地鐵車站消防驗收中防排煙重難點問題設(shè)計探討

高 煌

(中鐵第五勘察設(shè)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(fā)展，同時建設(shè)部門對工程消防問題也愈發(fā)重視，相繼出臺了《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB 50016—2014)[1]、《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 51251—2017)[2]、《地鐵設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》(GB 51298—2018)[3]等國家工程建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，消防驗收要求也愈加嚴(yán)格。新標(biāo)準(zhǔn)的實施對地鐵工程防排煙設(shè)計提出了進(jìn)一步嚴(yán)格要求，且不同規(guī)范條文之間又存在一定差異，對規(guī)范條文如何理解與落實是地鐵建設(shè)各參與方所面臨的新挑戰(zhàn)。本文結(jié)合相關(guān)規(guī)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(qū)劃分、排煙量計算、站臺輔助排煙、走廊排煙系統(tǒng)支管控制、樓梯間加壓送風(fēng)等問題進(jìn)行了探討研究，并給出了推薦設(shè)計方案。

2 防煙分區(qū)劃分與排煙量計算

對于防煙分區(qū)的劃分、系統(tǒng)排煙量計算及排煙風(fēng)機選型的規(guī)定，(GB 50157—2013)《地鐵設(shè)計規(guī)范》(以下簡稱“地鐵規(guī)范”)、(GB 51251—2017)《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(以下簡稱“煙標(biāo)”)及(GB 51298—2018)《地鐵設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》(以下簡稱“火標(biāo)”)三者的規(guī)定存在一定差異，因此在消防審查及驗收中常常出現(xiàn)爭議[4－5]。

2.1 防煙分區(qū)劃分

(1)車站公共區(qū)

對于車站公共區(qū)防煙分區(qū)的劃分，“地鐵規(guī)范”第28.4.8條規(guī)定“站廳與站臺的公共區(qū)每個防煙分區(qū)的建筑面積不宜超過2 000 m2”，在平時的設(shè)計中，站廳、站臺公共區(qū)的防煙分區(qū)面積基本均能實現(xiàn)不超2 000 m2，本條規(guī)定較容易執(zhí)行，因此“火標(biāo)”第8.1.5條中對站廳公共區(qū)的防煙分區(qū)面積不超2 000 m2使用的是“不應(yīng)”字樣，更加嚴(yán)格地將站廳公共區(qū)防煙分區(qū)面積限制在2 000 m2以內(nèi)。

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

表1 公共建筑、工業(yè)建筑防煙分區(qū)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(nèi)，站臺公共區(qū)長度在120～180 m不等，如按照煙標(biāo)“長邊36 m”的要求，站臺公共區(qū)至少要劃分為4個以上的防煙分區(qū)，這不僅對站臺公共區(qū)的管綜布置帶來極大壓力，而且排煙系統(tǒng)的控制也愈加復(fù)雜。同時，根據(jù)既有車站公共區(qū)排煙測試經(jīng)驗，不考慮防煙分區(qū)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(qū)的防煙分區(qū)劃分，建議嚴(yán)格執(zhí)行“火標(biāo)”，不必受制于“煙標(biāo)”關(guān)于防煙分區(qū)長度的要求。

(2)其他排煙區(qū)域

地下車站內(nèi)除公共區(qū)外，超20 m的設(shè)備區(qū)內(nèi)走道、超60 m的出入口通道、超60 m的物業(yè)聯(lián)通道等也需要設(shè)置排煙系統(tǒng)[8－9]。這些區(qū)域與常規(guī)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(qū)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(shè)備區(qū)內(nèi)走道、出入口通道及物業(yè)聯(lián)通道，建議嚴(yán)格執(zhí)行“煙標(biāo)”，防煙分區(qū)劃分應(yīng)滿足長度要求。

2.2 排煙風(fēng)量計算

關(guān)于排煙風(fēng)量計算，地鐵設(shè)計中執(zhí)行的主要規(guī)范規(guī)定的計算方法基本分為兩種，一是“火標(biāo)”中規(guī)定的“按最大防煙分區(qū)面積及系統(tǒng)漏風(fēng)量計算”，二是“地鐵規(guī)范”“煙標(biāo)”及《城市軌道交通技術(shù)規(guī)范》(GB 50490—2009)[10]中規(guī)定的“按兩個最大的防煙分區(qū)排煙量之和計算”，兩種計算方法對應(yīng)的排煙風(fēng)機選型參數(shù)差異較大。

一方面，系統(tǒng)漏風(fēng)量難以準(zhǔn)確量化[11]，另一方面，站臺公共區(qū)排煙時需滿足樓梯口向下不小于1.5 m/s的風(fēng)速，這就要求公共區(qū)排煙風(fēng)機需盡量取大；再者，《城市軌道交通技術(shù)規(guī)范》為強制性標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行。綜合考慮以上因素，對于車站公共區(qū)的排煙量計算，建議采用同時排除兩個最大的防煙分區(qū)排煙量之和計算；對于層高小于6 m的車站其他排煙區(qū)域，按照“煙標(biāo)”要求劃分防煙分區(qū)并計算排煙量；對于層高大于6 m的特殊車站，按照“煙標(biāo)”規(guī)定的排煙量與“火標(biāo)”規(guī)定的排煙量相差10倍之多，導(dǎo)致管線布置、配電容量等設(shè)計極其不合理，因此建議不執(zhí)行“煙標(biāo)”的要求。

3 站臺公共區(qū)輔助排煙設(shè)計

站臺公共區(qū)火災(zāi)排煙工況下，需滿足樓梯口向下1.5 m/s風(fēng)速的要求，設(shè)計中常常采用打開隧道風(fēng)機、排熱風(fēng)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(fēng)速可達(dá)5 m/s以上[12]。但是，該輔助排煙模式與“火標(biāo)”存在一定沖突?！盎饦?biāo)”8.1.3條第2款規(guī)定“當(dāng)對站臺公共區(qū)進(jìn)行排煙時，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”；“火標(biāo)”8.2.3條第3款規(guī)定“車站公共區(qū)發(fā)生火災(zāi)，駛向該站的列車需要越站時，應(yīng)聯(lián)動關(guān)閉全封閉站臺門”。顯然，開啟站臺門輔助排煙，煙氣進(jìn)入了地下區(qū)間隧道，不符合“火標(biāo)”的規(guī)定，該問題在近年來的消防審查中被多次提及。

為滿足“火標(biāo)”8.1.3及8.2.3的要求，建議采用在站臺層設(shè)置轉(zhuǎn)換風(fēng)室、站臺公共區(qū)設(shè)置專用輔助排煙風(fēng)管的方法，并利用排熱風(fēng)機、軌頂排風(fēng)道輔助排煙，可滿足煙氣不進(jìn)入?yún)^(qū)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(qū)輔助排煙布置

在站臺層設(shè)備管理用房區(qū)設(shè)置轉(zhuǎn)換風(fēng)室，轉(zhuǎn)換風(fēng)室也可設(shè)置于設(shè)備管理用房上部做夾層實現(xiàn)，不增大建筑面積。軌頂排熱風(fēng)道、輔助排煙風(fēng)管分別接入轉(zhuǎn)換風(fēng)室，并單獨設(shè)置電動風(fēng)閥，轉(zhuǎn)換風(fēng)室出風(fēng)再接入軌頂排風(fēng)道與排熱風(fēng)機相連。站臺公共區(qū)火災(zāi)時，軌頂排熱風(fēng)道電動風(fēng)閥關(guān)閉，輔助排煙風(fēng)管電動風(fēng)閥打開，實現(xiàn)輔助排煙功能的同時，保障煙氣不進(jìn)入?yún)^(qū)間隧道，滿足了“火標(biāo)”要求。

4 走廊排煙系統(tǒng)支管控制

為滿足“煙標(biāo)”對于防煙分區(qū)長度的要求，地鐵車站設(shè)備區(qū)走廊通常需劃分為兩個及以上的防煙分區(qū)，排煙系統(tǒng)設(shè)計為一臺排煙風(fēng)機負(fù)擔(dān)多個防煙分區(qū)，而對于各防煙分區(qū)排煙支管的控制并沒有統(tǒng)一的做法。目前常用的主要有4種方案:(1)支管設(shè)置多個常閉排煙口；(2)支管設(shè)置排煙閥；(3)支管設(shè)置電動調(diào)節(jié)閥；(4)支管設(shè)置全自動排煙防火閥。

同時，“煙標(biāo)”4.4.12條第4款規(guī)定:“火災(zāi)時由火災(zāi)自動報警系統(tǒng)聯(lián)動開啟排煙區(qū)域的排煙閥或排煙口，應(yīng)在現(xiàn)場設(shè)置手動開啟裝置”，因此在近年來的消防驗收中，設(shè)備區(qū)走廊排煙系統(tǒng)負(fù)擔(dān)兩個及以上的防煙分區(qū)時，均要求增設(shè)現(xiàn)場手動開啟裝置。

方案一在排煙支管設(shè)置排煙防火閥＋多個常閉排煙口，需要同時設(shè)置多個就地控制裝置，當(dāng)觸發(fā)就地控制裝置啟動排煙時，F(xiàn)AS除了聯(lián)動開啟排煙風(fēng)機、補風(fēng)機以外，還需聯(lián)動開啟支管其他排煙口，聯(lián)動控制較為復(fù)雜。方案二和方案三在排煙支管分別設(shè)置排煙閥和電動調(diào)節(jié)閥＋排煙防火閥，僅需每個防煙分區(qū)設(shè)置一個就地控制裝置，觸發(fā)就地控制裝置啟動排煙時，只需聯(lián)動開啟排煙風(fēng)機和補風(fēng)機，控制較為簡單。但方案三電動調(diào)節(jié)閥為線性開啟，其執(zhí)行機構(gòu)全程開啟時間一般為15～30 s不等，不滿足“煙標(biāo)”5.2.3條“當(dāng)火災(zāi)確認(rèn)后，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)應(yīng)在15 s內(nèi)聯(lián)動開啟相應(yīng)防煙分區(qū)的全部排煙閥、排煙口、排煙風(fēng)機和補風(fēng)措施”的要求。方案四在排煙系統(tǒng)支管上設(shè)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(jié)省了安裝空間，同時全自動排煙防火閥復(fù)位較為方便。但目前《建筑通風(fēng)和排煙系統(tǒng)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(xiàn)3C認(rèn)證，待該類防火閥納入國家標(biāo)準(zhǔn)后可實施采用。

綜上分析，設(shè)備區(qū)走廊排煙系統(tǒng)支管控制方案建議采用方案二(支管設(shè)置排煙防火閥＋排煙閥)，同時設(shè)置常開的排煙風(fēng)口，排煙風(fēng)口的數(shù)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(fēng)

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

5.1 加壓送風(fēng)量的計算

地鐵車站的結(jié)構(gòu)形式一般為地下2～3層，加壓送風(fēng)多采用直灌式送風(fēng)方式。根據(jù)“煙標(biāo)”3.3.3條第2款的規(guī)定，直灌式加壓送風(fēng)系統(tǒng)計算送風(fēng)量應(yīng)增加20%。本文以典型標(biāo)準(zhǔn)站2層封閉樓梯間為例，計算系統(tǒng)最小加壓送風(fēng)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(shè)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(fēng)系統(tǒng)時，其計算加壓送風(fēng)量最小值為15 374 m3/h，加壓送風(fēng)機選型風(fēng)量應(yīng)為不小于該計算風(fēng)量的1.2倍。

表2 典型標(biāo)準(zhǔn)站封閉樓梯間加壓送風(fēng)量計算 m3/h

5.2 加壓送風(fēng)系統(tǒng)余壓控制

隨著消防驗收工作的進(jìn)一步從嚴(yán)，現(xiàn)場驗收對樓梯間的余壓值要求越來越嚴(yán)格，在現(xiàn)場實測時常出現(xiàn)余壓值不足或余壓值超標(biāo)的情況。

造成實測余壓值不足的原因主要是送風(fēng)量不足，設(shè)計時應(yīng)注意核算加壓送風(fēng)機壓頭，避免風(fēng)壓不足造成系統(tǒng)實際風(fēng)量減小。對于送風(fēng)管路特別長的情況，風(fēng)機風(fēng)量選型時應(yīng)在選型系數(shù)1.2的基礎(chǔ)上適當(dāng)增大，充分考慮系統(tǒng)實際漏風(fēng)量。

造成余壓值超標(biāo)原因主要有兩個:一是余壓閥面積不足，設(shè)計時應(yīng)詳細(xì)核算余壓閥面積；二是加壓送風(fēng)機壓頭選型偏大，造成系統(tǒng)實際風(fēng)量增大。因此，加壓送風(fēng)機的壓頭選型過大或過小均會出現(xiàn)問題，考慮到風(fēng)機壓頭計算選型難以精確控制，建議在加壓送風(fēng)管路上設(shè)置一手動調(diào)節(jié)閥，風(fēng)機壓頭按最不利值選取，當(dāng)實測余壓值偏高時，通過調(diào)節(jié)手動調(diào)節(jié)閥增大管路阻力，從而將余壓值控制在規(guī)范規(guī)定的限值內(nèi)。

6 結(jié)束語

(1)關(guān)于防煙分區(qū)劃分，地鐵車站公共區(qū)應(yīng)嚴(yán)格按照《地鐵設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行，不必受制于“煙標(biāo)”關(guān)于防煙分區(qū)長度的要求；地鐵車站設(shè)備區(qū)、出入口等其他需排煙的區(qū)域，建議按“煙標(biāo)”要求劃分防煙分區(qū)。

(2)關(guān)于排煙風(fēng)量的計算，車站公共區(qū)系統(tǒng)排煙量建議按照“同時排除兩個最大的防煙分區(qū)排煙量之和計算”。

(3)為滿足站臺公共區(qū)排煙時樓梯口向下1.5 m/s風(fēng)速的要求，同時滿足《地鐵設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》(GB 51298—2018)要求，可采用排熱風(fēng)機＋轉(zhuǎn)換風(fēng)室＋專用排煙風(fēng)管的輔助排煙方式，站臺排煙時不開啟站臺門。

(4)關(guān)于設(shè)備區(qū)走廊排煙系統(tǒng)排煙支管控制方案，綜合考慮風(fēng)閥開啟速度、就地控制裝置及其聯(lián)動控制復(fù)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(shè)備區(qū)樓梯間的加壓送風(fēng)系統(tǒng)采用直灌式送風(fēng)方式時，其計算加壓送風(fēng)量需增大20%；加壓送風(fēng)管路建議設(shè)置一手動調(diào)節(jié)閥，當(dāng)現(xiàn)場實測余壓值偏高時，通過調(diào)節(jié)手動調(diào)節(jié)閥增大管路阻力，從而將余壓值控制在規(guī)范規(guī)定的限值內(nèi)。