1、概述
地铁地下站空间相对密闭,连通地面的出口少,人员密集,发生事故将很难进行抢险救援。事故中尤以火灾最为突出,一旦发生火灾,地铁内会积聚大量高温烟气且很难自然排除,给人员疏散和灭火抢险带来困难。因此,设置有效的机械防排烟系统成为了地铁必备的和最为重要的安全设施之一,对于减少人员伤亡和财产损失具有极为重要的意义。地铁地下站通常设有通风与空调系统,但其断面尺寸较大,本身布置上就很困难,若单独设置一套防排烟系统,需要再增加面积和空间。为节约宝贵的地下空间,地铁地下站通风与空调系统大多兼顾了防排烟的功能，笔者针对有屏蔽门系统的地下车站通风兼排烟系统进行分析。
2、有屏蔽门的典型站通风与空调兼排烟系统
2.1系统组成
(1)车站公共区通风与空调兼排烟系统;
(2)车站设备管理用房通风与空调兼排烟系统;
(3)隧道机械通风兼排烟系统,即TVF系统;
(4)车站范围内、屏蔽门外站台下排热和车行道顶部排热兼排烟系统,即UPE/OTE系统。
2.2正常工况下的车站公共区气流组织
一般的气流组织形式是,岛式站台车站站厅层、站台层公共区采用两侧由上向下送风,中间上部回/排风的两送一回/排或两送两回/排形式。送风管分设在站厅和站台上方两侧,风口朝下均匀送风,回/排风管设在车站中间上部,风口均匀排风。
侧式站台车站站厅层公共区气流组织与岛式站台相同,站台层公共区则分别采用一送一回/排形式,均匀送风、均匀回/排风。
2.3机房、风道设置
公共区通风空调设备集中布置于站厅层两端的环控机房内,每侧分别设置组合式空调箱、回/排风机,各负责车站一半空间,分别设新风、排风道和混合风室。
设备及管理用房通风机房分设在站厅层两端,通常送、排风道与公共区系统共用。
隧道TVF风机分别设置于车站两端隧道风机房内,风道独立。U/O排热风机位于车站两端,通常排出风道与公共区排风道共用。
2.4车站火灾工况下的气流组织
当站台层公共区发生火灾,则关闭站台层送风系统和站厅层回/排风系统,启动部分组合式空调机组向站厅送风,由站台层回/排风系统排除烟雾经风井至地面,使站台层形成负压,楼梯口形成向下气流,便于人员安全疏散至站厅层,再到地面。
当站厅层公共区发生火灾,则关闭站厅层送风系统和站台层回/排风系统,启动部分组合式空调机组向站台送风,由站厅层回/排风系统排除烟雾经风井至地面,使站厅层造成负压,烟雾不致扩散到站台层,新风经出入口从室外进入站厅,便于人员从车站出入口疏散至地面。
设备管理用房火灾时,关闭非火灾区域回排风管上的电动调节阀,火灾区域回排风管排烟,并且送风系统补充新风。
3、正常通风与空调系统兼顾防排烟功能条件下暴露的问题及其分析
前面已经提到了地铁地下站出于造价上的考虑,需要控制规模,各系统都尽可能地压缩占地面积,提高空间利用率。通风与空调系统也不例外,除了自身保证合理设置以外,还大都采用了功能兼顾的策略,这也符合了地铁规范的要求。对防烟、排烟系统与事故通风和正常通风与空调系统合用的条件下,规范明确了当功能兼顾时,必须满足可靠性要求和具备快速转换功能。但规范和条文说明上没有给出具体的措施范例。通过对多条有屏蔽门系统的地铁车站通风与空调系统的研究,结合实测实验结果,发现如下问题。
3.1在火灾事故工况下站厅、站台之间楼扶梯开口部位风速满足规范要求需具备一定条件
2003版地铁规范强制条文中第19.1.39条规定,当站台发生火灾时,应保证站厅到站台的楼梯和扶梯口处具有不小于1.5m/s的向下气流，在实际设计中,计算上主要是用楼扶梯开口面积的总和去除站台层的排烟量进行校核。实际测试结果得到的数据差别很大,分析原因如下。
(1)在计算楼扶梯开口处风速时,不能以面积总和为基数，开口大的部位,由于气流阻力较小的原因,空气流量远大于开口小的部位,造成开口大的部位流速高,开口小的部位流速低,或低于规范值。
(2)车站两端由于管道特性的问题,可造成风量分配不均匀,进而造成楼扶梯口气流分布不均匀,小的一端可能造成风速低于规范值。
(3)屏蔽门的泄漏量也是不容忽视的因素。
(4)如有列车停靠,屏蔽门开启,单靠公共区排烟系统排烟更难以满足要求。
3.2回风阀不能快速关闭,不能满足火灾时快速转换的要求,造成站厅、站台之间窜烟
实际测量显示,回风阀采用组合风阀时,其执行机构的行程时间在25～28s;而防火阀的动作是瞬间完成的。从排烟模式启动,风道内的风速可达10m/s,从最远风口到回风阀之间的距离为70～90m,此时烟气会在10s左右时间内到达回风阀,没有完全关闭的风阀必定会泄漏部分烟气进入送风系统，更有火灾报警确认和延迟时间的因素,使得烟雾弥漫范围更大。
3.3风亭窜烟现象
尽管按规范要求送、排风亭在高度、方向或水平距离上都尽量错开,风亭或送排风口距离也已大于5m,但在风亭排烟效果上依然面临以下问题。
(1)由于受到规划条件及景观因素的影响,其高度错开的条件受到限制,设计上以矮风亭居多;
(2)组合风亭设置得较多,其进/排风口在同一高度,虽然在水平距离上大于5m,但受风向风力影响,组合式风亭的排风亭与新风亭之间还是存在窜烟现象。
3.4大小系统之间风道共用,火灾状况下有相互影响的现象发生
正常通风与防排烟系统共用、大小系统共用的结果,容易造成排烟时烟气相互串通。
4、采取的对策
(1)提高站台排烟量,以能引导人员疏散为首要原则。通过打开屏蔽门端门,用TVF风机参与排烟的方式,增大站台层的排烟量,更有利于站台上乘客的撤离,尽快排除烟雾,给消防灭火创造条件。
(2)站台发生火灾又有列车停靠站台并打开了屏蔽门时,需增加进TVF风机和U/O风机参与排烟的模式。由于屏蔽门已打开,需要更多的风量排除烟气，实验证明此时TVF风机和U/O风机参与排烟可解决此问题,楼扶梯口风速达到要求,排烟效果也有显著提高。
(3)投入使用组合风阀快速执行机构。该机构应能实现风阀快速关断,以达到规范规定的正常工况向火灾事故工况的快速转换要求。
(4)从设计上避免设置组合风亭,使进、排风亭在距离上拉开,最大限度地防止烟气串通。
(5)设备管理用房通风系统在管道进入共用风道处应与主气流方向一致;有排烟功能的风管应直接铺设到地面以上。
(6)应加强公共区与设备管理用房之间正常通风与火灾事故模式转换的针对性设计。
5、小结
为达到规范要求,带屏蔽门的地铁车站防排烟设施防护的重点应放在站台层，通风兼排烟系统的转换要靠控制系统提供保障,即执行器必须引入快速执行机构，在建筑风道、风亭设置上采取特殊处理方式等,才能解决好此类地铁车站的防排烟问题,使地铁安全运营。
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