CN111001118A - 地铁水消防环管循环防冻系统以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地铁消防技术领域，提供了一种地铁水消防环管循环防冻系统，包括原消防管道，还包括增设于所述原消防管道的易冻结段处并与所述易冻结段连通的旁通支管，为所述旁通支管内提供防冻水源的供给装置，以及控制所述旁通支管与所述易冻结段的通断的水阀组件，所述旁通支管与所述易冻结段形成循环流路。还提供一种地铁水消防环管循环防冻方法，包括S1‑S4四个步骤。本发明通过增设旁通支管可以不改变地铁消防采用湿式系统，也不改变消防管路成环网的特性，因此不影响地铁消火栓系统正常工作和可靠性，而且也节省了成本、易于实施。

Description

地铁水消防环管循环防冻系统以及方法

技术领域

本发明涉及地铁消防技术领域，具体为一种地铁水消防环管循环防冻系统以及方法。

背景技术

地下轨道交通工程是防火要求极高的重要公共场所，消防系统必须保证在任何时候都能正常运行。

在冬季，当环境温度较低时，若不采取防冻措施，消防管道有被冻结的风险；一旦消防管道发生冻结，火灾时消防栓系统将无法正常的使用，给地铁安全带来了极大的隐患。

传统消防管道的防冻措施包括以下几种：

(1)干式消火栓系统，是将在系统供水干管上设置的干式报警阀、雨淋阀或电磁阀、电动阀等快速启闭装置后管路内的液体排空，从而确保在外界气温较低时不被冻结；火灾时，排气阀排除管道内的空气，快速对消防管网充水，为保障火灾时消火栓系统能及时发挥作用，规范要求充水时间不应大于5min。天津2、3号线在区间隧道内采用干式消火栓系统，车站内仍采用湿式系统，在车站与区间相连的地方设置快速启闭阀。与湿式系统相比，该系统主要的缺点是：①火灾时系统转换为湿式系统需要一定的充水时间，从而导致使用消火栓系统的时间滞后于湿式系统。②同时，排气阀有可能堵塞，充水时不能有效的排除消防管道内的空气，会对管路出水栓口造成水流断续、手拿不稳和气雾的现象出现；同时水击造成管路接头损坏。③水流充入低温管道时，仍然存在冻结风险。因此国内外地铁工程中较少采用干式消火栓系统这种防冻措施。

(2)隔热材料保温，是指在消防管道外缠绕保温材料，增加冷空气与消防管道内液体的换热热阻，降低管道内液体温度的下降速度。采用隔热材料保温只能起到延缓散热的作用，对于像哈尔滨地区，如遇持续寒冷天气，消防管道内的液体最终还是会冻结。因此采用隔热材料保温常作为夏热冬冷地区水管防冻的一种辅助措施。

(3)添加防冻剂，由于防冻剂有降低水的冰点的作用，从而提高了消火栓系统的耐寒能力。乙二醇能与水任意比例混合，是最常见的防冻剂，当40％的乙二醇和60％的软水混合成的防冻液，冰点为-25℃；当防冻液中乙二醇和水各占50％时，冰点为-35℃。通过添加防冻剂，可以起到防冻保护的效果，但是由于管网的漏水和平时日常巡检的需要，需要不断地向管网中补充乙二醇，而且乙二醇的浓度控制也较困难，使用时造成环境污染。因此通过添加防冻剂的方式在地铁工程中，也较少采用。

(4)电伴热保温，是通过发热电缆产生热量，从而对消防管道进行散热补偿，从而达到防冻保护效果，是一种较为有效的防冻措施。我国北方城市的地铁消防管道，普遍采用电伴热保温和隔热材料保温相结合的方式。同时，电伴热系统也存在以下问题：①检修困难，电伴热保温系统在管道上缠绕发热电缆，每根伴热管道上设置温度传感器。由于温度传感器和发热电缆包覆在保温材料内，如果出现温度传感器接线、发热电缆断路的现象，将无法准确确定断路的位置，给检修增加了困难；②控制系统可靠性差，电伴热保温系统设置自动控制及事故报警系统，通过温度传感器对管道温度进行实时监测，由于温度传感器接线有断路的可能，且断路位置较难发现，导致温度反馈信号失真，从而导致发热电缆的控制系统失效，甚至存在发热电缆一直发热，温度过高而发生火灾的危险；③工程投资较大，电伴热保温工程初投资较大，配电的供电距离较长，且对工程实施质量要求较高；而一般发热电缆的使用寿命为8年，发热电缆达到使用寿命或出现故障后，需对原电伴热保温系统进行改造，此时需对加热电缆和保温材料进行全面更换，工程量大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地铁水消防环管循环防冻系统以及方法，至少可以解决现有技术中的部分缺陷。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种地铁水消防环管循环防冻系统，包括原消防管道，还包括增设于所述原消防管道的易冻结段处并与所述易冻结段连通的旁通支管，为所述旁通支管内提供防冻水源的供给装置，以及控制所述旁通支管与所述易冻结段的通断的水阀组件，所述旁通支管与所述易冻结段形成循环流路。

进一步，所述供给装置包括接通在所述旁通支管上的蓄热水罐以及设于所述旁通支管上的循环水泵。

进一步，所述水阀组件包括设于所述旁通支管与所述易冻结段的流路上的第一电动水阀。

进一步，所述水阀组件还包括设于所述易冻结段与所述原消防管道其他管体的流路上的第二电动水阀。

进一步，还包括控制柜，所述控制柜具有对所述水阀组件的工作进行控制的水阀控制单元以及对循环过程进行控制的循环控制单元。

进一步，还包括为所述供给装置提供热补偿的热源单元。

进一步，所述控制柜还具有对所述热源单元的工作进行控制的热源控制单元。

进一步，还包括用于监测所述供给装置的防冻水源的温度的第一温度传感器。

进一步，还包括用于监测所述易冻结段的管内温度的第二温度传感器。

本发明实施例提供另一种技术方案：一种地铁水消防环管循环防冻方法，包括如下步骤：

S1，寻找原消防管道的易冻结段；

S2，于所述易冻结段上连通旁通支管，并采用水阀组件控制所述旁通支管与所述易冻结段的通断；

S3，在所述旁通支管上接通可提供防冻水源的供给装置；

S4，根据所述易冻结段的管体内的温度来控制所述水阀组件的工作，选择是否使防冻水源流进易冻结段，进而是否使防冻水源在所述旁通支管和所述易冻结段中循环流动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过增设旁通支管可以不改变地铁消防采用湿式系统，也不改变消防管路成环网的特性，因此不影响地铁消火栓系统正常工作和可靠性，而且也节省了成本、易于实施。

2、没有任何的隐蔽设备，检修方便，设备达到使用寿命或出现故障后，改造方便。

3、采用水源的方式直接替换或是中和易冻结段中的水源，相比于通过对液体进行热传递的方式，更加直接、迅速，特别是对于突发气候条件，防冻效果好，不需要发热电缆，减少了投资，也减少了电线火灾的风险。

4、由于水源易于被加热，致使提供热源的方式将不再受限，更为灵活，对于有余热或废热的地方，可以充分利用余热或废热作为热源，也可以利用空调系统对地铁设备区的设备发热量进行热回收，节能且环保。

5、采用温度传感器来监测易冻结段的管内温度，可以配合控制柜进行控制动作；同理，采用温度传感器来监测供给装置的防冻水源的温度，可以配合热源单元提供热补偿。采用控制柜、温度传感器以及热源单元使得本系统更为智能，提高了自动化程度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种地铁水消防环管循环防冻系统的原理图；

图2为本发明实施例提供的一种地铁水消防环管循环防冻方法的步骤流程图；

附图标记中：1-原消防管道；2-旁通支管；3-第一检修水阀；4-第一温度传感器；5-蓄热水罐；6-循环水泵；7-第二温度传感器；8-第一电动水阀；9-第二检修水阀；10-热源单元；11-第二电动水阀；12-保温材料；13-电源空气开关；14-第一电动水阀控制模块；15-第二电动水阀控制模块；16-循环水泵控制模块；17-电源系统控制模块；18-第一电动水阀执行器；19-第二电动水阀执行器；20-循环水泵执行器；21-电源系统执行器；22-控制柜；X-易冻结段。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

请参阅图1，本发明实施例提供一种地铁水消防环管循环防冻系统，包括原消防管道1、旁通支管2、供给装置以及水阀组件。其中，旁通支管2增设于所述原消防管道1的易冻结段X处并与所述易冻结段X连通，供给装置是给旁通支管2提供防冻水源的，由于旁通支管2与易冻结段X连通，那么当通过水阀组件控制旁通支管2与易冻结段X导通后，防冻水源也将流入到易冻结段X中，进而起到防止易冻结段X内冻结的情况发生。易冻结段X的选择可以根据平常的经验而得，也可以是根据仪器测量所得，而且在实际的操作中，易冻结段X如果有多段，若各段临近，由于易冻结段X本就取自原消防管道1，它们本就是同一管道，则可以考虑将这几段连为一个整体来增设旁通支管2，即以第一段易冻结段X的首端作为旁通支管2的首端，以最后一段易冻结段X的尾端作为旁通支管2的尾端，而若各易冻结段X间隔较大，则可以考虑设多套上述部件，上述的一个旁通支管2、一个供给装置以及一个水阀组件视为一套部件。所述旁通支管2与所述易冻结段X形成循环流路，这样可以使提供的防冻水源完全替换易冻结段X中的冷水，或者是更均匀地中和，有效提高移动接段中的水的温度，防止其冻结。所述的防冻水源可以是热水，原则上高于零摄氏度的水源即可，但考虑到需要中和的情况，通常会使用更高一些温度的热水来作为防冻水源。而为了根据需求来控制是否需要对易冻结段X提供防冻水源以进行防冻处理，可以设水阀组件来控制旁通支管2和易冻结段X的通断情况，导通则提供防冻水源，截断则不提供防冻水源。原消防管道1可接消防泵房，也可以接其他消防环管网，另外在易冻结段X处有接某消防环管网，它们均在图1中用方框表示并在方框中写明。至此，本实施例不仅可以不改变地铁消防采用湿式系统，也不改变消防管路成环网的特性，因此不影响地铁消火栓系统正常工作和可靠性，而且也节省了成本、易于实施，而且没有任何的隐蔽设备，检修方便，设备达到使用寿命或出现故障后，改造方便。另外，采用水源的方式直接替换或是中和易冻结段X中的水源，相比于通过对液体进行热传递的方式，更加直接、迅速，特别是对于突发气候条件，防冻效果好，不需要发热电缆，减少了投资，也减少了电线火灾的风险，并且由于水源易于被加热，致使提供热源的方式将不再受限，更为灵活，对于有余热或废热的地方，可以充分利用余热或废热作为热源，也可以利用空调系统对地铁设备区的设备发热量进行热回收，节能且环保。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1，所述供给装置包括接通在所述旁通支管2上的蓄热水罐5以及设于所述旁通支管2上的循环水泵6。在本实施例中，提供防冻水源是才赢蓄热水罐5来提供，蓄热水罐5内时刻贮存着热水，待需要对移动接段进行防冻处理时，就能够有热水能够及时供给。采用循环水泵6可以使旁通支管2中的防冻水源与易冻结段X中的冷水形成循环。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1，所述水阀组件包括设于所述旁通支管2与所述易冻结段X的流路上的第一电动水阀8。在本实施例中，控制旁通支管2和易冻结段X的导通与否的是电动水阀，电动水阀易于被控制，可以实现自动化控制。

进一步优化上述方案，请参阅图1，所述水阀组件还包括设于所述易冻结段X与所述原消防管道1其他管体的流路上的第二电动水阀11。在本实施例中，该第二电动水阀11可以在第一电动水阀8开启后就关闭，进而阻断易冻结段X与原消防管道1其他管体的流通，这样旁通支管2就可以直接作用在该易冻结段X上，以实现针对性地防冻。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1，本系统还包括控制柜22，所述控制柜22具有对所述水阀组件的工作进行控制的水阀控制单元以及对循环过程进行控制的循环控制单元。在本实施例中，控制柜22所起的作用就是控制，以提高自动化程度。优选的，水阀控制单元包括有第一电动水阀控制模块14和第一电动水阀执行器18，当控制柜22中的电源空气开关13开启后，第一电动水阀控制模块14通过第一电动水阀执行器18控制第一电动水阀8的开启，水阀控制单元还包括第二电动水阀控制模块15和第二电动水阀执行器19，它们可以控制第二电动水阀11的开启和关闭。而循环控制单元包括循环水泵控制模块16和循环水泵执行器20，它们共同作用控制循环水泵6开启，在电动水阀和循环水泵6动作的间隔中，可以设一定的延迟，例如1分钟，以确保电动水阀完成动作。

进一步优化上述方案，请参阅图1，本系统还包括为所述供给装置提供热补偿的热源单元10。在本实施例中，热源单元10用来给供给装置提供热补偿，即当防冻水源的温度降低后，采用该热源单元10来对防冻水源进行加热，加热的方式有很多，例如可以电加热，或合理地利用其它工序中产生的余热、废热，或空调系统对地铁设备区的设备发热量进行热回收等，都是可行的热补偿方式。

进一步优化上述方案，请参阅图1，所述控制柜22还具有对所述热源单元10的工作进行控制的热源控制单元。在本实施例中，控制柜22也可以对上述的热源单元10进行控制，具体的，该热源控制单元包括电源系统控制模块17和电源系统执行器21，由二者的配合来完成控制。上述提及的模块，均可以包含预设的控制逻辑，即出现什么情况时则控制其对应的执行器动作以对对应的设备进行控制，这种逻辑控制是本领域常见的控制方式，此处就不再具体说明如何控制。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1，本系统还包括用于监测所述供给装置的防冻水源的温度的第一温度传感器4。还包括还包括用于监测所述易冻结段X的管内温度的第二温度传感器7。上述实施例中提到的出现什么情况时，多为当温度达到一定值时，在本实施例中，通过温度传感器来监测温度，一方面可以给出人们直观的示意，另一方面也可以配合上述的控制柜22作出自动控制。因此采用控制柜22、温度传感器以及热源单元10使得本系统更为智能，提高了自动化程度。例如当第二温度传感器7反馈的温度信号低于一定值(比如5℃)时，防冻系统开始工作。控制柜22中的电源空气开关13开启，第一电动水阀控制模块14通过第一电动水阀执行器18控制第一电动水阀8开启，第二电动水阀控制模块15通过第二电动水阀执行器19控制第二电动水阀11关闭，延迟譬如1分钟后，循环水泵控制模块16通过循环水泵执行器20控制循环水泵6开启，电源系统控制模块17通过电源系统执行器21控制电源系统开启，并设置初始热补偿量为一定值(比如最大值的50％)。当第二温度传感器7反馈的温度信号高于一定值(比如10℃)时，防冻系统停止工作。电源系统控制模块17通过电源系统执行器21控制电源系统关闭，循环水泵控制模块16通过循环水泵执行器20控制循环水泵6关闭，延迟譬如1分钟后，第一电动水阀控制模块14通过第一电动水阀执行器18控制第一电动水阀8关闭，第二电动水阀控制模块15通过第二电动水阀执行器19控制第二电动水阀11开启，控制柜22中的电源空气开关13关闭。工作时，当第一温度传感器4反馈的温度信号低于一定值(比如12℃)时，电源系统控制模块17通过电源系统执行器21控制热源系统增大一定的热补偿量(比如最大值的10％)，直至最大值。工作时，当第一温度传感器4反馈的温度信号高于一定值(比如15℃)时，电源系统控制模块17通过电源系统执行器21控制热源系统减少一定的热补偿量(比如最大值的10％)，直至关闭。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1，所述旁通支管2上包覆一定厚度的保温材料12，可以缓解热量的散失。

作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1，本系统还设检修水阀，可以对管道进行检修。检修水阀有两个，分别为第一检修水阀3和第二检修水阀9，第一检修水阀3和第二检修水阀9分别设在蓄热水罐5的两端。

实施例二：

请参阅图2，本发明实施例提供一种地铁水消防环管循环防冻方法，包括如下步骤：

S1，寻找原消防管道1的易冻结段X；

S2，于所述易冻结段X上连通旁通支管2，并采用水阀组件控制所述旁通支管2与所述易冻结段X的通断；

S3，在所述旁通支管2上接通可提供防冻水源的供给装置；

S4，根据所述易冻结段X的管体内的温度来控制所述水阀组件的工作，选择是否使防冻水源流进易冻结段X，进而是否使防冻水源在所述旁通支管2和所述易冻结段X中循环流动。

在本实施例中，旁通支管2增设于所述原消防管道1的易冻结段X处并与所述易冻结段X连通，供给装置是给旁通支管2提供防冻水源的，由于旁通支管2与易冻结段X连通，那么当通过水阀组件控制旁通支管2与易冻结段X导通后，防冻水源也将流入到易冻结段X中，进而起到防止易冻结段X内冻结的情况发生。易冻结段X的选择可以根据平常的经验而得，也可以是根据仪器测量所得，而且在实际的操作中，易冻结段X如果有多段，若各段临近，由于易冻结段X本就取自原消防管道1，它们本就是同一管道，则可以考虑将这几段连为一个整体来增设旁通支管2，即以第一段易冻结段X的首端作为旁通支管2的首端，以最后一段易冻结段X的尾端作为旁通支管2的尾端，而若各易冻结段X间隔较大，则可以考虑设多套上述部件，上述的一个旁通支管2、一个供给装置以及一个水阀组件视为一套部件。所述旁通支管2与所述易冻结段X形成循环流路，这样可以使提供的防冻水源完全替换易冻结段X中的冷水，或者是更均匀地中和，有效提高移动接段中的水的温度，防止其冻结。所述的防冻水源可以是热水，原则上高于零摄氏度的水源即可，但考虑到需要中和的情况，通常会使用更高一些温度的热水来作为防冻水源。而为了根据需求来控制是否需要对易冻结段X提供防冻水源以进行防冻处理，可以设水阀组件来控制旁通支管2和易冻结段X的通断情况，导通则提供防冻水源，截断则不提供防冻水源。至此，本实施例不仅可以不改变地铁消防采用湿式系统，也不改变消防管路成环网的特性，因此不影响地铁消火栓系统正常工作和可靠性，而且也节省了成本、易于实施，而且没有任何的隐蔽设备，检修方便，设备达到使用寿命或出现故障后，改造方便。另外，采用水源的方式直接替换或是中和易冻结段X中的水源，相比于通过对液体进行热传递的方式，更加直接、迅速，特别是对于突发气候条件，防冻效果好，不需要发热电缆，减少了投资，也减少了电线火灾的风险，并且由于水源易于被加热，致使提供热源的方式将不再受限，更为灵活，对于有余热或废热的地方，可以充分利用余热或废热作为热源，也可以利用空调系统对地铁设备区的设备发热量进行热回收，节能且环保。

至于其他的步骤请引用实施例一的内容，本实施例就不再赘述。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种地铁水消防环管循环防冻系统，包括原消防管道，其特征在于：

还包括增设于所述原消防管道的易冻结段处并与所述易冻结段连通的旁通支管，

为所述旁通支管内提供防冻水源的供给装置，

以及控制所述旁通支管与所述易冻结段的通断的水阀组件，

所述旁通支管与所述易冻结段形成循环流路。

2.如权利要求1所述的地铁水消防环管循环防冻系统，其特征在于：所述供给装置包括接通在所述旁通支管上的蓄热水罐以及设于所述旁通支管上的循环水泵。

3.如权利要求1所述的地铁水消防环管循环防冻系统，其特征在于：所述水阀组件包括设于所述旁通支管与所述易冻结段的流路上的第一电动水阀。

4.如权利要求3所述的地铁水消防环管循环防冻系统，其特征在于：所述水阀组件还包括设于所述易冻结段与所述原消防管道其他管体的流路上的第二电动水阀。

5.如权利要求1所述的地铁水消防环管循环防冻系统，其特征在于：还包括控制柜，所述控制柜具有对所述水阀组件的工作进行控制的水阀控制单元以及对循环过程进行控制的循环控制单元。

6.如权利要求5所述的地铁水消防环管循环防冻系统，其特征在于：还包括为所述供给装置提供热补偿的热源单元。

7.如权利要求6所述的地铁水消防环管循环防冻系统，其特征在于：所述控制柜还具有对所述热源单元的工作进行控制的热源控制单元。

8.如权利要求1所述的地铁水消防环管循环防冻系统，其特征在于：还包括用于监测所述供给装置的防冻水源的温度的第一温度传感器。

9.如权利要求1所述的地铁水消防环管循环防冻系统，其特征在于：还包括用于监测所述易冻结段的管内温度的第二温度传感器。

10.一种地铁水消防环管循环防冻方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，寻找原消防管道的易冻结段；

S2，于所述易冻结段上连通旁通支管，并采用水阀组件控制所述旁通支管与所述易冻结段的通断；

S3，在所述旁通支管上接通可提供防冻水源的供给装置；

S4，根据所述易冻结段的管体内的温度来控制所述水阀组件的工作，选择是否使防冻水源流进易冻结段，进而是否使防冻水源在所述旁通支管和所述易冻结段中循环流动。

Images