄压装置应确保动作可靠，且动作压力应符合相应气体灭火系统的设计规定。

喷嘴的布置应确保喷放后气体灭火剂在防护区内均匀分布，布置间距由产品特性决定，但不得超过《气体灭火系统设计规范》GB50370-2005所规定的标准；吊顶内及防静电地板下（高度大于等于300毫米）应按照规范要求设置喷嘴。

防护区泄压装置的设置应满足《气体灭火系统设计规范》GB50370-2005的相关要求。

4 关键设计计算

以合肥地铁4号线鸡鸣山路站系统一第一防护区照明配电室兼蓄电池室为例，其关键设计主要有：

4.1 灭火剂设计用量

表1合肥地铁4号线鸡鸣山路站系统一防护区参数

如表1所示，为合肥地铁4号线鸡鸣山路站系统一各防护区参数。依据GB50370-2005《气体灭火系统设计规范》，灭火剂设计用量公式为：

W=K*（V/S）*ln（100/（100-C））

其中S=0.6575+0.0024*T

式中：

W----灭火剂设计用量（kg）；

K----海拔高度修正系数，取K=1；

S----灭火剂过热蒸汽在101kPa大气压和防护区最低环境温度下的质量体积（m³/kg）；

V----防护区的净容积（m³）；

C----灭火剂设计浓度或惰化设计浓度（%）；

T----防护区最低环境温度（℃），取T=20℃；

根据《气体灭火系统设计规范》和技术规范书，防护区的设计浓度采用37.5%，系统灭火剂喷放时间不大于60s。

计算结果：

S=0.7055

W=1*（120.91/0.7055）*ln（100/（100-37.5））=80.55kg

4.2 灭火剂储气瓶数量

灭火剂储气瓶采用80L钢瓶，每瓶充装16.89kg。

n=W/m=80.55/16.89=4.77

结果取n=5

4.3 灭火剂喷放时间

灭火剂喷放时间设置不大于60s。

4.4 管网计算

主管确定，按公式Q=0.95*W/t和D=(24-36)√Q

其中:

Q----主干管平均设计流量(kg/s)；

t----灭火剂设计喷放时间(s)；

D----管道内径，取中间值 30；

Q=0.95*80.55/60=1.275kg/s

D=30*√1.275 =33.87

结果取 DN40

喷头按防护区的具体布置确定为1个。

5 系统相关接口

IG541灭火系统在地铁中的应用不仅需要考虑其自身的性能和设计参数，还需要确保与其他系统和设备的兼容性和接口的顺畅。系统相关接口的设计和实施对于整个地铁安全系统的高效运作至关重要。

IG541灭火系统必须与地铁低压配电系统实现接口连接。该系统需由低压配电系统提供AC220V/50Hz电源（属于一级负荷），接口位置设于车站控制室及气瓶室内的双电源切换箱馈线开关的出线侧。气体灭火控制主机、气体灭火就地控制盘以及辅助电源箱的电源，均由本系统从双电源切换箱独立引出。低压配电系统还需为气体灭火系统提供专用的弱电系统接地端子箱，其接地电阻应小于1欧姆，接口位置位于车站控制室及气瓶室的接地端子处，以供模块箱等气体灭火设备接地使用。气体灭火管网及其经过的有爆炸危险区域、变电配电室等场所的金属部件，均应设置防静电接地措施。

此外，IG541灭火系统亦需与地铁的火灾自动报警系统（FAS系统）进行接口对接。每个防护区通过气体灭火控制主机向车站级FAS系统传输火灾预报警信号、火灾确认信号、系统故障信号、气体释放信号以及自动/手动状态信号等，接口位置位于气体灭火控制主机的接线端子排上，采用标准数据接口。

IG541灭火系统还需要与地铁的通风空调系统进行接口对接。当火灾被两个探测回路确认后，气体灭火控制主机向防护区内的防火阀输出 DC24V 有源节点信号，将防护区内的防火阀关闭，并负责灭火后气灭防护区防火阀的复位电源及信号。

IG541灭火系统还需要与地铁的土建进行接口。明确防护区隔墙、楼板、构建（门、窗、泄压装置）等的耐火极限及安装要求。

结语：

综上所述，IG541灭火系统以其独特的环保特性和高效灭火能力，在地铁等公共场所中扮演着至关重要的角色。其自动、手动和远程控制方式的灵活组合，确保了在各种紧急情况下都能迅速有效地响应。然而，为了确保系统的最佳性能和可靠性，必须严格遵循安装规范、进行定期维护和检查，并在设计和部署时充分考虑人员安全。

参考文献

[1] 张心远.浅析气体灭火系统(IG541)在地铁中的应用[J].科学与信息化，2020（5）：13.

[2] 胡建超.IG541气体灭火系统在地铁中的应用[J].江西化工，2018（1）：113-115.