地鐵車站消防驗收中防排煙重難點問題設計探討

高 煌

(中鐵第五勘察設計院集團有限公司 北京 102600)

1 引言

近年來，各地城市軌道交通工程迅速發展，同時建設部門對工程消防問題也愈發重視，相繼出臺了《建筑設計防火規范》(GB 50016—2014)[1]、《建筑防煙排煙系統技術標準》(GB 51251—2017)[2]、《地鐵設計防火標準》(GB 51298—2018)[3]等國家工程建設技術標準，消防驗收要求也愈加嚴格。新標準的實施對地鐵工程防排煙設計提出了進一步嚴格要求，且不同規范條文之間又存在一定差異，對規范條文如何理解與落實是地鐵建設各參與方所面臨的新挑戰。本文結合相關規范要求與工程實際，對地鐵車站消防驗收中常遇到的防煙分區劃分、排煙量計算、站臺輔助排煙、走廊排煙系統支管控制、樓梯間加壓送風等問題進行了探討研究，并給出了推薦設計方案。

2 防煙分區劃分與排煙量計算

對于防煙分區的劃分、系統排煙量計算及排煙風機選型的規定，(GB 50157—2013)《地鐵設計規范》(以下簡稱“地鐵規范”)、(GB 51251—2017)《建筑防煙排煙系統技術標準》(以下簡稱“煙標”)及(GB 51298—2018)《地鐵設計防火標準》(以下簡稱“火標”)三者的規定存在一定差異，因此在消防審查及驗收中常常出現爭議[4－5]。

2.1 防煙分區劃分

(1)車站公共區

對于車站公共區防煙分區的劃分，“地鐵規范”第28.4.8條規定“站廳與站臺的公共區每個防煙分區的建筑面積不宜超過2 000 m2”，在平時的設計中，站廳、站臺公共區的防煙分區面積基本均能實現不超2 000 m2，本條規定較容易執行，因此“火標”第8.1.5條中對站廳公共區的防煙分區面積不超2 000 m2使用的是“不應”字樣，更加嚴格地將站廳公共區防煙分區面積限制在2 000 m2以內。

無論是“地鐵規范”還是“火標”都未對防煙分區長度做要求；而“煙標”第4.2.4條則對公共建筑防煙分區“長邊最大允許長度”做了明確規定(見表1)。

表1 公共建筑、工業建筑防煙分區最大允許面積及其長邊最大允許長度

地鐵建筑層高大多在3～6 m范圍內，站臺公共區長度在120～180 m不等，如按照煙標“長邊36 m”的要求，站臺公共區至少要劃分為4個以上的防煙分區，這不僅對站臺公共區的管綜布置帶來極大壓力，而且排煙系統的控制也愈加復雜。同時，根據既有車站公共區排煙測試經驗，不考慮防煙分區長度的情況下，煙氣控制效果也可滿足疏散要求[6－7]。

因此，對于車站公共區的防煙分區劃分，建議嚴格執行“火標”，不必受制于“煙標”關于防煙分區長度的要求。

(2)其他排煙區域

地下車站內除公共區外，超20 m的設備區內走道、超60 m的出入口通道、超60 m的物業聯通道等也需要設置排煙系統[8－9]。這些區域與常規公共、民用建筑類似，屬于狹長通道空間，且按長邊長度劃分防煙分區對車站管綜布置影響不大，同時可有效縮短煙氣蔓延的距離，明顯提升狹長通道空間的煙氣控制效果，更有利于人員疏散。因此，對于地鐵設備區內走道、出入口通道及物業聯通道，建議嚴格執行“煙標”，防煙分區劃分應滿足長度要求。

2.2 排煙風量計算

關于排煙風量計算，地鐵設計中執行的主要規范規定的計算方法基本分為兩種，一是“火標”中規定的“按最大防煙分區面積及系統漏風量計算”，二是“地鐵規范”“煙標”及《城市軌道交通技術規范》(GB 50490—2009)[10]中規定的“按兩個最大的防煙分區排煙量之和計算”，兩種計算方法對應的排煙風機選型參數差異較大。

一方面，系統漏風量難以準確量化[11]，另一方面，站臺公共區排煙時需滿足樓梯口向下不小于1.5 m/s的風速，這就要求公共區排煙風機需盡量取大；再者，《城市軌道交通技術規范》為強制性標準，應嚴格執行。綜合考慮以上因素，對于車站公共區的排煙量計算，建議采用同時排除兩個最大的防煙分區排煙量之和計算；對于層高小于6 m的車站其他排煙區域，按照“煙標”要求劃分防煙分區并計算排煙量；對于層高大于6 m的特殊車站，按照“煙標”規定的排煙量與“火標”規定的排煙量相差10倍之多，導致管線布置、配電容量等設計極其不合理，因此建議不執行“煙標”的要求。

3 站臺公共區輔助排煙設計

站臺公共區火災排煙工況下，需滿足樓梯口向下1.5 m/s風速的要求，設計中常常采用打開隧道風機、排熱風機及兩端站臺門的方法輔助排煙，該輔助排煙方法排煙速度較快，樓梯口向下風速可達5 m/s以上[12]。但是，該輔助排煙模式與“火標”存在一定沖突。“火標”8.1.3條第2款規定“當對站臺公共區進行排煙時，應能防止煙氣進入站廳、地下區間、換乘通道等鄰近區域”；“火標”8.2.3條第3款規定“車站公共區發生火災，駛向該站的列車需要越站時，應聯動關閉全封閉站臺門”。顯然，開啟站臺門輔助排煙，煙氣進入了地下區間隧道，不符合“火標”的規定，該問題在近年來的消防審查中被多次提及。

為滿足“火標”8.1.3及8.2.3的要求，建議采用在站臺層設置轉換風室、站臺公共區設置專用輔助排煙風管的方法，并利用排熱風機、軌頂排風道輔助排煙，可滿足煙氣不進入區間隧道的要求，具體布置方案見圖1。

圖1 典型車站站臺公共區輔助排煙布置

在站臺層設備管理用房區設置轉換風室，轉換風室也可設置于設備管理用房上部做夾層實現，不增大建筑面積。軌頂排熱風道、輔助排煙風管分別接入轉換風室，并單獨設置電動風閥，轉換風室出風再接入軌頂排風道與排熱風機相連。站臺公共區火災時，軌頂排熱風道電動風閥關閉，輔助排煙風管電動風閥打開，實現輔助排煙功能的同時，保障煙氣不進入區間隧道，滿足了“火標”要求。

4 走廊排煙系統支管控制

為滿足“煙標”對于防煙分區長度的要求，地鐵車站設備區走廊通常需劃分為兩個及以上的防煙分區，排煙系統設計為一臺排煙風機負擔多個防煙分區，而對于各防煙分區排煙支管的控制并沒有統一的做法。目前常用的主要有4種方案:(1)支管設置多個常閉排煙口；(2)支管設置排煙閥；(3)支管設置電動調節閥；(4)支管設置全自動排煙防火閥。

同時，“煙標”4.4.12條第4款規定:“火災時由火災自動報警系統聯動開啟排煙區域的排煙閥或排煙口，應在現場設置手動開啟裝置”，因此在近年來的消防驗收中，設備區走廊排煙系統負擔兩個及以上的防煙分區時，均要求增設現場手動開啟裝置。

方案一在排煙支管設置排煙防火閥＋多個常閉排煙口，需要同時設置多個就地控制裝置，當觸發就地控制裝置啟動排煙時，FAS除了聯動開啟排煙風機、補風機以外，還需聯動開啟支管其他排煙口，聯動控制較為復雜。方案二和方案三在排煙支管分別設置排煙閥和電動調節閥＋排煙防火閥，僅需每個防煙分區設置一個就地控制裝置，觸發就地控制裝置啟動排煙時，只需聯動開啟排煙風機和補風機，控制較為簡單。但方案三電動調節閥為線性開啟，其執行機構全程開啟時間一般為15～30 s不等，不滿足“煙標”5.2.3條“當火災確認后，火災自動報警系統應在15 s內聯動開啟相應防煙分區的全部排煙閥、排煙口、排煙風機和補風措施”的要求。方案四在排煙系統支管上設置全自動排煙防火閥，將方案二排煙閥和排煙防火閥合二為一，節省了安裝空間，同時全自動排煙防火閥復位較為方便。但目前《建筑通風和排煙系統用防火閥門》(GB 15930—2007)中未列及全自動排煙防火閥，暫時無法實現3C認證，待該類防火閥納入國家標準后可實施采用。

綜上分析，設備區走廊排煙系統支管控制方案建議采用方案二(支管設置排煙防火閥＋排煙閥)，同時設置常開的排煙風口，排煙風口的數量需滿足單個排煙口最大允許排煙量的要求。

5 樓梯間加壓送風

在近年來的消防設計及驗收中，車站樓梯間加壓送風常出現的問題有兩個:(1)加壓送風量的計算大小不一；(2)現場實測余壓值不足或余壓值超標。

5.1 加壓送風量的計算

地鐵車站的結構形式一般為地下2～3層，加壓送風多采用直灌式送風方式。根據“煙標”3.3.3條第2款的規定，直灌式加壓送風系統計算送風量應增加20%。本文以典型標準站2層封閉樓梯間為例，計算系統最小加壓送風量，如表2所示。計算樓梯間為地下2層封閉樓梯間，站廳、站臺層各設置疏散門一個，疏散門尺寸為1.5×2.3 m，采用直灌式加壓送風系統時，其計算加壓送風量最小值為15 374 m3/h，加壓送風機選型風量應為不小于該計算風量的1.2倍。

表2 典型標準站封閉樓梯間加壓送風量計算 m3/h

5.2 加壓送風系統余壓控制

隨著消防驗收工作的進一步從嚴，現場驗收對樓梯間的余壓值要求越來越嚴格，在現場實測時常出現余壓值不足或余壓值超標的情況。

造成實測余壓值不足的原因主要是送風量不足，設計時應注意核算加壓送風機壓頭，避免風壓不足造成系統實際風量減小。對于送風管路特別長的情況，風機風量選型時應在選型系數1.2的基礎上適當增大，充分考慮系統實際漏風量。

造成余壓值超標原因主要有兩個:一是余壓閥面積不足，設計時應詳細核算余壓閥面積；二是加壓送風機壓頭選型偏大，造成系統實際風量增大。因此，加壓送風機的壓頭選型過大或過小均會出現問題，考慮到風機壓頭計算選型難以精確控制，建議在加壓送風管路上設置一手動調節閥，風機壓頭按最不利值選取，當實測余壓值偏高時，通過調節手動調節閥增大管路阻力，從而將余壓值控制在規范規定的限值內。

6 結束語

(1)關于防煙分區劃分，地鐵車站公共區應嚴格按照《地鐵設計防火標準》執行，不必受制于“煙標”關于防煙分區長度的要求；地鐵車站設備區、出入口等其他需排煙的區域，建議按“煙標”要求劃分防煙分區。

(2)關于排煙風量的計算，車站公共區系統排煙量建議按照“同時排除兩個最大的防煙分區排煙量之和計算”。

(3)為滿足站臺公共區排煙時樓梯口向下1.5 m/s風速的要求，同時滿足《地鐵設計防火標準》(GB 51298—2018)要求，可采用排熱風機＋轉換風室＋專用排煙風管的輔助排煙方式，站臺排煙時不開啟站臺門。

(4)關于設備區走廊排煙系統排煙支管控制方案，綜合考慮風閥開啟速度、就地控制裝置及其聯動控制復雜性等因素，建議排煙支管采用排煙閥＋排煙防火閥的控制方式。

(5)車站設備區樓梯間的加壓送風系統采用直灌式送風方式時，其計算加壓送風量需增大20%；加壓送風管路建議設置一手動調節閥，當現場實測余壓值偏高時，通過調節手動調節閥增大管路阻力，從而將余壓值控制在規范規定的限值內。