劉正清

帶有上蓋物業(yè)開發(fā)的地鐵車輛段通風(fēng)防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉正清

（中信建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司 武漢 430014）

針對(duì)目前國內(nèi)上蓋物業(yè)開發(fā)的車輛段防排煙設(shè)計(jì)無明確規(guī)定的問題，以某市地鐵線路中的車輛段為工程案例，對(duì)常用的計(jì)算方法進(jìn)行比較分析得出較為合理的計(jì)算方法，并對(duì)上蓋范圍之內(nèi)的咽喉區(qū)等排煙設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹，為后期類似工程的設(shè)計(jì)提供一定的參考。

上蓋物業(yè)開發(fā)；車輛段；通風(fēng)；防排煙；設(shè)計(jì)

0 引言

軌道交通作為城市最主要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，是城市發(fā)展增長的基本要素。然而常規(guī)軌道交通車輛段（停車場(chǎng)）占地面積大、經(jīng)濟(jì)效益差，在城市土地稀缺的背景下，國內(nèi)一些城市建設(shè)軌道交通車輛段（停車場(chǎng)）時(shí)，在滿足相關(guān)功能的前提下，對(duì)車輛段（停車場(chǎng)）進(jìn)行上蓋物業(yè)開發(fā)，以復(fù)合性使用來提高土地使用率。雖然地鐵設(shè)施已經(jīng)發(fā)展很長時(shí)間且技術(shù)也相對(duì)成熟，但由于車輛段建設(shè)上蓋成本高、技術(shù)相對(duì)復(fù)雜，因此目前在車輛段上進(jìn)行上蓋開發(fā)的案例并不多。再加上蓋上物業(yè)開發(fā)是將車輛段、汽車庫和住宅疊加建造，車輛段屬于工業(yè)用房，汽車庫和住宅及配套用房屬于民用建筑，不同類別的建筑疊加建造，目前還沒有現(xiàn)行規(guī)范來規(guī)定指導(dǎo)此類建筑的消防設(shè)計(jì)，這方面的設(shè)計(jì)目前國內(nèi)也少有成功的案例可以借鑒，也還處于探索階段。鑒于此，筆者結(jié)合某市地鐵某號(hào)線中帶有上蓋開發(fā)的停車場(chǎng)為案例，對(duì)其通風(fēng)、防排煙設(shè)計(jì)展開介紹，希望能以后類似項(xiàng)目的設(shè)計(jì)提供一定的參考。

1 項(xiàng)目概況

本地鐵線路的停車場(chǎng)與另外一條線路的停車場(chǎng)共址設(shè)置，且本條線路包括一、二期工程用地。本停車場(chǎng)總圖采用順向并列式段型，房屋布置按功能分區(qū)。停車場(chǎng)按照預(yù)留自動(dòng)化車場(chǎng)條件、預(yù)留上蓋條件布置，如圖1所示。本條線路一期工程用地面積為18.40hm2，二期用地為10.33hm2。新建房屋建筑面積一期約約95700m2，包括11個(gè)單體；二期約為26100m2，包括8個(gè)單體。上蓋物業(yè)開發(fā)將分兩期實(shí)施，上蓋結(jié)構(gòu)板標(biāo)高為9.000。一期蓋下的建筑單體有運(yùn)用庫（含運(yùn)轉(zhuǎn)綜合樓）、洗車機(jī)棚、輪對(duì)及受電弓檢測(cè)棚。廠前區(qū)的建筑單體均在上蓋范圍之外，包括綜合樓、食堂及公寓、綜合維修中心、物質(zhì)總庫、材料棚、蓄電池間，如圖2所示。一期蓋上有6棟高層住宅樓和多層商業(yè)樓，蓋板面積：13.18萬m2。

圖1 停車場(chǎng)鳥瞰效果圖

圖2 停車場(chǎng)總平面圖

2 防排煙設(shè)計(jì)存在的問題

2.1 蓋下單體建筑火災(zāi)危險(xiǎn)性分類

表1 停車場(chǎng)單體建筑火災(zāi)危險(xiǎn)性等級(jí)分類

本停車場(chǎng)一期蓋下的建筑單體有運(yùn)用庫（含運(yùn)轉(zhuǎn)綜合樓）、洗車機(jī)棚、輪對(duì)及受電弓檢測(cè)棚。依據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》（報(bào)批稿）4.1.6條，各單體建筑火災(zāi)危險(xiǎn)性等級(jí)分類見表1。

2.2 存在的問題

目前我國的地鐵防排煙設(shè)計(jì)主要是依據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50016—2014）和《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50157—2013），這些規(guī)范對(duì)上蓋物業(yè)開發(fā)的車輛段防排煙設(shè)計(jì)均無明確規(guī)定，而正在報(bào)批的《地鐵設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)該類項(xiàng)目的防排煙雖有了規(guī)定和說明，但針對(duì)蓋下運(yùn)用庫（包括停車列檢庫、雙周/三月檢庫）并無明確的計(jì)算方法。目前在項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，只能從已建成的類似項(xiàng)目中進(jìn)行總結(jié)從而得出一些經(jīng)驗(yàn)來指導(dǎo)設(shè)計(jì)，這樣根據(jù)不同項(xiàng)目總結(jié)出了不同的計(jì)算方法，由于計(jì)算方法不一致，給設(shè)計(jì)的順利完成造成了很大的影響。

2.2.1 相關(guān)規(guī)范依據(jù)

《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50016—2014）中8.5.2規(guī)定：建筑面積大于5000m2的丁類生產(chǎn)車間應(yīng)設(shè)置排煙設(shè)施。

《地鐵設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》（報(bào)批稿）中8.4.2規(guī)定：車輛基地的停車庫等場(chǎng)所的防排煙設(shè)計(jì)，除應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50016的有關(guān)規(guī)定外，尚應(yīng)符合下列要求：（1）當(dāng)廠房高度超過6m時(shí)，可不劃分防煙分區(qū)；（2）當(dāng)丁類廠房采用機(jī)械排煙時(shí)，排煙量應(yīng)按換氣次數(shù)不小于4次/h計(jì)算。

《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50157—2013）中28.4.10規(guī)定：地下車站站臺(tái)、站廳火災(zāi)時(shí)的排煙量，應(yīng)根據(jù)一個(gè)防煙分區(qū)的建筑面積按1m3/(m2·min)計(jì)算，當(dāng)排煙設(shè)備擔(dān)負(fù)兩個(gè)防煙分區(qū)時(shí)，其設(shè)備能力應(yīng)該按同時(shí)排除2個(gè)防煙分區(qū)的煙量配置。

2.2.2 存在的問題

（1）《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》和《地鐵設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》中均只對(duì)丁類廠房地排煙要求進(jìn)行了規(guī)定，但運(yùn)用庫中停車列檢庫、雙周/三月檢庫等存放著地鐵的車輛，屬于戊類廠房，兩個(gè)規(guī)范都對(duì)戊類廠房是否需考慮設(shè)置排煙設(shè)施沒有明確。

（2）停車列檢庫、雙周/三月檢庫等在不能滿足自然排煙要求的情況下需機(jī)械排煙，排煙量如何計(jì)算沒有明確。

3 方案的設(shè)定及計(jì)算結(jié)果分析

3.1 設(shè)定方案

帶有上蓋開發(fā)的車輛段上蓋面積大且上蓋要開發(fā)利用，蓋下單體建筑無法利用自然排煙來滿足排煙要求；結(jié)合國內(nèi)類似工程案例蓋下單體建筑停車列檢庫、雙周/三月檢庫均采用機(jī)械排煙的排煙方式，排煙量的主要可以按以下三種不同方法來計(jì)算：

（1）根據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定排煙量按換氣次數(shù)不小于4次/h計(jì)算。

（2）根據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定一個(gè)防煙分區(qū)的建筑面積按1m3/(m2·min)計(jì)算。

（3）根據(jù)地鐵列車發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙羽流質(zhì)量流量公式計(jì)算。

3.2 計(jì)算結(jié)果

停車列檢庫、雙周/三月檢庫建筑面積為52077.6m2，長度為432m、寬度為136.7m、層高為9m。由于不能滿足自然排煙要求，需設(shè)置機(jī)械排煙。為了避免某一列車發(fā)生火災(zāi)時(shí)需要開啟庫內(nèi)所有的排煙風(fēng)機(jī)，而只開啟著火列車所在的區(qū)域的排煙風(fēng)機(jī)進(jìn)行排煙，利用擋煙垂壁把運(yùn)用庫按列車行駛方向進(jìn)行防煙分區(qū)的劃分，得到最大的防煙分區(qū)面積為2750m2。

針對(duì)上述三種不同的計(jì)算方案，分別進(jìn)行計(jì)算得到以下結(jié)果：

（1）按換氣次數(shù)法計(jì)算得到排煙量：

1=2750×9×4=99000m3/h

（2）按單位面積排煙量法計(jì)算得到排煙量：

2=2750×1×60=165000m3/h

（3）按煙羽流質(zhì)量流量法計(jì)算得到排煙量：

最小清晰度高度計(jì)算：

H=1.6+0.1

式中：H為最小清晰高度，m；為排煙空間的建筑凈高度，m。

該庫高度為9m，經(jīng)計(jì)算最小清晰度高度為2.5m。

煙羽流質(zhì)量流量按下式計(jì)算：

式中：為煙羽流質(zhì)量流量，kg/s；Q為熱釋放量的對(duì)流部分，kW；一般取值為0.7，其中為火災(zāi)時(shí)熱釋放量；地鐵列車設(shè)計(jì)火災(zāi)規(guī)模通常為5.0～10.5MW，這里取8.5MW。

為燃料面到煙層底部的高度，m，取值應(yīng)大于最小清晰高度，這里取值3m。

煙氣平均溫度與環(huán)境溫度的差值按下式計(jì)算：

式中：Δt為煙氣平均溫度t與環(huán)境溫度0的差值，℃，Δt=t0；c為空氣的定壓比熱，一般取1.02kJ/(kg?℃)。

排煙量按下式計(jì)算：

經(jīng)計(jì)算=33.05m3/s=118980m3/h

按煙羽流質(zhì)量流量法計(jì)算得到排煙量取值：3=120000m3/h

3.3 結(jié)果分析

經(jīng)過比較1<3<2。從安全方面考慮，機(jī)械排煙量應(yīng)按最大值選取，這樣可以最快的速度排出煙氣，從而減少人員傷亡和財(cái)物損失。停車列檢庫、雙周/三月檢庫內(nèi)的每個(gè)防煙分區(qū)的排煙按1m3/(m2·min)計(jì)算得到的165000m3/h作為計(jì)算排煙量。

每個(gè)防煙分區(qū)選用兩臺(tái)低噪聲離心風(fēng)機(jī)箱，排煙量為95000m3/h，整個(gè)停車列檢庫、雙周/三月檢庫選用32臺(tái)風(fēng)機(jī)。平時(shí)通風(fēng)與排煙合用一套系統(tǒng)。

由于停車列檢庫、雙周/三月檢庫四周都是開敞空間直通室外，可以自然補(bǔ)風(fēng)，滿足補(bǔ)風(fēng)量不小于排煙量的50%。

3.4 其他部位通風(fēng)、防排煙設(shè)計(jì)

（1）運(yùn)轉(zhuǎn)綜合樓為民用建筑，按《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中規(guī)定：面積大于50m2的無窗房間和長度超過20m的疏散走道均應(yīng)設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)。運(yùn)轉(zhuǎn)綜合樓內(nèi)疏散走道用擋煙垂壁分為四個(gè)防煙分區(qū)，煙量按走道面積加最大房間面積之和乘以120m3/h計(jì)算，排煙量為36000m3/h，需用4臺(tái)排煙量為40000m3/h的HTF型消防高溫排煙風(fēng)機(jī)，采用2臺(tái)風(fēng)量為42000m3/h軸流式風(fēng)機(jī)進(jìn)行機(jī)械補(bǔ)風(fēng)，排煙、補(bǔ)風(fēng)風(fēng)機(jī)均設(shè)置于專用風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)。樓梯間靠近室外側(cè)采用自然排煙方式，可開啟外窗面積滿足不小于2m2要求。

（2）咽喉區(qū)建筑面積約為3.8萬m2，建筑定義為亞安全區(qū)。為避免影響層高和節(jié)約初投資，在不影響上蓋物業(yè)開發(fā)的前提下布置自然通風(fēng)天窗來滿足自然排煙，可開啟天窗面積應(yīng)按不小于咽喉區(qū)建筑面積的5%計(jì)算，且天窗之間的距離應(yīng)小于60m?？紤]到咽喉區(qū)上下兩側(cè)是直通室外，可以扣除由于通室外部分自然排煙要求面積，剩下的不滿足部分通過設(shè)置9個(gè)側(cè)面設(shè)置百葉的天窗，每個(gè)天窗可開啟外窗面積為80m2來滿足自然排煙要求。

（3）洗車機(jī)棚、輪對(duì)及受電弓檢測(cè)棚靠近上蓋邊上，可以利用開外窗的來滿足自然排煙要求，可開啟外窗面積滿足不小于房間面積的2%。

4 結(jié)論

（1）帶有上蓋物業(yè)開發(fā)的車輛段通風(fēng)設(shè)計(jì)要充分考慮上蓋物業(yè)開發(fā)對(duì)蓋下咽喉區(qū)及廠房、庫房自然通風(fēng)的影響，結(jié)合上蓋物業(yè)開發(fā)要求利用自然通風(fēng)井最大限度改善蓋下環(huán)境。

（2）帶有上蓋物業(yè)開發(fā)的車輛段的運(yùn)用庫采用機(jī)械排煙時(shí)，要合理劃分防煙分區(qū)，每個(gè)防煙分區(qū)的排煙量需通過計(jì)算比較得出合理的計(jì)算值。

（3）帶有上蓋物業(yè)開發(fā)的車輛段的火災(zāi)危險(xiǎn)性及排煙設(shè)施的設(shè)置均需與消防性能化評(píng)估單位充分溝通確定，并取得當(dāng)?shù)叵啦块T的認(rèn)可。

[1] GB 50016—2014,建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].北京:中國計(jì)劃出版社,2014.

[2] GB 50157—2013,地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國計(jì)劃出版社,2013.

[3] 中華人民共和國公安部.地鐵設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)（報(bào)批稿）.

[4] DGJ08-88-2006,建筑防排煙技術(shù)規(guī)程[S].公安部上海消防科學(xué)研究所,上海市消防局,2006.

[5] 高吉祥.帶上蓋開發(fā)的地鐵車輛段防排煙方案研究[J].中國新技術(shù)產(chǎn)品,2014,(3):36-37.

[6] 姚富宏.上蓋物業(yè)車輛段通風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].制冷與空調(diào),2015,29(6):662-665.

[7] 程雅麗,朱建章.帶有上蓋物業(yè)開發(fā)的地鐵車輛段通風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)[J].暖通空調(diào),2010,40(7):1-4.

[8] 劉桂江,王棟.蘇州太平車輛段上蓋開發(fā)消防設(shè)計(jì)[J].鐵道工程學(xué)報(bào),2012,(11):67-72.

Ventilation, Smoke Prevention and Exhaust System Design of Underground Metro Depot with over Development of Buildings

Liu Zhengqing

( CITIC General Institute of Architectural Design and Research Co., Ltd, Wuhan, 430014 )

According to the present problem of ventilation, smoke prevention and exhaust system design of underground metro depot with over development of buildings design without making a clear regulation,combination the case of a metro depot, comparison and analysis the common calculation methods, it is obtained the reasonable calculation, and introduce the design of smoke exhaust for the throat area, provide certain reference for later similar buildings design.

over development of buildings; metro depot; ventilation; smoke prevention and exhaust; design

TU834

B

1671-6612（2020）03-344-04

劉正清（1985-），男，碩士研究生，工程師，E-mail：lzqwuse@163.com

2019-06-21