地鐵車站環(huán)控系統(tǒng)防火閥設(shè)置問題探討
由于一般地鐵車站為地下空間內(nèi)的封閉建筑，地鐵車站的防火、排煙等防災(zāi)設(shè)計(jì)非常重要。在火災(zāi)中，通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)管是建筑內(nèi)部火災(zāi)蔓延的途徑之一，設(shè)置防火閥就是防止火災(zāi)穿過防火墻和不燃燒體防火分隔物等位置蔓延的主要措施，因此防火閥的設(shè)置和選用在地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中尤為重要。但現(xiàn)行各規(guī)范中的防火閥設(shè)置規(guī)定并不統(tǒng)一，各地建設(shè)單位也未明確或統(tǒng)一防火閥的設(shè)置原則，筆者針對(duì)以上問題進(jìn)行一些探討。
1、地鐵車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中防火閥的作用和分類
《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)》(GB50155-1992)中第4.6.24條定義防火閥為“用于自動(dòng)阻斷來自火災(zāi)區(qū)的熱氣流、火焰通過的閥門”。當(dāng)建筑物發(fā)生火災(zāi)時(shí)，通過溫度熔斷器、電信號(hào)或手動(dòng)將閥門關(guān)閉。從這里可以看出防煙防火閥的作用就是阻斷火災(zāi)通過通風(fēng)系統(tǒng)蔓延。
《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第10.3.12條的條文說明說明中定義防火閥的分類為：
表1 防火閥、防排煙閥的基本分類(引用10.3.12)
在地鐵設(shè)計(jì)中的防火閥一般包括防煙防火閥和排煙防火閥，結(jié)合以上各表總結(jié)出：
表2 地鐵車站環(huán)控設(shè)計(jì)中防火閥的分類及作用
2、地鐵車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中防火閥的設(shè)置及選用
《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50157-2003)中第19.1.46條規(guī)定通風(fēng)空調(diào)下列部位風(fēng)管應(yīng)設(shè)置防火閥：1)穿越防火分區(qū)的防火墻及樓板處;2)每層水平干管與垂直總管的交接處;3)穿越變形縫且有隔墻處。
《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50016-2006)中第10.3.12條規(guī)定下列情況之一的通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的風(fēng)管上應(yīng)設(shè)置防火閥：1)穿越防火分區(qū)處;2)穿越通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)機(jī)房的房間隔墻和樓板處;3)穿越重要的或火災(zāi)危險(xiǎn)性大的房間隔墻和樓板處;4)穿越變形縫處的兩側(cè);5)垂直風(fēng)管與每層水平風(fēng)管交接處的水平管段上，但當(dāng)建筑內(nèi)每個(gè)防火分區(qū)的通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)均獨(dú)立設(shè)置時(shí)，該防火分區(qū)內(nèi)的水平風(fēng)管與垂直總管的交接處可不設(shè)置防火閥。
《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(2005版)》(GB50045-95)中第8.5.3條規(guī)定下列情況之一的通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的風(fēng)管道應(yīng)設(shè)防火閥：8.5.3.1管道穿越防火分區(qū)處8.5.3.2穿越通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)機(jī)房及重要的或火災(zāi)危險(xiǎn)性大的房間隔墻和樓板處;8.5.3.3垂直風(fēng)管與每層水平風(fēng)管交接處的水平管段上;8.5.3.4穿越變形縫處的兩側(cè)。
地鐵車站環(huán)控系統(tǒng)主要包括：1)區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)，以下簡(jiǎn)稱區(qū)間系統(tǒng);2)車站軌行區(qū)域排熱系統(tǒng)，以下簡(jiǎn)稱排熱系統(tǒng);3)車站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，以下簡(jiǎn)稱大系統(tǒng);4)車站設(shè)備用房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，以下簡(jiǎn)稱小系統(tǒng)。
綜合以上條文規(guī)定及地鐵設(shè)計(jì)的需要，各類防火閥的設(shè)置位置總結(jié)為：
1)穿越防火分區(qū)處：以上規(guī)范均規(guī)定此項(xiàng)內(nèi)容，所有穿越防火分區(qū)的通風(fēng)管道均需設(shè)置防火閥，一般送風(fēng)管設(shè)置防煙防火閥，排煙管道設(shè)置排煙防火閥。下面為某標(biāo)準(zhǔn)站防火分區(qū)設(shè)置圖：
圖1 標(biāo)準(zhǔn)站防火分區(qū)示意圖
結(jié)合地鐵實(shí)際，需要穿越防火分區(qū)處主要有：
①排熱系統(tǒng)中軌頂風(fēng)道進(jìn)入環(huán)控小室處，穿越軌行區(qū)與車站設(shè)備用房區(qū)間隔，因軌頂風(fēng)道有排煙工況，因此此處設(shè)置排煙防火閥;
�、谲囌敬笙到y(tǒng)風(fēng)管穿越車站公共區(qū)與設(shè)備用房間隔，進(jìn)設(shè)計(jì)入站廳層、站臺(tái)層公共區(qū)處;
�、圮囌敬�、小系統(tǒng)風(fēng)管穿越環(huán)控設(shè)備用房防火分區(qū)進(jìn)入設(shè)備用房防火分區(qū)處;
�、芤蚋鱾�(gè)車站布置形式不同，其他穿越防火分區(qū)處均應(yīng)設(shè)置防火閥 。
2)每層水平干管與垂直總管的交接處：以上規(guī)范均規(guī)定此項(xiàng)內(nèi)容，設(shè)置種類同1)中要求。地鐵車站中水平干管與垂直總管的交接處主要包括：
�、倥艧嵯到y(tǒng)中軌頂、軌底風(fēng)道進(jìn)入環(huán)控小室處，軌頂風(fēng)道設(shè)置的防火閥可與按1)要求中設(shè)置的防火閥合設(shè)，軌底排熱風(fēng)道設(shè)置防煙防火閥。
②車站站臺(tái)層大系統(tǒng)水平風(fēng)管與垂直總管的交接處;
③筆者認(rèn)為，結(jié)合地鐵車站布置形式及防火分區(qū)的劃分形式，一般車站設(shè)備用房防火分區(qū)內(nèi)的通風(fēng)系統(tǒng)均獨(dú)立設(shè)置，且垂直總管連接的水平干管均處于同一防火分區(qū)，因此車站設(shè)備用房通風(fēng)系統(tǒng)的水平干管與垂直總管交接處可不設(shè)置防火閥;若車站設(shè)備用房通風(fēng)系統(tǒng)需穿越其他防火分區(qū)時(shí)，水平干管與垂直總管交接處應(yīng)設(shè)防火閥。
3)穿越變形縫且有隔墻處：以上規(guī)范均規(guī)定此項(xiàng)內(nèi)容，設(shè)置種類同1)中要求。地鐵車站中穿越變形縫處主要有：車站主體與附屬風(fēng)道交接處，此處一般無隔墻，且變形縫兩側(cè)處于同一防火分區(qū)內(nèi)，因此此處不設(shè)防火閥。
4)穿越通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)機(jī)房的房間隔墻和樓板處：除《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》外，其余規(guī)范均做了此項(xiàng)規(guī)定，結(jié)合地鐵車站的一般做法，筆者認(rèn)為地在《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》中應(yīng)增加此條規(guī)定。地鐵車站中穿越大、小系統(tǒng)通風(fēng)空調(diào)機(jī)房的所有環(huán)控管線均應(yīng)按風(fēng)管性質(zhì)加設(shè)防煙防火閥或排煙防火閥，以防止機(jī)房火災(zāi)蔓延至機(jī)房外或機(jī)房外火災(zāi)蔓延至機(jī)房。
5)穿越重要的或火災(zāi)危險(xiǎn)性大的房間隔墻和樓板處：除 《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》外，其余規(guī)范均做了此項(xiàng)規(guī)定，結(jié)合地鐵車站的一般做法，筆者認(rèn)為地在《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》中應(yīng)增加此條規(guī)定。地鐵車站中重要房間主要包括：車站控制室、變電所用房、環(huán)控電控室、信號(hào)設(shè)備室、通信機(jī)房、弱點(diǎn)綜合機(jī)房等。由于這些房間內(nèi)電氣設(shè)備較多，所以均設(shè)置氣體滅火系統(tǒng)，配合氣體滅火的通風(fēng)形式，此類房間均設(shè)置防煙防火閥。有些地區(qū)車站控制室或環(huán)控電控室不設(shè)在氣體保護(hù)范圍內(nèi)，筆者認(rèn)為此情況下應(yīng)在穿越車站控制室或環(huán)控電控室的環(huán)控管線上按風(fēng)管性質(zhì)加設(shè)防火閥。
3、地鐵車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中防火閥的電氣控制
根據(jù)表1中的結(jié)論，防火閥一般具備熔斷關(guān)閉、輸出電訊號(hào)、復(fù)位等功能，選擇防火閥的電氣控制時(shí)的控制因素包括：是否電動(dòng)控制開啟或關(guān)閉、是否聯(lián)鎖控制、是否手動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)等。下面逐一分析各個(gè)功能在地鐵設(shè)計(jì)中如何選擇：
1)電動(dòng)開啟或關(guān)閉：具有此項(xiàng)功能的防火閥能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能，一般用于控制較復(fù)雜的防火閥。筆者認(rèn)為，地鐵環(huán)控排熱系統(tǒng)、大系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用非電動(dòng)防火閥可滿足基本要求，可結(jié)合車站的火災(zāi)控制模式、防火閥的操作需要、防火閥的安裝位置等選擇是否需要電動(dòng)控制。地鐵環(huán)控小系統(tǒng)中氣體保護(hù)房間的防火閥一般使用電動(dòng)防火閥;小系統(tǒng)中其他防火閥選用與排熱系統(tǒng)及大系統(tǒng)原則相同。
2)聯(lián)鎖控制：具備聯(lián)鎖控制功能的防火閥在熔斷關(guān)閉時(shí)，可以使連鎖的風(fēng)機(jī)設(shè)備停止運(yùn)行，根據(jù)需要，一般在地鐵各環(huán)控系統(tǒng)排煙設(shè)備的入口處設(shè)置，以保護(hù)風(fēng)機(jī)運(yùn)行，其余防火閥不需具備此功能。
3)手動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)：此功能用于管段風(fēng)量調(diào)節(jié)，若某一管段僅設(shè)有防火閥且此管段需要調(diào)節(jié)風(fēng)量時(shí)，可選用帶此功能的防火閥，其余情況防火閥不需具備此功能。一般地鐵車站設(shè)計(jì)中，多數(shù)管段采用多葉調(diào)節(jié)閥調(diào)控風(fēng)量，防火閥不需具備此功能。
4、地鐵車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中防火閥的動(dòng)作溫度
根據(jù)規(guī)范中規(guī)定防火閥的動(dòng)作溫度一般分為兩種：70℃與280℃。其中70℃的防火閥動(dòng)作溫度是根據(jù)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)正常工作溫度為45-50℃考慮的，而地鐵中各通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)正常的的工作溫度也處于45-50℃，因此70℃的動(dòng)作溫度是適宜的。在地鐵設(shè)計(jì)中，排煙防火閥280℃的動(dòng)作溫度與《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》中19.1.42條“地下車站站廳、站臺(tái)和設(shè)備及管理用房排煙風(fēng)機(jī)及煙氣流經(jīng)的輔助設(shè)備如風(fēng)閥及消聲器等，應(yīng)保證在250℃時(shí)能連續(xù)有效工作1h。”的規(guī)定相適宜。對(duì)于表一中提到的排煙防火閥的熔斷溫度設(shè)置為250℃，筆者認(rèn)為不妥。因?yàn)楦鶕?jù)地鐵規(guī)范規(guī)定，排煙設(shè)備要在250℃工況下有效工作1h，若熔斷溫度設(shè)為250℃，煙氣溫度到達(dá)250℃時(shí)，所有排煙防火閥均會(huì)關(guān)閉，此時(shí)排煙設(shè)備也無法繼續(xù)有效運(yùn)行，因此，排煙防火閥280℃的動(dòng)作溫度是適宜的。
對(duì)于補(bǔ)風(fēng)設(shè)備及風(fēng)道的防火閥設(shè)置問題，筆者認(rèn)為設(shè)置70℃熔斷的防煙防火閥即可，既滿足火災(zāi)初期對(duì)排煙系統(tǒng)的補(bǔ)風(fēng)，又能阻止火災(zāi)后期火勢(shì)通過補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)蔓延。
5、結(jié)語
地下空間火災(zāi)危害較地上建筑更加嚴(yán)重，防火閥的設(shè)置對(duì)于火勢(shì)蔓延有很大的制約作用。筆者結(jié)合地鐵設(shè)計(jì)實(shí)際情況，對(duì)現(xiàn)行地鐵設(shè)計(jì)中防火閥的設(shè)計(jì)選型等問題進(jìn)行一些說明和探討，希望地鐵設(shè)計(jì)中的防火閥設(shè)置和選型更加規(guī)范化、明確化、統(tǒng)一化。同時(shí)提出了以下建議：
1)建議《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》中防火閥設(shè)置條文中增加“穿越機(jī)房、重要房間通風(fēng)管道設(shè)置防火閥”的內(nèi)容，以明確設(shè)計(jì)原則;
2)建議排煙防火閥的動(dòng)作溫度按規(guī)范要求統(tǒng)一明確為280℃。
