干式消火栓系统是指将寒冷地区部分设施内的液体排空放净，以达到防冻效果。 主要组成部分有：远程控制的快速启闭装置、设置一定坡度的管道、快速排气装置以及必备的消火栓及组件。 其主要特点是在快速启闭装置后的管路内无水，确保管路在外界气温较低时不被冻结。火灾发生时，可通过以下几种方式打开阀门：消火栓处按钮启动；通过火灾探测器报警自动启动；现场手动应急开启。 这样可以保证阀门在任何情况下都能开启供水灭火。

      采用隔热材料保温是指在消防管道外缠绕保温材料，形成空气隔热层，延缓消防设施内液体物质温度的下降速度，以达到保温的目的^[1]。 目前主要使用的保温材料有：1）泡沫型保温材料。 泡沫型保温材料主要包括聚合物发泡型保温材料和泡沫石棉保温材料。 2）复合硅酸盐保温材料。 具有可塑性强，导热系数低，耐高温等特点。 主要种类有硅酸镁、硅镁铝、稀土复合保温材料等。 3）硅酸钙绝热制品保温材料。 其特点是密度小，耐热度高，导热系数小，抗压强度较高，收缩率小。4）纤维质保温材料。 防火性能和保温性能优异。 这些材料除了具有质轻、保温、隔音等优点外，还具有很好的防火性能、耐寒、耐高温等特点。

      在消防管道内加防冻剂，降低水的冰点、提高水的耐寒性，是一种防冻措施，但对防冻剂的选择应注意其灭火性能。 防冻剂对管道有一定腐蚀作用，为了减小腐蚀速度，使用时还应添加防腐剂，并且此系统应与生活、生产给水系统有隔断装置。

      电伴热保温是通过伴热媒体散发一定的热量，通过直接或间接的热交换补充被伴热管道的热损失，以达到升温、保温或防冻的正常工作要求^[2]。 电伴热保温系统包括发热电缆、控制箱、温度传感器（Pt100）、发热电缆供电导线、铝箔胶带等组成。在管道适当位置放置温度传感器，控制箱内设有温度控制模块。 当管道温度低于设定温度时，伴热系统自动启动伴热回路开始工作，即对管道进行加热，管道温度上升，当管道温度上升到设定温度时，伴热系统自动停止加热。 此伴热程序周而复始地进行，使管道温度始终保持恒定，从而起到主动为管道伴热保温的作用，保证管道系统冬季正常运行。

      电伴热保温结构与常规保温一样，包括绝热层、防潮层、保护层。 绝热层的材质、厚度和结构的选择应按照热水保温和冷水防结露要求的绝热层厚度计算和选择电热带功率，当功率过大时再增加绝热层厚度。用于保温为目的的绝热层可不设防潮层，但用于防冻为目的的绝热层则一般应设防潮层。 保护层的设置要求与非电伴热保护层的设置要求相同^[3]。

      根据多年的设计经验，并结合保温材料的保温性能、经济成本等各方面考虑，北京地铁大兴线电伴热保温防潮层选用带有不燃性复合玻璃布铝箔防潮层的绝热材料；绝热层采用 50 mm 厚复合硅酸镁材料，导热系数 0.036 W（m·K），防火性能等级为 A 级；保护层选用 PAP 铝塑复合卷材。

      北京地铁大兴线消防给水管道电伴热保温的设计原则：

      1）在车站风道、出入口内的消防给水管道设自动电保温系统。

      2）电保温管道采用双电源供电 AC 220 V（动、照专业双切电源箱）。

      3）2～4 根管道共用 1 个控制箱，电控箱防护等级：配电室外 IP55。

      4）DN40 以上管道 （不含 DN40）的发热电缆均采取 1 用 1 备双路铺设，DN40 以下管道（含 DN40）的发热电缆均采取单路铺设。

      5）温度控制模块同时控制 2～4 根管道；温度传感器的设置原则为：每套控制箱设 1 个环境温度传感器，每根管道设置 2 个温度传感器，放置于整个管道的相对不利点。

      6）整个控制系统能够实现现场手动控制、自动控制，综控室远程监视及自动报警。 自动报警包括超低温报警、超高温报警、漏电、断缆、过流及传感器故障等。

      7）设计参数：环境最低温度 -25 ℃；介质保持温度5 ℃；高温报警温度 10 ℃；低温报警温度 2 ℃；环境修正系数 1.2。

     8）发热电缆选型：线性功率为≤20 W/m。

      9）发热电缆安装：水平管道在管道下截面 45 °角处，垂直管道中截面铺设；阀门处做波浪型铺设；支管做上下截面 45 °角直线往复铺设；消防栓处发热电缆安装至管道与栓头结合部。 发热电缆供电导线选用低烟无卤阻燃型 3×2.5 mm²电缆，发热电缆控制电缆选用低烟无卤阻燃型 3×1.0 mm²电缆，均采用φ20 mm 镀锌穿线管穿管安装。

      发热电缆的敷设如图 1～6 所示。

      对于设计者来说，设计电伴热保温系统除了要精心计算保温层厚度，选择合适的保温材料，还要考虑到管道需要做电伴热保温具体位置。 电伴热保温系统的建设投资大、维护费用高，不能所有管道都采用，要合理设计，使系统既能保证地铁正常运行又节省投资成本和便于运营维护管理。

      2010 年 12 月，北京大兴线通车试运行。 根据运行情况，京港地铁公司反映某些地方管道仅做了常规保温，存在冻裂隐患。针对运营公司提出的问题，再一次核查全线，在以下几个地方的管道补做电伴热保温：1）地面站站厅层设备区生活给水管和消防给水管。 2）高架站夹层生活给水管和消防给水管。 3）距离隧道洞口300 m 的过轨消防给水管。

      经整顿后，大兴线运行至今未发生过管道冻裂情况，证明电伴热保温是有效的。

 

      电伴热保温是一种主动加热以补偿热量损失的保温措施，是一种目前最有效的防冻保温措施。 由于建设投资大、维护费用高、施工复杂等因素制约了其应用和推广，目前多用于北京、天津、哈尔滨等寒冷地区地铁工程的出入口、风道、区间风道及洞口，地面站和高架站站厅层和夹层的消防给水管道和部分生活给水管道。

 

[1] 张战锋． 管道保温的发展[J]． 能源技术，2006（4）：73-76.

[2] 李景田，赵延元． 管道与设备保温[M]． 北京：中国建筑工业出版社，1982： 419-420.

[3] 中国建筑标准设计研究院． 03S401 管道和设备保温、防结露及电伴热[S]． 北京：中国计划出版社，2003.