地铁车站防排烟系统设计刍议 2005

地铁车站防排烟系统设计刍议中铁隧道勘测设计院股份有限公司　苏立勇☆摘要　根据地铁车站的实际情况,结合设计中遇到的实际问题对地铁车站的防排烟系统设计进行了探讨,认为在地铁车站设计中应尽量简化防排烟系统,车站公共区可以划分为站厅、站台两个防烟分区,设备及管理用房采用以密闭防烟为主、走道排烟为辅的方式可以节省空间,降低地铁造价,提高系统的可靠性。

关键词　地铁车站　防排烟系统　公共区　车站轨道区　防烟分区　设备管理用房C o m m e nts o n s m o k e c o ntr ol s yst e md e si g n f or u n d e r gr o u n d r a il w a y st a ti o nsBy Su Liyong★Abst r a ct　According t o t he actual conditions of t he underground railway station,combined t o t he p ractical p roble m in design,discusses t he smoke cont rol system design.Maintains t hat t he smoke cont rol syste m should be simplified,p ublic zone should be divided int o two smoke cont rol zones,a nd t hat it can save sp ace,reduce const ruction cost a nd imp rove reliability of t he syste m t o ta ke close smoke p revention as t he main way,assisted by way of smoke exhaustion t hrough t he walkway in equip me nt and ma nage ment rooms.Keywor ds　underground railway station,smoke cont rol syste m,p ublic zone,t rack zone,smoke cont rol zone,equip me nt and ma nage ment room★China Railway Tunnel Survey&Design Institute Co.,Ltd.,Luoyang,Henan Province,China1　地铁车站公共区的防、排烟系统1.1　地铁车站公共区防、排烟分区的划分1.1.1　地铁车站公共区防、排烟分区存在的问题地铁车站一般由站厅层、站台层组成,从使用功能上可划分为公共区和设备管理用房区,通过3～4个出入口与地面连通。

地铁车站可划分为三个防火分区,其中站厅、站台公共区划分为一个防火分区,车站两端的设备及管理用房各划分为一个防火分区。

《地铁设计规范》(G B50157—2003)[1]第19.1.37条规定:“地下车站站厅、站台的防火分区应划分防烟分区,每个防烟分区的建筑面积不宜超过750m2……”,其条文说明中指出,该条根据日本防火法规和我国《高层民用建筑设计防火规范》(G B50045—95　2001版)[2](以下简称《高规》)的规定制定,并考虑到地铁的站厅或站台的使用面积为1500m2左右,为将一个站厅或站台划分为两个防烟分区,因此将每个防烟分区的建筑面积确定为不宜超过750m2。

将采用屏蔽门系统的地铁车站划分为四个防烟分区当然是可行的,但是对于采用非屏蔽门系统的车站,由于车站和车站的轨道区相连通,且排烟管与列车轨顶排风道共用,如何将车站区和轨道区分开,车站轨道区面积是否应计算在防烟分区面积之内是设计人员必须考虑的问题。

《地铁设计规范》(G B50157—2003)[1]规定:地下车站站厅、站台乘客疏散区应划分为一个防火分区,防烟分区不能跨越防火分区。

从中可以看・19・ 暖通空调HV&A C　2005年第35卷第8期 设计参考☆苏立勇,男,1973年1月生,大学,工程师471009河南省洛阳市陵园东路4号中铁隧道勘测设计院股份有限公司(0739)62632533E2mail:suliyong@收稿日期:20041101修回日期:20050623出,站厅、站台公共区的防火分区不包括轨道区,那么防烟分区当然也不应该包含车站轨道区。

但对于采用非屏蔽门系统的车站,其排烟管及排烟口却布置在车站轨道区内,这显然是一对矛盾。

1.1.2　车站公共区防、排烟分区新思路列车发生火灾时,列车应首先驶入车站,疏散人流,通过站台层公共区的列车轨顶排风道进行排烟。

其火灾救援模式和站台层公共区的火灾是一样的,且采用了同一个排烟系统,两者无法隔离,应将车站轨道区和车站公共区划分一个防火分区。

对于采用牵引网供电的地铁,因受牵引网影响事实上难以将站台公共区划分为两个防烟分区。

下面尝试分析将站厅、站台公共区各划分为一个防烟分区。

控制防烟分区允许面积的目的,主要是为避免防烟分区太大,造成高温烟气波及面积加大,受灾面积增加,不利于安全疏散;同时防止系统规模太大,风机功率增加,风管断面增加,占用有效空间,增加造价。

在地铁中通常由通风空调系统兼排烟系统,对于采用非屏蔽门系统的地铁车站其通风空调系统本身很大,排风量通常在240000～380000 m3/h之间,不存在因排烟分区面积增加而导致系统规模增大的问题,完全可以满足车站排烟量的需要(换气次数可在20h-1以上)。

地铁车站窄而长,宽度方向一般不超过20m,排烟口与防烟分区内最远点的水平距离不超过30m,完全可以避免烟气在顶板下聚积过多而侵入相邻区域,从而安全有效地控制烟气的流动、迅速排除烟气,保证人员疏散。

从《地铁设计规范》(G B50157—2003)[1]第19.1.37条来看,该条文所用词汇为“不宜”。

从规范用词来讲,“不宜”表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做。

因此,在执行有困难的情况下,允许对该条规定有所选择。

我国现行的《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》[3]和上海市《民用建筑防排烟技术规程》[4]均规定每个防烟分区的建筑面积不宜超过2000m2。

而将地铁的车站站厅或站台公共区分别划分为一个防烟分区,防烟分区的建筑面积也仅为1500m2左右。

实际上,地铁车站公共区不同于普通的民用建筑,其火灾荷载通常非常低,人员停留时间短,不易发生火灾,因此适当加大防烟分区面积是可行的,与实际的情况也相符,便于实施。

综上所述,对于采用开/闭式通风空调系统的地铁车站,车站站厅、站台公共区应分别划分为一个防烟分区,车站轨道区属于站台公共区防烟分区。

1.2　出入口通道的防、排烟系统1.2.1　出入口通道的长度计算《地铁设计规范》(G B50157—2003)[1]规定,对于连续长度大于60m的出入口通道应设置机械防、排烟设施。

但规范并没有对出入口通道的长度如何计算作具体的规定,设计人员对此理解不尽相同。

目前常见的有以下几种做法(见图1):第一图1　出入口通道排烟系统布置图种做法是按照站厅至扶梯底第一个踏步的长度(L1)进行计算,第二种做法是按照站厅至通道地面开口开始部位长度(L1+L2)进行计算,第三种做法是按照站厅至通道开口结束部位长度(L1+ L2+L3)进行计算。

关于连续长度大于60m的出入口通道应设置机械防、排烟设施的原因,并未见有关的权威解释,结合其对超过20m的内走道应设置防、排烟设施之规定的解释,应该主要是考虑到人的疏散距离。

《高规》[2]在条文说明中指出,人在浓烟中低头掩鼻可通行的最大距离为20～30m,由于这些出入口通道两端连接车站站厅与外界,可以认为有自然通风,烟气积聚不像内通道那样严重,因此对出入口通道的规定比内走道宽松,但其保证最不利疏散距离仍不超过30m。

出入口通道扶梯第一个踏步处设置的挡烟垂壁可将出入口通道划分为两个防烟分区。

挡烟垂壁至外界部分划分为一个防烟分区,该防烟分区由于与地面连通,可按照自然防、排烟考虑,不必考虑防、排烟设施。

挡烟垂壁至车站站厅部分划分为一个防烟分区,该防烟分区应满足最不利疏散距离不・29・设计参考 暖通空调HV&A C　2005年第35卷第8期 超过30m的要求,也就是说该防烟分区长度不应超过60m,否则应设置机械防、排烟设施。

因此,对于出入口通道的长度计算应按照站厅至扶梯底第一个踏步进行计算,该长度超过60m应设置机械防、排烟设施。

1.2.2　出入口通道防、排烟系统的设置设计中常从车站站厅层公共区排烟干管引出支管作为出入口通道的排烟管,由其负责出入口通道的排烟。

该方式看似简单,但存在以下问题:站厅公共区排烟量大,系统难于与出入口通道的排烟量匹配;需要设置相应排烟阀,控制复杂;排烟管道穿越多个防火分区,管道的耐火极限要求提高;由于站厅与出入口通道的高度要求不同,排烟管道难以进入出入口通道(对于暗挖施工的车站,结构上也难以处理)。

因此,通常这种方式难以满足实际的排烟要求,效果较差。

出入口通道应单独设置机械排烟系统,排烟风机布置与地面出入口结合。

该方式尽管增加了一台排烟风机,但由于其控制简单,易满足出入口通道的排烟要求,且容易实施,因此出入口通道排烟应采用单独设置机械排烟系统的方式。

2　车站设备管理用房区的防排烟系统地铁车站的设备及管理用房区是车站安全运营的心脏部位,因而其防排烟系统的设置是非常重要的。

当个别设备及管理用房发生火灾而不能安全有效地迅速排除烟气时,会影响到其他房屋的安全,极易造成整个设备管理用房区的混乱,进而严重影响整个车站甚至整个地铁的正常运营。

但是,由于设备管理用房小而凌乱,各种房屋的使用功能以及火灾性质差异很大,因而给防排烟系统的设置带来了很大的困难。

在较为集中的设备及管理用房区内至少需要设置通风、空调风管系统7个以上,而且还有众多的电力电缆桥架、通信电缆桥架和各种口径的水管,各系统的管路像蜘蛛网一样纷杂交错。

在有限的空间中布置如此复杂的系统,其难度可想而知。

在目前的地铁设计中,往往要求对每个房间都考虑设置机械排烟,这更大大增加了管线布置的困难,导致了层高增加,同时由于系统过于复杂,实际效果难以达到设计要求,降低了系统的可靠性。

因而,应在满足消防安全和人员疏散要求的前提下,尽可能地简化设备管理用房区的防排烟系统,以减小层高,降低造价。

《地铁设计规范》(G B50157—2003)[1]规定设备及管理用房的下列场所应设置机械排烟设施:同一防火分区内的地下车站设备及管理用房总面积超过200m2,或面积超过50m2且经常有人停留的单个房间;最远点到地下车站公共区的直线距离超过20m的内走道。