關于地鐵車站熱煙測試的幾點思考

許巍，張潔，呂珍余

（北京城建設計發展集團股份有限公司，南京 210000）

1 引言

地鐵車站一般為地下封閉空間，主要通過出入口與外界聯系，人流量大，人員密集，相較于地面建筑發生火災危險性更強，因此，地鐵車站防災系統的可靠性決定了在發生火災時，能否最大限度地挽救乘客的生命，減小地鐵火災帶來的損失。其中，地鐵通風排煙系統是地鐵防災系統的一個重要組成部分，地鐵通風排煙系統的作用是在火災發生后及時動作，有效排除煙氣，控制煙氣流向或減緩煙氣沉降的速率，為人員疏散爭取足夠的時間。

2 地鐵工程熱煙測試評價標準

地鐵工程熱煙測試是參照國際上通用的熱煙測試標準AS4391-1999 Smoke Management Systems,Hot Smoke Test，在地鐵車站內利用受控的火源與煙源模擬真實的火災場景而進行的煙氣測試。具體而言，在車站站廳以及站臺公共區中部分別選取實驗點，采用熱煙實驗裝置產生預設火災功率的熱煙氣，通過熱煙測試驗證火災自動報警系統（FAS）、建筑設備自動化系統（BAS）、乘客信息系統（PIS）、通風排煙、事故照明、站臺門、閘機等系統以及設備能夠按照預設的防災模式進行聯動，并且觀測站廳、站臺內溫度場變化以及煙氣的擴散情況，以確保乘客能夠在正確的指引下，在規定時間內安全撤離車站。

根據AQ 8007—2013《城市軌道交通試運營前安全評價規范》（以下簡稱《安全評價規范》）要求，熱煙測試的具體指標見表1。

表1 熱煙測試指標

以上熱煙測試標準中，第5項針對區間防排煙模式的驗證，第6~11項為其他系統聯動相關要求，不在本次討論范圍內。本文主要針對車站通風排煙系統運行效果相關的測試標準進行討論。

1）第1、2項指標主要反映車站火災情況下，人員在1.5 m疏散高度之上的溫度場對人員疏散產生不利影響的程度。一般而言，只要通風排煙系統正常運行可通過排煙系統將火源產生的熱量部分排出，除近火源處局部區域外，車站內各溫度測點處的溫度基本可以達標。

2）第3項指標反映車站火災情況下煙氣層的高度對人員疏散產生的不利影響的程度。地鐵車站通風排煙系統采用半橫向排煙模式，其機理就是通過排煙系統排除儲煙倉中的煙氣，減緩煙氣沉降的速率，在規范所規定的6 min疏散時間內保證人員在1.5 m疏散高度范圍內煙氣濃度以及可見度滿足疏散要求。對于1.5 m疏散高度范圍的能見范圍，《安全評價規范》并沒有給出量化指標，但是參照人員掩鼻情況下能夠走行的距離，個人建議此能見度范圍宜不小于30 m。

3）第4項指標特指在站臺層公共區火災工況下，防止煙氣蔓延到站廳層公共區，樓梯口部斷面所需要達到的疏散迎面風速，GB 50157—2013《地鐵設計規范》（以下稱《地鐵設計規范》）對此的要求是不小于1.5 m/s。這項指標對于站臺層發生火災時乘客的疏散尤為重要。樓梯口部斷面風速要求對應站臺發生火災時所投入的實際排煙量的大小，此處的實際排煙量并不能和車站配備的車站排煙風機額定風量相等。由于排煙管路實際阻力與設計計算阻力存在偏差，以及全封閉站臺門并非完全密閉等因素，實際排煙量往往有可能小于所配置的車站排煙風機的額定風量，從而導致樓梯斷面風速不達標。一般而言，站臺層火災模式下，車站排煙風機配合排熱風機、區間事故風機聯合運行，樓梯口部風速一般能達到3~5 m/s，完全滿足規范要求。但是，需要注意的是，樓梯口部風速過大雖然滿足規范要求，但是過大的風速會沖散煙氣分層，樓梯側邊局部區域容易形成窩煙區，從而造成站臺層公共區局部區域1.5 m疏散高度以下能見度受到影響，因此，站臺層公共區火災工況模式并不是投入的排煙量越大越好，樓梯口部風速控制在3~4 m/s為宜[1]。

4）第12項指標主要反映車站各防火（煙）分區之間防火封堵的完善程度。如果施工階段防火封堵措施不到位，那么在實際排煙工況下，煙氣就有可能通過防火封堵缺陷部位蔓延至相鄰的防火（煙）分區。此問題在實際熱煙測試經常出現，為解決此問題，需要投入大量的人力物力查找泄漏點，完善防火封堵，因此，施工階段需要對施工單位進行明確的交底工作，強調防火封堵的重要性以及防火封堵不完善的后果。

3 對于車站站臺火災模式的思考

國內以往車站在站臺公共區火災工況下，一般的排煙模式是開啟車站排煙風機，利用站臺層排風管對站臺公共區進行排煙運行，同時開啟站臺兩側站臺門，啟動車站排熱風機，利用軌頂風道對區間進行輔助排煙，為了保證樓梯口部斷面風速，也可以同時啟動車站兩端的事故風機利用事故風閥對區間進行輔助排煙。在這種火災模式下，由于排熱風機以及事故風機額定風量遠大于車站排煙風機額定風量，因此，排熱風機以及事故風機是這種模式下的排煙主力，樓梯口部風速的形成主要靠排熱風機以及事故風機運行實現。

GB 51298—2018《地鐵設計防火標準》中明確指出“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”。此條規范的要求與以往的站臺火災運行模式是相抵觸的，直接否定了以往火災模式中排熱風機利用軌頂風道，事故風機利用事故風閥對區間進行輔助排煙的方式。為了應對規范要求，保證站臺火災時的實際排煙量以及樓梯口部斷面風速，只能在站臺兩端各設置一條集中排煙管，通過風閥轉換，利用排熱風機通過集中排煙管在站臺兩端進行集中排煙，同時為防止煙氣進入區間，站臺兩側站臺門不能開啟。（1）由于地鐵車站空間有限，管線復雜，集中排煙管體量很大，進一步加劇了車站管線綜合的難度。（2）站臺火災工況下，雖然在車站排煙風機的基礎上投入了車站排熱風機，但是對于個別較為復雜的3層車站而言，樓梯口部風速存在不達標的可能。

此條規范在條文解釋中指出，不開啟站臺門主要是考慮到站臺發生火災時，可能存在列車過站可能，此時列車的活塞效應會沖擊熱煙層流，使熱煙擴散至整個車站，惡化乘客疏散環境。但是對于采用閉式或者開閉式系統的車站（注：此兩種類型系統站臺安裝非封閉站臺門），要求列車減速過站，降低活塞效應對煙氣場的沖擊。（1）這種說法本身對于不同系統制式就存在標準執行層面的不一致。（2）列車在進站時，活塞效應的確會沖散煙氣場，造成煙氣在整個車站的擴散，但是當列車離站時，站臺區域的煙氣會被大量吸入軌行區，在很短時間內降低站臺層的煙氣濃度。由于列車是高速過站，這個變化過程會在很短的時間內完成，而列車離站后的效應延遲，對乘客的疏散反而是有利的。

通過多次熱煙正式測試前的調試過程中發現，列車過站的活塞效應確實會造成樓梯口部氣流逆行，煙氣部分進入站廳公共區，但是在很短時間內，由于列車離站的活塞效應影響，進入站廳的煙氣很快又被吸回站臺，并且列車離開后所帶走的大量氣流很快降低了整個站臺區域的煙氣濃度，從效果上而言，甚至要比排煙系統的效果更好。因此，不能簡單地看待活塞效應對于煙氣場的沖擊，正如活塞效應對于地鐵空調系統運行的作用，活塞效應對于站臺排煙而言是把雙刃劍，所以，因為列車進站的活塞風效應沖擊煙氣場而禁止開啟全封閉站臺門的方式存在不妥。

排煙風機的配置是保證乘客疏散的主動措施，事故風機是否運行往往是決定站臺排煙效果好壞以及樓梯口部風速是否達標的關鍵。目前，國內很多城市仍然采用打開全封閉站臺門進行站臺排煙的方式，但是，為了降低活塞效應對煙氣場的沖擊，僅打開端門或首尾滑動門，經過熱煙測試驗證，此種方式能較好地發揮事故風機的作用，完全抑制了煙氣向站廳的蔓延。

4 對于車站站廳火災模式的思考

《地鐵設計規范》規定站廳防煙分區面積不應超過2 000 m2。對于大部分地鐵車站，站廳面積均不超過2 000 m2，整個站廳設置為一個防煙分區，站廳火災工況下，車站兩端的排煙風機通過大系統排風管路對站廳進行排煙運行。但是部分車站站廳面積超過2 000 m2，需要設置兩個防煙分區，以往的做法是站廳中任一處發生火災，車站兩端排煙風機同時開啟，對兩個防煙分區同時進行排煙運行。但是2018年頒布的GB 51251—2017《建筑防煙排煙系統技術標準》（以下簡稱《技術標準》）中第5.2.4條款規定“當火災確認后，擔負兩個及以上防煙分區的排煙系統，應僅打開著火防煙分區的排煙閥或排煙口，其他防煙分區的排煙閥或排煙口應呈關閉狀態。”按照此規范條文要求，對于設置兩個防煙分區的站廳而言，哪個防煙分區先觸發報警，僅開啟此防煙分區的排煙系統，另一個防煙分區不啟動排煙系統。因此，目前設計單位在編制車站火災模式時，對于站廳設置兩個防煙分區的車站，站廳火災模式采用分區排煙方式。

《安全評價規范》中熱煙測試指標第12條要求煙氣不能蔓延至其他防煙分區。但是對于站廳設有兩個防煙分區的車站而言，在熱煙測試時會先后觸發兩個防煙分區的排煙模式，如果僅啟動先行報警的防煙分區內的排煙系統，煙氣不可避免地會蔓延至另一個防煙分區。如果按照熱煙測試指標要求，則熱煙測試判定失敗。

《技術標準》主要針對民用建筑工程編寫，而民用建筑工程不同于地鐵工程，一方面民用建筑工程一般不需要進行熱煙測試流程，并沒有煙氣蔓延至相鄰防煙分區的禁忌；另一方面《地鐵設計規范》規定地鐵工程只考慮“一條線路、一座換乘車站及其相鄰區間的防火設計應按同一時間發生一次火災計”原則。因此，對于站廳設置兩個以上防煙分區的車站而言，規范之間的盲區造成了現實問題的產生，解決此問題還有待《安全評價規范》對于熱煙測試判定標準的進一步細化。

5 結論

地鐵車站排煙系統的設置最終目的是為乘客的安全疏散提供條件，為乘客安全疏散爭取必要的時間。因此，應從最有利排除煙氣，保證疏散條件的角度出發。以往的車站排煙系統設計基本上都是從理論出發，缺乏必要的驗證手段，《安全評價規范》的出臺，提出了排煙效果驗證以及量化手段，不僅能檢驗設計方案的合理性，同時也檢驗了施工質量水平。

1）對于站臺火災工況而言，開啟站臺門端門或首尾滑動門，利用車站事故風機以及排熱風機對站臺區域進行輔助排煙效果要明顯好于采用集中排煙管的系統形式。快速將煙氣吸入軌行區，保持站臺區域人員疏散高度范圍內煙氣濃度、能見度處于受控狀態，更加有利于人員的疏散。

2）對于車站站廳存在兩個以上防煙分區的車站，由于與《技術標準》以及《地鐵設計規范》相關要求存在一定的沖突，《安全評價規范》相關判定準則還有待進一步細化，以滿足地鐵車站排煙模式的實際情況。