某高層地下車庫排風及防排煙設計復核

李琮君

摘 要：針對某高層地下車庫排風及防排煙設計，介紹了該地下車庫基本情況，滿足規(guī)范和實際使用要求，兼顧了日常排風和火災排煙要求，對設計風量、風壓指標從不同方面進行了復核，提出了本次設計的一些問題并做了一些個人解答。

關鍵詞：地下車庫 排風 排煙 設計 復核

中圖分類號：TU926 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）11（c）-0045-04

某小區(qū)高層地下車庫建筑結構為鋼筋混凝土框架結構，工程設計時間為2010年，設計合理使用年限為50年，建筑耐火等級為一級。建設地點在昆明北市區(qū)，屬于城市郊區(qū)，周邊大部為收儲一級開發(fā)土地。車庫地下為兩層建筑，除少量設備用房外全為地下停車，總建筑面積21571m2，層高3.6m，設計停車位687個。

1 工程概況

本工程于2013年底配合土建開始施工，2016年初施工、調試完畢，同年通過消防專項驗收投入使用。

根據(jù)地下車庫的防火分區(qū)按照《汽車庫、修車庫、停車場設計防火規(guī)范》在設置火災自動報警滅火系統(tǒng)后防火分區(qū)可增大一倍，即地下車庫的防火分區(qū)最大可做到4000m2。面積超過2000m2的地下車庫應設置機械排煙系統(tǒng)，機械排煙系統(tǒng)可以與人防、衛(wèi)生等排氣、排風系統(tǒng)合用，本設計地下汽車庫最大防火分區(qū)為3990m2，按防煙分區(qū)，設置機械排風兼排煙系統(tǒng)，排風排煙量按換氣次數(shù)不小于6次/h設計，機械補風機利用汽車坡道自然補給，排風兼排煙風機，排煙防火閥均與消防控制中心聯(lián)動控制。

工程選用消防排風兩用低噪聲風機箱，型號：XPL-1-22A、風量L=21490m3/h、風壓P=517Pa、噪聲≤68dB（A）、總效率>52%，總共設置36臺，分布為每個防火分區(qū)4臺排風，2臺送風。每個防火分區(qū)設計排風量為85960m3/h，設計補風量為42980m3/h。

按《汽車庫、修車庫、停車場設計防火規(guī)范》的規(guī)定，排煙量=10798×3.6×6=233236.8m3/h，單臺風機排煙量=233236.8/12=19436.4m3/h<風機風量21490m3/h，設計選型風機滿足要求。

2 排風、排煙系統(tǒng)復核

由設計可知道本設計中排風量是根據(jù)排煙量確定的，那這種取值是否合適，我們將通過下面排風量的計算進行驗證。

2.1 根據(jù)清除地下停車場有害物風量復核

由文獻[5]可知，地下停車場內汽車排放的有害物主要是一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）、氮氧化物（NOX）等有害物，它們主要來源于燃油氣和汽車尾氣。燃油氣主要為碳氫化合物（HC），汽車尾氣的主要有害物為CO、HC、NOX等。車庫內有害物危害主要表現(xiàn)為：（1）碳不完全燃燒產(chǎn)生的CO是最易中毒且中毒情況最多的一種氣體，它會阻礙了血色素輸送氧氣的能力，導致人嚴重缺氧，發(fā)生中毒現(xiàn)象。（2）氮氧化合物（NOX）會對粘膜、吸收道、神經(jīng)系統(tǒng)、造血系統(tǒng)造成損害。（3）汽油蒸汽中的芳香類的碳氫化合物HC，它會引起人的特殊的刺激（如麻醉）。當中毒嚴重時，將會導致人喪失知覺，并引起痙攣。（4）當空氣中汽油蒸氣含量達到2.5%～4.8%或一氧化碳的含量達到15%～75%時，極易發(fā)生爆炸。

怠速狀態(tài)下，CO、HC、NOX3種有害物散發(fā)量的比例大約為7∶1.5∶0.2。由此可見稀釋CO是主要目的。根據(jù)TT36-79《工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準》，只要提供充足的新鮮的空氣，將空氣中的CO濃度稀釋到《標準》規(guī)定的范圍以下，HC、NOX濃度均能滿足《標準》的要求。所以我們以 稀釋CO濃度來進行計算。

2.1.1 車庫面積

地下一層面積：10418m2。

第一防火分區(qū)3540m2；第二防火分區(qū)3610m2；第三防火分區(qū)3268m2；

地下二層面積：10798m2。

第一防火分區(qū)3540m2；第二防火分區(qū)3990m2；第三防火分區(qū)3268m2。

2.1.2 送風量和排風量的確定

地下車庫按全面排風設計考慮，所需排風量可根據(jù)公式計算。全面排風所需排風量為：

L=Q/C-CO（m3/h）

式中：L為車庫單位地面面積排風量（m3/h）；Q為單位地面面積汽車CO排放量（mg/h·m2）；C-在下停車場內CO允許濃度，C=100mg/m3（采用此間人員工作時間30min內記）；CO為室外大氣中CO含量，CO=3.0mg/m3。

（1）地下停車場內汽車尾氣排放量。

表1列出了常見車輛在怠速狀態(tài)下，每臺車單位時間排放量和濃度。

地下停車場停放的汽車尾氣總排放量不僅與車型、停車車位數(shù)、車位利用系數(shù)、單位時間排量和汽車發(fā)動機在車庫內工作時間有關，而且與排氣溫度有關。表1中數(shù)據(jù)是在排氣溫度為國產(chǎn)車T1=823K，進口車T1=773K條件下的數(shù)據(jù)，而檢測汽車排放有害氣體濃度時尾部氣溫為常溫20℃左右。為此進行了溫度修正。其計算公式為：

Qi=T2WSBiDit/1000T1（m3/h）

式中：Qi為停車場內i類汽車的排氣總量，通常按表1中的4類選取（國產(chǎn)小轎車和面包車，進口小轎車和面包車），（m3/h）；S為車庫的停車車位利用系數(shù)，即單位時間內停車輛數(shù)與停車車位數(shù)的比值，其值由建設單位與設計人員共同確定，一般取0.5～1.5。W為地一停車場的停車總車位數(shù)，臺。Bi為i類汽車單位時間的排氣量，每臺L/min，可由表1查取；Di為i類占停車量總數(shù)的百分比；t為每輛車在地下停車場內發(fā)動工作時間，一般取平均值t=6min；T1為汽車的排氣溫度（K）；T2為地下停車場內空氣溫度，一般取T2=293K。

（2）地下停車場內的CO排放量可用下式計算。

G=ΣQiCi（m3/h）endprint

式中：G為地下停車場CO的產(chǎn)生量，mg/h；Gi為i類汽車排放CO平均濃度，mg/m3，由表1查取。Ci為地下停車場地面上大氣中CO濃度，本工程中可取3mg/m3。

（3）送風量的計算。

為了防止地下停車場有害氣體的溢出，要求停車場內保持一定的負壓。由此，地下停車場的送風量要小于排風量。根據(jù)經(jīng)驗，一般送風量取排風量的50%。另外的補風由門窗縫隙和車道等處滲入補充。

根據(jù)排氣量計算公式，按地下停車場停車位，計算出每個車位的排氣量。由此只要知道地下停車場的停車車位數(shù)、車種類，再確定一個S，依據(jù)公式可方便而簡單地計算出地下停車場的排風量，如表2所示。注：計算條件C-CO=100-3=97mg/m3。

本工程設計停車位總共687個，其中地下一層343個車位，地下二層344個車位。

負一層排風量和送風量計算如下。

假設國產(chǎn)小轎車為總車位的30%，國產(chǎn)面包車為5%，進口小轎車為55%，進口面包車為10%。因本小區(qū)管理不允許出現(xiàn)停車數(shù)大于車位的情況，故取S最大=1.00。

國產(chǎn)小轎車排風量：

L1=743.74×343×30%=76530.84m3/h。

國產(chǎn)面包車排風量：

L2=666.15×343×5%=11424.47m3/h。

進口小轎排風量：

L3=448.21×343×55%=84554.81m3/h。

進口面包車排風量：

L4=534.57×343×10%=18335.57m3/h。

則總的排風量：

L=L1+L2+L3+L4=190845.87m3/h

送風量取排風量的50%，所以送風量

L′=190845.87×50%=95422.93m3/h

使用12臺排風機和6臺送風機，單臺風機送、排風量=190845.87/12=15903.82m3/h<21490m3/h，設計選型風機滿足要求。

負二層排風量和送風量計算：同上計算。

總的排風量：

L=L1+L2+L3+L4=191505.18m3/h

送風量取排風量的50%，所以送風量L′=191505.18×50%=95752.59 m3/h，單臺風機送、排風量=191505.18/12 =15958.77m3/h<21490m3/h，設計選型風機滿足要求。

2.2 從排風風管阻力考慮，通過水力計算來驗證。

2.2.1 負一層最不利環(huán)路

最不利環(huán)路為1-2-3-4-5-6，如圖1所示。

2.2.2 據(jù)各管段的風量及選定的流速，確定最不利環(huán)路各管段的斷面尺寸及沿程阻力和局部阻力

（1）沿程阻力計算。

由風管選用尺寸，求得實際流速和當量直徑。根據(jù)實際流速為，查《紡織工廠排風與除塵》P40圖3-5得沿程阻力系數(shù)Rm1-2，沿程阻力ΔPm1-2=Rm1-2×S。

（2）局部阻力計算。

1-2送風百葉、調節(jié)閥、彎頭、漸擴管、合流三通；

2-3、3-4漸擴管、合流三通；

4-5帶導流片矩形彎頭、合流三通；

5-6風機段消聲器（經(jīng)驗估算取75Pa阻力）、防火調節(jié)閥、消聲靜壓箱；

由文獻[4]查表可求出個局部阻力數(shù)值。

2.3 計算結果

系統(tǒng)總阻力計算及風機選型表如表1所示。

動壓=V2/2×P（Pa）

局阻=×V2/2×P（Pa）

風機出口段水泥排風井、防雨百葉風井（經(jīng)驗估算取40Pa阻力）。

實際運行時，可以利用調節(jié)閥改善其不平衡性，使風口出流量更加均勻。

2.4 系統(tǒng)總阻力計算及風機選型

系統(tǒng)總阻力為最不利環(huán)路1-2-3-4-5-6阻力之和為382.48Pa。

風機風量：

Lf=1.15L=1.15×3234.68×5=18599.41m3/h <21490m3/h

風機風壓：

Pf=1.15×P=1.15×382.48=439.85Pa<517Pa

由上可知，設計選型風機滿足要求。同理我們可以求出其余風機管路最不利管路的風量、風壓同樣滿足設計選型風機滿足要求。

3 經(jīng)驗總結

（1）由于所選用消防排風兩用低噪聲風機箱是按照排煙量選定的固定風量風機箱，根據(jù)上面計算，排風時風量和風壓都小于排煙時。造成平時排風運行時，能耗大，風口風速高、運行噪聲大等問題。如果要達到即滿足排風要求又節(jié)能降噪要求，設計時還是應該選用雙速消防排風兩用低噪聲風機箱，平時排風采用低速擋運行，即滿足污染物稀釋要求又降低能耗和噪聲；火災發(fā)生時采用高速擋大風量運行，滿足排煙、逃生要求。

（2）同理，由于本設計排風系統(tǒng)同排煙系統(tǒng)合用，以排煙為主。排風風口間距離偏大，排風風口風速高，風噪大。宜采用單支管系統(tǒng) ，在原設計基礎上，由總管接出一根支管，該支管上均勻布設有普通排風口，在支管靠近總管處設置防火防煙閥。火災時，支管上的防煙防火閥自動關閉，總管排風口作為排煙口使用。總管只接出一個立管，則只設一個防煙防火閥就可滿足火災時的排煙需要。采用這種方法，平時排風運行時，由于排風口的增加，使得風口覆蓋面積更均勻，有效覆蓋范圍更大。風口風速更低，風噪更小。針對本設計初投資增加不多，但占用空間有增加。因為本車庫面積較大，有條件選用這種方案布置，其在合理性和經(jīng)濟性方面都更好。

（3）本設計大部分風管走向是沿車道布置，由于風管高度大，使得車道凈高只有2.2m。雖然滿足家庭日常用車高度要求，但在這樣的車道上行駛，對駕駛人員視覺產(chǎn)生較大沖擊，誤判高度距離不夠，容易引起誤判和駕駛疲勞感。如果把風管走向改到車位上方，駕駛人員視覺受自身和其他車體阻擋，不易觀察到風管，視覺上沖擊較小。

綜上所述，本次高層地下車庫排風及防排煙設計，滿足規(guī)范和實際使用要求，兼顧了日常排風和火災排煙需求。其中設計的一些不足也提醒我們在今后工程實踐中多加注意。

參考文獻

[1] GB50067-97，汽車庫、修車庫、停車場設計防火規(guī)范[S].

[2] GB50234-2002，通風與空調工程施工質量驗收規(guī)范[S].

[3] 戴元熙，甘長德.紡織工廠排風與除塵[M].上海：中國紡織大學出版社，1994.

[4] 馮永芳.實用通風空調風道計算方法[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1995.

[5] 孟常再，霍天強，馬廣興，等.地下停車庫通風換氣量計算公式的分析探討[J].建筑熱能通風空調，2002，22（1）：67-69.endprint