地鐵通風(fēng)空調(diào)防排煙系統(tǒng)控制策略分析

何源

摘要：在火災(zāi)事故中造成人員傷亡多是由有毒煙氣造成，因此火災(zāi)的防排煙聯(lián)動(dòng)控制至關(guān)重要。由于地鐵通風(fēng)系統(tǒng)的防排煙運(yùn)行模式比一般樓宇復(fù)雜得多，本文從地鐵通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行工藝入手，對地鐵通風(fēng)空調(diào)防排煙系統(tǒng)控制策略進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：防排煙；FAS（火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)）；BAS（環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)）；控制；防火閥；1；電動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥

1 引言

在火災(zāi)事故中，造成人員傷亡多是由有毒煙氣造成，因此火災(zāi)的防排煙聯(lián)動(dòng)控制至關(guān)重要。參見《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50157-2013）第19.3.4，21.2.4，21.2.5條款，可以采取兩種方式：①通過地鐵BAS進(jìn)行防排煙聯(lián)動(dòng)控制；②FAS系統(tǒng)直接聯(lián)動(dòng)控制。由于地鐵防排煙與正常通風(fēng)一般合用一套設(shè)備系統(tǒng)，因此一般采用FAS系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)視管轄范圍內(nèi)的火災(zāi)災(zāi)情并報(bào)警，聯(lián)動(dòng)控制專用排煙設(shè)備； BAS系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)控防排煙系統(tǒng)與正常通風(fēng)系統(tǒng)合用的設(shè)備；在火災(zāi)工況下，由FAS發(fā)布火災(zāi)模式指令，BAS系統(tǒng)優(yōu)先執(zhí)行預(yù)先編制的火災(zāi)模式。

在目前的地鐵項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，存在兩種防火閥監(jiān)控方案：

方案一：為得到消防部門的認(rèn)可，把防排煙風(fēng)機(jī)和電動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥交給BAS系統(tǒng)控制，而防火閥交給FAS系統(tǒng)控制。但地鐵通風(fēng)系統(tǒng)的防排煙運(yùn)行工況比一般樓宇復(fù)雜得多，每一種工況都涉及到若干風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥及防火閥的一系列動(dòng)作，此方案同一個(gè)風(fēng)道上的通風(fēng)設(shè)備需要BAS、FAS兩個(gè)系統(tǒng)相互配合共同完成一個(gè)通風(fēng)模式。

方案二：把平時(shí)通風(fēng)以及火災(zāi)時(shí)兼防排煙風(fēng)道上所有設(shè)備（包括防火閥）作為一個(gè)整體全部交由BAS系統(tǒng)監(jiān)控；專用排煙和補(bǔ)風(fēng)風(fēng)道上的所有設(shè)備（包括電動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥）全部交由FAS系統(tǒng)監(jiān)控。不同功能風(fēng)道上的通風(fēng)設(shè)備模式由單一控制系統(tǒng)獨(dú)立處理，不存在同一風(fēng)道上的通風(fēng)設(shè)備由BAS、FAS兩個(gè)系統(tǒng)配合完成一個(gè)通風(fēng)模式的情況。

下面以南京地鐵三號線秣周路站通風(fēng)空調(diào)防排煙系統(tǒng)的控制為例，就兩種控制方案做一個(gè)對比。

1.1 小系統(tǒng)（設(shè)備管理用房區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)）

根據(jù)設(shè)備管理用房的使用功能、面積、室內(nèi)環(huán)境條件以及消防保護(hù)要求的不同要求，通風(fēng)系統(tǒng)將設(shè)備管理用房劃分為若干防煙分區(qū)。下面對設(shè)置氣體滅火保護(hù)的設(shè)備房和普通設(shè)備管理用房的防排煙系統(tǒng)進(jìn)行對比。

（一）氣體滅火房間的防排煙控制：根據(jù)氣體滅火房間火災(zāi)通風(fēng)工藝要求，火災(zāi)時(shí)關(guān)閉該滅火單元內(nèi)送排風(fēng)管上所有的70度電動(dòng)防煙防火閥DFD，同時(shí)關(guān)閉送排風(fēng)機(jī)，以使房間密閉；待滅火完成后，打開該滅火單元內(nèi)送/排風(fēng)管上所有的電動(dòng)防煙防火閥DFD，并通過設(shè)置于房間下部的下排風(fēng)口將房間內(nèi)有害氣體排出。氣體滅火房間（如：通信設(shè)備室、信號設(shè)備室、車控室機(jī)房）的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)圖如下圖所示：

若采用方案一，防火閥的監(jiān)控由FAS完成；為實(shí)現(xiàn)正常通風(fēng)工況下的風(fēng)回路檢測，避免因電動(dòng)防煙防火閥DFD誤動(dòng)作所造成的通風(fēng)管路不通，風(fēng)機(jī)設(shè)備損壞等情況，BAS需要通過模塊硬線接口或者與FAS的通信接口采集防煙防火閥DFD的狀態(tài)信息。

但上述控制方式存在以下幾個(gè)方面的問題：

車站控制室設(shè)置緊急后備操作盤IBP，在綜合監(jiān)控系統(tǒng)故障或發(fā)生災(zāi)害等緊急事件的特殊情況下，實(shí)現(xiàn)對相關(guān)設(shè)備的緊急控制；IBP盤上設(shè)置火災(zāi)模式手動(dòng)按鈕。由于電動(dòng)防煙防火閥DFD由FAS控制，火災(zāi)工況IBP盤手動(dòng)下發(fā)模式時(shí)無法完成對電動(dòng)防煙防火閥DFD閥的關(guān)閉控制；將會(huì)造成火災(zāi)模式不能完整執(zhí)行，氣體滅火保護(hù)房間無法密閉，達(dá)不到滅火效果；而且煙氣還會(huì)順著風(fēng)管蔓延到其他非著火房間，形成火災(zāi)的二次報(bào)警。

火災(zāi)結(jié)束后需要打開電動(dòng)防煙防火閥DFD對氣體滅火保護(hù)房間進(jìn)行排廢氣通風(fēng)。若排廢氣模式由IBP盤下發(fā)，也會(huì)造成電動(dòng)防煙防火閥DFD無法控制，模式不能完整執(zhí)行。

將會(huì)使BAS與FAS，BAS與防火閥之間接口復(fù)雜化，除增加建設(shè)成本外還增大了運(yùn)營管理和施工調(diào)試難度。

若采用方案二，電動(dòng)防煙防火閥DFD由BAS監(jiān)控，則整個(gè)風(fēng)道上的所有通風(fēng)設(shè)備都由BAS來控制，系統(tǒng)的各種模式由BAS來統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)，則不會(huì)出現(xiàn)上述問題。還簡化了系統(tǒng)間接口，降低了建設(shè)成本，使BAS、FAS接口界面更為簡單清晰，提高了運(yùn)營管理及施工調(diào)試的效率。

（二）設(shè)備管理用房區(qū)的專用排煙控制：設(shè)備管理用房區(qū)設(shè)置專用排煙風(fēng)道，風(fēng)道上設(shè)置專用排煙風(fēng)機(jī)PY、280度排煙防火閥FPY（常開），并設(shè)置電動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥DT與專用排煙風(fēng)機(jī)PY進(jìn)行聯(lián)鎖?；馂?zāi)時(shí)，先開啟電動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥DT，再開啟排煙風(fēng)機(jī)PY進(jìn)行排煙；若需要機(jī)械補(bǔ)風(fēng)，則設(shè)置補(bǔ)風(fēng)風(fēng)道，風(fēng)道上設(shè)置補(bǔ)風(fēng)機(jī)SF、手動(dòng)70度防煙防火閥FD（常開），并設(shè)置電動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥DT與專用補(bǔ)風(fēng)機(jī)SF進(jìn)行聯(lián)鎖。系統(tǒng)構(gòu)成圖如下圖所示：

專用排煙系統(tǒng)構(gòu)成圖

若采用方案一，電動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥DT由BAS監(jiān)控，防火閥、排煙風(fēng)機(jī)和補(bǔ)風(fēng)機(jī)由FAS監(jiān)控，F(xiàn)AS需要通過模塊硬線接口或者與BAS的通信接口采集電動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥DT的狀態(tài)信息，確認(rèn)閥門開到位后開啟排煙風(fēng)機(jī)和補(bǔ)風(fēng)機(jī)。

但上述控制方式存在以下幾個(gè)方面的問題：

專用排煙風(fēng)機(jī)PY和專用補(bǔ)風(fēng)機(jī)SF在緊急后備操作盤IBP上設(shè)置手動(dòng)開啟按鈕，在FAS系統(tǒng)故障或發(fā)生災(zāi)害等緊急事件的特殊情況下，實(shí)現(xiàn)對其的緊急控制。由于電動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥DT由BAS控制，火災(zāi)工況IBP盤手動(dòng)開啟專用排煙風(fēng)機(jī)PY和專用補(bǔ)風(fēng)機(jī)SF時(shí)無法完成對電動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥DT的開啟控制；將會(huì)造成火災(zāi)模式不能完整執(zhí)行、風(fēng)機(jī)損壞，無法進(jìn)行有效的排煙和補(bǔ)風(fēng)。

將會(huì)使BAS與FAS，F(xiàn)AS與電動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥之間接口復(fù)雜化，除增加建設(shè)成本外還增大了運(yùn)營管理和施工調(diào)試難度。

若采用方案二，電動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥DT由FAS監(jiān)控，或者設(shè)置止回閥（不用監(jiān)控）替代電動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥DT，整個(gè)風(fēng)道上的所有通風(fēng)設(shè)備都由FAS來控制，則不會(huì)出現(xiàn)上述問題。還簡化了系統(tǒng)間接口，降低了建設(shè)成本，使BAS、FAS接口界面更為簡單清晰，提高了運(yùn)營管理及施工調(diào)試的效率。

2 大系統(tǒng)（公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)）

大系統(tǒng)采用雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，排風(fēng)系統(tǒng)兼做車站排煙系統(tǒng)。車站兩端分別設(shè)置一條送風(fēng)道和一條排風(fēng)道（兼做區(qū)間事故通風(fēng)道）。送風(fēng)道內(nèi)設(shè)置固定式大型表冷器（空調(diào)用）、電動(dòng)組合風(fēng)閥DM、送風(fēng)機(jī)ZSF（兼做區(qū)間事故風(fēng)機(jī)）、手動(dòng)70度防煙防火閥FD（常開）；排風(fēng)道內(nèi)設(shè)置電動(dòng)組合風(fēng)閥、排風(fēng)機(jī)ZPF（兼做區(qū)間事故風(fēng)機(jī)）、70度防煙防火閥FD（常開）、280度排煙防火閥FPY（常開），每端的通風(fēng)空調(diào)設(shè)備承擔(dān)車站一半的公共區(qū)通風(fēng)、空調(diào)與排煙。站廳公共區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，排風(fēng)機(jī)ZPF轉(zhuǎn)入排煙運(yùn)行，通過站廳排風(fēng)管將煙氣排出室外；站臺(tái)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，排風(fēng)機(jī)ZPF通過列車軌頂風(fēng)道排除煙氣，同時(shí)送風(fēng)機(jī)ZSF逆轉(zhuǎn)并通過事故風(fēng)閥對站臺(tái)進(jìn)行排煙。車站A端系統(tǒng)構(gòu)成圖如下圖所示：

根據(jù)通風(fēng)空調(diào)模式，280度排煙防火閥FPY-A1～A4中任何一個(gè)熔斷關(guān)閉時(shí)，風(fēng)機(jī)ZPF-A停止運(yùn)行；排煙防火閥與風(fēng)機(jī)不設(shè)置硬線聯(lián)鎖，由BAS、FAS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)軟件聯(lián)鎖。

若采用方案一，防火閥的監(jiān)控由FAS完成；為實(shí)現(xiàn)正常通風(fēng)工況下的風(fēng)回路檢測和軟件聯(lián)鎖功能，BAS需要通過模塊硬線接口或者與FAS的通信接口采集防火閥的狀態(tài)信息。

上述控制方式將會(huì)使BAS與FAS，F(xiàn)AS與防火閥之間接口復(fù)雜化，除增加建設(shè)成本外還增大了運(yùn)營管理和施工調(diào)試難度。

若采用方案二，整個(gè)風(fēng)道上的所有通風(fēng)設(shè)備都由BAS來控制，系統(tǒng)的各種模式和聯(lián)鎖功能由BAS來統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)，則不會(huì)出現(xiàn)上述問題。還簡化了系統(tǒng)間接口，降低了建設(shè)成本，使BAS、FAS接口界面更為簡單清晰，提高了運(yùn)營管理及施工調(diào)試的效率。

3 結(jié)束語

從上述幾種案例分析及相關(guān)工程的經(jīng)驗(yàn)來看，對通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的所有設(shè)備應(yīng)用系統(tǒng)的觀念去對待，不能肢解。把正常通風(fēng)、火災(zāi)時(shí)兼用防排煙的系統(tǒng)（包括防火閥）作為一個(gè)整體全部交由環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）監(jiān)控，使通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的控制策略更符合地鐵的實(shí)際情況，BAS、FAS系統(tǒng)接口界面劃分以及風(fēng)機(jī)與閥之間的軟件聯(lián)鎖更簡單合理；另外從IBP盤下發(fā)火災(zāi)模式控制，也能完整的實(shí)現(xiàn)。根據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50157-2013）第21.2.5條規(guī)定：防煙、排煙系統(tǒng)與正常通風(fēng)系統(tǒng)合用的設(shè)備，在火災(zāi)情況下應(yīng)由環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一監(jiān)控；第21.3.3條規(guī)定：接收車站自動(dòng)或手動(dòng)火災(zāi)模式指令，執(zhí)行車站防煙、排煙模式。因此上述推薦做法也是有法可依的。

其次從建設(shè)成本上考慮，秣周路站約有83個(gè)防火閥，若全歸FAS控制，需要配置單輸入、單輸出模塊104個(gè)，模塊箱約9面，系統(tǒng)設(shè)備投資約20萬元；若按照上述推薦控制方案，可節(jié)省設(shè)備投資約17萬元。

筆者與成都地鐵消防支隊(duì)關(guān)于通風(fēng)空調(diào)防排煙系統(tǒng)控制策略的進(jìn)行過深入溝通，消防支隊(duì)也認(rèn)為地鐵BAS系統(tǒng)作為FAS系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)子系統(tǒng)，把正常通風(fēng)、火災(zāi)時(shí)兼用防排煙的系統(tǒng)交由BAS系統(tǒng)控制較為合理，

因此，建議正常通風(fēng)、火災(zāi)時(shí)兼用防排煙的系統(tǒng)由BAS統(tǒng)一監(jiān)控，專用排煙系統(tǒng)由FAS統(tǒng)一監(jiān)控。

參考文獻(xiàn)

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