陳 軍，盤曉紅，熊武標(biāo)，王愛芬

(中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 311122)

水電站地下廠房一般布置于地下空間或山體內(nèi)部，作為對外疏散通道的安全出口布置尤為重要。當(dāng)?shù)叵聫S房樞紐布置受到地質(zhì)或其他條件制約，廠房通至室外的出線或通風(fēng)用的廊道、豎井及疏散樓梯出口可作為通至室外地面的安全出口[1]。當(dāng)出線豎井作為地下廠房通至室外地面的安全出口時(shí)，為保障出線豎井作為安全出口的疏散通道安全性，應(yīng)對出線豎井設(shè)置加壓送風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行防煙。但是，目前出線豎井通風(fēng)系統(tǒng)的研究主要針對于出線豎井的布置方式[2]、豎井內(nèi)SF6事故通風(fēng)系統(tǒng)[3]和通風(fēng)流動(dòng)阻力特性[4]等，對出線豎井加壓送風(fēng)系統(tǒng)的研究和分析甚少，尤其是缺乏出線豎井高度超過100 m時(shí)加壓送風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工程經(jīng)驗(yàn)。本文以某抽水蓄能水電站的出線豎井為例，從設(shè)計(jì)規(guī)范的角度和工程建設(shè)的需求出發(fā)，分析作為水電站地下廠房安全出口的出線豎井加壓送風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

1 加壓送風(fēng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

根據(jù)《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB51251-2017[5]中第3.3.1條的要求，“建筑高度大于100 m的建筑，其機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)豎向分段獨(dú)立設(shè)置，且每段高度不應(yīng)超過100 m?！蓖瑫r(shí)，根據(jù)第3.3.7條的要求“機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)采用管道送風(fēng)，且不應(yīng)采用土建風(fēng)道。送風(fēng)管道應(yīng)采用不燃材料制作且內(nèi)壁應(yīng)光滑?！币虼?，該水電站出線豎井作為安全出口的封閉樓梯間應(yīng)采用分段加壓送風(fēng)系統(tǒng)，且送風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)采用內(nèi)壁光滑的不燃風(fēng)管，不應(yīng)采用土建風(fēng)道。但是，該水電站出線豎井高度約160 m，若分為上下2段送風(fēng)，每段送風(fēng)高度約80 m，其加壓送風(fēng)系統(tǒng)的送風(fēng)量較大，風(fēng)機(jī)型號(hào)和功率較大，且土建風(fēng)井全段內(nèi)襯不燃材料風(fēng)管，造成設(shè)備和管道的造價(jià)和施工費(fèi)用高，施工難度大，不屬于經(jīng)濟(jì)合理的加壓送風(fēng)設(shè)計(jì)方案。

1.1 封閉樓梯間防火分隔設(shè)計(jì)

根據(jù)《水電工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50872-2014中第5.2.4條的要求，“地下廠房通往室外的疏散樓梯間，當(dāng)高度超過100 m時(shí)，其最下一段樓梯段應(yīng)與其上樓梯段采取分隔措施。在該段的樓梯間應(yīng)是防煙樓梯間，該段高度為6～24 m。其上一段不得與其他生產(chǎn)場所相通?！逼渲?，生產(chǎn)場所指廠房及直接通往廠房的廊道。該水電站出線豎井作為疏散的安全出口，其高度約160 m，豎井內(nèi)封閉樓梯間的下部通往地下廠房交通道和進(jìn)風(fēng)洞，其中進(jìn)風(fēng)洞連接廠房進(jìn)風(fēng)豎井；封閉樓梯間的上部為地面開關(guān)站的綜合樓，直通室外地面。因此，對出線豎井內(nèi)封閉樓梯間的下部三層(24 m高度內(nèi))采取防火分隔措施，出線豎井內(nèi)樓梯間防火分隔示意如圖1所示。采取上述防火分隔措施后，出線豎井內(nèi)封閉樓梯間的下部三層(24 m高度內(nèi))及前室按照《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2014(2018版)[6]和《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB51251-2017的技術(shù)要求對防煙樓梯間和前室設(shè)置加壓送風(fēng)系統(tǒng)，不僅滿足了設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，而且降低了工程造價(jià)的費(fèi)用，符合工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)合理性需求。

1.2 加壓送風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

出線豎井內(nèi)封閉樓梯間采取上述防火分隔措施后，封閉樓梯間的下部三層(24 m高度內(nèi))為防煙樓梯間，對防煙樓梯間和前室設(shè)置加壓送風(fēng)系統(tǒng)。結(jié)合該水電站的各層布置特點(diǎn)，對出線豎井下部的防煙樓梯間加壓送風(fēng)井道側(cè)壁每隔1層設(shè)置1只固定式常開百葉風(fēng)口，前室加壓送風(fēng)井的側(cè)壁每層均設(shè)置1只常閉電動(dòng)加壓送風(fēng)口。出線豎井上部標(biāo)準(zhǔn)層的封閉樓梯間采用自然通風(fēng)方式，在封閉樓梯間的地面1層最高處設(shè)置可開啟外窗進(jìn)行通風(fēng)防煙。出線豎井下部的防煙樓梯間和前室的加壓送風(fēng)系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 加壓送風(fēng)系統(tǒng)圖

2 加壓送風(fēng)系統(tǒng)布置

2.1 出線豎井下部布置

采取防火分隔措施后的出線豎井下部防煙樓梯間分為三層(24 m高度內(nèi))，從下至上分別是進(jìn)風(fēng)洞層(機(jī)房層)、出線道層和交通道層。進(jìn)風(fēng)洞層包含進(jìn)風(fēng)洞、風(fēng)機(jī)房、電梯井、前室、樓梯間和相關(guān)風(fēng)井等，加壓送風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)源取自進(jìn)風(fēng)洞，由廠房進(jìn)風(fēng)豎井從室外進(jìn)風(fēng)，布置如圖3所示。出線道層包含出線道、電纜井、電梯井、前室、樓梯間和相關(guān)風(fēng)井等，交通道層包含交通道、電纜井、電梯井、前室、樓梯間和相關(guān)風(fēng)井等，其中交通道連接地下廠房和出線豎井，通過出線豎井的上部樓梯間疏散至室外地面，布置如圖4所示。

圖3 進(jìn)風(fēng)洞層布置圖

圖4 交通道層布置圖

2.2 出線豎井上部布置

采取防火分隔措施后的出線豎井上部封閉樓梯間分為標(biāo)準(zhǔn)層、地面1層和地面2層(機(jī)房層)。各層的標(biāo)準(zhǔn)層包含電纜井、電梯井、前廳、樓梯間和相關(guān)風(fēng)井等，且不與其他生產(chǎn)場所相通，布置如圖5所示。地面1層包含走道、電纜井、電梯井、前廳、樓梯間和相關(guān)風(fēng)井等，地面1層通往地面2層的樓梯間內(nèi)設(shè)置防火門進(jìn)行分隔，豎井內(nèi)樓梯間通過前廳直達(dá)室外地面，且豎井內(nèi)樓梯間的地面1層下部最高處設(shè)置面積不小于2 m2的可開啟外窗，布置如圖6所示。地面2層為機(jī)房層，包含風(fēng)機(jī)房、電梯機(jī)房、樓梯間和相關(guān)風(fēng)井等。

圖5 標(biāo)準(zhǔn)層布置圖

圖6 地面1層布置圖

2.3 加壓送風(fēng)井內(nèi)襯風(fēng)管布置

從出線豎井下部的各層布置圖可知，防煙樓梯間加壓送風(fēng)井和前室加壓送風(fēng)井均為混凝土和磚墻封閉形成的土建井道，不滿足《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB51251-2017對加壓送風(fēng)系統(tǒng)管道的要求。因此，對防煙樓梯間加壓送風(fēng)井和前室加壓送風(fēng)井均內(nèi)襯2 mm厚度的304不銹鋼風(fēng)管，如圖3和圖4所示。不銹鋼風(fēng)管既滿足了內(nèi)襯風(fēng)管的密封、耐火、防銹蝕和管材剛度等性能，又便于現(xiàn)場進(jìn)行風(fēng)管制作和焊接固定。

3 加壓送風(fēng)控制策略

3.1 加壓送風(fēng)控制邏輯

對于大中型水電工程，防排煙系統(tǒng)的監(jiān)測與控制應(yīng)按照規(guī)范的要求納入火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中[7]。當(dāng)出線豎井作為地下廠房通至室外地面的安全出口時(shí)，出線豎井的防煙樓梯間為地下廠房的重要疏散通道，按照上述方案設(shè)計(jì)的加壓送風(fēng)系統(tǒng)控制應(yīng)納入該水電站的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。出線豎井加壓送風(fēng)系統(tǒng)的控制包括送風(fēng)機(jī)、送風(fēng)口的啟動(dòng)和動(dòng)作信號(hào)的反饋等，控制邏輯如圖7所示。

圖7 控制邏輯示意圖

1)防煙樓梯間和前室的加壓送風(fēng)機(jī)作為送風(fēng)系統(tǒng)的核心，具備多種啟動(dòng)方式，包括現(xiàn)場手動(dòng)啟動(dòng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)、消防控制室手動(dòng)啟動(dòng)和任一常閉加壓送風(fēng)口開啟時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)等。

2)常閉電動(dòng)加壓送風(fēng)口作為送風(fēng)系統(tǒng)的末端口部，具備多種啟動(dòng)方式，包括現(xiàn)場手動(dòng)啟動(dòng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)、消防控制室手動(dòng)啟動(dòng)等。

3)加壓送風(fēng)機(jī)啟動(dòng)和常閉電動(dòng)加壓送風(fēng)口啟動(dòng)的動(dòng)作信號(hào)均反饋至消防控制室內(nèi)的消防聯(lián)動(dòng)控制器[8]，便于消防值班人員掌握和控制送風(fēng)設(shè)備的運(yùn)行情況。

3.2 加壓送風(fēng)運(yùn)行策略

該水電站出線豎井作為地下廠房通至室外地面的安全出口，當(dāng)連接地下廠房的交通道、水平出線道或豎井內(nèi)電纜井發(fā)生火災(zāi)情況時(shí)，啟動(dòng)出線豎井加壓送風(fēng)系統(tǒng)的防煙樓梯間和前室加壓送風(fēng)機(jī)及每層常閉電動(dòng)加壓送風(fēng)口(共三層)，同時(shí)加壓送風(fēng)機(jī)和常閉電動(dòng)加壓送風(fēng)口的動(dòng)作信號(hào)反饋至消控室的消防聯(lián)動(dòng)控制器。出線豎井加壓送風(fēng)系統(tǒng)啟動(dòng)后，維持防煙樓梯間與外部通道的壓差為40～50 Pa，前室與外部通道的壓差為25～30 Pa，防止火災(zāi)區(qū)域的煙氣進(jìn)入防煙樓梯間和前室，保障安全出口的疏散安全。

1)在火災(zāi)初期，當(dāng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中火災(zāi)探測器尚未動(dòng)作時(shí)，現(xiàn)場工作人員發(fā)現(xiàn)火災(zāi)并進(jìn)行確認(rèn)后，通過現(xiàn)場手動(dòng)啟動(dòng)或消防控制室手動(dòng)啟動(dòng)加壓送風(fēng)系統(tǒng)，啟動(dòng)防煙樓梯間和前室的加壓送風(fēng)機(jī)及常閉電動(dòng)加壓送風(fēng)口進(jìn)行送風(fēng)防煙。

2)在火災(zāi)初期，當(dāng)一只火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中火災(zāi)探測器動(dòng)作時(shí)，工作人員應(yīng)立即前往該現(xiàn)場進(jìn)行確認(rèn)。若經(jīng)現(xiàn)場確認(rèn)發(fā)生火災(zāi)后，通過現(xiàn)場手動(dòng)啟動(dòng)或消防控制室手動(dòng)啟動(dòng)加壓送風(fēng)系統(tǒng)，啟動(dòng)防煙樓梯間和前室的加壓送風(fēng)機(jī)及常閉電動(dòng)加壓送風(fēng)口進(jìn)行送風(fēng)防煙。

3)在火災(zāi)發(fā)生后，當(dāng)火災(zāi)現(xiàn)場無人值守時(shí)，由火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的兩只獨(dú)立的火災(zāi)探測器的報(bào)警信號(hào)作為加壓送風(fēng)機(jī)啟動(dòng)和常閉電動(dòng)加壓送風(fēng)口開啟的聯(lián)動(dòng)觸發(fā)信號(hào)，通過邏輯控制在15 s內(nèi)聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)防煙樓梯間和前室的加壓送風(fēng)機(jī)及常閉電動(dòng)加壓送風(fēng)口進(jìn)行送風(fēng)防煙。

4 結(jié) 語

當(dāng)水電站出線豎井作為地下廠房通至室外地面的安全出口，且出線豎井高度超過100 m時(shí)，缺乏類似水電工程的出線豎井加壓送風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工程經(jīng)驗(yàn)。通過本文的分析，提出了經(jīng)濟(jì)合理的出線豎井加壓送風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，對出線豎井的下部24 m高度內(nèi)封閉樓梯間進(jìn)行防火分隔，防火分隔后的防煙樓梯間及前室設(shè)置加壓送風(fēng)系統(tǒng)，對加壓送風(fēng)的土建風(fēng)井進(jìn)行內(nèi)襯不銹鋼風(fēng)管。設(shè)計(jì)合理的出線豎井加壓送風(fēng)系統(tǒng)，配合完善的加壓送風(fēng)控制策略，既滿足了設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，又符合水電工程建設(shè)的需求，對類似水電工程的出線豎井加壓送風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有一定的借鑒和參考意義。