帶有上蓋物業開發的地鐵車輛段通風防排煙系統設計

劉正清

帶有上蓋物業開發的地鐵車輛段通風防排煙系統設計

劉正清

（中信建筑設計研究總院有限公司 武漢 430014）

針對目前國內上蓋物業開發的車輛段防排煙設計無明確規定的問題，以某市地鐵線路中的車輛段為工程案例，對常用的計算方法進行比較分析得出較為合理的計算方法，并對上蓋范圍之內的咽喉區等排煙設計進行介紹，為后期類似工程的設計提供一定的參考。

上蓋物業開發；車輛段；通風；防排煙；設計

0 引言

軌道交通作為城市最主要的基礎設施之一，是城市發展增長的基本要素。然而常規軌道交通車輛段（停車場）占地面積大、經濟效益差，在城市土地稀缺的背景下，國內一些城市建設軌道交通車輛段（停車場）時，在滿足相關功能的前提下，對車輛段（停車場）進行上蓋物業開發，以復合性使用來提高土地使用率。雖然地鐵設施已經發展很長時間且技術也相對成熟，但由于車輛段建設上蓋成本高、技術相對復雜，因此目前在車輛段上進行上蓋開發的案例并不多。再加上蓋上物業開發是將車輛段、汽車庫和住宅疊加建造，車輛段屬于工業用房，汽車庫和住宅及配套用房屬于民用建筑，不同類別的建筑疊加建造，目前還沒有現行規范來規定指導此類建筑的消防設計，這方面的設計目前國內也少有成功的案例可以借鑒，也還處于探索階段。鑒于此，筆者結合某市地鐵某號線中帶有上蓋開發的停車場為案例，對其通風、防排煙設計展開介紹，希望能以后類似項目的設計提供一定的參考。

1 項目概況

本地鐵線路的停車場與另外一條線路的停車場共址設置，且本條線路包括一、二期工程用地。本停車場總圖采用順向并列式段型，房屋布置按功能分區。停車場按照預留自動化車場條件、預留上蓋條件布置，如圖1所示。本條線路一期工程用地面積為18.40hm2，二期用地為10.33hm2。新建房屋建筑面積一期約約95700m2，包括11個單體；二期約為26100m2，包括8個單體。上蓋物業開發將分兩期實施，上蓋結構板標高為9.000。一期蓋下的建筑單體有運用庫（含運轉綜合樓）、洗車機棚、輪對及受電弓檢測棚。廠前區的建筑單體均在上蓋范圍之外，包括綜合樓、食堂及公寓、綜合維修中心、物質總庫、材料棚、蓄電池間，如圖2所示。一期蓋上有6棟高層住宅樓和多層商業樓，蓋板面積：13.18萬m2。

圖1 停車場鳥瞰效果圖

圖2 停車場總平面圖

2 防排煙設計存在的問題

2.1 蓋下單體建筑火災危險性分類

表1 停車場單體建筑火災危險性等級分類

本停車場一期蓋下的建筑單體有運用庫（含運轉綜合樓）、洗車機棚、輪對及受電弓檢測棚。依據《地鐵設計防火標準》（報批稿）4.1.6條，各單體建筑火災危險性等級分類見表1。

2.2 存在的問題

目前我國的地鐵防排煙設計主要是依據《建筑設計防火規范》（GB 50016—2014）和《地鐵設計規范》（GB 50157—2013），這些規范對上蓋物業開發的車輛段防排煙設計均無明確規定，而正在報批的《地鐵設計防火標準》對該類項目的防排煙雖有了規定和說明，但針對蓋下運用庫（包括停車列檢庫、雙周/三月檢庫）并無明確的計算方法。目前在項目設計時，只能從已建成的類似項目中進行總結從而得出一些經驗來指導設計，這樣根據不同項目總結出了不同的計算方法，由于計算方法不一致，給設計的順利完成造成了很大的影響。

2.2.1 相關規范依據

《建筑設計防火規范》（GB 50016—2014）中8.5.2規定：建筑面積大于5000m2的丁類生產車間應設置排煙設施。

《地鐵設計防火標準》（報批稿）中8.4.2規定：車輛基地的停車庫等場所的防排煙設計，除應符合現行國家標準《建筑設計防火規范》GB 50016的有關規定外，尚應符合下列要求：（1）當廠房高度超過6m時，可不劃分防煙分區；（2）當丁類廠房采用機械排煙時，排煙量應按換氣次數不小于4次/h計算。

《地鐵設計規范》（GB 50157—2013）中28.4.10規定：地下車站站臺、站廳火災時的排煙量，應根據一個防煙分區的建筑面積按1m3/(m2·min)計算，當排煙設備擔負兩個防煙分區時，其設備能力應該按同時排除2個防煙分區的煙量配置。

2.2.2 存在的問題

（1）《建筑設計防火規范》和《地鐵設計防火標準》中均只對丁類廠房地排煙要求進行了規定，但運用庫中停車列檢庫、雙周/三月檢庫等存放著地鐵的車輛，屬于戊類廠房，兩個規范都對戊類廠房是否需考慮設置排煙設施沒有明確。

（2）停車列檢庫、雙周/三月檢庫等在不能滿足自然排煙要求的情況下需機械排煙，排煙量如何計算沒有明確。

3 方案的設定及計算結果分析

3.1 設定方案

帶有上蓋開發的車輛段上蓋面積大且上蓋要開發利用，蓋下單體建筑無法利用自然排煙來滿足排煙要求；結合國內類似工程案例蓋下單體建筑停車列檢庫、雙周/三月檢庫均采用機械排煙的排煙方式，排煙量的主要可以按以下三種不同方法來計算：

（1）根據《地鐵設計防火標準》中規定排煙量按換氣次數不小于4次/h計算。

（2）根據《地鐵設計規范》中規定一個防煙分區的建筑面積按1m3/(m2·min)計算。

（3）根據地鐵列車發生火災時煙羽流質量流量公式計算。

3.2 計算結果

停車列檢庫、雙周/三月檢庫建筑面積為52077.6m2，長度為432m、寬度為136.7m、層高為9m。由于不能滿足自然排煙要求，需設置機械排煙。為了避免某一列車發生火災時需要開啟庫內所有的排煙風機，而只開啟著火列車所在的區域的排煙風機進行排煙，利用擋煙垂壁把運用庫按列車行駛方向進行防煙分區的劃分，得到最大的防煙分區面積為2750m2。

針對上述三種不同的計算方案，分別進行計算得到以下結果：

（1）按換氣次數法計算得到排煙量：

1=2750×9×4=99000m3/h

（2）按單位面積排煙量法計算得到排煙量：

2=2750×1×60=165000m3/h

（3）按煙羽流質量流量法計算得到排煙量：

最小清晰度高度計算：

H=1.6+0.1

式中：H為最小清晰高度，m；為排煙空間的建筑凈高度，m。

該庫高度為9m，經計算最小清晰度高度為2.5m。

煙羽流質量流量按下式計算：

式中：為煙羽流質量流量，kg/s；Q為熱釋放量的對流部分，kW；一般取值為0.7，其中為火災時熱釋放量；地鐵列車設計火災規模通常為5.0～10.5MW，這里取8.5MW。

為燃料面到煙層底部的高度，m，取值應大于最小清晰高度，這里取值3m。

煙氣平均溫度與環境溫度的差值按下式計算：

式中：Δt為煙氣平均溫度t與環境溫度0的差值，℃，Δt=t0；c為空氣的定壓比熱，一般取1.02kJ/(kg?℃)。

排煙量按下式計算：

經計算=33.05m3/s=118980m3/h

按煙羽流質量流量法計算得到排煙量取值：3=120000m3/h

3.3 結果分析

經過比較1<3<2。從安全方面考慮，機械排煙量應按最大值選取，這樣可以最快的速度排出煙氣，從而減少人員傷亡和財物損失。停車列檢庫、雙周/三月檢庫內的每個防煙分區的排煙按1m3/(m2·min)計算得到的165000m3/h作為計算排煙量。

每個防煙分區選用兩臺低噪聲離心風機箱，排煙量為95000m3/h，整個停車列檢庫、雙周/三月檢庫選用32臺風機。平時通風與排煙合用一套系統。

由于停車列檢庫、雙周/三月檢庫四周都是開敞空間直通室外，可以自然補風，滿足補風量不小于排煙量的50%。

3.4 其他部位通風、防排煙設計

（1）運轉綜合樓為民用建筑，按《建筑設計防火規范》中規定：面積大于50m2的無窗房間和長度超過20m的疏散走道均應設置機械排煙系統。運轉綜合樓內疏散走道用擋煙垂壁分為四個防煙分區，煙量按走道面積加最大房間面積之和乘以120m3/h計算，排煙量為36000m3/h，需用4臺排煙量為40000m3/h的HTF型消防高溫排煙風機，采用2臺風量為42000m3/h軸流式風機進行機械補風，排煙、補風風機均設置于專用風機房內。樓梯間靠近室外側采用自然排煙方式，可開啟外窗面積滿足不小于2m2要求。

（2）咽喉區建筑面積約為3.8萬m2，建筑定義為亞安全區。為避免影響層高和節約初投資，在不影響上蓋物業開發的前提下布置自然通風天窗來滿足自然排煙，可開啟天窗面積應按不小于咽喉區建筑面積的5%計算，且天窗之間的距離應小于60m。考慮到咽喉區上下兩側是直通室外，可以扣除由于通室外部分自然排煙要求面積，剩下的不滿足部分通過設置9個側面設置百葉的天窗，每個天窗可開啟外窗面積為80m2來滿足自然排煙要求。

（3）洗車機棚、輪對及受電弓檢測棚靠近上蓋邊上，可以利用開外窗的來滿足自然排煙要求，可開啟外窗面積滿足不小于房間面積的2%。

4 結論

（1）帶有上蓋物業開發的車輛段通風設計要充分考慮上蓋物業開發對蓋下咽喉區及廠房、庫房自然通風的影響，結合上蓋物業開發要求利用自然通風井最大限度改善蓋下環境。

（2）帶有上蓋物業開發的車輛段的運用庫采用機械排煙時，要合理劃分防煙分區，每個防煙分區的排煙量需通過計算比較得出合理的計算值。

（3）帶有上蓋物業開發的車輛段的火災危險性及排煙設施的設置均需與消防性能化評估單位充分溝通確定，并取得當地消防部門的認可。

[1] GB 50016—2014,建筑設計防火規范[S].北京:中國計劃出版社,2014.

[2] GB 50157—2013,地鐵設計規范[S].北京:中國計劃出版社,2013.

[3] 中華人民共和國公安部.地鐵設計防火標準（報批稿）.

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[5] 高吉祥.帶上蓋開發的地鐵車輛段防排煙方案研究[J].中國新技術產品,2014,(3):36-37.

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[7] 程雅麗,朱建章.帶有上蓋物業開發的地鐵車輛段通風空調設計[J].暖通空調,2010,40(7):1-4.

[8] 劉桂江,王棟.蘇州太平車輛段上蓋開發消防設計[J].鐵道工程學報,2012,(11):67-72.

Ventilation, Smoke Prevention and Exhaust System Design of Underground Metro Depot with over Development of Buildings

Liu Zhengqing

( CITIC General Institute of Architectural Design and Research Co., Ltd, Wuhan, 430014 )

According to the present problem of ventilation, smoke prevention and exhaust system design of underground metro depot with over development of buildings design without making a clear regulation,combination the case of a metro depot, comparison and analysis the common calculation methods, it is obtained the reasonable calculation, and introduce the design of smoke exhaust for the throat area, provide certain reference for later similar buildings design.

over development of buildings; metro depot; ventilation; smoke prevention and exhaust; design

TU834

B

1671-6612（2020）03-344-04

劉正清（1985-），男，碩士研究生，工程師，E-mail：lzqwuse@163.com

2019-06-21