淺談高層建筑地下汽車庫通風(fēng)排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)

吳　杰

摘要：目前大中型高層建筑都建有地下室，且大部分都作為防空地下室，應(yīng)設(shè)有除塵濾毒室、進(jìn)風(fēng)機(jī)房、密閉通道、防毒通道、擴(kuò)散室等人防口部房間，因此，防空地下室集中了水電、通風(fēng)空調(diào)等設(shè)備專業(yè)大部分管線，特別是通風(fēng)排煙管道，尺寸大、系統(tǒng)多，在工程設(shè)計(jì)中，有必要把平時(shí)通風(fēng)管道兼作火災(zāi)時(shí)該區(qū)的排風(fēng)排煙管，以減少防空地下室上部空間占用及風(fēng)管用量，因此合量的設(shè)計(jì)排風(fēng)、排煙系統(tǒng)顯得非常重要。

關(guān)鍵詞：高層建筑；防空地下室；地下汽車庫；排風(fēng)排煙；防火設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU962 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2009）15-0075-02

本文結(jié)合筆者的實(shí)踐，系統(tǒng)介紹防空地下室平時(shí)用作地下汽車庫時(shí)的設(shè)計(jì)方法。

一、地下汽車庫排煙系統(tǒng)的劃分

按照我國現(xiàn)行的《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50045-95）（2005年版）（以下簡稱《高規(guī)》）第4.1.8條及《人民防空工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50098-98）（2001年版）（以下簡稱《人規(guī)》）第3.1.9條要求，高層建筑的防空地下室，平時(shí)用作地下汽車庫，其防火設(shè)計(jì)應(yīng)按《汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50067-97）（以下簡稱《庫規(guī)》）的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。而高層建筑下的防空地下室，其戰(zhàn)時(shí)功能大部分為二等人員掩蔽所。而設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)的地下汽車庫，其每個(gè)防煙分區(qū)的建筑面積不宜大于2000m2，且防煙分區(qū)不得跨越防火分區(qū)。因此，平時(shí)通風(fēng)排煙系統(tǒng)劃分完全可以跟建筑防煙分區(qū)來結(jié)合考慮，這樣既有利于通風(fēng)系統(tǒng)兼作排煙系統(tǒng)，又可以保證通風(fēng)排煙風(fēng)管按防護(hù)單元設(shè)置成獨(dú)立系統(tǒng)，不會(huì)出現(xiàn)通風(fēng)排煙風(fēng)管跨越防護(hù)單元現(xiàn)象。

二、地下汽車庫風(fēng)量的計(jì)算

（一）排風(fēng)量

按照我國現(xiàn)行的《汽車庫建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ100-98）（以下簡稱《汽規(guī)》）第6.3.4條“地下汽車庫宜設(shè)置獨(dú)立的送風(fēng)、排風(fēng)系統(tǒng)。其風(fēng)量應(yīng)按允許的廢氣標(biāo)準(zhǔn)量計(jì)算，且換氣次數(shù)每小時(shí)不應(yīng)小于6次，……”及《全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施——暖通空調(diào)·動(dòng)力》（2003年版）（以下簡稱《措施》）第4.4.2條之規(guī)定，如果地下汽車庫為單層停放，其排風(fēng)量可按氣次數(shù)6次/h計(jì)算，當(dāng)層高小于3m時(shí)，按實(shí)際高度計(jì)算換氣體積；當(dāng)層高≥3m時(shí)，按3m高度計(jì)算換氣體積。如果地下汽車庫汽車全部或部分為雙層停放時(shí)，則按每輛車所需排風(fēng)量計(jì)算。如商業(yè)建筑等汽車出入頻率較大時(shí)，可取每輛500m3/h；汽車出入頻率一般時(shí)，可取每輛400m3/h；住宅建筑等汽車出入頻率較小時(shí)，可取每輛300m3/h。

（二）排風(fēng)量

按照《庫規(guī)》第8.2.4條之規(guī)定“排煙風(fēng)機(jī)的排煙量應(yīng)按換氣次數(shù)不小于6次/h計(jì)算確定?！倍藭r(shí)地下汽車庫計(jì)算換氣體積時(shí)無論層高多少均應(yīng)以實(shí)際層高計(jì)算換氣體積。

（三）送風(fēng)量

為防止地下汽車庫廢氣溢出，車庫內(nèi)必須保持負(fù)壓。因此，送風(fēng)量應(yīng)小于排風(fēng)量。除地下一層汽車庫設(shè)置機(jī)械排風(fēng)（煙）系統(tǒng)的防火分區(qū)有直接通向室外的汽車疏散出口，可采用汽車坡道口作為自然送（補(bǔ)）風(fēng)口外，其余均應(yīng)設(shè)置送（補(bǔ)）風(fēng)系統(tǒng)。當(dāng)送（補(bǔ)）風(fēng)通路的空氣阻力不大于50Pa時(shí)，可采用自然送（補(bǔ)）風(fēng)方式，否則應(yīng)采用機(jī)械送（補(bǔ)）風(fēng)方式。機(jī)械送風(fēng)量一般按5次/h計(jì)算，并不應(yīng)小于機(jī)械排煙量的50%，且一般不宜大于排煙量的80%。

三、地下汽車庫通風(fēng)方式

平時(shí)通風(fēng)采用均勻排風(fēng)，即地下汽車庫均勻設(shè)置排風(fēng)管及排風(fēng)口，平時(shí)排風(fēng)用，火災(zāi)時(shí)兼作排煙風(fēng)管及排煙口，此通風(fēng)方式比均勻，集中排風(fēng)效果會(huì)好。但是排風(fēng)口能否與排煙口一并設(shè)置呢？

由于煙氣密度較小，排煙口應(yīng)布置在車庫上方，這一點(diǎn)沒有異議。但平時(shí)的排風(fēng)情況如何呢？過去通常的說法是：汽車排出的一些有害物比空氣輕，另一些有害物比空氣重，所以排風(fēng)口在車庫的上部和下部均應(yīng)布置，且宜從上部排出風(fēng)量的1/3，而從下部排出2/3，其根據(jù)是現(xiàn)行《汽規(guī)》第6.3.5條。但是只要認(rèn)真考慮一下就會(huì)發(fā)現(xiàn)，此規(guī)范的規(guī)定對(duì)于地下汽車庫的排風(fēng)不一定合適。

首先，汽車有害物的大部分，其中包括CO（一氧化碳）的98%～99%，CmHn（碳?xì)浠衔铮┑?5%～65%和NOx（氮氧化物）的98%～99%都是從尾氣散發(fā)出來的，而尾氣的排放溫度高達(dá)500℃～550℃，這樣高溫的排放氣流產(chǎn)生很大的浮力，很難設(shè)想尾氣會(huì)滯留在車庫下部。

其次，尚有1%～2%的CO和NOx以及25%的CmHn從曲軸箱排出，有10%～20%的CmHn從燃油系統(tǒng)排出，這兩部分排放物雖然溫度不像尾氣那么高，且NOx也比空氣密度大些，但應(yīng)該注意往常被忽視的一點(diǎn)常識(shí)，那就是這些有害物是在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)才排放的，而發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)汽車處于行駛狀態(tài)，車庫的氣流隨著車子進(jìn)進(jìn)出出處于強(qiáng)烈擾動(dòng)與混合狀態(tài)，尾氣也處于汽車后部的渦流之中，很難想象排放物會(huì)沉積于車庫下方。而那些停穩(wěn)放好的汽車，其發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)關(guān)閉，沒有什么有害物排出了。

再次，有實(shí)測數(shù)據(jù)可以證明，用通風(fēng)換氣的辦法將汽車排出的CO稀釋到容許濃度時(shí)，NOx和CmHn遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于它們相應(yīng)的允許濃度。也就是說，只要保證CO濃度排放達(dá)標(biāo)，其他有害物即使有一些分布不均勻，也有足夠的安全倍數(shù)保證將其通過排風(fēng)帶走。

最后，高層建筑的地下汽車庫一般只為停放轎車，最多是面包車設(shè)計(jì)的。車庫凈高只有2.4～2.8m左右，這樣的高度，上下都布置風(fēng)口，既不便于施工，也無太大必要，況且有時(shí)根本沒有空間允許車庫下部布置風(fēng)口。

此外，如果進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)采用誘導(dǎo)通風(fēng)方式時(shí)，車庫內(nèi)的氣流擾動(dòng)及混合就更加充分，車庫下部已不可能有穩(wěn)定的有害物質(zhì)出現(xiàn)。

綜上所述，鑒于排放有害物的汽車屬于運(yùn)動(dòng)中的物體，而且包含大部分有害物的尾氣又是高溫射流，沒有理由認(rèn)為有害物會(huì)穩(wěn)定地停留在庫區(qū)下部。因此，建議車庫的日常排風(fēng)全部由上方排出，即所有風(fēng)口均可置于車庫上部，并在支管上裝設(shè)溫度超過280℃時(shí)能自行關(guān)閉的排煙防火閥，火災(zāi)排煙風(fēng)管系統(tǒng)與日常排風(fēng)風(fēng)管系統(tǒng)即可完全合一。

四、地下汽車庫風(fēng)機(jī)及防火閥設(shè)置

實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，往往根據(jù)計(jì)算出的風(fēng)量及風(fēng)壓來選擇風(fēng)機(jī)型號(hào)。

1．如計(jì)算出排風(fēng)量與排煙量相差不大或者相同時(shí)，平時(shí)排風(fēng)和火災(zāi)排煙時(shí)均使用同一臺(tái)高溫軸流風(fēng)機(jī)，壓頭按管路阻力定，在風(fēng)機(jī)出口或者風(fēng)機(jī)房出口處設(shè)置280℃防火閥，當(dāng)煙溫達(dá)280℃時(shí)，通過風(fēng)機(jī)入口或者風(fēng)機(jī)房入口280℃防火閥關(guān)閉聯(lián)動(dòng)風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行。

2．如計(jì)算出排風(fēng)量與排煙量有較大差異時(shí)，排風(fēng)排煙風(fēng)機(jī)可選擇一臺(tái)雙速高溫軸流風(fēng)機(jī)，平時(shí)為低速運(yùn)行、火災(zāi)時(shí)高速運(yùn)行。在風(fēng)機(jī)出口或者風(fēng)機(jī)房出口處設(shè)置280℃防火閥，當(dāng)煙溫達(dá)280℃時(shí)，通過風(fēng)機(jī)出口或者風(fēng)機(jī)房出口280℃防火閥關(guān)閉聯(lián)動(dòng)風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行。此時(shí)消防控制室應(yīng)能聯(lián)動(dòng)控制雙速風(fēng)機(jī)的聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)換。雙速風(fēng)機(jī)的風(fēng)量及風(fēng)壓均需要滿足排風(fēng)及排煙系統(tǒng)時(shí)的要求。

3．如計(jì)算出排風(fēng)量與排煙量有較大差異時(shí)，且雙速風(fēng)機(jī)的風(fēng)量及風(fēng)壓不能滿足排風(fēng)及排煙系統(tǒng)時(shí)的要求，此時(shí)可采用兩臺(tái)風(fēng)機(jī)，平時(shí)排風(fēng)時(shí)開啟一臺(tái)低噪混流風(fēng)機(jī)，火災(zāi)時(shí)排煙則開啟另外一臺(tái)高溫軸流風(fēng)機(jī)。在排風(fēng)機(jī)出口處設(shè)置70℃防火閥，在排煙機(jī)出口處設(shè)置280℃防火閥；火災(zāi)時(shí)關(guān)閉排風(fēng)機(jī)出口處設(shè)置的70℃防火閥及排風(fēng)機(jī)，聯(lián)動(dòng)開啟排煙風(fēng)機(jī)及排煙機(jī)出口處設(shè)置的280℃防火閥，當(dāng)煙溫達(dá)280℃時(shí)，通過排煙風(fēng)機(jī)出口280℃防火閥關(guān)閉聯(lián)動(dòng)排煙風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行。由于平時(shí)僅開啟一臺(tái)排風(fēng)機(jī)，另一臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行，應(yīng)在每臺(tái)風(fēng)機(jī)前管路上設(shè)止回閥，以免短路。此時(shí)消防控制室應(yīng)能聯(lián)動(dòng)控制兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)換。

4．地下汽車庫機(jī)械進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)的送（補(bǔ)）風(fēng)機(jī)可選低噪軸流風(fēng)機(jī)或者高溫軸流風(fēng)機(jī)，此時(shí)送（補(bǔ)）風(fēng)機(jī)入口設(shè)置70℃防火閥還是280℃防火閥呢？規(guī)范中并無明確規(guī)定。筆者認(rèn)為具體設(shè)置哪種防火閥，要看是否當(dāng)時(shí)設(shè)置了送（補(bǔ)）風(fēng)機(jī)房。

如果當(dāng)時(shí)設(shè)置了送風(fēng)機(jī)房，該機(jī)房應(yīng)采用耐火極限不小于2.00h的隔墻和耐火極限不小于1.50h的樓板與其他部位隔開。此時(shí)送（補(bǔ)）風(fēng)機(jī)與著火區(qū)是隔開的，此時(shí)送（補(bǔ)）風(fēng)機(jī)房入口處設(shè)置70℃防火閥即可，由于補(bǔ)風(fēng)管內(nèi)送入低溫的新風(fēng)，防火閥不會(huì)很快熔斷，不影響排煙使用，只有在排煙風(fēng)機(jī)前的280℃防火閥熔斷后，補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)才能聯(lián)鎖停機(jī)。

如果當(dāng)時(shí)未設(shè)置送（補(bǔ)）風(fēng)機(jī)房，此時(shí)送（補(bǔ)）風(fēng)機(jī)與著火區(qū)是連通的，送（補(bǔ)）風(fēng)機(jī)本身受到煙火威脅，送風(fēng)溫度極易達(dá)到70℃，此時(shí)關(guān)閉防火閥及送風(fēng)機(jī)，而此時(shí)排煙溫度尚未達(dá)到280℃，這樣會(huì)造成還在排煙時(shí)卻已經(jīng)沒有補(bǔ)風(fēng)了，因此此時(shí)送風(fēng)機(jī)出口處應(yīng)設(shè)置280℃防火閥。為了避免造成排煙風(fēng)機(jī)關(guān)閉而補(bǔ)風(fēng)風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行的情況出現(xiàn)，應(yīng)對(duì)補(bǔ)風(fēng)機(jī)與排煙風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖控制，即排煙風(fēng)機(jī)后的280℃防火閥關(guān)閉后，補(bǔ)風(fēng)機(jī)后的280℃防火閥跟著一起關(guān)閉，排煙風(fēng)機(jī)與補(bǔ)風(fēng)機(jī)一起聯(lián)鎖關(guān)閉停止運(yùn)行。

為了減少風(fēng)機(jī)噪聲對(duì)車庫及其它房間的影響，應(yīng)在排煙風(fēng)機(jī)前后接能在280℃溫度下連續(xù)工作0.5h以上耐高溫材料制作的軟接頭及消聲器或者消聲靜壓箱。為了盡量少占上部空間應(yīng)充分利用梁上部吊裝風(fēng)機(jī)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：吳杰（1978－），男，江西人，供職于江西省人防工程設(shè)計(jì)科研院，研究方向：暖通空調(diào)與給排水。