城市地鐵防排煙技術探討

肖磊+梅旭

摘 要：本文以城市地鐵防排煙技術為研究對象，首先分析了地鐵防排煙系統的構成，進而探討了地鐵車站公共區及區間隧道的防排煙設計，在此基礎上，分析了地鐵火災工況排煙模式并探討了未來發展重點，相信對從事相關工作的同行能有所裨益。

關鍵詞：城市地鐵 防排煙 排煙模式

中圖分類號：U231 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）10（b）-0066-02

煙氣窒息和中毒是造成地鐵火災中人員死亡的主要原因。地鐵防排煙系統擔負著排熱、排煙、補充新風的重任，通過控制煙氣產物及運動以改善火災環境、降低火場溫度以及熱煙氣和火災熱分解產物的濃度、改善視線，其性能對于保障地鐵火災中人員的生命安全以及保護隧道內基礎設施和結構都至關重要，是衡量和評估地鐵整體可靠性、安全性以及疏散防災能力的重要指標。

1 地鐵防排煙系統的構成

地鐵的防排煙系統總體可分為以下兩種構成方式：（1）通風系統和排煙系統分開設置，各自分別成為相對獨立的系統，這種形式的系統將需要投入較大的成本。（2）通風和排煙同為一個系統，即通風系統和排煙系統均由相同的風機、消音器、風口、風道和風亭組成。由風機正轉或反轉以及閥門轉換，來實現系統的送風或者排煙。目前北京地鐵的車站防排煙系統均與車站通風空調系統合用，在正常運行情況下為通風功能，在火災情況下轉換為控煙、排煙功能。對于空調通風與防排煙系統合用的車站，空調通風系統主要由隧道通風系統（含防排煙系統）和車站通風空調系統（含防排煙系統）兩大部分組成。

2 地鐵車站公共區及區間隧道的排煙設計（集成閉式系統）

2.1 車站公共區站廳、站臺（標準站）

車站公共區機械排煙系統由平時通風空調系統兼作。車站每端設置的2臺可逆轉TVF軸流風機，兼作排煙風機，風量滿足同時排除站廳、站臺2個防煙分區的煙量。站臺軌道上方排風管道、站廳排風管道和站臺層排風管兼作排煙管道，排煙風口沿車站縱向布置。站臺各排煙管道上均設有可電控的防火閥，可根據不同的火災部位，切換不同的管道排煙。車站內發生火災時，立即轉換車站公共區通風空調系統進入火災模式，保證站廳到站臺的樓梯和扶梯口處具有不小于1.5m/s的向下氣流。通常氣流組織形式是采用兩側由上向下送風，送風管分設在沿車行方向站廳和站臺上方兩側，中間上部設回/排風管，車站軌行區正上方設回/排風管道并均勻布置排風口。

2.2 區間隧道

區間隧道通風系統的主要設備包括設于每個區間兩端頭的TVF事故風機、射流風機和相應的風閥、消聲器和相關的閥門，通過相關風閥的開啟和關閉，實現車站公共區送、排風與區間隧道機械通風運行模式的轉換。2臺隧道風機可并聯對一條區間隧道通風，也可2臺隧道風機互為備用，單獨對一條區間隧道通風，以滿足車站相鄰區間隧道正常工況、阻塞工況通風降溫或火災工況時排煙要求。

2.3 設備管理

用房面積超過200m2房間設機械排煙系統，最遠點至公共區超過20m的內走道設機械排煙系統，走道內設置常閉排煙口。排煙風機單獨設置，排煙管路與設備管理用房排風系統共用。

2.4 長通道

長度超過60m的地下通道和出入口通道應設機械排煙系統。

3 地鐵火災工況排煙模式

3.1 站廳層公共區火災工況排煙模式

當站廳層公共區發生火災時，關閉站廳層送風系統和站臺層排風系統，啟動部分組合式空調機組向站臺送風，站廳層排風系統排除煙氣，使站廳層公共區形成負壓，新風由出入口和站臺自然補入，煙霧不致擴散到站臺層，便于人員從車站出入口疏散至地面。

3.2 站臺層公共區火災工況排煙模式

當站臺層發生火災時，車站兩端雙風機共同進行排煙，關閉站廳層排風管和站臺下通風道，開啟區間風閥，形成火災站臺層排煙，出入口、樓梯口自然進風（部分線路同時由站廳層機械送風）的局面，使樓梯口形成速度不小于1.5m/s的向下氣流。在此同時樓扶梯口處擋煙垂簾下降至距地面不小于2m，四周擋煙垂簾下落至地面，防止煙氣向站廳層擴散。

3.3 車站軌道區火災工況排煙模式

車站軌道區發生火災，啟動車站站臺層排煙及軌道區上部排煙，站廳層補風，當站臺層設有屏蔽門/安全門時，停車側應打開。排煙量除了滿足與列車火災規模匹配的煙量外，還應滿足站廳至站臺樓扶梯口不小于1.5m/s的向下氣流。

3.4 設備管理區火災工況排煙模式

在發生火災時，根據火災發生的具體位置組織排煙，同時設備管理用房的空調機組兼作補風機。對于氣體滅火房間，火災時關閉該滅火單元內的所有送排風口或送排風支管上的電動閥門，同時關閉送排風機，以使房間密閉。滅火后開啟房間內的常閉排煙口及排風機排除廢氣。

3.5 列車在區間隧道中火災工況排煙模式

當列車在區間隧道發生火災時，排煙模式見圖1。火災工況排煙系統運行模式如下：（1）隧道內列車頭部著火時，列車前方一側車站風機排煙，后方車站風機均送風，乘客向列車后方方向迎風撤離。（2）隧道內列車尾部著火時，列車前方車站風機正轉送風，后方車站風機排煙，乘客向列車前方方向迎風撤離。（3）隧道內列車中部著火時，則要根據列車停靠位置，根據上述原則確定組織排煙方向，一部分乘客順著已被沖淡并降溫的煙氣流動方向，通過最近的中間聯絡通道向另一隧道疏散撤離，一部分乘客迎風向較近的車站撤離。（4）火災區間如果設有射流風機，則射流風機按照上述風向投入運行。

4 地鐵防排煙待解決問題與未來發展重點

結合多年地鐵防排煙系統檢驗鑒定及有關防排煙、安全疏散等的研究工作，對地鐵防排煙技術現存問題及其未來發展重點提出幾點體會。

4.1 設備與控制模式應簡化

通風空調系統和防排煙系統涉及控制模式太多，造成全線設備與風閥等輔助裝置數量巨大，給操作控制、維護管理都帶來了非常大的難度。從目前來看，北京地鐵正在向著模式精簡的方向發展，但是與此同時也帶來了許多新的問題有待解決。具體如下：（1）到目前為止，幾乎所有新線設計中已將標準站（面積不超規）的站廳層和站臺層分別作為一個防煙分區和一個控制模式處理。但是此種做法要將公共區站廳和站臺的排煙量按照公共區總面積進行計算，故設備能力需大幅增大。（2）為減少設備與閥門數量，使得“集成閉式系統”技術產生并得到普遍的應用。但若增大運載量，則會造成站臺長度增長，使得風管截面積過大，對空間要求增大，風機等設備選型增大。（3）區間隧道火災排煙的模式控制更為繁瑣，涉及相鄰多個站及區間風井設備的聯合動作，如何減少區間火災模式控制量、提高設備利用率是未來需要探討和解決的問題之一。endprint

4.2 地鐵區間隧道內火災時的安全疏散

由于目前設計普遍采用排煙與空調系統合用的形式，隧道內為全縱向通風排煙，使得列車中部發生火災的人員疏散問題始終未能得到有效的解決，總有一部分乘客需要穿越煙氣彌漫區域進行逃生，形成對安全的威脅。該問題的解決有賴于排煙系統設計方式的改進，若借鑒長、大地下隧道的做法，考慮區間內增設專用排煙管道，無疑將使建設成本大幅增加。

4.3 射流技術的有效利用

地鐵區間隧道中存在氣流復雜的單渡線、交叉渡線、端頭折返線以及大斷面區間停車線等位置處，通過設置射流風機以輔助火災時氣流組織，經實際測試可以使著火側區間隧道的排煙風速大幅升高，有效減少聯動設備，達到規范要求。對于線路高差大、坡度高的區間隧道，為加強控制通風排煙工況下的煙氣流動，強化單向坡線路區間火災工況下的氣流組織，考慮在站臺端部設置噴嘴形成射流，將傳統設計方案中垂直向下改為斜向區間輸送氣流。

4.4 換乘車站或交通樞紐車站

換乘車站或作為交通樞紐的車站，防排煙策略則不能按常規設計模式一概而論，需考慮到車站具體結構、相鄰線路車站公共區的影響、換乘設置等因素，合理考慮公共部分的預留、預埋等，在排煙能力指標及風亭、風道等設置上統籌規劃，不同線的通風空調系統宜獨立設置，分期實施，以便于后期不同的運營部門管理。

4.5 補風條件與隔煙裝置

車站出入口作為主要（部分車站為唯一）的補風區域，兩端應設計相對對稱和足夠的面積；樓扶梯面積除符合疏散要求外應做流體阻力平衡考量；樓扶梯口、樓扶梯四周等位置處的擋煙垂簾、擋煙垂壁等防火隔煙裝置要提高安裝質量、減小漏風，以上對于站內合理組織氣流、防止煙氣蔓延、保證樓扶梯口處的向下氣流速度至關重要。

4.6 排煙系統功能的實現

現有規范對防排煙系統與事故通風和正常通風空調系統合用的條件下，功能兼顧時必須滿足可靠性要求和具備快速轉換功能進行了規定，但卻沒有給出具體的措施范例。設計中，如何加強模式轉換的針對性設計，解決系統共用時風亭、風閥、風道等可能產生的竄煙問題，還需做更多的思考與嘗試。系統控制上，目前普遍存在的問題是風機、風閥與防火閥由BAS與FAS分開監控，無法統一管理，且圖形界面中無法全面顯示執行狀態。進一步改進控制系統與操作界面，提高系統的集成程度，是未來管理層面需努力的方向。

參考文獻

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