某大型物流車庫(kù)的復(fù)合通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張依

華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司

0 引言

上海作為國(guó)際化大都市，同時(shí)也是農(nóng)產(chǎn)品現(xiàn)代化流通和國(guó)際化業(yè)務(wù)的集大成者，發(fā)展現(xiàn)代化物流十分重要。大型現(xiàn)代物流項(xiàng)目和農(nóng)副產(chǎn)品交易中心是城市必需的功能性基礎(chǔ)設(shè)施，也是至關(guān)重要的民生保障項(xiàng)目。上海西郊國(guó)際農(nóng)產(chǎn)品交易中心-物流與交易大樓是國(guó)內(nèi)大型綜合性（冷鏈、加工、交易）的物流項(xiàng)目之一，地上四層，地下一層，規(guī)劃建筑高度為23.96 m，總建筑面積106746 m2，其中地上74798 m2，地下31948 m2。本項(xiàng)目的功能有車位式交易區(qū)，倉(cāng)庫(kù)，集配加工，員工停車場(chǎng)，辦公，健身活動(dòng)室，員工食堂及廚房等。地下一層和一層為貨運(yùn)車位式交易區(qū)，二層和三層為低溫冷庫(kù)，四層為員工停車場(chǎng)、辦公、廚房或食品創(chuàng)新孵化區(qū)。

由于地下一層和一層車庫(kù)為貨車的車位交易區(qū)，比常規(guī)的汽車車庫(kù)排風(fēng)情況較為復(fù)雜。本文將從排風(fēng)方案的確定，通風(fēng)量的確定，氣流分布以及誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)如何布置等方面分析大型物流交易中心車庫(kù)通風(fēng)情況。

1 方案確定

地下一層和一層貨運(yùn)車位式交易區(qū)主要行駛車輛有兩種37 t 的柴油貨車和15 t 的汽油貨車。汽車尾氣中主要污染氣體主要由碳?xì)浠衔?，一氧化碳，硫化物和微粒物（由碳煙、鉛氧化物等重金屬氧化物和煙灰等組成），氮氧化合物組成。當(dāng)汽車燃燒汽油時(shí)，排放的尾氣中主要有害氣體是一氧化碳。當(dāng)汽車燃燒柴油時(shí)，排放的尾氣中主要有害氣體是碳煙顆粒物（PM），氮氧化合物和二氧化碳[1]。這些有害氣體會(huì)對(duì)車庫(kù)內(nèi)裝卸貨物的工作人員和駕駛員的健康產(chǎn)生威脅。

地下一層和一層車庫(kù)的主要功能之一為車位式交易區(qū)，由于汽車庫(kù)主要行駛為運(yùn)輸貨車，貨車高度為4 m，并且貨車會(huì)在車位上裝卸貨物進(jìn)行裝卸和交易。因此業(yè)主對(duì)車庫(kù)的停車位和車道凈高要求較高，地下一層建筑層高6.3 m，梁下凈高4.6 m，業(yè)主希望車位凈高4.6 m，車道上凈高4.1 m，為了不增加建筑和結(jié)構(gòu)的建設(shè)成本，機(jī)電設(shè)備管線高度需要控制在500 cm以內(nèi)。一層建筑層高7.8 m，梁下凈高5.85 m，業(yè)主希望車位凈高5.85 m，車道上凈高5.2 m，機(jī)電設(shè)備管線高度需要控制在650 cm 以內(nèi)。圖1 為地下一層和一層層高分析圖。

圖1 地下一層和一層層高分析圖

圖2 復(fù)合排風(fēng)系統(tǒng)平面圖

汽車庫(kù)設(shè)計(jì)通常采用排煙兼排風(fēng)系統(tǒng)，即排煙和排風(fēng)共用一個(gè)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)和風(fēng)管，但由于排風(fēng)量大且規(guī)范要求干管風(fēng)速在6.5 m/s 左右（不宜超過8 m/s），滿足風(fēng)速要求的風(fēng)管尺寸會(huì)較大，地下一層和一層汽車庫(kù)頂部還要鋪設(shè)給排水專業(yè)、電氣專業(yè)的管線，大尺寸排風(fēng)管會(huì)占用設(shè)備管線全部的可用高度，增加機(jī)電專業(yè)配合難度，所以在設(shè)計(jì)時(shí)盡量減少排風(fēng)管道在停車位和車道上通過。

排風(fēng)系統(tǒng)采用誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)結(jié)合集中排風(fēng)的復(fù)合通風(fēng)形式（圖2），排風(fēng)風(fēng)口靠近機(jī)房，盡量減少對(duì)車道和車位凈高的影響。地下一層車庫(kù)的補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)通過汽車坡道和采光井自然補(bǔ)風(fēng)，一層車庫(kù)為半開敞側(cè)墻自然補(bǔ)風(fēng)。另外排煙風(fēng)管風(fēng)速較高，風(fēng)管高度占用較小，為保證消防排煙的可靠性，排煙系統(tǒng)仍然使用排煙風(fēng)管。排煙風(fēng)管設(shè)BEC 閥和FDH 閥，排風(fēng)風(fēng)管設(shè)BED 閥和FD 閥。平時(shí)通風(fēng)時(shí)，排煙風(fēng)管閥門常閉，排風(fēng)風(fēng)管閥門常開。消防時(shí)，排風(fēng)風(fēng)管上BED 閥門關(guān)閉，排煙風(fēng)管上BEC 閥門開啟。

2 車庫(kù)通風(fēng)量和排煙量的確定

2.1 通風(fēng)量

根據(jù)《2009 全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施》[2]和《汽車庫(kù)、修車庫(kù)、停車場(chǎng)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50067-2014[3]規(guī)定，汽車庫(kù)的機(jī)械排風(fēng)量，可按下列兩種方法計(jì)算：①用于停放單層汽車的換氣次數(shù)法：汽車出入較頻繁的商業(yè)類等建筑，按6 次/h 換氣選取；②當(dāng)全部或部分為雙層停放汽車時(shí)，宜采用單車排風(fēng)量法：汽車出入較頻繁的商業(yè)類等建筑，按每輛500 m3/h 選取[4]。《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50736-2012[5]規(guī)定單層停放的車庫(kù)可采用換氣次數(shù)法計(jì)算，并采用稀釋濃度法計(jì)算，比較兩者后取大值。

文獻(xiàn)[6]認(rèn)為，一個(gè)4000 m2防火分區(qū)的車庫(kù)根據(jù)環(huán)境溫度，車輛進(jìn)出頻度和具體用途不同，通風(fēng)量可在40000～60000 m3/h 范圍內(nèi)選取。本項(xiàng)目取一個(gè)地下一層防煙分區(qū)面積為1700 m2，換氣次數(shù)為6 次/h 時(shí)，通風(fēng)量為30600 m3/h。該防煙分區(qū)有19 個(gè)車位，全部停滿時(shí)所需通風(fēng)量為9500 m3/h。稀釋濃度法計(jì)算得到通風(fēng)量為14704 m3/h，通風(fēng)量取大值為換氣次數(shù)法。

針對(duì)農(nóng)產(chǎn)品物流交易中心項(xiàng)目，車輛運(yùn)輸大量蔬菜水果并且停放在車庫(kù)內(nèi)卸貨、交易，夏天會(huì)散發(fā)廢氣，產(chǎn)生廢液和垃圾，業(yè)主要求適量放大通風(fēng)量，可以排出蔬菜水果交易時(shí)散發(fā)的異味，保證室內(nèi)空氣質(zhì)量。在設(shè)計(jì)時(shí)，將換氣次數(shù)6 次/h，提升為7 次/h，地下一層通風(fēng)量由30600 m3/h 放大到35700 m3/h，通風(fēng)量提高117%。

2.2 排煙量

根據(jù)《汽車庫(kù)、修車庫(kù)、停車場(chǎng)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50067-2014[7]，汽車庫(kù)每個(gè)防煙分區(qū)排煙風(fēng)機(jī)的排煙量不應(yīng)小于表8.2.5 的規(guī)定。即地下一層板底高度為5.91 m，選取排煙量為34500 m3/h，一層板底高度為7.55 m，選取排煙量為37500 m3/h。

3 氣流分布方式

在車庫(kù)通風(fēng)設(shè)計(jì)中氣流分布方式起著十分重要的作用，如果設(shè)計(jì)不合理就容易形成氣流組織短路，造成死角，使得有害物濃度得不到稀釋，積聚在車庫(kù)內(nèi)。氣流組織的合理性以及車庫(kù)內(nèi)污染物排放效果取決于誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)的布置、誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)噴嘴角度、排風(fēng)口位置、補(bǔ)風(fēng)口位置、補(bǔ)風(fēng)形式等。

本項(xiàng)目主要通過誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)將附近空氣向前推動(dòng)，形成主導(dǎo)氣流，在主導(dǎo)氣流之間，加入若干個(gè)誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)，通過誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)之間的接力，攪動(dòng)周圍有害空氣，將有害空氣推送到排風(fēng)機(jī)房附近的排風(fēng)處，然后由排風(fēng)機(jī)房邊的上部排風(fēng)口和預(yù)留的下部風(fēng)口排出有害氣體，而地下一層采用通過坡道和大面積采光井補(bǔ)充新鮮空氣，將室外空氣補(bǔ)充到地下一層。

考慮到地下一層和一層車庫(kù)行駛車輛有柴油貨車和汽油貨車，排放尾氣污染物有碳?xì)浠衔?，一氧化碳，碳煙顆粒物（PM），氮氧化合物和二氧化碳等情況較復(fù)雜，有比空氣重的也有比空氣輕的。所以在排風(fēng)風(fēng)管靠近機(jī)房位置，預(yù)留了下排風(fēng)風(fēng)口，可承擔(dān)排風(fēng)總風(fēng)量1/4～1/3，根據(jù)業(yè)主運(yùn)營(yíng)情況確定是否使用下排風(fēng)。

4 誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)安裝高度與噴嘴角度分析

誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)安裝的位置和噴嘴的角度影響有害氣體是否能被有效稀釋和推動(dòng)。魯文[7]在文中通過模擬認(rèn)為，射流斷面的速度場(chǎng)從射流中心開始逐漸向邊界衰減，并沿射程不斷變化。在射流邊界與周圍介質(zhì)間的存在湍流動(dòng)量交換，周圍空氣不斷被卷入，射流邊界不斷擴(kuò)大，流量沿射程方向不斷增加，從而形成持續(xù)的氣流卷吸和導(dǎo)引作用，使作用空間產(chǎn)生持續(xù)流動(dòng)的速度場(chǎng)。所以誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)的布置較大程度上影響通風(fēng)對(duì)車庫(kù)內(nèi)氣流擾動(dòng)的作用，以及汽車尾氣稀釋排除的效果。

本節(jié)選取一空間，通過不同誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)的布置方法，分析可能影響誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)通風(fēng)效果的因素。最終確定合適的安裝高度、安裝方式、誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)噴嘴角度等。

根據(jù)常用貨車高度最高不超過4 m，本項(xiàng)目中為了保證貨車通行，將誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)設(shè)置在4.2 m 的位置，提供側(cè)墻安裝和平面吊裝如圖3、圖4 兩種方式，現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)車輛進(jìn)出和?？康木唧w情況選擇安裝。

圖3 誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)側(cè)面安裝示意圖

圖4 誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)水平吊裝示意圖

單臺(tái)誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)射流斷面速度場(chǎng)剖面如圖5，距離風(fēng)口直線距離10 m 的地方風(fēng)速達(dá)到0.5 m/s，距離風(fēng)口直線距離12 m 的地方風(fēng)速達(dá)到0.2 m/s。通過剖面氣流分析示意圖可知，設(shè)1～1.5 m 為人員呼吸高度，在這個(gè)高度風(fēng)速宜取0.2～0.5 m/s，不會(huì)產(chǎn)生明顯吹風(fēng)感使人員感到不適，也不會(huì)將地面上的塵土吹起來，影響車庫(kù)內(nèi)的空氣環(huán)境。所以誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)安裝下傾角度選擇70～75°，較符合設(shè)計(jì)要求。同時(shí)通過平面氣流分析示意圖可知，誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)安裝與水平方向傾角成15°時(shí)兩側(cè)安裝，氣流向前推送有較好的接力，但是在兩臺(tái)誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)之間存在氣流減弱的區(qū)域。而傾角為30°時(shí)兩側(cè)安裝，氣流在向前推送和兩側(cè)混流都有較好的效果。

圖5 單臺(tái)誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)射流斷面速度場(chǎng)剖面圖

根據(jù)圖6、7，本項(xiàng)目中將誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)安裝在4.2 m的高度，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇墻柱側(cè)裝和水平吊裝，同時(shí)建議墻柱側(cè)裝時(shí)誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)與墻柱豎向傾角選擇70～75°安裝，風(fēng)口傾角向外傾角30°。水平吊裝時(shí)誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)與向外傾角30°，風(fēng)口傾角向下傾斜25～30°。這樣可以對(duì)氣流在水平方向和豎向都有較好的攪動(dòng)和推動(dòng)效果。

圖6 誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)側(cè)面安裝氣流分析圖

圖7 誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)風(fēng)口角度氣流分析圖

根據(jù)王福軍和A Duci 的研究[8-9]，誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)下傾角選取可參考下列推薦值（H 是噴嘴中心距離地面的高度）：H＜2.5 m 時(shí)，a=90°。2.5 m≤H＜3.0 m 時(shí)，a=85°。3.0 m ≤H ≤4.0 m 時(shí)，a=80°；4.0 m ≤H ≤4.5 m 時(shí)，a=70°。

根據(jù)本工程誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)距地4.2 m，建議噴嘴傾角取30～35°。

6 結(jié)語

通過對(duì)大型農(nóng)副產(chǎn)品物流交易中心車庫(kù)的特點(diǎn)分析和業(yè)主的凈高要求，排風(fēng)系統(tǒng)采用誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)結(jié)合集中排風(fēng)的復(fù)合通風(fēng)形式，排風(fēng)風(fēng)口靠近機(jī)房，減少對(duì)車道和車位凈高的影響。地下一層車庫(kù)的補(bǔ)風(fēng)通過汽車坡道和采光井自然補(bǔ)風(fēng)，一層車庫(kù)為半開敞側(cè)墻自然補(bǔ)風(fēng)。通風(fēng)換氣次數(shù)增加為7 次/h，通風(fēng)量比常規(guī)汽車庫(kù)增加117%。同時(shí)在機(jī)房附近預(yù)留下排風(fēng)口，根據(jù)業(yè)主運(yùn)營(yíng)情況確定是否使用。

將誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)安裝在4.2 m 的高度，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇墻柱側(cè)裝和水平吊裝，同時(shí)建議墻柱側(cè)裝時(shí)誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)與墻柱豎向傾角選擇70～75°安裝，風(fēng)口傾角向外傾角30°。水平吊裝時(shí)誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)與中心軸線傾角30°，風(fēng)口傾角向下傾斜30°。這樣可以對(duì)氣流在水平方向和豎向都有較好推動(dòng)效果。