地铁车站环控系统防火阀设置问题探讨

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中铁上海设计院集团有限公司天津分院 作者:杨铭

  由于一般地铁车站为地下空间内的封闭建筑,地铁车站的防火、排烟等防灾设计非常重要。在火灾中,通风和空调系统的风管是建筑内部火灾蔓延的途径之一,设置防火阀就是防止火灾穿过防火墙和不燃烧体防火分隔物等位置蔓延的主要措施,因此防火阀的设置和选用在地铁通风空调系统设计中尤为重要。但现行各规范中的防火阀设置规定并不统一,各地建设单位也未明确或统一防火阀的设置原则,笔者针对以上问题进行一些探讨。

1、地铁车站通风空调系统中防火阀的作用和分类

  《采暖通风与空气调节术语标准》(GB50155-1992)中第4.6.24条定义防火阀为“用于自动阻断来自火灾区的热气流、火焰通过的阀门”。当建筑物发生火灾时,通过温度熔断器、电信号或手动将阀门关闭。从这里可以看出防烟防火阀的作用就是阻断火灾通过通风系统蔓延。

  《建筑设计防火规范》第10.3.12条的条文说明说明中定义防火阀的分类为:

表1 防火阀、防排烟阀的基本分类(引用10.3.12)

地铁车站环控系统防火阀设置问题探讨

  在地铁设计中的防火阀一般包括防烟防火阀和排烟防火阀,结合以上各表总结出:

表2 地铁车站环控设计中防火阀的分类及作用

地铁车站环控系统防火阀设置问题探讨

2、地铁车站通风空调系统中防火阀的设置及选用

  《地铁设计规范》(GB50157-2003)中第19.1.46条规定通风空调下列部位风管应设置防火阀:1)穿越防火分区的防火墙及楼板处;2)每层水平干管与垂直总管的交接处;3)穿越变形缝且有隔墙处。

  《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)中第10.3.12条规定下列情况之一的通风、空气调节系统的风管上应设置防火阀:1)穿越防火分区处;2)穿越通风、空气调节机房的房间隔墙和楼板处;3)穿越重要的或火灾危险性大的房间隔墙和楼板处;4)穿越变形缝处的两侧;5)垂直风管与每层水平风管交接处的水平管段上,但当建筑内每个防火分区的通风、空气调节系统均独立设置时,该防火分区内的水平风管与垂直总管的交接处可不设置防火阀。

  《高层民用建筑设计防火规范(2005版)》(GB50045-95)中第8.5.3条规定下列情况之一的通风、空气调节系统的风管道应设防火阀:8.5.3.1管道穿越防火分区处8.5.3.2穿越通风、空气调节机房及重要的或火灾危险性大的房间隔墙和楼板处;8.5.3.3垂直风管与每层水平风管交接处的水平管段上;8.5.3.4穿越变形缝处的两侧。

  地铁车站环控系统主要包括:1)区间隧道通风系统,以下简称区间系统;2)车站轨行区域排热系统,以下简称排热系统;3)车站公共区通风空调系统,以下简称大系统;4)车站设备用房通风空调系统,以下简称小系统。

  综合以上条文规定及地铁设计的需要,各类防火阀的设置位置总结为:

  1)穿越防火分区处:以上规范均规定此项内容,所有穿越防火分区的通风管道均需设置防火阀,一般送风管设置防烟防火阀,排烟管道设置排烟防火阀。下面为某标准站防火分区设置图:

地铁车站环控系统防火阀设置问题探讨

图1 标准站防火分区示意图

  结合地铁实际,需要穿越防火分区处主要有:

  ①排热系统中轨顶风道进入环控小室处,穿越轨行区与车站设备用房区间隔,因轨顶风道有排烟工况,因此此处设置排烟防火阀;

  ②车站大系统风管穿越车站公共区与设备用房间隔,进设计入站厅层、站台层公共区处;

  ③车站大、小系统风管穿越环控设备用房防火分区进入设备用房防火分区处;

  ④因各个车站布置形式不同,其他穿越防火分区处均应设置防火阀 。

  2)每层水平干管与垂直总管的交接处:以上规范均规定此项内容,设置种类同1)中要求。地铁车站中水平干管与垂直总管的交接处主要包括:

  ①排热系统中轨顶、轨底风道进入环控小室处,轨顶风道设置的防火阀可与按1)要求中设置的防火阀合设,轨底排热风道设置防烟防火阀。

  ②车站站台层大系统水平风管与垂直总管的交接处;

  ③笔者认为,结合地铁车站布置形式及防火分区的划分形式,一般车站设备用房防火分区内的通风系统均独立设置,且垂直总管连接的水平干管均处于同一防火分区,因此车站设备用房通风系统的水平干管与垂直总管交接处可不设置防火阀;若车站设备用房通风系统需穿越其他防火分区时,水平干管与垂直总管交接处应设防火阀。

  3)穿越变形缝且有隔墙处:以上规范均规定此项内容,设置种类同1)中要求。地铁车站中穿越变形缝处主要有:车站主体与附属风道交接处,此处一般无隔墙,且变形缝两侧处于同一防火分区内,因此此处不设防火阀。

  4)穿越通风、空气调节机房的房间隔墙和楼板处:除《地铁设计规范》外,其余规范均做了此项规定,结合地铁车站的一般做法,笔者认为地在《地铁设计规范》中应增加此条规定。地铁车站中穿越大、小系统通风空调机房的所有环控管线均应按风管性质加设防烟防火阀或排烟防火阀,以防止机房火灾蔓延至机房外或机房外火灾蔓延至机房。

  5)穿越重要的或火灾危险性大的房间隔墙和楼板处:除 《地铁设计规范》外,其余规范均做了此项规定,结合地铁车站的一般做法,笔者认为地在《地铁设计规范》中应增加此条规定。地铁车站中重要房间主要包括:车站控制室、变电所用房、环控电控室、信号设备室、通信机房、弱点综合机房等。由于这些房间内电气设备较多,所以均设置气体灭火系统,配合气体灭火的通风形式,此类房间均设置防烟防火阀。有些地区车站控制室或环控电控室不设在气体保护范围内,笔者认为此情况下应在穿越车站控制室或环控电控室的环控管线上按风管性质加设防火阀。

3、地铁车站通风空调系统中防火阀的电气控制

  根据表1中的结论,防火阀一般具备熔断关闭、输出电讯号、复位等功能,选择防火阀的电气控制时的控制因素包括:是否电动控制开启或关闭、是否联锁控制、是否手动风量调节等。下面逐一分析各个功能在地铁设计中如何选择:

  1)电动开启或关闭:具有此项功能的防火阀能够实现远程控制功能,一般用于控制较复杂的防火阀。笔者认为,地铁环控排热系统、大系统设计中使用非电动防火阀可满足基本要求,可结合车站的火灾控制模式、防火阀的操作需要、防火阀的安装位置等选择是否需要电动控制。地铁环控小系统中气体保护房间的防火阀一般使用电动防火阀;小系统中其他防火阀选用与排热系统及大系统原则相同。

  2)联锁控制:具备联锁控制功能的防火阀在熔断关闭时,可以使连锁的风机设备停止运行,根据需要,一般在地铁各环控系统排烟设备的入口处设置,以保护风机运行,其余防火阀不需具备此功能。

  3)手动风量调节:此功能用于管段风量调节,若某一管段仅设有防火阀且此管段需要调节风量时,可选用带此功能的防火阀,其余情况防火阀不需具备此功能。一般地铁车站设计中,多数管段采用多叶调节阀调控风量,防火阀不需具备此功能。

4、地铁车站通风空调系统中防火阀的动作温度

  根据规范中规定防火阀的动作温度一般分为两种:70℃与280℃。其中70℃的防火阀动作温度是根据通风空调系统正常工作温度为45-50℃考虑的,而地铁中各通风空调系统正常的的工作温度也处于45-50℃,因此70℃的动作温度是适宜的。在地铁设计中,排烟防火阀280℃的动作温度与《地铁设计规范》中19.1.42条“地下车站站厅、站台和设备及管理用房排烟风机及烟气流经的辅助设备如风阀及消声器等,应保证在250℃时能连续有效工作1h。”的规定相适宜。对于表一中提到的排烟防火阀的熔断温度设置为250℃,笔者认为不妥。因为根据地铁规范规定,排烟设备要在250℃工况下有效工作1h,若熔断温度设为250℃,烟气温度到达250℃时,所有排烟防火阀均会关闭,此时排烟设备也无法继续有效运行,因此,排烟防火阀280℃的动作温度是适宜的。

  对于补风设备及风道的防火阀设置问题,笔者认为设置70℃熔断的防烟防火阀即可,既满足火灾初期对排烟系统的补风,又能阻止火灾后期火势通过补风系统蔓延。

5、结语

  地下空间火灾危害较地上建筑更加严重,防火阀的设置对于火势蔓延有很大的制约作用。笔者结合地铁设计实际情况,对现行地铁设计中防火阀的设计选型等问题进行一些说明和探讨,希望地铁设计中的防火阀设置和选型更加规范化、明确化、统一化。同时提出了以下建议:

  1)建议《地铁设计规范》中防火阀设置条文中增加“穿越机房、重要房间通风管道设置防火阀”的内容,以明确设计原则;

  2)建议排烟防火阀的动作温度按规范要求统一明确为280℃。

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