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淺談高層建筑地下汽車庫通風排煙系統設計

12-05 14:14:50  瀏覽次數:175次  欄目:暖通空調
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  摘要:目前大中型高層建筑都建有地下室,且大部分都作為防空地下室,應設有除塵濾毒室、進風機房、密閉通道、防毒通道、擴散室等人防口部房間,因此,防空地下室集中了水電、通風空調等設備專業大部分管線,特別是通風排煙管道,尺寸大、系統多,在工程設計中,有必要把平時通風管道兼作火災時該區的排風排煙管,以減少防空地下室上部空間占用及風管用量,因此合量的設計排風、排煙系統顯得非常重要。

  關鍵詞:高層建筑;防空地下室;地下汽車庫;排風排煙;防火設計

  本文結合筆者的實踐,系統介紹防空地下室平時用作地下汽車庫時的設計方法。

  一、地下汽車庫排煙系統的劃分

  按照我國現行的《高層民用建筑設計防火規范》(GB50045-95)(2005年版)(以下簡稱《高規》)第4.1.8條及《人民防空工程設計防火規范》(GB50098-98)(2001年版)(以下簡稱《人規》)第3.1.9條要求,高層建筑的防空地下室,平時用作地下汽車庫,其防火設計應按《汽車庫、修車庫、停車場設計防火規范》(GB50067-97)(以下簡稱《庫規》)的有關規定執行。而高層建筑下的防空地下室,其戰時功能大部分為二等人員掩蔽所。而設置機械排煙系統的地下汽車庫,其每個防煙分區的建筑面積不宜大于2000m2,且防煙分區不得跨越防火分區。因此,平時通風排煙系統劃分完全可以跟建筑防煙分區來結合考慮,這樣既有利于通風系統兼作排煙系統,又可以保證通風排煙風管按防護單元設置成獨立系統,不會出現通風排煙風管跨越防護單元現象。

  二、地下汽車庫風量的計算

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  按照我國現行的《汽車庫建筑設計規范》(JGJ100-98)(以下簡稱《汽規》)第6.3.4條“地下汽車庫宜設置獨立的送風、排風系統。其風量應按允許的廢氣標準量計算,且換氣次數每小時不應小于6次,……”及《全國民用建筑工程設計技術措施——暖通空調·動力》(2003年版)(以下簡稱《措施》)第4.4.2條之規定,如果地下汽車庫為單層停放,其排風量可按氣次數6次/h計算,當層高小于3m時,按實際高度計算換氣體積;當層高≥3m時,按3m高度計算換氣體積。如果地下汽車庫汽車全部或部分為雙層停放時,則按每輛車所需排風量計算。如商業建筑等汽車出入頻率較大時,可取每輛500m3/h;汽車出入頻率一般時,可取每輛400m3/h;住宅建筑等汽車出入頻率較小時,可取每輛300m3/h。

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  按照《庫規》第8.2.4條之規定“排煙風機的排煙量應按換氣次數不小于6次/h計算確定。”而此時地下汽車庫計算換氣體積時無論層高多少均應以實際層高計算換氣體積。

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  為防止地下汽車庫廢氣溢出,車庫內必須保持負壓。因此,送風量應小于排風量。除地下一層汽車庫設置機械排風(煙)系統的防火分區有直接通向室外的汽車疏散出口,可采用汽車坡道口作為自然送(補)風口外,其余均應設置送(補)風系統。當送(補)風通路的空氣阻力不大于50Pa時,可采用自然送(補)風方式,否則應采用機械送(補)風方式。機械送風量一般按5次/h計算,并不應小于機械排煙量的50%,且一般不宜大于排煙量的80%。

  三、地下汽車庫通風方式

  平時通風采用均勻排風,即地下汽車庫均勻設置排風管及排風口,平時排風用,火災時兼作排煙風管及排煙口,此通風方式比均勻,集中排風效果會好。但是排風口能否與排煙口一并設置呢?

  由于煙氣密度較小,排煙口應布置在車庫上方,這一點沒有異議。但平時的排風情況如何呢?過去通常的說法是:汽車排出的一些有害物比空氣輕,另一些有害物比空氣重,所以排風口在車庫的上部和下部均應布置,且宜從上部排出風量的1/3,而從下部排出2/3,其根據是現行《汽規》第6.3.5條。但是只要認真考慮一下就會發現,此規范的規定對于地下汽車庫的排風不一定合適。

  首先,汽車有害物的大部分,其中包括CO(一氧化碳)的98%~99%,CmHn(碳氫化合物)的55%~65%和NOx(氮氧化物)的98%~99%都是從尾氣散發出來的,而尾氣的排放溫度高達500℃~550℃,這樣高溫的排放氣流產生很大的浮力,很難設想尾氣會滯留在車庫下部。

  其次,尚有1%~2%的CO和NOx以及25%的CmHn從曲軸箱排出,有10%~20%的CmHn從燃油系統排出,這兩部分排放物雖然溫度不像尾氣那么高,且NOx也比空氣密度大些,但應該注意往常被忽視的一點常識,那就是這些有害物是在發動機工作時才排放的,而發動機工作時汽車處于行駛狀態,車庫的氣流隨著車子進進出出處于強烈擾動與混合狀態,尾氣也處于汽車后部的渦流之中,很難想象排放物會沉積于車庫下方。而那些停穩放好的汽車,其發動機已經關閉,沒有什么有害物排出了。

  再次,有實測數據可以證明,用通風換氣的辦法將汽車排出的CO稀釋到容許濃度時,NOx和CmHn遠遠低于它們相應的允許濃度。也就是說,只要保證CO濃度排放達標,其他有害物即使有一些分布不均勻,也有足夠的安全倍數保證將其通過排風帶走。

  最后,高層建筑的地下汽車庫一般只為停放轎車,最多是面包車設計的。車庫凈高只有2.4~2.8m左右,這樣的高度,上下都布置風口,既不便于施工,也無太大必要,況且有時根本沒有空間允許車庫下部布置風口。

  此外,如果進風系統采用誘導通風方式時,車庫內的氣流擾動及混合就更加充分,車庫下部已不可能有穩定的有害物質出現。

  綜上所述,鑒于排放有害物的汽車屬于運動中的物體,而且包含大部分有害物的尾氣又是高溫射流,沒有理由認為有害物會穩定地停留在庫區下部。因此,建議車庫的日常排風全部由上方排出,即所有風口均可置于車庫上部,并在支管上裝設溫度超過280℃時能自行關閉的排煙防火閥,火災排煙風管系統與日常排風風管系統即可完全合一。

  四、地下汽車庫風機及防火閥設置

  實際工程設計中,往往根據計算出的風量及風壓來選擇風機型號。

  1.如計算出排風量與排煙量相差不大或者相同時,平時排風和火災排煙時均使用同一臺高溫軸流風機,壓頭按管路阻力定,在風機出口或者風機房出口處設置280℃防火閥,當煙溫達280℃時,通過風機入口或者風機房入口280℃防火閥關閉聯動風機停止運行。

  2.如計算出排風量與排煙量有較大差異時,排風排煙風機可選擇一臺雙速高溫軸流風機,平時為低速運行、火災時高速運行。在風機出口或者風機房出口處設置280℃防火閥,當煙溫達280℃時,通過風機出口或者風機房出口280℃防火閥關閉聯動風機停止運行。此時消防控制室應能聯動控制雙速風機的聯動轉換。雙速風機的風量及風壓均需要滿足排風及排煙系統時的要求。

  3.如計算出排風量與排煙量有較大差異時,且雙速風機的風量及風壓不能滿足排風及排煙系統時的要求,此時可采用兩臺風機,平時排風時開啟一臺低噪混流風機,火災時排煙則開啟另外一臺高溫軸流風機。在排風機出口處設置70℃防火閥,在排煙機出口處設置280℃防火閥;火災時關閉排風機出口處設置的70℃防火閥及排風機,聯動開啟排煙風機及排煙機出口處設置的280℃防火閥,當煙溫達280℃時,通過排煙風機出口280℃防火閥關閉聯動排煙風機停止運行。由于平時僅開啟一臺排風機,另一臺排煙風機停止運行,應在每臺風機前管路上設止回閥,以免短路。此時消防控制室應能聯動控制兩臺風機的聯動轉換。

  4.地下汽車庫機械進風系統的送(補)風機可選低噪軸流風機或者高溫軸流風機,此時送(補)風機入口設置70℃防火閥還是280℃防火閥呢?規范中并無明確規定。筆者認為具體設置哪種防火閥,要看是否當時設置了送(補)風機房。

  如果當時設置了送風機房,該機房應采用耐火極限不小于2.00h的隔墻和耐火極限不小于1.50h的樓板與其他部位隔開。此時送(補)風機與著火區是隔開的,此時送(補)風機房入口處設置70℃防火閥即可,由于補風管內送入低溫的新風,防火閥不會很快熔斷,不影響排煙使用,只有在排煙風機前的280℃防火閥熔斷后,補風系統才能聯鎖停機。

  如果當時未設置送(補)風機房,此時送(補)風機與著火區是連通的,送(補)風機本身受到煙火威脅,送風溫度極易達到70℃,此時關閉防火閥及送風機,而此時排煙溫度尚未達到280℃,這樣會造成還在排煙時卻已經沒有補風了,因此此時送風機出口處應設置280℃防火閥。為了避免造成排煙風機關閉而補風風機繼續運行的情況出現,應對補風機與排煙風機聯鎖控制,即排煙風機后的280℃防火閥關閉后,補風機后的280℃防火閥跟著一起關閉,排煙風機與補風機一起聯鎖關閉停止運行。

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