關(guān)于地下車庫的通風(fēng)及排煙設(shè)計

毛建新

最近幾年來,我國汽車數(shù)量迅猛增加,為了解決停車難的問題,汽車停車場不僅僅停留在地面上,而更多地開始向地下發(fā)展,尤其以建筑地下室作為停車庫的方式越來越多。但地下車庫既要滿足平時通風(fēng)要求,又要滿足火災(zāi)時排煙要求,為了防止和減少火災(zāi)的危害,保護人身和汽車等財產(chǎn)安全,加強地下車庫通風(fēng)與排煙設(shè)計工作是十分必要的。鑒于以上情況,本文就有關(guān)問題予以討論。

1 汽車污染物散發(fā)量的確定

1.1 汽車污染物的來源及危害

據(jù)有關(guān)資料及測試結(jié)果表明:汽車排放的污染物來源于四個方面,即曲軸箱、化油器、燃油箱及排氣系統(tǒng),對前三者如不加以很好控制,曲軸箱污染物將達到總污染物的20%,化油器和燃油箱將達15%～20%。汽車排氣系統(tǒng)所形成的污染物是顯而易見的,燃油箱和化油器的污染物主要為碳氫化合物(HC),而曲軸箱污染物和尾部排氣的成分相似,主要有害物為一氧化碳(CO),碳氫化合物(HC)及氮氧化物(NOx)等。在此需要指出的是,在有害物中有一種鉛的氧化物,它對人體的危害也很大。

1.2 有害物CO散發(fā)量的確定

汽車在啟動、加速過程中均為怠速狀態(tài),此時尾氣中有害物CO的含量超過正常勻速行駛的數(shù)倍以上,車庫內(nèi)有害物的散發(fā)量不僅與每臺車的單位時間排放量有關(guān),而且也與單位時間內(nèi)進出車的數(shù)量、發(fā)動機在車庫內(nèi)的工作時間等因素有關(guān)。

由此得出有害物散發(fā)量的函數(shù)關(guān)系式:

其中,Q為車庫內(nèi)有害物散發(fā)量,g/h;K為考慮曲軸箱泄漏等其他不可計因素影響的修正系數(shù),取K=1.2;q為高峰時單位時間內(nèi)車庫平均進或出的車輛,即車流量,臺/h,取(0.5～1.0)M,M為車庫設(shè)計車位數(shù),車庫對外使用或大型車庫取上限,反之取下限;G為每臺車有害物散發(fā)量,g/s;t為每臺車在地下車庫內(nèi)發(fā)動機工作時間,s,據(jù)粗略統(tǒng)計 t=180s～300s,大型車庫宜取上限,小型取下限。

2 排風(fēng)量的確定及運行方式

2.1 排風(fēng)量的確定

假設(shè)在高峰期某一時刻車庫內(nèi)有害物的濃度為C,散發(fā)量為Q,在全面通風(fēng)系統(tǒng)開動的任一微小時間間隔dt時間內(nèi),由質(zhì)量平衡法可得出下式:

其中,L為全面通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)量,m3/s;C0為室外新鮮空氣中含有害物濃度,g/m3;C為任意時刻車庫內(nèi)有害物濃度,g/m3;V為車庫內(nèi)空間體積,m3;dt為某一微小的時間間隔,s;dc為在dt內(nèi)有害物濃度的變量,g/m3;Q為有害物散發(fā)量,g/s。

如上述系統(tǒng)開啟 t秒后,車庫內(nèi)的有害物濃度從 C1變?yōu)镃2,對式(2)積分整理后可得:

當(dāng) t→∞時,C2趨于穩(wěn)定,此時:

其中,C2為車庫內(nèi)CO穩(wěn)定濃度,即可視為允許濃度,按《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定,C2可取為 100mg/m3;C0為室外空氣 CO濃度,一般取3.0mg/m3～ 3.5 mg/m3。

如將式(1)代入式(3)并將單位統(tǒng)一后可得出風(fēng)量計算式為:

2.2 計算實例

長治市某外貿(mào)大樓地下一層停車場1000m2,層高3.3m,設(shè)計停車位數(shù)25臺,根據(jù)式(4)得:

此工程2008年投入運行,通風(fēng)效果良好。

2.3 系統(tǒng)的運行及控制

前面已述及車庫內(nèi)有害物呈變化趨勢,而 L是按高峰時稀釋有害物求得的通風(fēng)量,所以低谷時排風(fēng)量必然要大于所需排風(fēng)量。為了減少風(fēng)量應(yīng)對其進行調(diào)節(jié),對于較小的系統(tǒng)可采用間隙運行方式,對于中型或大型的系統(tǒng)可選用多臺或變風(fēng)量風(fēng)機(即雙速風(fēng)機),以便于對風(fēng)量進行調(diào)節(jié)。車庫內(nèi)可設(shè)置CO濃度監(jiān)測儀,確定濃度上限 C2′和下限 C2″并與風(fēng)機聯(lián)動。當(dāng)室內(nèi)的濃度超過允許濃度上限C2′時啟動風(fēng)機或增加風(fēng)量;當(dāng)濃度降到下限C2″時關(guān)閉風(fēng)機或減少風(fēng)量。

3 地下車庫的送風(fēng)及排風(fēng)形式

1)送風(fēng)。地下車庫的送風(fēng)主要為自然進風(fēng)與機械進風(fēng)兩種方式。自然進風(fēng)主要采用車庫入口作為進風(fēng)口,但入口風(fēng)速不宜大于0.5 m/s。在北方地區(qū)這只適用小型車庫,且入口應(yīng)遠離冬季主導(dǎo)風(fēng)向,冬季新風(fēng)負荷可由暖風(fēng)機或散熱器負擔(dān);機械進風(fēng)使車庫內(nèi)氣流組織較好,適用于中型或大型停車庫。北方地區(qū)冬季應(yīng)對進風(fēng)加熱,在條件許可時,應(yīng)盡量利用上部(一般為高層公用建筑)的大空間,如商場、開敞式辦公等空調(diào)排風(fēng)作為車庫送風(fēng),以節(jié)省能源和使系統(tǒng)簡化,但此時應(yīng)注意CO的取值。送風(fēng)口應(yīng)盡可能均勻設(shè)置于車庫內(nèi)通道上部空間或人員活動區(qū)域,并遠離排風(fēng)口。為使車庫內(nèi)保持微小負壓,送風(fēng)量應(yīng)為排風(fēng)量的85%左右,且送風(fēng)機應(yīng)與排風(fēng)機聯(lián)動。

2)排風(fēng)。地下車庫排風(fēng)均為機械排風(fēng)。汽車在車庫內(nèi)停放位置均為車前部朝車庫內(nèi)的通道方向。故排風(fēng)口應(yīng)設(shè)于遠離通道的車體尾部,不僅便于直接排氣,也可以使送風(fēng)與排風(fēng)氣流方向一致。有害氣體密度的平均值大于空氣,但實際上,由于汽車尾氣排放溫度很高,高溫氣體有一定的上浮力,況且車庫內(nèi)汽車進進出出,對氣流產(chǎn)生強烈的擾動,很難想象尾氣會沉積在車庫底部,排風(fēng)口應(yīng)上部排除。排風(fēng)口應(yīng)位于建筑物的最高處或遠離主體的群房頂部,以免形成二次污染。送排風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)符合有關(guān)防火要求,并且送排風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)盡可能與排煙系統(tǒng)合用。

4 地下車庫的排煙

1)排煙量的計算。新《庫規(guī)》規(guī)定了排煙量按換氣次數(shù)6次/h計算確定,這樣排煙量與文獻[2]所規(guī)定的排風(fēng)量同為6次/h,筆者認(rèn)為這并非是一個巧合,應(yīng)該說排煙量的確定是在參考排風(fēng)量的基礎(chǔ)上作出的,排煙量與排風(fēng)量一致的意義在于大大簡化了設(shè)計,這樣可以真正做到把機械排煙系統(tǒng)與機械通風(fēng)系統(tǒng)有機的統(tǒng)一。2)防煙分區(qū)的劃分原則。GB 50045-95高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范(以下簡稱《高規(guī)》)規(guī)定,采用擋煙垂壁、隔墻或從頂棚下凸出不小于0.5 m的梁劃分防煙分區(qū)。由于高層建筑地下汽車庫的梁一般來說高度均大于0.5m,因此無須設(shè)置擋煙垂壁,只需以梁劃分防煙分區(qū)即可。但是以梁劃分防煙分區(qū)時必須遵守一個原則,高度小的梁之間構(gòu)成的防煙分區(qū)內(nèi)不應(yīng)包含高度較大的梁,否則這個防煙分區(qū)無效。3)排風(fēng)排煙風(fēng)機及風(fēng)機設(shè)置。由于《庫規(guī)》對排煙量的規(guī)定,使得機械排風(fēng)量與機械排煙量能夠統(tǒng)一,因此機械排風(fēng)系統(tǒng)與機械排煙系統(tǒng)能夠共用。選擇風(fēng)機時當(dāng)然首先得滿足排煙要求,一般可采用離心風(fēng)機或高溫軸流風(fēng)機。選擇風(fēng)機電機應(yīng)選用防暴風(fēng)機,進出機房的送、排風(fēng)管道應(yīng)設(shè)防火閥。排煙風(fēng)機應(yīng)設(shè)置在耐火極限不小于2.5 h的隔墻隔開的機房,機房應(yīng)做耐火極限不低于0.9 h的防火門,保證排煙風(fēng)機安全可靠地工作。離心風(fēng)機風(fēng)量大,效率高,噪聲低,應(yīng)是理想選擇,但缺點是體積較大,而且大風(fēng)量離心風(fēng)機不宜吊裝設(shè)置,只能安裝在地面上,占地也較大,相應(yīng)需要更大的機房。高溫軸流風(fēng)機由于體積較小,一般均可利用梁上部空門吊裝設(shè)置,因而被廣泛采用。4)排風(fēng)排煙口的設(shè)置?！陡咭?guī)》規(guī)定,排煙口平時應(yīng)關(guān)閉,并應(yīng)設(shè)有手動和自動開啟裝置。因此當(dāng)機械排風(fēng)系統(tǒng)與機械排煙系統(tǒng)統(tǒng)一時,嚴(yán)格說排風(fēng)口與排煙口是不能統(tǒng)一的?！陡咭?guī)》之所以規(guī)定排煙口平時應(yīng)關(guān)閉,主要是考慮了一臺排煙風(fēng)機負擔(dān)多個(3個及3個以上)防煙分區(qū)排煙的情況。試想如果一臺排煙風(fēng)機負擔(dān)1個或2個防煙分區(qū)時,一旦著火,應(yīng)該全部打開風(fēng)口排煙,如果排煙口平時是敞開的,火災(zāi)時就省去一道打開排煙口的過程,而且還可以避免由于電氣故障而打不開排煙口的情況,所以筆者認(rèn)為《高規(guī)》中關(guān)于排煙口平時應(yīng)關(guān)閉的規(guī)定是不嚴(yán)格的。

因此,當(dāng)排風(fēng)系統(tǒng)與排煙系統(tǒng)共用時,且1個排煙系統(tǒng)只負擔(dān)1個或2個防煙分區(qū)時,排風(fēng)口與排煙口是能夠統(tǒng)一的。

5 結(jié)語

以上是筆者近幾年在實際設(shè)計中所用的一些手法,記錄下來供同行參考。望同行提出不同意見,共同進步,使我們的地下車庫通風(fēng)設(shè)計更加完善,更上一步臺階。

[1]孫一堅.工業(yè)通風(fēng)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1998.

[2]呂善祖.汽車排氣污染防治技術(shù)[M].北京:人民交通出版社,1990.

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[4]GB 50067-97,汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計防火規(guī)范[S].

[5]GB 50045-95(2005年版),高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].

[6]汪 洪.汽車庫排風(fēng)、排煙合用系統(tǒng)的設(shè)計[J].空調(diào)設(shè)計,2003(1):35-38.

[7]陳 剛.地下車庫通風(fēng)量確定與控制[J].暖通空調(diào),2002(30):66-67.

[8]王培玲.某地下車庫的采暖通風(fēng)設(shè)計[J].山西建筑,2008,34(8):190-191.