地下單層側式地鐵車站公共區排煙設計技巧

羅友

摘 要：文章以佛山某一地下單層側式地鐵車站為例，從理論及工程實例闡述了火災時將送風管與排煙風管并聯排煙能有效解決單層側式車站排煙風機尺寸大、安裝困難的問題。

關鍵詞：地鐵車站；排煙；風壓；風機

中圖分類號：U231 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）17-0085-02

Abstract： Taking an underground single-storey side-plat subway station in Foshan as an example， this paper expounds that the parallel connection of air supply pipe and exhaust air pipe in fire can effectively solve the problems of large size and difficult installation of exhaust fan in single-storey side-plat station.

Keywords： subway station； smoke exhaust； wind pressure； fan

引言

地鐵車站多為地下建筑，受土建投資的限制，其層高在滿足管線安裝的前提下盡量減小，導致管線安裝空間受限。地下單層側式地鐵車站的站廳及站臺在同一層，一般劃分為一個防煙分區，需要對站廳及站臺同時排煙，公共區的排煙量增大。而單層側式車站由于排煙管風管基本與站臺長度一致，管線較長，且一般設備房單側設置，風管需要過軌，導致排煙風機風壓較大。地下單層側式車站公共區排煙存在兩方面問題：（1）風管管徑較大，車站管線空間緊張。（2）大風量及高壓頭導致風機尺寸大，給風機安裝及維修造成極大困難。

火災時，送風管轉換為排煙風管，與原有的排煙風管并聯排煙，增加末端排煙風管尺寸，降低排煙風管風速，從而降低資用壓頭，可有效地解決上述問題。

1 車站排煙系統簡介

根據地鐵設計規范要求：地下車站站臺、站廳火災時的排煙量，應根據一個防煙分區的建筑面積按1m3/（m2·min）計算。當排煙設備需要同時排除兩個或兩個以上防煙分區的煙量時，其設備能力應按排除所負責的防煙分區中最大的兩個防煙分區的煙量配置。排煙風機風量選型時在計算風量的基礎上考慮不小于1.2倍的安全系數。

以佛山某一地下單層側式車站（層高4.8m）為例，該車站右線公共區面積1676m2，左線公共區面積1746m2，左、右線公共區為一個防火分區。以右線公共區為例，可將其劃分為一個防煙分區或者兩個防煙分區。依據地鐵設計規范可知，右線公共區劃分為兩個防煙分區時，其排煙風機風量需按同時排除兩個防煙分區的煙量配置，排煙風量與劃分為一個防煙分區的排煙量一致。因此本設計中將左右線分別劃分為一個防煙分區，右線為防煙分區一，左線為防煙分區二。

1.1 車站排煙系統計算

為控制排煙風機壓頭，本設計排煙風管風速按不超過15m/s控制。以防煙分區一為例計算可得：排煙風量100560m3/h，風機風量120000m3/h，由于空間限制，風管主管段選擇2000mmx1000mm的風管，風速14m/s。

1.2 車站排煙系統風管阻力計算

根據流體力學原理，風管總阻力為沿程阻力和局部阻力之和。

從上述局部阻力及沿程阻力的公式可知，風管的總阻力與風管內速度的平方成正比。減小風管內空氣流速能有效的減小風管總阻力。風管內空氣的流速不僅與風管尺寸有關，還與風量有關。當無法通過增大風管尺寸來減小風管內空氣流速時，就需要減小流過風管的風量。因此，本設計中將送風管作為消防時的排煙風管，與排煙風管并聯運行，減小排煙風管的空氣流速，從而減小風管阻力。

如圖1所示，正常工況MD-B07閥關閉，MD-B08閥開啟，送風管進行送風，回排風管回風；火災工況時，MD-B07閥開啟，MD-B08閥關閉，送風管與回排風管均排煙。

以該地鐵站防煙分區一為例計算，當采用常規排煙系統的做法排煙時，MD-B07閥、MD-B08閥均關閉，只有回排煙管進行排煙，計算風管阻力可得表1。

當送風管兼排煙風管時，為了簡化計算，近似認為送風管與排煙風管各承擔一半的排煙量。計算風管阻力可得表2。

排風道阻力考慮80Pa，風機選型考慮1.1的安全系數。通過計算可知，同樣的排煙風量、風管路徑及風管尺寸，常規排煙系統排煙風機克服管道阻力所需要的全壓是1631Pa。將送風管與回排風管并聯，排煙風機克服管道阻力所需要的全壓是740Pa。

2 排煙風機選型

由于地下車站空調機房空間緊張，在滿足功能的條件下，我們盡可能選擇尺寸較小的排煙風機。選取某一廠家的產品樣本，對該車站兩種排煙方式的排煙風機選型可得：

（1）常規排煙系統時，風機風量123718m3/h，風壓1671Pa，功率110kW，風機需選擇離心風機，風機尺寸5470mm（L）×1760mm（W）×2110mm（H），重量3060Kg，需落地安裝。

（2）將送風管兼做排煙管時，風機風量123520m3/h，風壓912Pa，功率45kW，風機可選擇軸流風機，風機尺寸1500mm（Ф）×1400mm（L），

重量880Kg，可吊裝。

通過上述分析可知，采用常規做法時，地下單層側式地鐵站排煙風機的風量及風壓非常大，風機需選取離心風機，風機尺寸非常大，

只能落地安裝，造成空調機房空間位置更為緊張。采用送風管兼排煙管這種方式時，風機風壓有效降

低，風機可選用軸流風機，風機尺寸較常規系統選取的離心風機也大大減小，可采取吊式安裝方式，

與常規排煙系統相比較能有效的緩解空調機房空間緊張的情況。

3 結束語

地鐵車站管線空間緊張一直是地鐵設計、施工的難題，地下單層側式地鐵車站情況更為嚴峻。本文從理論及工程實踐闡述了火災時將送風管與回排風管并聯排煙能有效解決單層側式車站排煙風機尺寸大、安裝困難的問題。同時，需要注意，火災時，送風管兼排煙管的方案需

將送風管的防火等級按排煙管設計，提高送風管及其配件要求。

參考文獻：

[1]GB 50157-2013.地鐵設計規范[S].

[2]GB 50016-2014.建筑設計防火規范[S].

[3]GB 50189-2015.公用建筑節能設計標準[S].

[4]GB 50736-2012.民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范[S].

[5]劉鶴年.流體力學（第二版）[M].北京：中國建筑工業出版社，2004.

[6]陸亞軍，馬最良，鄒華平.暖通空調（2版）[M].北京：中國建筑工業出版社，2007.

[7]梁暉.地鐵火災防排煙設計探討[J].中國安全生產科學技術，2010（6）：119-122.