談人防地下室戰(zhàn)時(shí)通風(fēng)設(shè)計(jì)及其注意事項(xiàng)

劉坡軍,許國(guó)強(qiáng)

(廣東省建科建筑設(shè)計(jì)院,廣州510500)

1 引言

防空地下室戰(zhàn)時(shí)起著保護(hù)室內(nèi)人員和戰(zhàn)備物質(zhì)免遭敵人武器破壞的作用。對(duì)于防空地下室構(gòu)成威脅的武器有核武器、生物武器、化學(xué)武器和精確制導(dǎo)武器。按照 《人民防空法》和國(guó)家的有關(guān)規(guī)定,結(jié)合新建民用建筑應(yīng)修建一定數(shù)量的防空地下室。因此從戰(zhàn)略的考慮,尤其是大城市越來(lái)越多的建筑將人防設(shè)計(jì)提到日程上來(lái),在防空地下室的采暖、通風(fēng)與空調(diào)設(shè)計(jì),必須確保戰(zhàn)時(shí)防護(hù)要求,當(dāng)平時(shí)使用要求與戰(zhàn)時(shí)防護(hù)要求不一致時(shí),應(yīng)采取平戰(zhàn)功能轉(zhuǎn)換措施,在通風(fēng)方面,平時(shí)宜結(jié)合防火分區(qū)設(shè)置,戰(zhàn)時(shí)應(yīng)按防護(hù)單元分別獨(dú)立設(shè)置。本文結(jié)合實(shí)際工程介紹談?wù)劮雷o(hù)通風(fēng)設(shè)計(jì)的方法及注意事項(xiàng)。

2 設(shè)計(jì)原則

防空地下室的防護(hù)通風(fēng)設(shè)計(jì)中必須根據(jù)相應(yīng)的武器效應(yīng),采取以 “擋”為主、“擋、濾、排”相結(jié)合的綜合技術(shù)措施來(lái)保障工程內(nèi)部的安全。擋——除災(zāi)出入口設(shè)置防護(hù)門、密閉門外,在通風(fēng)系統(tǒng)上設(shè)置活門、密閉閥門和密閉穿墻管等措施將核、生、化污染物及沖擊波 “擋”在工程之外;濾——在工程內(nèi)設(shè)置除塵和濾毒設(shè)備,將進(jìn)入工程內(nèi)的外界污染空氣進(jìn)行一定的潔凈處理;排——保證工程內(nèi)一定的超壓并對(duì)口部防毒通道和污染區(qū)實(shí)施排風(fēng)換氣,將染毒空氣 “稀釋”至安全濃度。防護(hù)通風(fēng)設(shè)計(jì)原則包括下列各項(xiàng):

(1)進(jìn)、排風(fēng)口的數(shù)量不宜過(guò)多,以利于戰(zhàn)時(shí)防護(hù),且應(yīng)能有效地防止沖擊波沿進(jìn)、排風(fēng)口進(jìn)入工程內(nèi)部。每個(gè)防護(hù)系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置一個(gè)進(jìn)風(fēng)口,一個(gè)排風(fēng)口,以確保戰(zhàn)時(shí)每個(gè)防護(hù)系統(tǒng)有獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)。

(2)通風(fēng)系統(tǒng)必須具有良好的密閉性,防止外界污染空氣沿通風(fēng)管道進(jìn)入室內(nèi)。

(3)用于人員掩蔽的防空地下室,必須設(shè)置專用的除塵濾毒裝置,將一定量的室外染毒空氣處理至安全濃度后送入地下室。

(4)有一定的隔絕防護(hù)能力,在規(guī)定的隔絕防護(hù)時(shí)間內(nèi),保持工程內(nèi)二氧化碳濃度不超過(guò)允許值。

(5)在濾毒式通風(fēng)時(shí),保證工程內(nèi)一定的超壓和防毒通道的通風(fēng)換氣次數(shù)。

(6)能夠隨時(shí)了解工程內(nèi)外染毒和超壓情況。

3 防護(hù)通風(fēng)設(shè)計(jì)

下面本文結(jié)合作者完成的實(shí)際項(xiàng)目談?wù)劮雷o(hù)通風(fēng)設(shè)計(jì)的方法及注意事項(xiàng)。

3.1 項(xiàng)目概況

電子科技大學(xué)中山學(xué)院科研行政辦公樓一期土建工程項(xiàng)目,其中地上9層,地下二層。擬建建筑面積30720.6m2,含地下室建筑面積8018.6m2,總建筑高度39.2m。其中:地下一層作車庫(kù)、冷凍機(jī)房、變配電房及發(fā)電機(jī)房等,地下二層平時(shí)作車庫(kù),戰(zhàn)時(shí)做六級(jí)二等人員掩蔽所,其人防建筑面積合計(jì)為3720m2。戰(zhàn)時(shí)分兩個(gè)防護(hù)單元,其中第一防護(hù)單元防護(hù)面積為1550m2,第二防護(hù)單元防護(hù)面積為1880m2,其它詳細(xì)情況見(jiàn)表1。

表1 兩個(gè)防護(hù)單元的詳細(xì)情況

由于兩個(gè)防護(hù)單元相鄰,故在每個(gè)防護(hù)單元各設(shè)一個(gè)獨(dú)立出入口,同時(shí)在其相鄰處的防護(hù)密閉門外設(shè)一個(gè)室外出入口。兩個(gè)防護(hù)單元分設(shè)進(jìn)排風(fēng)系統(tǒng)及洗消污水集水坑、戰(zhàn)時(shí)干廁、戰(zhàn)時(shí)水箱間。兩個(gè)防護(hù)單元由設(shè)在其防護(hù)密閉隔墻上兩側(cè)的防護(hù)密閉門門洞相連通,設(shè)在人防區(qū)與非人防區(qū)之間的門戰(zhàn)時(shí)均封堵。每個(gè)防護(hù)單元的防毒通道兼簡(jiǎn)易洗消間、排風(fēng)豎井、排風(fēng)擴(kuò)散室等設(shè)施用房,設(shè)置在與地面直接相通的戰(zhàn)時(shí)主要出入口附近,以便于戰(zhàn)時(shí)人員清潔和滿足防毒通道換氣次數(shù)的要求。進(jìn)風(fēng)機(jī)房、進(jìn)風(fēng)豎井、進(jìn)風(fēng)擴(kuò)散室、濾毒室等設(shè)施用房設(shè)置在戰(zhàn)時(shí)非主要出入口附近,以便于進(jìn)排風(fēng)豎井間距滿足 《人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱為《人規(guī)》)的要求,并且能合理布置送風(fēng)道,滿足送排風(fēng)的要求。

表2 閥門和風(fēng)機(jī)控制表

3.2 防護(hù)通風(fēng)方式

戰(zhàn)時(shí)通風(fēng)系統(tǒng)包括清潔通風(fēng)、濾毒通風(fēng)、隔絕通風(fēng)三種通風(fēng)方式。其正確轉(zhuǎn)換操作:清潔通風(fēng)——隔絕通風(fēng)——濾毒通風(fēng)(或隔絕通風(fēng))。人防口部通風(fēng)原理圖見(jiàn)圖1和圖2,閥門和風(fēng)機(jī)控制表見(jiàn)表2。

圖1 口部進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)圖

圖2 口部排風(fēng)系統(tǒng)圖

3.3 設(shè)備的選擇 (以第一防護(hù)單元為例)

3.3.1 送風(fēng)系統(tǒng) (見(jiàn)圖3)

圖3 第二口部進(jìn)風(fēng)平面圖

(1)清潔通風(fēng)新風(fēng)量LQ:LQ=L1×n=5m3/(P·h)×1000 P=5000 m3/h[《人規(guī)》 要求L1≥5m3/(P·h)]

(2)濾毒通風(fēng)新風(fēng)量LR:按掩蔽人員計(jì)算:LR=L2×n=2.5m3/(P·h)×1000 P=2500 m3/h[ 《人規(guī)》 要求L2≥2.0m3/(P·h)]

防毒通道的有效容積VF:VF=12.6m2×3.7m=46.62 m3

取濾毒通風(fēng)時(shí)防毒通道的換氣次數(shù):K=40次/h(《人規(guī)》要求K≥40次/h)

密閉清潔區(qū)的容積V0:V0=1550m2×3.7m=5735 m3

地下室超壓時(shí)的漏風(fēng)量Lf:Lf=V0×4%m3/h=5735×4%m3/h=229.4 m3/h

保持超壓所需的新風(fēng)量LH:LH=Vf×K+Lf=46.64×40+229.4=2094m3/h

濾毒通風(fēng)新風(fēng)量LD應(yīng)取LR和LH二者中的大值,故:LD=2500m3/h

此時(shí)濾毒通風(fēng)時(shí)防毒通道的換氣次數(shù):K=(LD-LF)/VF=(2500-229.4)/46.62=48.7次/h

(3)校核計(jì)算隔絕防護(hù)時(shí)間T能否滿足要求:

T=1000·V0(C-C0)/n·C1=1000×5735×(2.5%-0.45%)/1000×20=5.87＞3(h)

滿足隔絕防護(hù)通風(fēng)時(shí)間大于或等于3h的要求。

(4)粗效過(guò)濾器:

粗效過(guò)濾器不僅用于清潔通風(fēng)時(shí)濾除空氣中較大顆粒的灰塵,而且用于濾毒通風(fēng)時(shí)濾除粗顆粒爆炸殘余物、毒物和放射性物質(zhì)。通常采用的LWP-X(D)型油網(wǎng)除塵器為片式或塊式結(jié)構(gòu),每個(gè)除塵器風(fēng)量必須控制在600～1600m3/h,除塵器可用托架架起,固定于墻上以充分利用建筑空間。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意在除塵器兩端的管道上預(yù)留DN15的測(cè)壓管(測(cè)定除塵器運(yùn)行阻力)接口。計(jì)算油網(wǎng)濾塵器的數(shù)量:n=LD/LY=5000/900=5.55個(gè),取6個(gè)。

(5)過(guò)濾吸收器:

過(guò)濾吸收器主要用以過(guò)濾吸收空氣中的毒霧、毒煙、毒劑蒸氣、放射性灰塵和細(xì)菌氣溶膠等,是通風(fēng)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。一般采用SR型過(guò)濾吸收器,有3種規(guī)格,額定風(fēng)量分別為 300m3/h,500m3/h,1000m3/h。根據(jù)濾毒風(fēng)量進(jìn)行選擇,可2～3臺(tái)并聯(lián)使用,利用支架落地安裝。吸收器兩端管道上應(yīng)預(yù)留DN15的測(cè)壓管(測(cè)定吸收器運(yùn)行阻力)接口,根據(jù)測(cè)壓管測(cè)定的阻力可及時(shí)判斷吸收器是否失效。n=LQ/Lg=2500/1000=2.5個(gè),取 3個(gè)。

(6)風(fēng)機(jī)的選擇:

風(fēng)機(jī)選型與普通民用建筑的原則及方法基本相同,應(yīng)根據(jù)進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量、風(fēng)壓損失來(lái)確定。

(a)清潔通風(fēng)時(shí):

清潔通風(fēng)時(shí)通風(fēng)系統(tǒng)的阻力200Pa(計(jì)算過(guò)程略),消波設(shè)施的阻力100Pa(查 《防空地下室設(shè)計(jì)手冊(cè)-暖通、給排水、電氣分冊(cè)》懸板活門參數(shù)表),油網(wǎng)過(guò)濾器的阻力53.5Pa(查 《防空地下室設(shè)計(jì)手冊(cè)-暖通、給排水、電氣分冊(cè)》LWP-X(D)型油網(wǎng)過(guò)濾器參數(shù)表)。故清潔通風(fēng)時(shí)風(fēng)壓:1.15×(200+100+53.5)=406.5Pa。

(b)濾毒通風(fēng)時(shí):

濾毒通風(fēng)時(shí)通風(fēng)系統(tǒng)的阻力50Pa(計(jì)算過(guò)程略),消波設(shè)施的阻力50Pa(查 《防空地下室設(shè)計(jì)手冊(cè)-暖通、給排水、電氣分冊(cè)》懸板活門參數(shù)表),油網(wǎng)過(guò)濾器的阻力20Pa(查 《防空地下室設(shè)計(jì)手冊(cè)-暖通、給排水、電氣分冊(cè)》LWP-X(D)型油網(wǎng)過(guò)濾器參數(shù)表),過(guò)濾吸收器的阻力700Pa(查 《防空地下室設(shè)計(jì)手冊(cè)-暖通、給排水、電氣分冊(cè)》SR型過(guò)濾吸收器參數(shù)表)。故濾毒通風(fēng)時(shí)風(fēng)壓:1.15×(50+50+20+700)=943Pa。

因本工程無(wú)人防電站,戰(zhàn)時(shí)電源無(wú)保證,故設(shè)計(jì)中選兩臺(tái)性能相同的電動(dòng)腳踏兩用風(fēng)機(jī) (性能參數(shù)查 《防空地下室設(shè)計(jì)手冊(cè)-暖通、給排水、電氣分冊(cè)》DJF-1型電動(dòng)腳踏兩用風(fēng)機(jī)參數(shù)表)。電驅(qū)動(dòng)時(shí),風(fēng)量1278～3273m3/h,風(fēng)壓1430～410Pa;腳踏驅(qū)動(dòng)時(shí),風(fēng)量1225～2987m3/h,風(fēng)壓1208～353Pa。無(wú)論采用電動(dòng)還是腳踏驅(qū)動(dòng),該風(fēng)機(jī)均能滿足清潔進(jìn)風(fēng)和濾毒進(jìn)風(fēng)的要求。

隔絕通風(fēng)時(shí),關(guān)閉系統(tǒng)所有手動(dòng)密閉閥,打開風(fēng)機(jī)吸入口前的插板閥即可。

3.3.2 排風(fēng)系統(tǒng) (見(jiàn)圖4)

圖4 第一口部排風(fēng)平面圖

(1)清潔通風(fēng)排風(fēng)量LQP:LQP=LQ×90%=5000m3/h×90%=4500m3/h

(2)濾毒通風(fēng)排風(fēng)量LDP:LDP=LD-Lf=2500m3/h-229.4m3/h=2270.6m3/h

(3)確定超壓設(shè)計(jì)值、計(jì)算超壓排風(fēng)量:《人規(guī)》規(guī)定二等人員掩蔽所濾毒通風(fēng)時(shí)內(nèi)部超壓應(yīng)大于等于30Pa,本工程濾毒通風(fēng)時(shí)超壓值設(shè)計(jì)為55Pa。

最小防毒通通道的有效容積VF:

最小防毒通道的通風(fēng)換氣次數(shù)應(yīng)大于40次/h,按此計(jì)算超壓排氣風(fēng)量LDP為:46.62m3×40=1864.8 m3,實(shí)際可用于超壓排風(fēng)的風(fēng)量為:

LDP=2270.6 m3/h

(4)選擇超壓排氣活門:

超壓排風(fēng)系統(tǒng)上的密閉閥門、排風(fēng)管、消波設(shè)施等在超壓排風(fēng)時(shí)由于排風(fēng)量很小,所以其排風(fēng)阻力很小,可以估算為10Pa,用于超壓排氣活門上的排風(fēng)壓力則為55Pa-10Pa=45Pa。在超壓45Pa時(shí)Ps-D250型防爆超壓排氣活門的排氣量為770m3/h,因此選擇3個(gè),即滿足使用要求。

以上式中其它參數(shù):

C—防空地下室室內(nèi)二氧化碳的容許度 (%);

C0—隔絕防護(hù)前防空地下室室內(nèi)二氧化碳的初始濃度 (%),其值與隔絕防護(hù)前的風(fēng)量有關(guān);

C1—室內(nèi)人員每人每小時(shí)呼出的二氧化碳量[L/(P·h)],掩蔽人員宜取20,工作人員宜取20～25;

n—隔絕防護(hù)時(shí)清潔區(qū)內(nèi)實(shí)際的掩蔽人員人數(shù),P;

K—濾毒通風(fēng)時(shí)防空地下室主要出入口處最小防毒通道的設(shè)計(jì)換氣次數(shù),次/h;

L1—清潔通風(fēng)時(shí)掩蔽人員新風(fēng)量設(shè)計(jì)計(jì)算值,m3/(P·h);

L2—濾毒通風(fēng)時(shí)掩蔽人員新風(fēng)量設(shè)計(jì)計(jì)算值,m3/(P·h);

LD—濾毒通風(fēng)時(shí)的新風(fēng)量,m3/h;

Lg—單個(gè)過(guò)濾吸收器的額定風(fēng)量,m3/(h·個(gè));

Ly—單個(gè)油網(wǎng)過(guò)濾器的額定風(fēng)量,m3/(h·個(gè));

Lf—濾毒通風(fēng)時(shí)防空地下室內(nèi)保持超壓時(shí)的漏風(fēng)量,m3/h;設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí),可取清潔區(qū)有效容積的4%

3.4 設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的其他問(wèn)題

(1)風(fēng)管選材

人防通風(fēng)管道管材包括2～3mm厚鋼板和普通的鍍鋅鐵皮。其中進(jìn)風(fēng)防爆活門擴(kuò)散室與粗效過(guò)濾器、密閉閥門、過(guò)濾吸收器到風(fēng)機(jī)的吸入口之間的配管、密閉墻預(yù)埋短管及防毒通道內(nèi)使用的排風(fēng)管應(yīng)選用2～3mm厚鋼板制作;送風(fēng)機(jī)出風(fēng)口之后的風(fēng)管應(yīng)選用普通的鍍鋅鐵皮制作。

(2)密閉隔墻預(yù)埋短管

當(dāng)管道穿越防護(hù)密閉隔墻時(shí),必須預(yù)埋帶有密閉翼環(huán)和防護(hù)抗力片的密閉穿墻短管。其做法與一般通風(fēng)系統(tǒng)的預(yù)埋管件有著本質(zhì)的區(qū)別。密閉翼環(huán)和防護(hù)抗力片可采用6mm厚的鋼板制作,直徑應(yīng)比風(fēng)管直徑大200mm,采用T42焊條圓周滿焊,焊縫高6mm。

(3)排風(fēng)管路布置

排風(fēng)管路的設(shè)計(jì)應(yīng)力求使簡(jiǎn)易洗消間和防毒通道內(nèi)部得到充分換氣。將通向簡(jiǎn)易洗消間的自動(dòng)排氣活門設(shè)在高處,簡(jiǎn)易洗消間與防毒通道的連通管設(shè)在低處,排氣出口設(shè)在高處,并相互錯(cuò)開,可使整個(gè)空間得到充分換氣。平面布置時(shí)還要注意防毒通道內(nèi)進(jìn)排氣口不要靠得太近,應(yīng)錯(cuò)開布置。

(4)平時(shí)通風(fēng)與戰(zhàn)時(shí)通風(fēng)的轉(zhuǎn)換。

為了更好的發(fā)揮防空地下室的戰(zhàn)備效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,防空地下室的通風(fēng)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮戰(zhàn)時(shí)進(jìn)、排風(fēng)機(jī)、濾毒罐平時(shí)安裝到位,臨戰(zhàn)啟用,風(fēng)管平戰(zhàn)結(jié)合平時(shí)裝好,戰(zhàn)時(shí)調(diào)試、啟用設(shè)備及其相應(yīng)的零星工作。因此設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)綜合考慮平時(shí)與戰(zhàn)時(shí)通風(fēng)的轉(zhuǎn)換要求。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行人防地下室通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮戰(zhàn)時(shí)掩蔽人員的清潔、濾毒、隔絕通風(fēng),還要有可靠的平戰(zhàn)功能轉(zhuǎn)換措施,因此要認(rèn)真理解規(guī)范,做到合理分區(qū);系統(tǒng)設(shè)置簡(jiǎn)單實(shí)用;通風(fēng)設(shè)備容量計(jì)量準(zhǔn)確、選擇合理、平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換方便;并且應(yīng)在圖紙中給出戰(zhàn)時(shí)、平時(shí)通風(fēng)原理圖及平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換和戰(zhàn)時(shí)清潔、濾毒、隔絕三種通風(fēng)方式轉(zhuǎn)換過(guò)程中有關(guān)閥門的使用情況,便于施工、使用單位充分理解設(shè)計(jì)意圖,用戶使用時(shí)也能心中有數(shù),以保證這些設(shè)備發(fā)揮應(yīng)有的效果,保證地下室人員及設(shè)備戰(zhàn)時(shí)、平時(shí)都能處于一個(gè)安全、衛(wèi)生的環(huán)境,實(shí)現(xiàn)人防地下室應(yīng)有的功能,發(fā)揮其應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

[1] 人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范GB50038-2005[S],2005

[2] 中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院.防空地下室設(shè)計(jì)手冊(cè)-暖通、給排水、電氣分冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2005