關于地下車庫的通風及排煙設計

毛建新

最近幾年來,我國汽車數量迅猛增加,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要求,又要滿足火災時排煙要求,為了防止和減少火災的危害,保護人身和汽車等財產安全,加強地下車庫通風與排煙設計工作是十分必要的。鑒于以上情況,本文就有關問題予以討論。

1 汽車污染物散發量的確定

1.1 汽車污染物的來源及危害

據有關資料及測試結果表明: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,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散發量的確定

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

由此得出有害物散發量的函數關系式:

其中,Q為車庫內有害物散發量,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,取K=1.2;q為高峰時單位時間內車庫平均進或出的車輛,即車流量,臺/h,取(0.5～1.0)M,M為車庫設計車位數,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量,g/s;t為每臺車在地下車庫內發動機工作時間,s,據粗略統計 t=180s～300s,大型車庫宜取上限,小型取下限。

2 排風量的確定及運行方式

2.1 排風量的確定

假設在高峰期某一時刻車庫內有害物的濃度為C,散發量為Q,在全面通風系統開動的任一微小時間間隔dt時間內,由質量平衡法可得出下式:

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

如上述系統開啟 t秒后,車庫內的有害物濃度從 C1變為C2,對式(2)積分整理后可得:

當 t→∞時,C2趨于穩定,此時:

其中,C2為車庫內CO穩定濃度,即可視為允許濃度,按《標準》規定,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)并將單位統一后可得出風量計算式為:

2.2 計算實例

長治市某外貿大樓地下一層停車場1000m2,層高3.3m,設計停車位數25臺,根據式(4)得:

此工程2008年投入運行,通風效果良好。

2.3 系統的運行及控制

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

3 地下車庫的送風及排風形式

1)送風。地下車庫的送風主要為自然進風與機械進風兩種方式。自然進風主要采用車庫入口作為進風口,但入口風速不宜大于0.5 m/s。在北方地區這只適用小型車庫,且入口應遠離冬季主導風向,冬季新風負荷可由暖風機或散熱器負擔;機械進風使車庫內氣流組織較好,適用于中型或大型停車庫。北方地區冬季應對進風加熱,在條件許可時,應盡量利用上部(一般為高層公用建筑)的大空間,如商場、開敞式辦公等空調排風作為車庫送風,以節省能源和使系統簡化,但此時應注意CO的取值。送風口應盡可能均勻設置于車庫內通道上部空間或人員活動區域,并遠離排風口。為使車庫內保持微小負壓,送風量應為排風量的85%左右,且送風機應與排風機聯動。

2)排風。地下車庫排風均為機械排風。汽車在車庫內停放位置均為車前部朝車庫內的通道方向。故排風口應設于遠離通道的車體尾部,不僅便于直接排氣,也可以使送風與排風氣流方向一致。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,況且車庫內汽車進進出出,對氣流產生強烈的擾動,很難想象尾氣會沉積在車庫底部,排風口應上部排除。排風口應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。送排風系統應符合有關防火要求,并且送排風系統應盡可能與排煙系統合用。

4 地下車庫的排煙

1)排煙量的計算。新《庫規》規定了排煙量按換氣次數6次/h計算確定,這樣排煙量與文獻[2]所規定的排風量同為6次/h,筆者認為這并非是一個巧合,應該說排煙量的確定是在參考排風量的基礎上作出的,排煙量與排風量一致的意義在于大大簡化了設計,這樣可以真正做到把機械排煙系統與機械通風系統有機的統一。2)防煙分區的劃分原則。GB 50045-95高層民用建筑設計防火規范(以下簡稱《高規》)規定,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。由于高層建筑地下汽車庫的梁一般來說高度均大于0.5m,因此無須設置擋煙垂壁,只需以梁劃分防煙分區即可。但是以梁劃分防煙分區時必須遵守一個原則,高度小的梁之間構成的防煙分區內不應包含高度較大的梁,否則這個防煙分區無效。3)排風排煙風機及風機設置。由于《庫規》對排煙量的規定,使得機械排風量與機械排煙量能夠統一,因此機械排風系統與機械排煙系統能夠共用。選擇風機時當然首先得滿足排煙要求,一般可采用離心風機或高溫軸流風機。選擇風機電機應選用防暴風機,進出機房的送、排風管道應設防火閥。排煙風機應設置在耐火極限不小于2.5 h的隔墻隔開的機房,機房應做耐火極限不低于0.9 h的防火門,保證排煙風機安全可靠地工作。離心風機風量大,效率高,噪聲低,應是理想選擇,但缺點是體積較大,而且大風量離心風機不宜吊裝設置,只能安裝在地面上,占地也較大,相應需要更大的機房。高溫軸流風機由于體積較小,一般均可利用梁上部空門吊裝設置,因而被廣泛采用。4)排風排煙口的設置?！陡咭帯芬幎?排煙口平時應關閉,并應設有手動和自動開啟裝置。因此當機械排風系統與機械排煙系統統一時,嚴格說排風口與排煙口是不能統一的?！陡咭帯分砸幎ㄅ艧熆谄綍r應關閉,主要是考慮了一臺排煙風機負擔多個(3個及3個以上)防煙分區排煙的情況。試想如果一臺排煙風機負擔1個或2個防煙分區時,一旦著火,應該全部打開風口排煙,如果排煙口平時是敞開的,火災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,所以筆者認為《高規》中關于排煙口平時應關閉的規定是不嚴格的。

因此,當排風系統與排煙系統共用時,且1個排煙系統只負擔1個或2個防煙分區時,排風口與排煙口是能夠統一的。

5 結語

以上是筆者近幾年在實際設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設計更加完善,更上一步臺階。

[1]孫一堅.工業通風[M].北京:中國建筑工業出版社,1998.

[2]呂善祖.汽車排氣污染防治技術[M].北京:人民交通出版社,1990.

[3]顧興鎣.民用建筑暖通空調設計技術措施[M].第2版.北京:中國建筑工業出版社,1996.

[4]GB 50067-97,汽車庫、修車庫、停車場設計防火規范[S].

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

[6]汪 洪.汽車庫排風、排煙合用系統的設計[J].空調設計,2003(1):35-38.

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

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