淺談地鐵地下車站站臺(tái)公共區(qū)火災(zāi)防排煙系統(tǒng)

淺談地鐵地下車站站臺(tái)公共區(qū)火災(zāi)防排煙系統(tǒng)

Summary：2018年12月1日《地鐵設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB51298-2018）正式實(shí)施后，對(duì)地鐵地下車站站臺(tái)公共區(qū)火災(zāi)排煙方案有一定影響，本文通過(guò)研究分析三種站臺(tái)公共區(qū)集中排煙方案的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)實(shí)際工程中方案的選擇具有一定指導(dǎo)意義。Keys地下站，集中排煙，站臺(tái)公共區(qū)，火災(zāi)前言近年來(lái)隨著城市人口和經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)及公共政策的強(qiáng)有力推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)地鐵正在進(jìn)入一個(gè)快速發(fā)展的新階段，地鐵以其高效、準(zhǔn)時(shí)、安全等優(yōu)勢(shì)迅速成為眾多大、中型公共交通運(yùn)輸?shù)墓歉桑绯鞘械难芤话氵B接著城市每個(gè)角落、帶動(dòng)著城市發(fā)展。中國(guó)城市軌道協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截止2019年底，中國(guó)大陸地區(qū)（不含港澳臺(tái)）共有40座城市開(kāi)通城市軌道交通運(yùn)營(yíng)吸納了208條，運(yùn)營(yíng)線路總長(zhǎng)度6736.2公里，其中地鐵運(yùn)營(yíng)線路高達(dá)5180.6km，占比75.6%[1]。地鐵地下車站一般深入地下數(shù)十米，其站臺(tái)公共區(qū)更是位于車站底部，是乘客候車的主要集中區(qū)域，人員密度大，該空間的安全性至關(guān)重要。站臺(tái)公共區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，按規(guī)范要求每平方米排煙量不應(yīng)小于60m3/h，2018年12月1日前，站臺(tái)火災(zāi)時(shí)應(yīng)滿足《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB20157-2013）第28.4.10條的要求，“當(dāng)車站站臺(tái)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，應(yīng)保證站廳到站臺(tái)的樓梯和扶梯口處具有能夠有效阻止煙氣向上蔓延的氣流，且向下氣流速度不應(yīng)小于1.5m/s?！钡珕螒{站臺(tái)公共區(qū)排煙風(fēng)機(jī)的風(fēng)量遠(yuǎn)不能夠使站臺(tái)的樓梯和扶梯口處滿足向下不小于1.5m/s的風(fēng)速。對(duì)此，各地鐵設(shè)計(jì)單位采用站臺(tái)公共區(qū)排煙方案主要為：站臺(tái)公共區(qū)空調(diào)回風(fēng)管兼作排煙風(fēng)管，空調(diào)回排風(fēng)機(jī)并聯(lián)排煙風(fēng)機(jī)，排煙量滿足每平方米排煙量不應(yīng)小于60m3/h。站臺(tái)公共區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，打開(kāi)排煙風(fēng)機(jī)進(jìn)行排煙，開(kāi)啟站臺(tái)公共區(qū)站臺(tái)門兩端的首尾共四樘滑動(dòng)門，并同時(shí)開(kāi)啟車站軌行區(qū)排熱風(fēng)機(jī)與區(qū)間隧道風(fēng)機(jī)進(jìn)行輔助。此方案可有效保證站臺(tái)的樓梯和扶梯口處滿足向下不小于1.5m/s的風(fēng)速。2018年12月1日，《地鐵設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB51298-2018）正式實(shí)施，其第8.1.3條第2款中要求，“當(dāng)對(duì)站臺(tái)公共區(qū)進(jìn)行排煙時(shí)，應(yīng)能防止煙氣進(jìn)入站廳、地下區(qū)間、換乘通道等鄰近區(qū)域。”因此，新的地下車站站臺(tái)公共區(qū)排煙方案的確定迫在眉睫，本文提出三種站臺(tái)公共區(qū)集中排煙方案進(jìn)行論述討論。1三種集中排煙方案目前站臺(tái)公共區(qū)集中排煙方案主要有三種：排熱風(fēng)室接集中排煙管方案、空調(diào)送風(fēng)管兼作排煙管方案與軌頂風(fēng)道側(cè)開(kāi)排煙閥方案。本文將以一座11m寬站臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)地下車站為例，對(duì)三種集中排煙方案進(jìn)行討論分析。車站站臺(tái)公共區(qū)面積1325m2，計(jì)算排煙量為1325×60=79500m3/h，樓梯和扶梯口處開(kāi)口面積33.5m2，滿足向下1.5m/s風(fēng)速所需風(fēng)量為180900m3/h。因此，站臺(tái)公共區(qū)火災(zāi)時(shí)，從樓梯和扶梯口處的補(bǔ)風(fēng)量不應(yīng)小于180900m3/h。排熱風(fēng)機(jī)（UOF）風(fēng)量為40m3/s，隧道風(fēng)機(jī)（TVF）風(fēng)量為60m3/s，并假設(shè)站臺(tái)門密閉性好。1.1排熱風(fēng)室接集中排煙管方案（1）方案簡(jiǎn)介該方案通過(guò)在站臺(tái)層兩端排熱風(fēng)室（排熱風(fēng)機(jī)入口端）接集中排煙管至站臺(tái)公共區(qū)，通過(guò)電動(dòng)閥門切換運(yùn)行工況，示意圖如圖1.1-1。平時(shí)工況下，排煙管上閥門關(guān)閉，軌頂與軌底風(fēng)道的閥門打開(kāi)，軌頂與軌底風(fēng)道接通，對(duì)軌行區(qū)進(jìn)行排風(fēng)；站臺(tái)公共區(qū)火災(zāi)工況下，排煙管上閥門打開(kāi)，集中排煙管接通，軌頂與軌底風(fēng)道的閥門關(guān)閉，可實(shí)現(xiàn)排熱風(fēng)機(jī)對(duì)站臺(tái)公共區(qū)協(xié)同排煙的功能。圖

1.1-1排熱風(fēng)室接集中排煙管方案原理圖（2）分析討論該方案中，在站臺(tái)公共區(qū)火災(zāi)工況下，排煙系統(tǒng)排煙量79500m3/h，每端集中排煙管排風(fēng)量144000m3/h，站臺(tái)公共區(qū)總排風(fēng)量為367500m3/h，火災(zāi)工況時(shí)，主要從樓梯和扶梯口補(bǔ)風(fēng)，因此補(bǔ)風(fēng)量約為367500m3/h，為滿足1.5m/s向下風(fēng)速所需風(fēng)量的2倍，理論上可滿足規(guī)范要求。優(yōu)缺點(diǎn)分析討論：該方案的主要優(yōu)勢(shì)在于集中排煙風(fēng)路密閉，且充分利用了兩端排熱風(fēng)機(jī)的容量，理論上可滿足規(guī)范要求且冗余量較大。其缺點(diǎn)主要在于車站站臺(tái)層排熱風(fēng)室一般位于車站兩端，距離公共區(qū)較遠(yuǎn)，集中排煙管需穿越站臺(tái)層設(shè)備區(qū)到達(dá)公共區(qū)，按集中排煙管風(fēng)速不超20m/s考慮，每端集中排煙管凈截面積不應(yīng)小于2.0m2，占用空間較大，對(duì)設(shè)備區(qū)綜合管線布置影響較大，施工難度較大，尤其對(duì)于集中排煙管需穿越牽引混合變電所的車站應(yīng)慎重考慮。1.2空調(diào)送風(fēng)管兼作排煙管方案（1）方案簡(jiǎn)介該

方案在站廳層兩端通風(fēng)空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)，從排熱風(fēng)機(jī)負(fù)壓端的風(fēng)道分別引出集中排煙管，與公共區(qū)空調(diào)送風(fēng)管及回排風(fēng)管相接，站臺(tái)公共區(qū)空調(diào)送風(fēng)管及回排風(fēng)管均兼做排煙管，通過(guò)集中排煙管上的電動(dòng)風(fēng)閥切換運(yùn)行工況，詳見(jiàn)圖1.2-1與圖1.2-2。平時(shí)工況下，集中排煙管上的閥門關(guān)閉，排熱風(fēng)機(jī)通過(guò)軌頂與軌底風(fēng)道對(duì)軌行區(qū)排風(fēng)，空調(diào)送、回風(fēng)管正常通風(fēng)；站臺(tái)公共區(qū)火災(zāi)工況下，關(guān)閉軌頂與軌底風(fēng)道的閥門，關(guān)閉空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備以及站廳公共區(qū)空調(diào)風(fēng)管閥門，打開(kāi)集中排煙管上的閥門，排熱風(fēng)機(jī)通過(guò)站臺(tái)公共區(qū)空調(diào)送、回風(fēng)管進(jìn)行排煙。圖1.2-1空調(diào)送風(fēng)管兼作排煙管方案原理圖（一）圖1.2-2空調(diào)送風(fēng)管兼作排煙管方案原理圖（二）（2）分析討論該方案中，在站臺(tái)公共區(qū)火災(zāi)工況下，是靠空調(diào)送回風(fēng)管兼作排煙管到進(jìn)行排煙，理論排煙量為144000×2=288000m3/h，從樓梯和扶梯口的補(bǔ)風(fēng)量約為288000m3/h，約為滿足1.5m/s向下風(fēng)速所需風(fēng)量的1.6倍，理論上可滿足規(guī)范要求。優(yōu)缺點(diǎn)分析討論：該方案的主要優(yōu)勢(shì)在于集中排煙風(fēng)路密閉，且充分利用了兩端排熱風(fēng)機(jī)的容量，理論上可滿足規(guī)范要求且有一定冗余量；集中排煙管設(shè)置于通風(fēng)空調(diào)機(jī)房，不影響站臺(tái)層綜合管線。其缺點(diǎn)主要在于集中排煙管與空調(diào)風(fēng)管直接連接，雖然采用閥門隔斷，但平時(shí)工況下閥門兩側(cè)壓差可達(dá)1000Pa以上，根據(jù)《建筑通風(fēng)和排煙系統(tǒng)用防火閥門》（GB15930-2007）第6.11.2條要求，閥門兩側(cè)保持1000Pa±15Pa的氣體靜壓差下，單位面積漏風(fēng)量不大于700m3/(m2·h)，按集中排煙管風(fēng)速不超20m/s考慮，每端接入空調(diào)送、回風(fēng)管的集中排煙管凈截面積分別不應(yīng)小于1.0m2，故平時(shí)工況下，每端空調(diào)送風(fēng)理論漏風(fēng)量約為700m3/(m2·h)，能源浪費(fèi)較大。1.3軌頂風(fēng)道側(cè)開(kāi)排煙閥方案（1）方案簡(jiǎn)介該方案在站臺(tái)公共區(qū)兩側(cè)軌頂風(fēng)道側(cè)面設(shè)置若干電動(dòng)常閉排煙閥，平時(shí)工況下排煙閥關(guān)閉，進(jìn)行軌行區(qū)排風(fēng)與公共區(qū)空調(diào)通風(fēng)；火災(zāi)工況時(shí)，開(kāi)啟兩端排熱風(fēng)機(jī)，打開(kāi)排煙閥（軌頂排熱風(fēng)口無(wú)需關(guān)閉），同時(shí)開(kāi)啟兩端隧道風(fēng)機(jī)使軌行區(qū)形成負(fù)壓，抵消部分排熱風(fēng)機(jī)通過(guò)軌頂排熱風(fēng)口對(duì)軌行區(qū)的抽吸作用，使站臺(tái)公共區(qū)更多的煙氣通過(guò)側(cè)面電動(dòng)排煙閥吸入，與站臺(tái)公共區(qū)排煙系統(tǒng)協(xié)同排煙。圖1.3-1軌頂風(fēng)道側(cè)開(kāi)排煙閥方案原理圖圖1.3-2軌頂風(fēng)道側(cè)開(kāi)排煙閥方案剖面示意圖（2）分析討論該方案中，通過(guò)理論計(jì)算難以獲得站臺(tái)火災(zāi)時(shí)樓梯和扶梯口的補(bǔ)風(fēng)量，需要通過(guò)軟件模擬或現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)獲得數(shù)據(jù)。根據(jù)武漢某地鐵車站現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，該站站廳至站臺(tái)公共區(qū)共5組樓扶梯，站臺(tái)火災(zāi)工況測(cè)試風(fēng)速最大為2.3m/s，最小為1.6m/s，滿足規(guī)范要求。優(yōu)缺點(diǎn)分析討論：該方案的主要優(yōu)勢(shì)在于增加的工程量較小，配合開(kāi)啟合適數(shù)量與位置的隧道風(fēng)機(jī)，可實(shí)現(xiàn)煙氣不從軌頂風(fēng)道風(fēng)口進(jìn)入軌行區(qū)的同時(shí)滿足樓梯和扶梯口的風(fēng)速不低于1.5m/s的要求。其缺點(diǎn)主要在于軌頂風(fēng)道側(cè)排煙閥需要一定的安裝與檢修空間，對(duì)站臺(tái)層公共區(qū)綜合管線布置有一定影響；火災(zāi)工況時(shí)由于開(kāi)啟了排熱風(fēng)機(jī)與隧道風(fēng)機(jī)，軌行區(qū)負(fù)壓，存在煙氣通過(guò)站臺(tái)門縫隙及軌頂風(fēng)口蔓延至軌行區(qū)的可能。2總結(jié)三種站臺(tái)公共區(qū)集中排煙方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，排熱風(fēng)室接集中排煙管方案在實(shí)際工程中已有應(yīng)用，可滿足樓扶梯向下1.5m/s風(fēng)速的要求，但集中排煙管尺寸較大，對(duì)安裝空間要求較高；調(diào)送風(fēng)管兼作排煙管方案工程中尚無(wú)實(shí)際應(yīng)用，增加工程量較少，對(duì)既有方案影響小，理論分析上可滿足樓扶梯向下1.5m/s風(fēng)速的要求，但存在平時(shí)工況閥門漏風(fēng)問(wèn)題，節(jié)能性不好；軌頂風(fēng)道側(cè)開(kāi)排煙閥方案在武漢某車站工程應(yīng)用實(shí)測(cè)中，可滿足樓扶梯向下1.5m/s風(fēng)速的要求，但由于軌行區(qū)負(fù)壓，有煙氣蔓延至軌行區(qū)的可能。實(shí)際工程中，可根據(jù)具體需求與工程重點(diǎn)考慮選擇集中排煙方案。三種站臺(tái)公共區(qū)集中排煙方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，切均可滿足樓扶梯向下1.5m/s風(fēng)速的要求，但其