某中庭式地铁车站防排烟系统设计应用技术分析

某中庭式地铁车站防排烟系统设计应用技术分析

 王冬

上海市消防总队轨道交通支队助理工程师

 摘要：为了更好的研究中庭式地铁车站防排烟系统，本文以上海地铁7号线某车站为例，研究和分析现有的防排烟及消防系统，提出合理化建议，使之达到更好的防排烟效果。

  关键词：中庭式地铁车站；烟气控制；问题与分析

上海地铁7号线某车站是本市第一座中庭式地铁车站。该车站为地下两层中庭式，总建筑面积为15909㎡，其中，站厅层和站台层的公共区域面积分别为2502㎡和1458㎡。该车站布局呈长条形，主体结构净长为354.8m、净宽18.6m、埋置深度为地下14.3m。

该车站基于乘客路径选择、习惯性心理作用等，打通站厅层和站台层，形成两层挑空的共享空间，从而在地铁站内形成中庭空间的中庭建筑型式，即在站厅、站台公共区域有长45m、宽8.7m和长36m、宽8.7m的两个相连的中庭空间。该地铁站中庭区域如图1所示。

图1  上海地铁7号线某地铁车站现场图

一、现有烟气控制及消防系统设计概况

（一） 防烟分区划分

根据国家《地铁设计规范》（GB50157-2013）（以下简称规范）以及某车站实际情况，该车站在地铁的站厅层天花板处设置高度为50㎝的挡烟垂壁，将站厅层分为两个防烟分区（防烟分区1和2）；站台层内在两部疏散楼梯后面的天花板处设置高度为50㎝的挡烟垂壁，将站台层公共区域分为两个防烟分区（防烟分区3和4）；中庭区域独立划分为一个防烟分区（防烟分区5）。

（二） 防排烟系统设置

该车站按照规范的要求，在地铁站厅层、站台层的公共区域和设备区域的各个防烟分区均设置了防排烟系统，针对中庭区域建筑的特点和火灾危险性，中庭区域空间的上方天花板处设置了中庭专用的排烟风管，专门用于中庭区域的火灾烟气控制。车站公共区域的排烟管道分布示意图如下图2所示:

图2  车站的防排烟系统设置情况

排烟管道与各风机相联动的系统原理如下表所示（表1）。

表1  车站风机情况

（三） 轨道通风系统

在车站的隧道中，在南端安装了两台排风量是60m/s隧道风机，在北端安装了一台排风量60m/s的隧道风机。其中，南端的隧道风机排风口尺寸为每个5m×5m，北端的隧道风机排风口尺寸为每个5.3 m×3.8m。除隧道事故风机排风外，在隧道列车停站位置的上下方也设置了上、下排热风口。上、下排热风口连接排热风机。每条隧道的上、下排热风口的总排风量为40m/s。通常情况下，上、下排热风量比为3:2。当有火灾发生时，开启上排热风口，关闭下排热口。

二、火灾烟气控制设计问题与分析

（一） 防火防烟分区

地铁地下车站站台层和站厅层公共区应统一划分为一个防火分区，且面积不宜过大，以免造成火灾蔓延。中庭式地铁车站的公共区域的防火分区设计通常结合中庭空间内疏散楼梯和扶梯统一进行设计。车站的中庭区域与其它公共区域是互通的，但是中庭区域的建筑空间大、使用功能复杂、火灾荷载和乘客密度大，发生火灾后很容易通过中庭区域蔓延到与其相通的其他区域，加快火灾的扩展，影响疏散安全，因此，应合理考虑中庭区域是否有必要单独设置防火分区，以保证车站消防安全。

车站防烟分区的划分是用建筑物顶棚挡烟隔板、顶棚向下突出不小于50cm的梁和挡烟垂壁为界，从地板到顶棚之间的空间。车站由于中庭结构从而联通形成较大的共享空间，站台顶部开口较大，很难有效的用传统的防烟分区设计方法将火灾烟气控制在站台层。当中庭式地铁车站发生火灾时，火灾烟气会快速的在中庭顶部蔓延，达到一定的程度后，烟气会快速蔓延至其它区域。因此合理划分和设计防烟分区对于中庭式地铁车站消防安全极为重要。

（二）建筑消防设施设置

根据中庭式地铁车站实际情况，设置火灾自动报警系统、自动水喷淋灭火系统、排烟风机系统、防火卷帘、挡烟垂壁、防火水幕等建筑消防设施。挡烟垂壁设在中庭空间、楼梯入口及出口的顶棚上方，可以有效阻止烟气在水平方向的蔓延；机械排烟系统设置在车站顶部或者车站公共区域两头，启动后能够将聚集的火灾烟气排出室外。

因此，中庭式地铁车站消防设计中需考虑这些消防设施使用的安全性和有效性问题。要对中庭部位进行合理的防烟分隔。而且要在边缘位置设置活动挡烟垂壁或固定式挡烟垂壁，活动挡烟垂壁可由感烟探测器启动。设置感烟探测器和报警装置，其选用原则没有在共享空间内严格，其效果与周边房间的高度有关（见表

2）

表2 感烟探测器与房间高度关系

（三） 楼梯口风速

当中庭式车站站台层起火时，站台层设备开启机械排烟模式的同时，站厅层设备应开启机械送风模式，向下流动的气流在站台层与站厅层之间的连接处逐渐形成，火灾产生的烟气能够被控制在起火站台层内。风速过小，气流不能有效阻止火灾烟气蔓延到站厅层；风速过大，会对车站防排烟系统设施提出更高的要求，提高建设成本。防排烟系统除了考虑要充分保证排烟量达到规范要求，最关键就是在火灾工况下能为乘客疏散提供一定量的新鲜空气和迎面风速，保证能够有效阻止烟气向上蔓延的气流存在于站厅层到站台层的楼梯、扶梯处，且向下气流的速度不应该小于1.5m/s。这样设置可以阻挡火灾烟气沿着楼梯、扶梯等通道向站厅层蔓延，为乘客有效疏散提供没有火灾烟气影响的安全通道。因此，楼梯口风速能否达到1.5m/s的要求，是评价车站火灾烟气控制设计对火灾烟气控制效果的重要指标之一。由于中庭式地铁车站的特殊结构，站台层和站厅层之间由较大面积的开口相联通，使楼梯口风速难以达到1.5m/s的要求。

三、结论

(1)对于防烟分区的划分形式，建议将跨越站厅层、站台层的中庭区域独立划分成一个防烟分区，站厅层和站台层其余区域可以依据规范对于防烟分区的面积等规定予以划分。中庭区域防烟分区划分时，需要在站台层中板开孔处和楼梯、扶梯站台层进口上方处的四周设置挡烟垂壁，中庭防烟分区其余部分设置能够与火灾自动报警系统联动的电动挡烟垂帘系统。

(2)对于火灾烟气控制系统设置方面。为了确保车站的消防安全，中庭防烟分区应该设置独立的防排烟系统及专用的排烟风管，且专用排烟风管的排烟口设置走势方向宜与楼梯走势方向垂直，避免向上排烟时火灾烟气流动的方向与人员疏散方向相同，造成人员中毒伤亡，影响人员安全疏散。

(3)对于火灾烟气控制系统联动模式方面。如果在楼梯和扶梯上方设置挡烟垂壁并在中庭防烟分区其余部分设置电动挡烟垂帘、中庭专用排烟口设置走势方向与楼梯走势方向垂直的情况下，站台公共区域发生火灾时，电动挡烟垂帘及时动作后降至地铁站厅层地面，此时打开站台屏蔽门并开启隧道风机参与站台公共区域排烟，能够确保人员安全逃生，且各项检测指标符合国家相关规范要求。

参考文献

　 [1] GB50157-2013《地铁设计规范》 [S]

[2]余斌《大中庭地铁车站的防火系统分析》[J],中国市政工程，2010，（5）：60-62

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