地下車庫通風(fēng)排煙研討

羅梁生

(廈門市節(jié)能監(jiān)察中心 福建廈門 361004)

地下車庫通風(fēng)排煙研討

羅梁生

(廈門市節(jié)能監(jiān)察中心 福建廈門 361004)

為了降低地下車庫的運行能耗，分析了單風(fēng)機變頻、兩臺或多臺風(fēng)機變聯(lián)、雙速風(fēng)機、單風(fēng)機間歇運行等各種通風(fēng)排煙方案的優(yōu)缺點，得出地下車庫通風(fēng)排煙系統(tǒng)應(yīng)盡量采用變頻風(fēng)機方案的結(jié)論。

地下車庫;通風(fēng);排煙;變頻;節(jié)能

0 引言

近年來，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和城市化進程的加快，全國機動車保有量飛速增加，停車難的問題變得十分突出。大中型地下車庫越來越多，地下車庫通風(fēng)排煙的設(shè)計已成為暖通設(shè)計人員主要工作之一。

隨著《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》(GB50736-2012，以下簡稱《民規(guī)》)[1]，《汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計防火規(guī)范》(GB50067-2014，以下簡稱《車庫防火規(guī)》)，《車庫建筑設(shè)計規(guī)范》[2](JGJ100-2015，以下簡稱《車庫設(shè)計規(guī)》)[3]等規(guī)范的相繼更新發(fā)布，地下室的通風(fēng)排煙設(shè)計有一定的變化，文中結(jié)合一些工程實例，對地下車庫通風(fēng)排煙設(shè)計進行探討。

1 系統(tǒng)形式

根據(jù)《車庫防火規(guī)》，帶自動滅火系統(tǒng)的地下車庫防火分區(qū)面積不超過4 000m2,防煙分區(qū)面積不超過2 000m2。為節(jié)約投資和控制方便，常見的設(shè)計方案是每個防煙分區(qū)單獨設(shè)一套排煙兼排風(fēng)系統(tǒng)，共用風(fēng)管和風(fēng)口(誘導(dǎo)風(fēng)機系統(tǒng)因與傳統(tǒng)通風(fēng)排煙系統(tǒng)差別較大，本文暫不討論)。風(fēng)口采用常開風(fēng)口，頂排(新版《車庫設(shè)計規(guī)》已不再要求設(shè)下排風(fēng)口)。

2 排風(fēng)排煙量的計算

2.1 排風(fēng)量的計算方法

對于單層停放的汽車庫排風(fēng)量的相關(guān)規(guī)定，在《民規(guī)》中，要求采用稀釋濃度法計算和采用換氣次數(shù)法中取大值。《民規(guī)》條文解釋中，單層停車庫的排風(fēng)量宜按稀釋濃度法計算，如無計算資料時，可參考換氣次數(shù)估算，排風(fēng)按不少于6次計算。而在《車庫設(shè)計規(guī)》中，按建筑性質(zhì)劃分，機動車出入較頻繁的商業(yè)類建筑，排風(fēng)量按6次/h計算；出入一般的普通建筑，按5次/h計算；出入頻率較低的住宅類等建筑，按4次/h計算。以上規(guī)范，均規(guī)定在排風(fēng)量的計算中，當(dāng)層高<3m時，按實際高度計算；當(dāng)層高≥3m時，按3m高度計算。

對于雙層和多層機械車庫排風(fēng)量的計算，《民規(guī)》提出排風(fēng)量應(yīng)按稀釋濃度法計算，而《車庫設(shè)計規(guī)》提出按單臺機動車排風(fēng)量來計算，同時考慮了不同建筑性質(zhì)機動車的出入頻率。

《車庫設(shè)計規(guī)》的排風(fēng)計算方法雖與《民規(guī)》稀釋濃度法不一致，但在稀釋濃度法中，車庫內(nèi)的運行時間取2min～6min,車位利用系數(shù)可0.5～1.2，參數(shù)取值浮動太大，在設(shè)計中不便使用。而《車規(guī)設(shè)計規(guī)》按建筑性質(zhì)已把汽車在車庫的運行時間和車位利用系數(shù)考慮在內(nèi)，且發(fā)布晚于《民規(guī)》3年，故地下車庫排風(fēng)量的計算應(yīng)以《車庫設(shè)計規(guī)》為主。

2.2 排煙量的計算方法

舊版《車庫防火規(guī)》是按換氣次數(shù)計算，2014版《車庫防火規(guī)》提出了新的計算方法，排煙量只與層高有關(guān)，如表1所示。

表1 汽車庫、修車庫內(nèi)每個防煙分區(qū)排煙風(fēng)機的排煙量

注:建筑空間凈高位于表中兩個高度之間的，按線性插值法取值

2.3 排風(fēng)量與排煙量的比較

案例1為某多層商業(yè)類地下車庫，地下1層，層高為4m。其中防火分區(qū)一面積為3 800m2，以其中一個面積為1 900m2防煙分區(qū)來計算，如表2所示。

表2 某商場地下車庫的排煙排風(fēng)量的計算

案例2為某多層商業(yè)類地下車庫，地下1層，層高為4.2m。其中防火分區(qū)四面積為3 200 m2，以其中一個面積為1 600m2的防煙分區(qū)來計算，如表3所示。

表3 某商場地下車庫的排煙排風(fēng)量的計算

案例3為某高檔高層住宅小區(qū)地下車庫中的一個防煙分區(qū)，地上2層，局部地下1層。其中防火分區(qū)面積為3 000 m2，層高為4.6m，以其中一個面積為1 500m2的防煙分區(qū)來計算，如表4所示。

表4 某高檔住宅地下車庫的排煙排風(fēng)量的計算

舊版的《車庫防火規(guī)》排煙量按6次換氣，設(shè)計師或?qū)彶閹熣也坏脚艧熆梢栽趯痈叽笥?m時以3m計的依據(jù)，經(jīng)常按實際層高計算排煙量，導(dǎo)致排煙量一般遠(yuǎn)大于排風(fēng)量。根據(jù)以上案例，規(guī)范修改后，地下車庫最小排煙量可能大于等于排風(fēng)量，也可能小于排風(fēng)量。

3 風(fēng)機的選擇和組合型式

設(shè)計師經(jīng)常采用多臺并聯(lián)或變頻調(diào)速等辦法來解決排煙量大于排風(fēng)的問題。

3.1 變風(fēng)量的必要性

除了排風(fēng)排煙量經(jīng)常不匹配問題，為了減低車庫的能耗，在車庫出入頻次較低時，也應(yīng)進行變風(fēng)量。《民規(guī)》要求CO濃度不大于30mg/m3，而在很多情況下，即使最不利條件下(汽車在坡道處怠速等候，通風(fēng)未開啟)，車庫CO質(zhì)量濃度也小于30mg/m3[4]。《車庫設(shè)計規(guī)》中規(guī)定，中型及以上車庫，風(fēng)機宜選用多臺并聯(lián)或變頻調(diào)速，運行方式應(yīng)能定時啟停或根據(jù)C0質(zhì)量濃度自動控制[3]。在車輛出入頻率變化較大的大中型車庫，為節(jié)能考慮，均應(yīng)考慮變風(fēng)量。一般有單風(fēng)機變頻、雙速風(fēng)機、多風(fēng)機并聯(lián)、單風(fēng)機間歇運行等幾種方式。

3.2 單風(fēng)機變頻

很多暖通和電氣設(shè)計師對排煙兼排風(fēng)風(fēng)機變頻有所顧忌。因為在《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》(GB 50116-2013)提出，“風(fēng)機控制柜等消防電氣控制裝置不應(yīng)采用變頻啟動方式[1]”。變頻風(fēng)機在火災(zāi)中可以通過跨接變頻器直接啟動，來滿足規(guī)范要求，如圖1所示。

圖1 風(fēng)機變頻器排煙跨接示意圖

風(fēng)機變頻雖然投資較高，但能進行無級調(diào)節(jié)，匹配各種工況，解決通風(fēng)和排煙量不一致的問題，達(dá)到良好的節(jié)能效果。變頻后風(fēng)機效率曲線與原來風(fēng)機效率曲線平行，風(fēng)機的效率依然處于高效區(qū)。從泵與風(fēng)機的知識，風(fēng)機的功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比，當(dāng)風(fēng)機風(fēng)量為原來的75%時, 風(fēng)機消耗功率僅為原來的42. 2 %, 節(jié)能57. 8%。而用閥門調(diào)節(jié)時, 僅節(jié)能5%左右[5]。因此, 地下停車庫采用風(fēng)機變頻技術(shù), 風(fēng)機節(jié)能效果顯著。跟雙風(fēng)機并聯(lián)相比，節(jié)約機房空間。

以變頻器每千瓦1 000元來計算，一個防煙分區(qū)的排煙兼排風(fēng)機為15kW，僅1.5W/元。增加的費用跟地下車庫的土建投資相比，只是九牛一毛，與機電造價相比，增加的投資比例并不大。以排風(fēng)機一天工作6h，一年365天計算，每年耗電量為3.3萬kW,如節(jié)能量50%，靜態(tài)回收期為一年。如在高檔小區(qū)、酒店、商業(yè)，一天運行10h以上，節(jié)能更加明顯，投資回收期更短。

3.3 兩臺或多臺風(fēng)機變聯(lián)

兩臺或多臺風(fēng)機并聯(lián)方式控制簡單，投資較高，占地面積大，只能按檔調(diào)節(jié)風(fēng)量，相對于單風(fēng)機系統(tǒng)較節(jié)能。現(xiàn)在大城市因為用地緊張，車位的價格越來越貴，機房面積越來越緊張，且只開一臺風(fēng)機時，風(fēng)量壓頭匹配困難，風(fēng)機容易不在高效區(qū)。

在排風(fēng)量和排煙量差距較大時，有些設(shè)計師選用一臺離心風(fēng)機排風(fēng)，一臺軸流風(fēng)機排煙。這種做法，占地面積大，排風(fēng)機效率容易在高效區(qū)，投資較大，而消防風(fēng)機平時不運行，可靠性較差，無法根據(jù)車庫車輛進出情況進行調(diào)節(jié)，不節(jié)能。

3.4 雙速風(fēng)機

雙速風(fēng)機是通過改變定子繞組的連接方法，從而改變定子旋轉(zhuǎn)磁場磁極對數(shù)來調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，達(dá)到風(fēng)機風(fēng)量風(fēng)壓調(diào)節(jié)的目的。雙速風(fēng)機投資少，占用機房面積少，能進行兩檔風(fēng)量風(fēng)壓調(diào)節(jié)，深受廣大設(shè)計師歡迎。

雙速風(fēng)機也存在多風(fēng)機并聯(lián)的缺點，風(fēng)量風(fēng)壓難以匹配，只有兩檔風(fēng)量，調(diào)節(jié)性能不好。此外，雙速風(fēng)機低檔風(fēng)量的效率較低，甚至可能出現(xiàn)風(fēng)機低檔時單位風(fēng)量耗功率Ws值不能滿足公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的問題。

3.5 單風(fēng)機間歇運行

當(dāng)排煙與排風(fēng)量相近時，很多設(shè)計師采用單風(fēng)機形式，并采用間歇運行方式來調(diào)節(jié)。該方案造價低，系統(tǒng)可靠，占用機房面積少，系統(tǒng)簡單，也是最常用的方案之一。最大的缺點是無法根據(jù)車輛進出情況調(diào)節(jié)風(fēng)量，不節(jié)能。

4 結(jié)語

通過對地下車庫現(xiàn)行規(guī)范的研究和比較幾種常見的地下車庫的排風(fēng)排煙優(yōu)缺點比較，得出以下結(jié)論：

(1)地下車庫排風(fēng)量的計算可依據(jù)《車庫建筑設(shè)計規(guī)范》(JGJ100-2015)中的換氣次數(shù)法計算；排煙量應(yīng)依據(jù)《汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計防火規(guī)范》(GB50067-2014)中的表格選取。

(2)在車輛出入頻率變化較大的大中型車庫，應(yīng)進行變風(fēng)量設(shè)計，建議選用單風(fēng)機變頻方案。

[1] GB 500116-2013 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S]．北京：中國計劃出版社，2013.

[2] GB50736-2012 民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2012.

[3] JGJ100-2015 車庫建筑設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2015.

[4] 倪丹.地下車庫變頻通風(fēng)設(shè)計探討[J].暖通空調(diào)，2016，46(1):42-44.

[5] 張泠，尹應(yīng)德，黃文勝，等.地下車庫通風(fēng)的變頻控制研究[J].暖通空調(diào)，2005，35(7):113-116.

Ventilation and smoke control design in underground garage

LUOLiangsheng

(Xiamen Energy Conservation Supervision Center,Xiamen 361004)

In order to reduce the energy consumption of underground garage, by analyzing the advantages and disadvantages of various ventilation and smoke extraction scheme s, such as single fan frequency conversion, two or more typhoons, double speed fan, single fan intermittent operation and so on, the scheme of frequency conversion fan should be adopted as far as possible.

Underground garage; Ventilation; Smoke exhaust; Frequency conversion; Energy saving

羅梁生(1984．3- )，男，工程師。

E-mail:liangsheng07@163.com

2017-01-22

TU83

A

1004-6135(2017)06-0136-03