綜合管廊的通風(fēng)與排煙設(shè)計(jì)

黃玲芳

(廈門市市政工程設(shè)計(jì)院有限公司，福建 廈門 361000)

0 前 言

隨著我國(guó)現(xiàn)代城市化進(jìn)程的加快及城市建設(shè)的蓬勃發(fā)展，綜合管廊建設(shè)日趨成熟。在綜合管廊設(shè)計(jì)中，外露地面主要有逃生口、吊裝口、通風(fēng)口、人員出入口，因此，通風(fēng)口成為主要影響城市景觀的構(gòu)筑物[1]。在滿足通風(fēng)需求的前提下，如何合理設(shè)計(jì)綜合管廊通風(fēng)口成為設(shè)計(jì)要點(diǎn)。本文主要探討在滿足規(guī)范及使用的前提下，盡量減少地面風(fēng)亭尺寸及個(gè)數(shù)，優(yōu)化城市景觀，并針對(duì)大型跨海綜合管廊的特殊通風(fēng)形式展開(kāi)探討。

1 綜合管廊通風(fēng)系統(tǒng)

綜合管廊屬于封閉型地下構(gòu)筑物，廢氣的沉積、人員和微生物的活動(dòng)都會(huì)造成溝內(nèi)氧氣含量的下降，管廊內(nèi)的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理或通風(fēng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，管廊內(nèi)通風(fēng)效果不良，各類管線散發(fā)的熱量無(wú)法及時(shí)排出，導(dǎo)致熱量在綜合管廊內(nèi)積聚，使管廊艙內(nèi)溫度升高。

為了及時(shí)排出管廊內(nèi)積聚的熱量、異味以及其他有害氣體，改善管廊維護(hù)管理人員工作時(shí)的環(huán)境狀況，同時(shí)保證管廊內(nèi)設(shè)備設(shè)施的安全以及正常運(yùn)行，確保管廊內(nèi)溫度≤40℃、濕度≤80%、氧氣濃度≥20% VOL、甲烷含量≤15% LEL、硫化氫含量≤5ppm，地下綜合管廊需設(shè)置通風(fēng)系統(tǒng)。

因此，通風(fēng)設(shè)計(jì)以一個(gè)通風(fēng)分區(qū)為計(jì)算單元，以此劃分通風(fēng)系統(tǒng)及布置通風(fēng)設(shè)備，綜合管廊通風(fēng)系統(tǒng)常采用自然進(jìn)風(fēng)+機(jī)械排風(fēng)結(jié)合系統(tǒng)、機(jī)械進(jìn)風(fēng)+機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)，并且綜合管廊應(yīng)設(shè)置事故后機(jī)械排煙設(shè)施。考慮綜合管廊的特殊性，其除檢修及定期巡查外無(wú)人員進(jìn)出，因而通風(fēng)消防的目的與一般民用建筑不同。一般民用建筑以疏散人群為目的，而綜合管廊的通風(fēng)消防目的是加速滅火、減小電纜等市政公用設(shè)施的損害。所以當(dāng)綜合管廊內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，火情監(jiān)測(cè)器發(fā)出信號(hào)，在監(jiān)視器確認(rèn)發(fā)生火災(zāi)的防火分區(qū)無(wú)人員后，消防控制中心關(guān)閉280°自動(dòng)復(fù)位防煙防火調(diào)節(jié)閥，同時(shí)聯(lián)動(dòng)關(guān)閉發(fā)生火災(zāi)的防火分區(qū)及相鄰分區(qū)的送排風(fēng)機(jī)。待事故結(jié)束后，管廊內(nèi)空氣冷卻再重新開(kāi)啟防火閥，啟動(dòng)通風(fēng)機(jī)排除管廊內(nèi)煙霧。

在相同的換氣次數(shù)條件下，管廊內(nèi)部所需通風(fēng)量相同，則風(fēng)壓的大小是影響管廊內(nèi)風(fēng)速的主要原因之一。一進(jìn)一排的通風(fēng)方式采用大風(fēng)量的排風(fēng)機(jī)，造成的負(fù)壓較一進(jìn)兩排的兩個(gè)小風(fēng)量風(fēng)機(jī)或自然進(jìn)風(fēng)機(jī)械排風(fēng)方式更大，使管廊內(nèi)部平均風(fēng)速更大，更有利于通風(fēng)排煙。

2017年郝冠宇在《綜合管廊中電纜艙內(nèi)火災(zāi)煙氣模擬研究》[2]分析了綜合管廊電力艙內(nèi)火災(zāi)發(fā)生時(shí)采用“一進(jìn)一排”與“中間進(jìn)兩邊排”排煙方式的優(yōu)缺點(diǎn)以及誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)在排煙過(guò)程中的作用，結(jié)果表明電力艙火災(zāi)發(fā)生后“一進(jìn)一排”的排煙方式更有利于排煙，并且在一進(jìn)一排的通風(fēng)形式下，設(shè)置誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)在管廊內(nèi)對(duì)主流風(fēng)速產(chǎn)生負(fù)作用擾動(dòng)，此擾動(dòng)減小了管廊內(nèi)平均風(fēng)速，不利于排煙，所以不設(shè)置誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)的排煙效果更優(yōu)。

結(jié)合綜合管廊的自身特性，設(shè)計(jì)推薦選用平時(shí)通風(fēng)及火災(zāi)后事故通風(fēng)共用一個(gè)系統(tǒng)，采用機(jī)械進(jìn)排風(fēng)。平時(shí)防火閥常開(kāi)，發(fā)生火災(zāi)時(shí)該防火分區(qū)及相鄰分區(qū)的防火閥關(guān)閉，并聯(lián)動(dòng)關(guān)閉通風(fēng)設(shè)備。風(fēng)機(jī)均采用就地手動(dòng)控制、PLC自動(dòng)控制、監(jiān)控中心遠(yuǎn)程控制相結(jié)合的控制方式，并以就地手動(dòng)控制為最高控制優(yōu)先級(jí)。

當(dāng)有巡視檢修工作人員進(jìn)入管廊時(shí)，應(yīng)提前半小時(shí)開(kāi)啟相應(yīng)區(qū)段的通、排風(fēng)機(jī)，提供必要的新風(fēng)量，確保人員的安全需要。

2 風(fēng)亭設(shè)置間距

通風(fēng)設(shè)計(jì)與通風(fēng)分區(qū)息息相關(guān)，因管廊內(nèi)宜采用利用管廊通道進(jìn)行的縱向通風(fēng)方式，通風(fēng)分區(qū)長(zhǎng)度越長(zhǎng)，所需風(fēng)量越大，通風(fēng)系統(tǒng)的阻力也越大，風(fēng)機(jī)型號(hào)越大，風(fēng)機(jī)房所需空間加大，外露百葉面積需求加大，并且因長(zhǎng)度加長(zhǎng)導(dǎo)致通風(fēng)效果變差。此外，通風(fēng)分區(qū)越長(zhǎng)通風(fēng)量越大，管廊內(nèi)的斷面風(fēng)速越大，過(guò)大的斷面風(fēng)速不利于巡檢人員進(jìn)入管廊內(nèi)進(jìn)行巡視、檢修等活動(dòng)。

針對(duì)幾種常規(guī)管廊斷面風(fēng)量計(jì)算、風(fēng)機(jī)選型、百葉尺寸及風(fēng)口大小，比較研究如下。

通風(fēng)分區(qū)計(jì)算風(fēng)量=換氣次數(shù)×體積

換氣次數(shù)按《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》(GB 50838—2015)[3]要求選取，每個(gè)通風(fēng)分區(qū)的設(shè)計(jì)風(fēng)量≥計(jì)算風(fēng)量。表1為艙室類型尺寸表。

表1 艙室類型 單位：m

表2為單個(gè)市政艙計(jì)算分析。

表2 單個(gè)市政艙計(jì)算

表3為單個(gè)燃?xì)馀撚?jì)算分析。

表3 單個(gè)燃?xì)馀撚?jì)算

表4為雙艙：市政艙+高壓艙的計(jì)算分析。

表4 雙艙：市政艙+高壓艙的計(jì)算

綜上所述，隨著通風(fēng)區(qū)間長(zhǎng)度的增加，風(fēng)機(jī)風(fēng)量、功率、全壓、尺寸均不同程度增加，風(fēng)亭百葉面積增大。風(fēng)機(jī)功率的增加導(dǎo)致用電負(fù)荷增大，需考慮長(zhǎng)距離供電、箱變?nèi)萘?、線纜等問(wèn)題；風(fēng)機(jī)噪聲、尺寸增大，應(yīng)考慮增大節(jié)點(diǎn)滿足安裝要求，采取消聲措施減少噪聲。風(fēng)亭百葉所需百葉面積增大，導(dǎo)致風(fēng)亭所需體積增大，應(yīng)考慮風(fēng)亭突出地面部分對(duì)周圍環(huán)境的影響。由于燃?xì)獾幕馂?zāi)危險(xiǎn)性類別為甲級(jí)，建議燃?xì)馀撏L(fēng)分區(qū)按照規(guī)范要求<200 m設(shè)置；市政艙、高壓艙管廊通風(fēng)分區(qū)按<400 m設(shè)置。管廊設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)工程的特殊情況進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3 跨海長(zhǎng)距離通風(fēng)設(shè)計(jì)介紹

跨海段采用頂管施工方式，管廊斷面采用2孔φ3 000圓管涵，跨海段通風(fēng)分區(qū)長(zhǎng)約700 m，僅在起始端頭有空間設(shè)置風(fēng)亭。

若采用橫向通風(fēng)方式需設(shè)置風(fēng)管，擴(kuò)大頂管管道的斷面尺寸，對(duì)工程造價(jià)造成巨大影響。綜合考慮工程的可實(shí)施性、經(jīng)濟(jì)性及通風(fēng)效果，跨海段總長(zhǎng)700 m做為一個(gè)通風(fēng)分區(qū)，按照規(guī)范要求不超過(guò)200 m需設(shè)置防火隔斷，為保證縱向氣流的連通，通風(fēng)分區(qū)內(nèi)部采用常開(kāi)防火門，當(dāng)作通風(fēng)預(yù)留通道。

跨海段頂管埋深大，兩側(cè)風(fēng)亭上下高差近20 m，通風(fēng)分區(qū)長(zhǎng)，送、排風(fēng)所需風(fēng)壓大，設(shè)計(jì)采用兩臺(tái)相同型號(hào)排風(fēng)機(jī)串聯(lián)，進(jìn)行接力排風(fēng)，確保風(fēng)壓。圖1為綜合管廊過(guò)海段通風(fēng)系統(tǒng)示意圖。

圖1 綜合管廊過(guò)海段通風(fēng)系統(tǒng)示意圖

4 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合綜合管廊設(shè)計(jì)過(guò)程中的一些實(shí)際問(wèn)題，引用相關(guān)規(guī)范及文獻(xiàn)進(jìn)行了探討，建議在地下綜合管廊設(shè)計(jì)中優(yōu)先選用機(jī)械通風(fēng)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行風(fēng)亭、通風(fēng)形式的優(yōu)化設(shè)計(jì)。隨著城市的快速發(fā)展，地下綜合管廊的建設(shè)日益增多，已逐漸成為主流趨勢(shì)，而作為一名暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)人員，需要與時(shí)俱進(jìn)，保持一顆探討研究之心，跟隨科技的發(fā)展，及時(shí)改進(jìn)相關(guān)暖通空調(diào)工程的設(shè)計(jì)，提升自身的技術(shù)水平及能力。

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