地下汽車庫通風與排煙系統(tǒng)設(shè)計分析

廖喜年

摘 ?要：隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，建造地下汽車庫成為現(xiàn)階段建筑設(shè)計與建設(shè)的重要組成部分，然而，地下汽車庫具有層高低、空間窄、綜合管線布置復(fù)雜、空氣品質(zhì)較差以及火災(zāi)危險性大等特點。該文通過工程實例分析，對地下汽車庫的通風設(shè)計、系統(tǒng)形式和防排煙設(shè)計進行深入研究，歸納整理出地下汽車庫暖通設(shè)計中一些實際運用的技術(shù)措施和具體的實施方案。

關(guān)鍵詞：地下汽車庫;通風設(shè)計;防排煙設(shè)計

中圖分類號：TU831 文獻標志碼：A

0 引言

近年來，家用和商用的中、小型汽車數(shù)量暴漲，使得停車困難這一問題顯得尤為突出，因此，需要建造地下汽車庫以解決汽車停放與建筑用地日益矛盾的問題。目前，我國的地下汽車庫具有封閉性或者半封閉性的特點，所以地下汽車庫通風與防排煙設(shè)計的分析是一個重要的過程，該文就地下汽車庫的通風計算、防排煙計算、補風計算、排煙口計算和系統(tǒng)選擇進行探討，歸納出通風和排煙合用的系統(tǒng)設(shè)置方法。

1 工程實例概況

白云火車站周邊設(shè)施棠溪村集體公益用房項目位于廣州市白云區(qū)，總建筑面積為13 840.00 m2，地下負一層建筑面積為1 724.24 m2，含有地下負一層和地上三層。建筑物性質(zhì)為二類民用建筑，耐火等級為二級。地下負一層分為2個防火分區(qū);第一個防火分區(qū)面積為1 463.70 m2，為地下車庫;第二個防火分區(qū)面積為260.54 m2，為消防水泵房和消防水池;地下停車位數(shù)為為33輛;地下負一層凈高：3.80 m。

2 系統(tǒng)設(shè)計分析

2.1 系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)

系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)如下。1）根據(jù)《汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計防火規(guī)范GB50067—2014》8.2.1規(guī)定：除敞開式汽車庫、建筑面積小于1 000 m2的地下一層汽車庫和修車庫外，汽車庫、修車庫應(yīng)設(shè)置排煙系統(tǒng)，并應(yīng)劃分防煙分區(qū)。該項目地下汽車庫第一個防火分區(qū)面積為1 463.70 m2，按規(guī)范要求設(shè)置機械排煙系統(tǒng)。2）根據(jù)《車庫建筑設(shè)計規(guī)范JGJ100—2015》7.3.6條文說明：由于機動車庫內(nèi)含有可燃、可爆、有害氣體，其送、排風系統(tǒng)應(yīng)與主體建筑的通風系統(tǒng)分開，獨立設(shè)置，以避免有害氣體或火災(zāi)從通風系統(tǒng)引入主體建筑部分。當機動車庫通風系統(tǒng)與其他通風系統(tǒng)合用時，應(yīng)滿足防火及安全衛(wèi)生要求。該項目的地下車庫通風系統(tǒng)獨立設(shè)置。3）根據(jù)《車庫建筑設(shè)計規(guī)范JGJ100—2015》7.3.9條文說明：當車庫需設(shè)置機械排煙系統(tǒng)時，機械通風系統(tǒng)可結(jié)合消防排煙系統(tǒng)設(shè)置，以節(jié)約投資。該項目采用低速通風與高速排煙系統(tǒng)合用的單風機雙速系統(tǒng)。

2.2 地下汽車庫通風計算

地下汽車庫通風的目的是通過自然通風或者機械通風，把車庫中的污染物濃度稀釋到國家規(guī)定的容許范圍內(nèi)，汽車廢氣主要成分是一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）、氮氧化物（NOX）等有害物。通過相關(guān)規(guī)范和資料分析得出汽車廢氣中NOx和CmHn所需的稀釋風量遠遠低于CO所需的稀釋風量。換句話來說：如果通風量能夠達到汽車廢氣中CO所需的稀釋風量，車庫中的其他有害物質(zhì)也就同樣能夠保證在國家規(guī)定值的容許范圍內(nèi)，因此，采用CO的稀釋風量作為車庫的通風量是合理的，同時，也是國家規(guī)范推薦的一種計算方法。

根據(jù)《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準GBZ1》規(guī)定：“一氧化碳短時間接觸容許濃度為30 mg/m3”。然而，能夠保證CO容許濃度的稀釋風量的計算方法有3種。1）采用換氣次數(shù)法計算單層汽車庫的通風量。2）當全部或部分為雙層停放機動車時，宜按每臺車輛的稀釋通風量來計算。3）采用稀釋濃度法計算，第三類計算方法最為復(fù)雜，不過計算精確，可以計算出不同時間和不同區(qū)域的通風量，比較適合采用變頻控制的通風機使用。

2.2.1 一類換氣法

根據(jù)《車庫建筑設(shè)計規(guī)范JGJ100—2015》7.3.4第1點的條文說明[2]，停放單層機動車的換氣次數(shù)下如。1）機動車出入較頻繁的商業(yè)類等建筑，按6次/h換氣選取。2）機動車出入一般的普通建筑，按5次/h換氣選取。3）機動車出入頻率較低的住宅類等建筑，按4次/h換氣選取。4）當層高<3 m時，應(yīng)按實際高度計算換氣體積;當層高≥3 m時，可以按3 m高度計算換氣體積。

該項目為民用建筑3.80 m的單層機動車庫，換氣次數(shù)選取5次/h，按換氣法計算：Lq=5×3×1463.70=21955.50m3/h。

2.2.2 三類稀釋濃度法

根據(jù)《民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范GB50736—2012》6.3.8第3點的條文說明[3]：

（1）

式中：L—車庫所需的排風量（m3/h）。

G—車庫內(nèi)排放CO的量（mg/h）。

y0—車庫內(nèi)CO的允許濃度，為30 mg/ m3。

y1—室外大氣中CO的濃度，一般取2 mg/ m3～3mg/ m3。

G=M×y （2）

式中：M—車庫內(nèi)汽車排出氣體的總量（m3/h）。

y1—根據(jù)中國汽車尾氣排放現(xiàn)狀，通常情況下可取55 000 mg/ m3。

（3）

式中：n—車庫中的設(shè)計車位數(shù)。

k—1 h內(nèi)出入車數(shù)與設(shè)計車庫位數(shù)之比，也稱車位利用系統(tǒng)，一般取0.5～1.2。

t—車庫內(nèi)汽車的運行時間，一般取2 min～6 min。

m—單臺車單位時間的排氣量（m3/min）。

T1——車庫內(nèi)汽車的排氣溫度，500+273=773K。

T0——車庫內(nèi)20 ℃時的標準溫度，273+20=293K。

由于汽車CO的排放與時間、空間、地點（海拔）以及運行時間都有關(guān)系，各種因數(shù)都會影響CO排風量的計算，因此，我們選擇相對較為準確的計算方法：按該汽車庫全部停放小轎車的工況設(shè)計。其平均工況的m值可取

0.02 m3/min～0.025 m3/min臺，該項目取平均值m=0.0225 m3/min。

其中，CO根據(jù)廣州地區(qū)情況，選取2 mg/m3計算;k按閑時、平時和忙時，選取k1=0.5，k2=0.85，k3=1.2分別計算;t根據(jù)小車庫的特點，進出平均距離200 m，按5 km/h=1.389 s，倒車和出車耗時約60 s，得：

將式（3）代入式（2），式（2）代入式（1）得：

通過計算，則得：

閑時L1=6541.27m3/h。

平時L2=11120.16m3/h。

忙時L3=15699.04m3/h。

對于一類和三類計算方法，選取其中最大值為：Lq=21955.50m3/h，實際選取通風風機的日常通風量為

Lt=1.15×Lq=1.15×21955.50=25248.83 m3/h，固定最低風量值。

2.3 地下汽車庫排煙計算

地下汽車庫一旦發(fā)生火災(zāi)，防排煙系統(tǒng)可以在一定程度上起到幫助救援的作用，將火災(zāi)中產(chǎn)生的煙氣盡可能排出，避免煙氣的大面積擴散，保證人員的安全撤離，減少火災(zāi)中的傷亡和損失。鑒于該項目的特點，地下室第一個防火分區(qū)面積：1 000 m2<1 463.70 m2<2 000 m2，可采用機械排煙方式，設(shè)計一套機械排煙系統(tǒng)，并將通風系統(tǒng)融入該系統(tǒng)，進而實現(xiàn)一個低速通風與高速排煙系統(tǒng)合用的單風機雙速系統(tǒng)。該雙速風機具備的特點有：電源采用星三角接法，日常低速運行，風量能夠保證車庫5次/h換氣次數(shù)時的通風工況;火情時高速運行，達到最大風量，同時也達到車庫發(fā)生火災(zāi)時的排煙工況。

根據(jù)《汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計防火規(guī)范GB50067—2014》8.2規(guī)定[1]：汽車庫、修車庫內(nèi)每個防煙分區(qū)排煙風機的排煙量不應(yīng)小于表8.2.5的規(guī)定。該項目地下負一層凈高H=3.80 m，選取排煙風量Ly=31500 m3/h，實際選取排煙風機的排煙量為Ls=1.2× Ly=1.2×31500=37800m3/h。

2.4 地下汽車庫補風計算

防排煙補風的方式有自然補風和機械補風方式。自然補風可以利用在負一層的汽車坡道、采光天井和半地下外窗等;如果不滿足自然補風的要求，則需要采用機械補風，例如負二層及以下的車庫。由于該項目中地下車庫的實際情況只有單獨的負一層，因此可以利用汽車坡道作為自然補風。1）根據(jù)《民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范GB50736—2012》6.3.8第3點：送排風量宜采用稀釋濃度法計算，對于單層停放的汽車庫可采用換氣次數(shù)法計算，并應(yīng)取兩者較大值。送風量宜為排風量的80%～90%。2）根據(jù)《民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范GB50736—2012》6.3.8第2點的條文說明：地下汽車庫由于位置原因，容易造成自然通風不暢，宜設(shè)置獨立的送風、排風系統(tǒng);當?shù)叵缕噹煸O(shè)有開敞的車輛出、入口且自然進風滿足所需進風條件時，可采用自然進風、機械排風的方式。

采用自然補風要注意：汽車坡道作為補風通道時，為了防止煙氣的蔓延，保證開車的視線，補風通道的風速不宜小于0.5 m/s。該項目適合上述第（2）條要求，地下負一層采用汽車坡道作為自然補風，此時車道面積S=W×H=6×2.8=16.8㎡，復(fù)核火情排煙時的進風風速V不宜小于0.5 m/s，則得：車道進風斷面的風速

滿足設(shè)計要求。

2.5 系統(tǒng)設(shè)置分析

對于同一排煙分區(qū)，根據(jù)2.2和2.3小節(jié)的計算結(jié)果，可以分析得出以下系統(tǒng)選用判斷方法。 1）當L3≤Lq，且Lq≤0.4·Ly，一般車庫含梁層高≥2.8m，面積≥1 000m2，該類情況不作分析。2）當L3≤Lq，且Lq≤0.8·Ly，可以選用通風量固定的雙速風機，結(jié)合排煙宜選用單風機系統(tǒng)。3）當L3≤Lq，且0.8·Ly

該項目為同一個排煙分區(qū)，選用單風機系統(tǒng)（雙速風機）作為日常低速通風和火情高速排煙是最合理的。經(jīng)過多年的累積經(jīng)驗和實踐應(yīng)用，證明了這種單風雙速系統(tǒng)不僅在實際工程設(shè)計技術(shù)上是可行的，而且在初投資和運營階段也是節(jié)省成本和節(jié)約能耗的。對于中小型汽車庫，可以根據(jù)實際的汽車庫建筑圖紙，靈活采用共用一套或者多套通風與排煙系統(tǒng)。對于大型地下車庫，可以將通風系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)分開設(shè)置，通風系統(tǒng)選擇通風量變化的變頻風機，而排煙系統(tǒng)選用獨立的定速風機。

2.6 排煙口的設(shè)置

排煙口的設(shè)置應(yīng)根據(jù)每個防煙分區(qū)的地形特點和排煙風量來布置。根據(jù)《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標準》4.4.12條：防煙分區(qū)內(nèi)任一點與最近的排煙口之間的水平距離不應(yīng)大于30 m;并且排煙口的設(shè)置宜使煙流方向與人員疏散方向相反，排煙口與附近安全出口相鄰邊緣之間的水平距離不應(yīng)小于1.5 m;同時，排煙口應(yīng)設(shè)有手動和自動開啟裝置，保證發(fā)生火災(zāi)時，現(xiàn)場能手動或者遠程自動打開排煙風口，并反饋狀態(tài)信號到消防中心。當室內(nèi)有天花時，排煙口上部應(yīng)緊貼著天花或設(shè)在天花上;當室內(nèi)無天花時，排煙口應(yīng)設(shè)置在儲煙倉以內(nèi)，并且應(yīng)設(shè)在結(jié)構(gòu)梁的下部。常閉型排煙風口在日常工況時，排煙口應(yīng)確保關(guān)閉，發(fā)生火情時則根據(jù)消防中心的控制信號同時開啟火情防煙分區(qū)內(nèi)的所有排煙口和相鄰防煙分區(qū)的排煙風口，同時聯(lián)動排煙風機開啟;當防煙分區(qū)內(nèi)的單個排煙口超過280°時，排煙口應(yīng)自動關(guān)閉。

根據(jù)《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標準GB51251—2017》4.6.14規(guī)定[4]：機械排煙系統(tǒng)中，單個排煙口的最大允許排煙量Vmax宜按下式計算，或按該標準附錄B選取。

式中：Vmax—排煙口最大允許排煙量（m3/s）。

γ—排煙位置系數(shù)。

當風口中心點到最近墻體的距離≥2倍的排煙口當量直徑時，γ取1.0。

dp——排煙系統(tǒng)吸入口最低點之下煙氣層厚度（m）。

將該項目排煙口的尺寸a=1.60 m，b=0.32 m，代入矩形排煙口的當量直徑D=2ab/（a+b）=0.53 m，則2D=2×0.53=1.06 m，

而風口中心點到最近墻體的距離W=2.4 m，因此，γ取1.0;最小清晰度Hq=1.6+0.1×H=1.6+0.1×3.8=1.98 m，然而，側(cè)排風口中心高度Hz=2.75，dp=Hz-Hq=2.75-1.98=0.77 m;環(huán)境的絕對溫度To=273.15+20=293.15 K;煙層的平均絕對溫度T=To+ΔT=293.15+252.55=545.70 K;代入公式4.6.14，得：

排煙口最大允許排煙量

鑒于該項目的特點，設(shè)計時可在支管風管兩邊對稱設(shè)置6～8個排煙口，并充分利用空間，采用內(nèi)嵌入風管側(cè)排的方式。

3 結(jié)語

地下汽車庫的通風與防排煙設(shè)備的設(shè)計需要根據(jù)實際車庫的空間和密度進行嚴格的計算和布局[5]。該系統(tǒng)的設(shè)計關(guān)系到整個汽車庫使用環(huán)境的優(yōu)劣情況，關(guān)系到所有人們生命和財產(chǎn)的安全。因此，在設(shè)計和使用的過程中，我們要嚴格按照規(guī)范標準和使用要求進行計算和設(shè)計，保證汽車庫能夠正常使用，在火災(zāi)發(fā)生時能夠保證人們順利撤離，并能夠確?；馂?zāi)損失減少到最低。希望通過該文的闡述能為類似的通風與排煙系統(tǒng)工程項目提供參考。

參考文獻

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