新標準下地鐵車站防排煙設計若干問題分析

周振波 宋奇帆

【摘要】自2018年以來，國家相關部門陸續(xù)頒布了地鐵工程防排煙設計的規(guī)范，對實際項目建設起到了科學指導的作用。不同規(guī)范標準由于頒布時間、制定社會背景等存在差異，造成設計人員在內(nèi)涵理解及條文實施時，在思想上形成了很多疑慮。筆者依照國家現(xiàn)行的規(guī)范，結(jié)合實際工程案例，解讀“煙規(guī)”的適用性、排煙風機風量的選擇、防排煙風口間距等幾大常見問題，以供同行參考。

【關鍵詞】地鐵車站;通風排煙;防排煙設計;防煙分區(qū)【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

地鐵為城市現(xiàn)代化發(fā)展中形成的一種客運量龐大的快捷式交通工具，地鐵車站也是人員高度密集化的公共場所之一。和地面建筑相比較，地鐵車站有環(huán)境密閉、連通地面的疏散出口數(shù)目少、逃生路徑較漫長等特點。若發(fā)生火災事故時，高溫濃煙將快速蔓延，增加現(xiàn)場人員疏散滅火搶險難度，煙氣中毒與窒息是造成人員傷亡的常見原因[1]。故而，在地鐵工程建設中，相關部門要科學布置防排煙設施，在事故場景下科學開展防排煙處理工作，這是減少人員傷亡及經(jīng)濟財產(chǎn)損失的一項重要舉措。

1、地鐵防排煙設計的必要性

國內(nèi)大部分地鐵車站和區(qū)間隧道深埋在地下空間，在運營空間封閉化、通道狹窄漫長、通風欠佳、局部電氣設備突發(fā)故障、日常巡檢管理不徹底及人為破壞等諸多因素的作用下，若發(fā)生火災事件，則車站中的氧氣會在很短時間內(nèi)被消耗殆盡，并且會聚集大量高溫煙氣，自然排除存在著較高的難度，進而釀成十分嚴重的災害事故。故而，通風排煙設計為地鐵防災系統(tǒng)建設完善的重要內(nèi)容之一，是其減少火災場景下人員傷殘及財產(chǎn)損失量的有效途徑之一，具有較高的現(xiàn)實價值。

2、新標準下地鐵車站防排煙設計相關問題

2.1“煙規(guī)”的適用性問題

《煙規(guī)》（GB51251-2017）為我國首本內(nèi)容具體、體系科學、實際可操作性較強的建筑防排煙系統(tǒng)技術標準，其是在歸納我國既往建筑防排煙經(jīng)驗及科研成績的背景下，有針對性的參照國際層面上推行的有關技術標準，結(jié)合國內(nèi)建筑工程的特性及火災現(xiàn)場煙氣發(fā)展規(guī)律等制定出的。2018年8月初該規(guī)范正式實施，關于其對地鐵工程防排煙設計的適用程度，始終是廣大設計師面對的共同課題之一[2]。

《煙規(guī)》內(nèi)明確指出，該類標準在新、擴、改建的工民建建筑的防排煙系統(tǒng)規(guī)劃設計、安裝施工、質(zhì)檢及運維管理領域均表現(xiàn)出較好的適用性。面對有特別使用需求或要求的工民建項目，若專業(yè)標準內(nèi)設定了特殊規(guī)定準則時，可以遵從。筆者主觀的認為，城市地鐵車站是具有特殊用途的交通類建筑，除專業(yè)規(guī)范內(nèi)設定的條文規(guī)定以外，《煙規(guī)》中僅做出了有普適性的通用條文，包括防排煙管材、道風速及防火閥布置等。

2.2防煙分區(qū)的劃分問題

2.2.1最大允許面積

（1）防煙分區(qū)的最大允許面積：標準的地下車站站廳、站臺公共區(qū)域的空間凈高是：通常情況下都會<6.0m，結(jié)合《煙規(guī)》內(nèi)規(guī)定要求，在這樣的工況下，要將防煙分區(qū)的最大允許面積控制在1000m2內(nèi)。但是依據(jù)《火規(guī)》，站廳公共區(qū)中各個防煙分區(qū)的最大允許建筑面積不可超過2000m2。可以在區(qū)域劃分成一個防煙分區(qū)。由此可見，以上兩個標準之間存在著顯著差異，具體設計時推薦按照《地鐵設計防火標準》做出的要求實施。

（2）地下車站設備及管理用房區(qū)與公共區(qū)兩者的吊頂形式存在差別，通常其空間凈高2.5～6.0m。《煙規(guī)》依照空間凈高差異，明文規(guī)定防煙分區(qū)的最大允許面積是500m2或1000m2[3]。但《火規(guī)》要求將設備管理區(qū)中各個防煙分區(qū)的最大允許建筑面積控制在750m2內(nèi)，兩者在要求上存在明顯的差別。

2.2.2長邊最大允許長度

（1）車輛所屬類型、編組數(shù)目、地面條件等因素均影響地鐵車站長度的設計情況，常規(guī)標準下地下車站有效站臺長度120，140，186m不等，寬度區(qū)間20～25m。本文如下以站廳公共區(qū)140m×20m（長×寬）的B車站為實例，分別執(zhí)行《煙規(guī)》、《火規(guī)》下該區(qū)的防煙分區(qū)設計情況。若執(zhí)行《煙規(guī)》，需要在站廳公共區(qū)內(nèi)規(guī)劃出4個防煙分區(qū)，其對排煙管道布設、系統(tǒng)調(diào)控等均提示較高要求，增加了現(xiàn)場綜合管道布置及控制難度。且對于站臺公共區(qū)而言，防煙分區(qū)的最大長邊>120m，明顯超過了《煙規(guī)》內(nèi)設定的標準要求。綜合以上分析內(nèi)容，結(jié)合地鐵建筑的結(jié)構(gòu)特征，建議車站公共區(qū)在規(guī)劃防煙分區(qū)環(huán)節(jié)要嚴格執(zhí)行《火規(guī)》，在條件準許時盡可能減小各個防煙分區(qū)面積差值且使其形狀方正，沖破防煙分區(qū)長邊最大允許長度做出的約束。

（2）對于地鐵設備管理區(qū)，其和常規(guī)公共建筑之間保持一致，可以按照《煙規(guī)》規(guī)定要求執(zhí)行其相應防煙分區(qū)長邊的最大允許長度。在這里筆者要特別說明的一點是，地鐵設備管理區(qū)的走道寬度通常要<2.5m，可以將其防煙分區(qū)的長邊最大允許長度可以放寬至60m[4]。

（3）排煙口與擋煙垂壁的現(xiàn)場安裝高度：在確定好防煙分區(qū)后，就要著重考慮排煙口與擋煙垂壁的相對安裝高度問題，不管是《煙規(guī)》還是《火規(guī)》，其均規(guī)定要將排煙口布置在儲煙倉中。《煙規(guī)》內(nèi)規(guī)定，如果吊頂開孔分布不均或開孔率低于25.0%時，要將擋煙垂壁布置在吊頂面之下，應用不燃體在吊頂內(nèi)局部進行防煙分隔。鑒于地鐵車站公共區(qū)是龐大空間的實際特征，其吊頂通常是開孔率高于25.0%的鏤空吊頂，所以安裝擋煙垂壁時應由頂板面開始測算其高度。

2.3排煙風機風量的選擇問題

2.3.1車站公共區(qū)

針對層高低于6m的公共區(qū)，既有規(guī)范計算其排煙量的方法大體一致;若排煙設備同時負擔數(shù)個防煙分區(qū)時，則要按照同時提出2個最大防煙分區(qū)的煙量測算出系統(tǒng)的總排煙量，而各個防煙分區(qū)的實際排煙量嚴格依照建筑面積60m3/（h·m2）逐一計算。

2.3.2設備管理區(qū)

（1）選擇排煙量的計算標準：《煙規(guī)》中指出，若某場所的空間凈高未超過6.0m，按照60m3/（h·m2）測算出其排煙量，和《火規(guī)》內(nèi)的計算方法保持一致。而如果空間凈高在6.0m之上，則依照熱釋放速率及規(guī)范設定計算方法確定各個防煙分區(qū)的排煙量，比如某通風空調(diào)機房（沒有配置噴淋裝置）的空間凈高7.0m、面積285㎡，《煙規(guī)》、《火規(guī)》要求的排煙量分別是168000m3/h、17100m3/h。可見，兩種標準下計算所得的排煙量相差10倍左右，對管道等設備布置、動力配電等均提出更多更高要求，很難確保項目的合理性。故而，筆者推薦在規(guī)劃設計車站設備管理區(qū)的排煙量時，要嚴格執(zhí)行地鐵類專業(yè)規(guī)范要求[5]。

（2）確定風機選型風量：針對風機的最小排煙量這項指標，《煙規(guī)》內(nèi)有確切規(guī)定，除走道排煙風機的風量13000m3/h，其他區(qū)域都15000m3/h。而《火規(guī)》內(nèi)規(guī)定風機的風量要≥7200m3/h，可見兩者之間存在著顯著的不同。筆者結(jié)合既往工程實踐歷程，總結(jié)相關經(jīng)驗，站在系統(tǒng)設計的可執(zhí)行性視角，為提升消防系統(tǒng)運營的安全性，推薦在設計車站排煙風機的風量指標時嚴格執(zhí)行《煙規(guī)》要求。身為一名優(yōu)秀的設計人員，在執(zhí)行《煙規(guī)》前，要綜合分析風管、設備各自的漏風情況，依照既有規(guī)范設計風機的選型風量附加系數(shù)，取值范圍1.1～1.2。《煙規(guī)》明文規(guī)定該選型系數(shù)<1.2，實際設計時要認真執(zhí)行。

2.4補風口與排煙口兩者間距的問題

結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范內(nèi)做出的要求，有排煙系統(tǒng)存在的場所內(nèi)要有補風裝置，當下業(yè)內(nèi)常用的補風形式以自然補風、機械補風為主。

2.4.1室外進風口與排煙出口

《煙規(guī)》要求，若豎向布置機械進風口與排煙口，兩者邊界的垂直距離最小值要≥6.0m，并且排煙口要處于進風口上方;沿著水平方向布置時，最短水平距離要≥20.0m。《火規(guī)》內(nèi)指出，若應用高風亭，進風口一定要低于排風口，且兩者的最短水平距離≥5.0m，且不建議布置在同個方向;若應用的是敞口式低風井，兩者的最短水平距離要≥10.0m[5]。

通過比較發(fā)現(xiàn)，關于進風口與排煙口兩者距離設計要求，《煙規(guī)》做出的要求明顯高于《火規(guī)》，因地鐵項目是用途特殊的建筑，并且其專業(yè)規(guī)范內(nèi)規(guī)定了以上兩類風口距離設計標準，故而為簡化設計過程執(zhí)行《火規(guī)》要求即可。

2.4.2室內(nèi)補風口與排煙口

《煙規(guī)》內(nèi)指出，如果這兩個風口被布置在同個防煙分區(qū)中時，要在儲煙倉下沿之下布置補風口，并將其和排煙口的水平間距控制在5.0m以上。面對以上兩類風口的設置形式，《火規(guī)》規(guī)定要在室內(nèi)空間凈高1/2之下布置補風口，和排煙口水平相距不能超過10.0m。從中可見，針對室內(nèi)補風口與排煙口兩者的設計，《火規(guī)》提出的要求在《煙規(guī)》之上，且《火規(guī)》屬于地鐵防火類專業(yè)規(guī)范的范疇，設計時要以此為基準。

2.5防排煙風機布置專用機房的問題

為了防止地鐵車站火災場景下排風機和送風機、補風機運行狀態(tài)的相互干擾，既有國家規(guī)范都要求在專用機房中布置排風機。

《煙規(guī)》內(nèi)強制性要求安裝排煙機的機房中不可以布置以上其他兩種風機，若排風機機房中配置了自動噴水滅火系統(tǒng)，則要將其和火災場景下進行消防作業(yè)的通風空調(diào)機房合并設置。而《火規(guī)》內(nèi)指出[6]，要結(jié)合地鐵項目的工程特征，若沒有條件把以上三類風機布置在不同機房中時，可以適當放寬標準，準許三類風機裝置共同機房，但要著重增加機房中排煙管道及相應連接件的耐火極限，具體要在1.5h之上。綜合以上做出的分析內(nèi)容，在設計地鐵工程時，先考慮在獨立的專用機房中布置排煙機，其他風機可以共用機房。

結(jié)語：

總之，城市地鐵工程屬于有特殊用途的交通建筑類型，在設計防排煙系統(tǒng)時，若專業(yè)規(guī)范內(nèi)有明文規(guī)定，則要嚴格執(zhí)行，否則參照執(zhí)行《煙規(guī)》內(nèi)通用條文。在具體設計時一定要結(jié)合項目特點，靈活使用規(guī)范要求，不斷完善防排煙系統(tǒng)，提升系統(tǒng)設計技術，站在客觀角度分析設計中存在的問題，及時改進，進而最大限度的提升設計水平。

參考文獻：

[1]商紅松，周德治，李經(jīng)明.貴陽某地鐵站防排煙系統(tǒng)設計[J].消防科學與技術，2019，38（01）：104-106.

[2]田浩，邵頔，林震.地鐵車站的火災煙氣控制設計[J].消防科學與技術，2020，74（6）：451-453.

[3]鐘茂華，劉暢，史聰靈.地鐵火災全尺寸實驗研究進展綜述[J].中國安全科學學報，2019，10（10）：124-126.

[4]羅娜，高樂，劉向偉.基于擋煙垂壁和通風的地鐵站煙氣控制[J].消防科學與技術，2019，78（8）：1084-1086.

[5]范樂樂.地鐵車站站廳排煙口位置對乘客安全疏散的影響[J].城市軌道交通研究，2020，v.23;No.212（05）：191-196.

[6]Lin Dongan.超大型電子潔凈廠房防排煙系統(tǒng)設計[J].暖通空調(diào)，2019，049（002）：87-91，48.