王繼坡

（中鐵第六勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300308）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，軌道交通越來越普及。地鐵作為一種高效、快捷的交通方式，得到越來越多城市的認(rèn)可，并在我國發(fā)展迅速。然而地鐵車站位于地下，一旦發(fā)生火災(zāi)，煙氣不易排出，人員不好疏散，往往會造成重大災(zāi)害。在地鐵車站公共區(qū)，一般情況會設(shè)置3個(gè)或4個(gè)出入口，用來疏散乘客；公共區(qū)一般面積較大，蓄煙倉體積也較大，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，煙氣需要較長時(shí)間才能填滿蓄煙倉再逐漸下沉，能夠?yàn)槿藛T提供較長疏散時(shí)間。但是對設(shè)備區(qū)，尤其是內(nèi)走道，一旦發(fā)生火災(zāi)，煙氣會迅速填滿內(nèi)走道，火災(zāi)煙氣影響人員視線，高溫、CO等都會對人員疏散產(chǎn)生嚴(yán)重影響。對內(nèi)走道排煙的設(shè)置，是一個(gè)值得研究的問題。

1 項(xiàng)目概況

新生路站為武漢5號線一標(biāo)準(zhǔn)車站，其大端設(shè)備區(qū)內(nèi)走道面積260㎡，最長內(nèi)走道65m，內(nèi)走道在中間位置和靠近機(jī)房側(cè)設(shè)置連通，層高4.9m，設(shè)備區(qū)大端不排煙房間總面積275㎡，右端設(shè)通風(fēng)空調(diào)機(jī)房，設(shè)置一個(gè)直出地面的疏散樓梯間。設(shè)備區(qū)大端布置如圖1所示。該文將對設(shè)備區(qū)大端火災(zāi)情況進(jìn)行模擬，并對排煙方案進(jìn)行研究。

圖1 設(shè)備區(qū)大端布置圖

2 規(guī)范規(guī)定及現(xiàn)行方案

2.1 規(guī)范規(guī)定

根據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》（下稱“火標(biāo)”）規(guī)定，排煙量應(yīng)按各防煙分區(qū)的建筑面積≥60m3/（m·h）分別計(jì)算，排煙風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，應(yīng)按照所負(fù)擔(dān)防煙分區(qū)中最大一個(gè)防煙分區(qū)的排煙量、風(fēng)管的漏風(fēng)量和其他防煙分區(qū)排煙口漏風(fēng)量之和計(jì)算。對補(bǔ)風(fēng)，火標(biāo)要求補(bǔ)風(fēng)口應(yīng)位于層高1/2以下。

根據(jù)《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（下稱“火標(biāo)”）規(guī)定，當(dāng)公共建筑房間內(nèi)與走道或回廊均需設(shè)置排煙時(shí)，其走道機(jī)械排煙量可按照60m3/（m·h）計(jì)算且≥13000m3/h。當(dāng)負(fù)擔(dān)2個(gè)防煙分區(qū)時(shí)，應(yīng)按照同一防火分區(qū)中任意2個(gè)相鄰防煙分區(qū)的排煙量之和計(jì)算。同時(shí)煙標(biāo)規(guī)定，當(dāng)層高為3m～6m時(shí)，內(nèi)走道劃分防煙分區(qū)，長邊長度不應(yīng)超過36m，對寬度不大于2.5m的內(nèi)走道，可按照不超過60m劃分防煙分區(qū)。

該文將結(jié)合兩本規(guī)范相關(guān)要求，根據(jù)目前常規(guī)做法，對各種情況下的排煙效果進(jìn)行模擬，結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對排煙效果進(jìn)行分析。

2.2 模擬條件設(shè)定

在火災(zāi)工況模擬時(shí)，假定火災(zāi)當(dāng)量為1MW，火災(zāi)位置位于上側(cè)走道中間位置，火災(zāi)燃燒時(shí)間300s，總計(jì)模擬900s。上、下側(cè)內(nèi)走道各設(shè)置800m×500m（4.2m）排煙口4個(gè)，上側(cè)靠近機(jī)房隔墻上，設(shè)置1250m×1600m（0.2m）補(bǔ)風(fēng)口一個(gè)（4.2和0.2是指設(shè)置高度）?；馂?zāi)在開始時(shí)即達(dá)到最大，排煙口和補(bǔ)風(fēng)口不再延遲，在火災(zāi)時(shí)同時(shí)開啟。清晰高度為1.6+0.1（為房間高度），即2.1 m。衛(wèi)生間通過門洞和內(nèi)走道相通。

在實(shí)際情況中，內(nèi)走道管線非常密集且排布非常密實(shí)，煙氣在上升和蔓延過程中，會受到管線的較大影響。本次模擬暫不考慮管線對煙氣的影響，僅考慮在自由狀態(tài)下煙氣蔓延路徑及排煙設(shè)置對煙氣的影響。模型如圖2所示。

圖2 內(nèi)走道火災(zāi)模型

3 火災(zāi)模擬分析

3.1 模擬方案

內(nèi)走道不劃分防煙分區(qū)，內(nèi)走道排煙量按照內(nèi)走道面積260m×60m，即15600m3/h，補(bǔ)風(fēng)量按照不小于排煙量的一半，選用8000m3/h。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，內(nèi)走道上側(cè)和下側(cè)的排煙口全部打開，同時(shí)打開靠近機(jī)房的補(bǔ)風(fēng)口，執(zhí)行通排模式。

內(nèi)走道不劃分防煙分區(qū)，內(nèi)走道排煙量按照內(nèi)走道面積與不排煙房間面積之和乘以60，即32100m3/h，補(bǔ)風(fēng)量為16000m3/h。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，內(nèi)走道上側(cè)和下側(cè)的排煙口全部打開，同時(shí)打開靠近機(jī)房的補(bǔ)風(fēng)口，執(zhí)行通排模式。與方案一相比，該方案增加了排煙風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，雖然有利于迅速排除煙氣，但是同時(shí)也增加了排煙口吸穿的風(fēng)險(xiǎn)。

內(nèi)走道按照不大于60m劃分防煙分區(qū)（擋煙垂壁位置見圖1），單個(gè)防煙分區(qū)按照13000m3/h計(jì)算，排煙量按照兩個(gè)防煙分區(qū)面積之和，即26000m3/h，補(bǔ)風(fēng)量按照15000m3/h。執(zhí)行單排模式，即發(fā)生火災(zāi)時(shí)，僅開上側(cè)內(nèi)走道排煙口。該方案設(shè)置擋煙垂壁，對一個(gè)防煙分區(qū)執(zhí)行大風(fēng)量排煙，更加具有針對性。

內(nèi)走道按照不大于60m劃分防煙分區(qū)，排煙量為內(nèi)走道面積與不排煙房間面積之和×60，即32100m3/h，補(bǔ)風(fēng)量為16000m3/h。執(zhí)行單排模式，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，僅開上側(cè)內(nèi)走道排煙口。與方案三相比，風(fēng)量更大，其所需要的風(fēng)管尺寸也更大。

4種方案均為目前工程中常用方案，下面將對150s、300s、900s模擬結(jié)果進(jìn)行分析，如圖3～圖5所示。

圖3 150 s時(shí)各方案煙氣圖

圖5 900 s時(shí)各方案煙氣圖

3.2 排煙模擬方案研究

從圖中可以看出，火災(zāi)發(fā)生時(shí)，煙氣迅速向走廊兩側(cè)蔓延，由于補(bǔ)風(fēng)口的吹風(fēng)作用，煙氣會更加快速地向另一側(cè)蔓延。

方案一中，煙氣已基本充滿內(nèi)走道，上下側(cè)內(nèi)走道能見度都已經(jīng)很低。下側(cè)走道煙氣已下沉，部分煙氣已通過門洞向衛(wèi)生間蔓延。方案二中，火源至補(bǔ)風(fēng)口處清晰度尚可保證，而火源至公共區(qū)門處已布滿煙氣。方案三和方案四中，雖然設(shè)置了擋煙垂壁，但是煙氣碰到擋煙垂壁后下沉，越過擋煙垂壁后依然向另一個(gè)防煙分區(qū)蔓延。下側(cè)走道雖然有較大煙氣，但是基本可以保證清晰度。

圖4 300 s時(shí)各方案煙氣圖和2.1 m清晰高度圖

300s時(shí)，煙氣達(dá)到最大，從圖中可以看出，煙氣已基本充滿走道。煙氣下沉，通過門洞侵入房間，排煙系統(tǒng)雖然一直運(yùn)行，卻無法及時(shí)將煙氣排出。

方案一雖然是通排，但是上下側(cè)走道均充滿煙氣，衛(wèi)生間通過門洞侵入大量煙氣。從清晰高度圖可以看出，僅火源附近位置和補(bǔ)風(fēng)口附近可保證，其余位置可見度均在0.5m～1m。方案二較方案一略好，排煙口可排除大部分煙氣，排煙口附近基本可保證清晰高度。雖然部分房間侵入煙氣，但是總體可控。

方案三和方案四中雖然設(shè)置了擋煙垂壁，模式為單排，但是大量煙氣遇到擋煙垂壁后，迅速下沉，繞過擋煙垂壁后，繼續(xù)向下側(cè)走道蔓延，并侵入房間。方案三中緊挨機(jī)房的內(nèi)走道清晰高度尚可滿足，方案四的清晰高度在1m左右。

從圖中可以看出，排煙系統(tǒng)運(yùn)行900s后，內(nèi)走道煙氣已基本被排出。最不利點(diǎn)、侵入房間內(nèi)的煙氣，排出較為困難，但是內(nèi)走道已基本恢復(fù)使用功能。

方案一和方案二相比，方案二比方案一略好，但總體相差不大。方案三和方案四受擋煙垂壁和單排影響，對蔓延至另一個(gè)防煙分區(qū)的煙量，排出效果并不好，下側(cè)內(nèi)走道內(nèi)，仍有部分煙氣。

3.3 內(nèi)走道排煙方案

對內(nèi)走道排煙，采用哪種方案，并沒有確切定論。方案一和方案二相比，方案二好于方案一，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，方案二可基本保證內(nèi)走道的清晰高度，方案一無法保證。但是方案二排煙量是方案一的2倍，管線布置困難，對其他專業(yè)影響較大。

對方案三和方案四，方案四的煙量加大沒有太大效果，反而過大的排煙量導(dǎo)致煙氣快速向機(jī)房左側(cè)內(nèi)走道蔓延。清晰高度反而不及方案三好。方案三和方案四采用擋煙垂壁劃分防煙分區(qū)，雖然在火災(zāi)初期可以更加有效的控制煙氣流動，但是對后期排煙時(shí)，擋煙垂壁反而成為障礙，不利于煙氣的迅速排除。對此種情況，可考慮火災(zāi)初期，采用分區(qū)排煙，火災(zāi)結(jié)束后，則調(diào)整模式為通排，更加有利于迅速排除煙氣。

補(bǔ)風(fēng)口對煙氣的流動有很大影響。補(bǔ)風(fēng)口的位置、高度非常重要，補(bǔ)風(fēng)口風(fēng)速大且送風(fēng)口影響范圍大，煙氣很難侵入，可保證足夠的清晰高度。因此補(bǔ)風(fēng)口應(yīng)設(shè)置在對疏散重要的路口、節(jié)點(diǎn)，以保證在關(guān)鍵位置的可見度，并且在疏散時(shí)，人員有迎面風(fēng)速。補(bǔ)風(fēng)口可略高于地面設(shè)置，使其射流更遠(yuǎn)。

排煙口的設(shè)置應(yīng)在煙氣積聚區(qū)域。雖然規(guī)范規(guī)定排煙口距離最遠(yuǎn)點(diǎn)不大于30m即可，但是其排煙效果卻不佳。從圖中可以看出，補(bǔ)風(fēng)口的斜對角為排煙最不利點(diǎn)，其次為對角。對這些區(qū)域，有條件應(yīng)設(shè)置排煙口，最大限度地排出煙氣。

清晰高度。對內(nèi)走道來說，一旦發(fā)生火災(zāi)，很難實(shí)現(xiàn)在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)均能滿足清晰高度的要求。在煙氣聚集區(qū)，煙氣冷卻并迅速下沉、低區(qū)域蔓延，阻擋逃生路線。且模擬中并未考慮內(nèi)走道管線因素，一般內(nèi)走道上管線所占空間接近2m，因此實(shí)際中煙氣下沉?xí)友杆佟?/p>

選取最佳方案。對地下封閉內(nèi)走道，在火災(zāi)初期，劃分防煙分區(qū)、采用較大排煙量的排煙方案，能夠有效排除煙氣，最長時(shí)間地保證內(nèi)走道的清晰高度，保證人員疏散，因此在設(shè)計(jì)時(shí)采用方案三、方案四效果均較佳。但是在火災(zāi)后期，即火源熄滅后，煙氣已蔓延至整個(gè)內(nèi)走道時(shí)，再采用單排模式，不利于排煙，此時(shí)應(yīng)通過模式控制，同時(shí)打開內(nèi)走道上側(cè)和下側(cè)排煙口，執(zhí)行通排模式，能夠迅速地將內(nèi)走道內(nèi)煙氣排出。

對防災(zāi)和疏散的參考。地鐵車站內(nèi)均為不燃或難燃材料，即使發(fā)生火災(zāi)，也不會產(chǎn)生太多煙氣；內(nèi)走道均為運(yùn)營人員，一旦發(fā)生確認(rèn)發(fā)生火災(zāi)，須考慮在3min內(nèi)盡量疏散至公共區(qū)或通過疏散口直通地面。如果煙氣太大，就可以考慮就近躲入房間，緊閉門體，防止煙氣侵入，等待救援。一般情況下，排煙系統(tǒng)15min內(nèi)可保證人員基本通行，30min內(nèi)，可排除全部煙氣。

4 結(jié)語

對地下封閉內(nèi)走道來說，防排煙措施具有及時(shí)排出煙氣、保證人員疏散的重要作用。如何合理地選擇防排煙方案，合理設(shè)置排煙風(fēng)口，是每位設(shè)計(jì)師應(yīng)認(rèn)真思考的問題。該文以新生路站大端內(nèi)走道為例，研究了內(nèi)走道火災(zāi)時(shí)，不同排煙方案的排煙效果。通過調(diào)整排煙量設(shè)置、排煙口設(shè)置等，研究不同防排煙方案對煙氣流動、清晰高度等的影響，為后續(xù)設(shè)計(jì)提供一定參考。