地铁车站消防验收中防排烟重难点问题设计探讨

2022-05-12高煌

铁道建筑技术 2022年4期

高煌

(中铁第五勘察设计院集团有限公司北京 102600)

1 引言

近年来，各地城市轨道交通工程迅速发展，同时建设部门对工程消防问题也愈发重视，相继出台了《建筑设计防火规范》(GB 50016—2014)[1]、《建筑防烟排烟系统技术标准》(GB 51251—2017)[2]、《地铁设计防火标准》(GB 51298—2018)[3]等国家工程建设技术标准，消防验收要求也愈加严格。新标准的实施对地铁工程防排烟设计提出了进一步严格要求，且不同规范条文之间又存在一定差异，对规范条文如何理解与落实是地铁建设各参与方所面临的新挑战。本文结合相关规范要求与工程实际，对地铁车站消防验收中常遇到的防烟分区划分、排烟量计算、站台辅助排烟、走廊排烟系统支管控制、楼梯间加压送风等问题进行了探讨研究，并给出了推荐设计方案。

2 防烟分区划分与排烟量计算

对于防烟分区的划分、系统排烟量计算及排烟风机选型的规定，(GB 50157—2013)《地铁设计规范》(以下简称“地铁规范”)、(GB 51251—2017)《建筑防烟排烟系统技术标准》(以下简称“烟标”)及(GB 51298—2018)《地铁设计防火标准》(以下简称“火标”)三者的规定存在一定差异，因此在消防审查及验收中常常出现争议[4－5]。

2.1 防烟分区划分

(1)车站公共区

对于车站公共区防烟分区的划分，“地铁规范”第28.4.8条规定“站厅与站台的公共区每个防烟分区的建筑面积不宜超过2 000 m2”，在平时的设计中，站厅、站台公共区的防烟分区面积基本均能实现不超2 000 m2，本条规定较容易执行，因此“火标”第8.1.5条中对站厅公共区的防烟分区面积不超2 000 m2使用的是“不应”字样，更加严格地将站厅公共区防烟分区面积限制在2 000 m2以内。

无论是“地铁规范”还是“火标”都未对防烟分区长度做要求；而“烟标”第4.2.4条则对公共建筑防烟分区“长边最大允许长度”做了明确规定(见表1)。

表1 公共建筑、工业建筑防烟分区最大允许面积及其长边最大允许长度

地铁建筑层高大多在3～6 m范围内，站台公共区长度在120～180 m不等，如按照烟标“长边36 m”的要求，站台公共区至少要划分为4个以上的防烟分区，这不仅对站台公共区的管综布置带来极大压力，而且排烟系统的控制也愈加复杂。同时，根据既有车站公共区排烟测试经验，不考虑防烟分区长度的情况下，烟气控制效果也可满足疏散要求[6－7]。

因此，对于车站公共区的防烟分区划分，建议严格执行“火标”，不必受制于“烟标”关于防烟分区长度的要求。

(2)其他排烟区域

地下车站内除公共区外，超20 m的设备区内走道、超60 m的出入口通道、超60 m的物业联通道等也需要设置排烟系统[8－9]。这些区域与常规公共、民用建筑类似，属于狭长通道空间，且按长边长度划分防烟分区对车站管综布置影响不大，同时可有效缩短烟气蔓延的距离，明显提升狭长通道空间的烟气控制效果，更有利于人员疏散。因此，对于地铁设备区内走道、出入口通道及物业联通道，建议严格执行“烟标”，防烟分区划分应满足长度要求。

2.2 排烟风量计算

关于排烟风量计算，地铁设计中执行的主要规范规定的计算方法基本分为两种，一是“火标”中规定的“按最大防烟分区面积及系统漏风量计算”，二是“地铁规范”“烟标”及《城市轨道交通技术规范》(GB 50490—2009)[10]中规定的“按两个最大的防烟分区排烟量之和计算”，两种计算方法对应的排烟风机选型参数差异较大。

一方面，系统漏风量难以准确量化[11]，另一方面，站台公共区排烟时需满足楼梯口向下不小于1.5 m/s的风速，这就要求公共区排烟风机需尽量取大；再者，《城市轨道交通技术规范》为强制性标准，应严格执行。综合考虑以上因素，对于车站公共区的排烟量计算，建议采用同时排除两个最大的防烟分区排烟量之和计算；对于层高小于6 m的车站其他排烟区域，按照“烟标”要求划分防烟分区并计算排烟量；对于层高大于6 m的特殊车站，按照“烟标”规定的排烟量与“火标”规定的排烟量相差10倍之多，导致管线布置、配电容量等设计极其不合理，因此建议不执行“烟标”的要求。

3 站台公共区辅助排烟设计

站台公共区火灾排烟工况下，需满足楼梯口向下1.5 m/s风速的要求，设计中常常采用打开隧道风机、排热风机及两端站台门的方法辅助排烟，该辅助排烟方法排烟速度较快，楼梯口向下风速可达5 m/s以上[12]。但是，该辅助排烟模式与“火标”存在一定冲突。“火标”8.1.3条第2款规定“当对站台公共区进行排烟时，应能防止烟气进入站厅、地下区间、换乘通道等邻近区域”；“火标”8.2.3条第3款规定“车站公共区发生火灾，驶向该站的列车需要越站时，应联动关闭全封闭站台门”。显然，开启站台门辅助排烟，烟气进入了地下区间隧道，不符合“火标”的规定，该问题在近年来的消防审查中被多次提及。

为满足“火标”8.1.3及8.2.3的要求，建议采用在站台层设置转换风室、站台公共区设置专用辅助排烟风管的方法，并利用排热风机、轨顶排风道辅助排烟，可满足烟气不进入区间隧道的要求，具体布置方案见图1。

图1 典型车站站台公共区辅助排烟布置

在站台层设备管理用房区设置转换风室，转换风室也可设置于设备管理用房上部做夹层实现，不增大建筑面积。轨顶排热风道、辅助排烟风管分别接入转换风室，并单独设置电动风阀，转换风室出风再接入轨顶排风道与排热风机相连。站台公共区火灾时，轨顶排热风道电动风阀关闭，辅助排烟风管电动风阀打开，实现辅助排烟功能的同时，保障烟气不进入区间隧道，满足了“火标”要求。

4 走廊排烟系统支管控制

为满足“烟标”对于防烟分区长度的要求，地铁车站设备区走廊通常需划分为两个及以上的防烟分区，排烟系统设计为一台排烟风机负担多个防烟分区，而对于各防烟分区排烟支管的控制并没有统一的做法。目前常用的主要有4种方案:(1)支管设置多个常闭排烟口；(2)支管设置排烟阀；(3)支管设置电动调节阀；(4)支管设置全自动排烟防火阀。

同时，“烟标”4.4.12条第4款规定:“火灾时由火灾自动报警系统联动开启排烟区域的排烟阀或排烟口，应在现场设置手动开启装置”，因此在近年来的消防验收中，设备区走廊排烟系统负担两个及以上的防烟分区时，均要求增设现场手动开启装置。

方案一在排烟支管设置排烟防火阀＋多个常闭排烟口，需要同时设置多个就地控制装置，当触发就地控制装置启动排烟时，FAS除了联动开启排烟风机、补风机以外，还需联动开启支管其他排烟口，联动控制较为复杂。方案二和方案三在排烟支管分别设置排烟阀和电动调节阀＋排烟防火阀，仅需每个防烟分区设置一个就地控制装置，触发就地控制装置启动排烟时，只需联动开启排烟风机和补风机，控制较为简单。但方案三电动调节阀为线性开启，其执行机构全程开启时间一般为15～30 s不等，不满足“烟标”5.2.3条“当火灾确认后，火灾自动报警系统应在15 s内联动开启相应防烟分区的全部排烟阀、排烟口、排烟风机和补风措施”的要求。方案四在排烟系统支管上设置全自动排烟防火阀，将方案二排烟阀和排烟防火阀合二为一，节省了安装空间，同时全自动排烟防火阀复位较为方便。但目前《建筑通风和排烟系统用防火阀门》(GB 15930—2007)中未列及全自动排烟防火阀，暂时无法实现3C认证，待该类防火阀纳入国家标准后可实施采用。

综上分析，设备区走廊排烟系统支管控制方案建议采用方案二(支管设置排烟防火阀＋排烟阀)，同时设置常开的排烟风口，排烟风口的数量需满足单个排烟口最大允许排烟量的要求。

5 楼梯间加压送风

在近年来的消防设计及验收中，车站楼梯间加压送风常出现的问题有两个:(1)加压送风量的计算大小不一；(2)现场实测余压值不足或余压值超标。

5.1 加压送风量的计算

地铁车站的结构形式一般为地下2～3层，加压送风多采用直灌式送风方式。根据“烟标”3.3.3条第2款的规定，直灌式加压送风系统计算送风量应增加20%。本文以典型标准站2层封闭楼梯间为例，计算系统最小加压送风量，如表2所示。计算楼梯间为地下2层封闭楼梯间，站厅、站台层各设置疏散门一个，疏散门尺寸为1.5×2.3 m，采用直灌式加压送风系统时，其计算加压送风量最小值为15 374 m3/h，加压送风机选型风量应为不小于该计算风量的1.2倍。

表2 典型标准站封闭楼梯间加压送风量计算 m3/h

5.2 加压送风系统余压控制

随着消防验收工作的进一步从严，现场验收对楼梯间的余压值要求越来越严格，在现场实测时常出现余压值不足或余压值超标的情况。

造成实测余压值不足的原因主要是送风量不足，设计时应注意核算加压送风机压头，避免风压不足造成系统实际风量减小。对于送风管路特别长的情况，风机风量选型时应在选型系数1.2的基础上适当增大，充分考虑系统实际漏风量。

造成余压值超标原因主要有两个:一是余压阀面积不足，设计时应详细核算余压阀面积；二是加压送风机压头选型偏大，造成系统实际风量增大。因此，加压送风机的压头选型过大或过小均会出现问题，考虑到风机压头计算选型难以精确控制，建议在加压送风管路上设置一手动调节阀，风机压头按最不利值选取，当实测余压值偏高时，通过调节手动调节阀增大管路阻力，从而将余压值控制在规范规定的限值内。