地下站臺層公共區(qū)不開站臺門條件下的輔助排煙設(shè)計研究

賴永進(jìn)

中鐵第六勘察設(shè)計院集團有限公司 廣東 深圳 518000

隨著地鐵建設(shè)的快速發(fā)展，國家也在逐步完善地鐵防火設(shè)計相關(guān)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，并在2018年頒布實施了《火標(biāo)》[1]，較之前的《地鐵設(shè)計規(guī)范》GB 50157-2013[2]提出了更高的執(zhí)行要求。如《火標(biāo)》第8.1.3條第2款“當(dāng)對站臺公共區(qū)進(jìn)行排煙時，應(yīng)能防止煙氣煙氣進(jìn)入站廳、地下區(qū)間、換乘通道等鄰近區(qū)域”及第8.2.3條第3款“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”。學(xué)者們根據(jù)各自對以上新標(biāo)準(zhǔn)的理解，同時為了保證站廳到站臺的樓梯間或者扶梯口處有不小于1.5m/s的向下氣流，對輔助站臺火災(zāi)排煙的方案進(jìn)行了研究和探討，并應(yīng)用在了實際的工程建設(shè)中。邱少輝[3]以武漢某個設(shè)置5組樓扶梯（比常規(guī)車站多一組）的車站為例，提出利用站臺端部設(shè)置專用排煙風(fēng)管進(jìn)行協(xié)同站臺火災(zāi)排煙的方案無法在樓梯、扶梯口處形成向下不小于1.5m/s的阻擋氣流的結(jié)論；許攀[4]通過對新標(biāo)準(zhǔn)的條文進(jìn)行解讀，認(rèn)為開啟站臺門的輔助排煙方案仍滿足新標(biāo)準(zhǔn)要求；孫作華[5]通過對3種輔助排煙方案（含開啟站臺門的排煙方式）進(jìn)行比選，推薦引專用輔助排煙風(fēng)管進(jìn)入站臺層公共區(qū)的輔助排煙方式。但研究對象單一，導(dǎo)致對于常規(guī)設(shè)置樓扶梯組數(shù)的車站和非常規(guī)設(shè)置樓扶梯組數(shù)的車站得出不同的結(jié)論，缺少系統(tǒng)梳理，或者各地對新標(biāo)準(zhǔn)條文理解存在差異，開啟站臺門的常用排煙方式被反復(fù)對比分析，對不開啟站臺門方案的方案缺少全面研究。針對以上問題，筆者以深圳某車站為例，統(tǒng)籌考慮不同樓扶梯組數(shù)、不開啟站臺門等情況，總結(jié)出相對應(yīng)不開啟站臺門的輔助站臺排煙方式，供同行參考。

1 工程概況

深圳市某車站設(shè)計時速120km/h，車輛采用A型車8輛編組，為地下2層標(biāo)準(zhǔn)島式站臺車站，設(shè)有全封閉的站臺門，有效站臺長186m，寬14m，車站外包長度為538.4m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度23.2m，車站總建筑面積29934㎡，站廳層面積8104㎡（不含附屬），站臺層面積13426㎡，站臺至站廳共設(shè)置4組樓扶梯，洞口寬5.8m，不利斷面高度2.15m，樓扶梯側(cè)面設(shè)置鋼化玻璃，減小樓扶梯斷面積。

2 車站通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計

2.1 車站公共區(qū)排煙設(shè)計

車站站廳公共區(qū)面積3360㎡，分為兩個防煙分區(qū)，站臺公共區(qū)面積2200㎡，單獨為一個防煙分區(qū)，防煙分區(qū)排煙量按建筑面積不小于60m3/（㎡/·h）分別計算，排煙風(fēng)機的風(fēng)量按所負(fù)擔(dān)的防煙分區(qū)中最大一個防煙分區(qū)的排煙量、風(fēng)管（道）的漏風(fēng)量及其他防煙分區(qū)的排煙口或排煙閥的漏風(fēng)量之和計算，在車站兩端機房內(nèi)分別設(shè)置一臺公共區(qū)排煙風(fēng)機（選型風(fēng)量132000m3/h，選型風(fēng)壓分別為1000Pa、1350Pa）, 通過直通室外的出入口自然補新風(fēng)。

2.2 隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計

車站兩端對應(yīng)于每一條隧道各設(shè)置一臺可反轉(zhuǎn)變頻隧道風(fēng)機TVF（共4臺）和相應(yīng)的風(fēng)閥（共16個）。風(fēng)機風(fēng)量為90m3/s，全壓1300Pa，每端各采用1臺臥式變頻軸流風(fēng)機TEF，風(fēng)機風(fēng)量為45m3/s，風(fēng)機為變頻風(fēng)機。A端風(fēng)壓為700Pa，B端風(fēng)壓為800Pa。

2.3 無輔助排煙下的樓扶梯風(fēng)速計算

公共區(qū)排煙當(dāng)站臺公共區(qū)發(fā)生火災(zāi)時，關(guān)停站廳層公共區(qū)排風(fēng)與送風(fēng)，只啟動兩端的排煙風(fēng)機對火災(zāi)區(qū)域排煙，補風(fēng)通過樓扶梯口進(jìn)入。此時，樓扶梯處風(fēng)速1.1m/s，無法滿足1.5m/s風(fēng)速要求。

3 不開站臺門輔助排煙設(shè)計

3.1 不開站臺門輔助排煙設(shè)計方案介紹

為了保證樓梯間或扶梯口處不小于1.5m/s的向下氣流，筆者提出以下6種輔助排煙方案：

方案1：在公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)主管處引一輔助排煙風(fēng)管接至TEF風(fēng)機（風(fēng)量45m3/s）入口并設(shè)電動風(fēng)閥，公共區(qū)空調(diào)送風(fēng)管兼輔助排煙, 原理圖見圖1。

圖1 兼輔助排煙的車站公共區(qū)空調(diào)系統(tǒng)原理圖

站臺發(fā)生火災(zāi)時，組合式空調(diào)器及其聯(lián)鎖電動風(fēng)閥關(guān)閉，開啟兩端TEF風(fēng)機及輔助排煙風(fēng)管電動風(fēng)閥，開啟站臺層電動閥，此時樓扶梯處風(fēng)速2.9m/s，滿足1.5m/s風(fēng)速要求。根據(jù)已有TEF風(fēng)機風(fēng)量反推計算最多樓扶梯組數(shù)7組。

方案2：按滿足樓扶梯風(fēng)速要求加大公共區(qū)排煙風(fēng)機排煙量，則某車站的單臺排煙風(fēng)機計算排煙量不應(yīng)小于1.5×5.8×2.15×4×3600÷2=134676m3/h, 考慮風(fēng)管（道）的漏風(fēng)量及其他防煙分區(qū)的排煙口或排煙閥的漏風(fēng)量之和計算后取整175100m3/h，樓扶梯組數(shù)越多，風(fēng)機選型風(fēng)量越大。

方案3：利用兩端的TEF風(fēng)機（風(fēng)量45m3/s）進(jìn)行輔助排煙，在車站軌頂排風(fēng)道側(cè)墻設(shè)置帶電動閥門的輔助排煙風(fēng)口，按排煙風(fēng)口風(fēng)速≤7m/s，單側(cè)需設(shè)置6個2000mm×600mm的風(fēng)口，共12個，同時開啟兩端的TVF風(fēng)機，維持軌頂風(fēng)道風(fēng)力相對于隧道內(nèi)壓力的平衡，原理圖見圖2。

圖2 兼輔助排煙的隧道通風(fēng)系統(tǒng)原理圖

此時樓扶梯處風(fēng)速2.9m/s，滿足1.5m/s風(fēng)速要求。根據(jù)TEF風(fēng)機風(fēng)量反推計算最多樓扶梯組數(shù) 7組。

方案4：利用兩端的TEF風(fēng)機（風(fēng)量45m3/s）輔助排煙，在靠近站臺公共區(qū)的兩端設(shè)備區(qū)設(shè)置排熱風(fēng)室或者夾層，風(fēng)室或者夾層引一輔助排煙風(fēng)管進(jìn)入公共區(qū)，風(fēng)管設(shè)置電動風(fēng)閥，原理圖見圖3。

圖3 兼輔助排煙的車站軌道排風(fēng)系統(tǒng)原理圖

站臺發(fā)生火災(zāi)時，關(guān)閉車站排熱支管電動風(fēng)閥，開啟輔助排煙風(fēng)管電動風(fēng)閥，開啟兩端的TEF風(fēng)機進(jìn)行輔助排煙，此時樓扶梯處風(fēng)速2.9m/s，滿足1.5m/s風(fēng)速要求。根據(jù)TEF風(fēng)機風(fēng)量反推計算最多樓扶梯組數(shù)7組。

方案5：無設(shè)置軌道軌頂排風(fēng)系統(tǒng)的車站，采用雙風(fēng)速TVF風(fēng)機（90m/703/s）輔助排煙，車站軌行區(qū)上方設(shè)置專用輔助排煙軌頂風(fēng)道，軌頂風(fēng)道末端引一輔助風(fēng)管進(jìn)入站臺公共區(qū)，風(fēng)管設(shè)置電動風(fēng)閥，原理圖見圖4。

圖4 兼輔助排煙的車站隧道通風(fēng)系統(tǒng)原理圖

站臺發(fā)生火災(zāi)時，關(guān)閉隧道風(fēng)系統(tǒng)活塞風(fēng)閥及相關(guān)機械風(fēng)閥，打開輔助排煙風(fēng)閥，啟動兩端各一臺TVF風(fēng)機低速運行進(jìn)行輔助排煙，此時樓扶梯處風(fēng)速3.9m/s，滿足1.5m/s風(fēng)速要求。根據(jù)TVF低速運行風(fēng)機風(fēng)量反推計算最多樓扶梯組數(shù)10組。

方案6：無設(shè)置軌道軌頂排風(fēng)系統(tǒng)的車站，利用TVF風(fēng)機（風(fēng)量90m3/s）輔助排煙，站臺門上方設(shè)置輔助排煙風(fēng)口及電動風(fēng)閥，單側(cè)6個2000mm×600mm共12個，原理圖見圖5，對于樓扶梯組數(shù)較多的車站，需驗算輔助排煙風(fēng)口尺寸與個數(shù)。

圖5 兼輔助排煙的車站隧道通風(fēng)系統(tǒng)原理圖

站臺發(fā)生火災(zāi)時，關(guān)閉隧道風(fēng)系統(tǒng)活塞風(fēng)閥，打開輔助排煙風(fēng)閥，啟動兩端兩臺TVF風(fēng)機進(jìn)行輔助排煙，此時樓扶梯處滿足1.5m/s風(fēng)速要求。

3.2 不開站臺門的輔助排煙設(shè)計方案比較

方案1：滿足樓梯間或扶梯口處不小于1.5m/s的向下氣流要求，適用于樓扶梯組數(shù)≤ 7組的車站，公共區(qū)送風(fēng)系統(tǒng)需按排煙標(biāo)準(zhǔn)修改，控制簡單，但該方案公共區(qū)送風(fēng)管尺寸加大對車站規(guī)模影響較大，部分常規(guī)車站無法實施，同時要求站臺兼排煙的送風(fēng)口確保在儲煙倉內(nèi)，兩種工況下的風(fēng)口調(diào)試?yán)щy。

方案2：通過增加公共區(qū)排煙風(fēng)機風(fēng)量滿足風(fēng)速要求，維持原車站系統(tǒng)設(shè)計，簡化了系統(tǒng)，但加大風(fēng)機風(fēng)量增加了設(shè)備投資，同時排煙風(fēng)管尺寸加大對車站規(guī)模影響較大，部分常規(guī)車站特別是樓扶梯組數(shù)≥5的車站無法實施。

方案3：可以滿足樓梯間或扶梯口處不小于1.5m/s的向下氣流要求，適用于樓扶梯組數(shù)≤ 7組的車站，對車站規(guī)模影響不大，但需要確保排煙口在儲煙倉內(nèi)，同時風(fēng)口入口600mm范圍內(nèi)不能布置綜合管線，靠近站臺門的吊頂宜采用鏤空框架造型；另因需開啟TVF風(fēng)機進(jìn)行抽排，以減少通過軌頂排熱風(fēng)孔對軌行區(qū)的排風(fēng)，又要避免煙氣沿著軌頂排風(fēng)口進(jìn)入軌行區(qū)，因此前期需要深入的模擬和現(xiàn)場調(diào)試，否則達(dá)不到設(shè)計排煙效果。

方案4：滿足樓梯間或扶梯口處不小于1.5m/s的向下氣流要求，適用于樓扶梯組數(shù)≤ 7組的車站，較方案3更易調(diào)試，排煙效果好，但由于需要設(shè)置夾層，部分車站特別是兩柱三跨車站實施困難，影響房間布置。

方案5：滿足樓梯間或扶梯口處不小于1.5m/s的向下氣流要求，適用于無設(shè)置軌道排風(fēng)系統(tǒng)且樓扶梯組數(shù)≤10組的車站，軌行區(qū)上方設(shè)置專用輔助排煙軌頂風(fēng)道，可實施性強，排煙效果好，對車站規(guī)模影響小，但由于增設(shè)軌頂排煙風(fēng)道，增加了土建造價。

方案6：可以滿足樓梯間或扶梯口處不小于1.5m/s的向下氣流要求，較方案5相比，減少了土建造價，但對站臺門上方的輔助排煙電動風(fēng)閥密封性要求比較高，同時需要確保排煙口在儲煙倉內(nèi)，風(fēng)口入口600mm范圍內(nèi)不能布置綜合管線，靠近站臺門的吊頂宜采用鏤空框架造型；站臺門上方的排煙風(fēng)閥尺寸和個數(shù)，前期需要深入的模擬確定。

4 結(jié)論及建議

（1）方案1與2對建筑規(guī)模要求比較高，以8A標(biāo)準(zhǔn)車站為例，排煙風(fēng)管風(fēng)速不超過20m/s，公共區(qū)送風(fēng)管需采用2000mm×1250mm，土建規(guī)模加大，投資增加，因此不建議采用。

（2）方案3 TVF風(fēng)機與TEF風(fēng)機組合方案需要前期根據(jù)每個車站的實際情況進(jìn)行深入研究與氣流模擬，控制復(fù)雜，前期工期投入大，現(xiàn)場調(diào)試工作量多，實際排煙效果有待檢驗，故筆者不推薦采用。

（3）方案4在部分地鐵工程中已得到采用，排煙效果好，適用性強（樓扶梯組數(shù)≤ 7組），控制與調(diào)試較方案3簡單，對土建規(guī)模影響較方案1與2小，建議采用。

（4）方案5與6對比，方案5排煙效果好，適用性強（樓扶梯組數(shù)≤ 10組），而方案6煙氣進(jìn)入車站隧道后由活塞風(fēng)井或者排風(fēng)井排出地面，不滿足《火標(biāo)》第8.1.3條第2款規(guī)定，因此對于無設(shè)置軌道排風(fēng)系統(tǒng)的車站，建議采用方案5。