地下汽车库的排风与排烟系统设计

针对地下汽车库的排风与排烟系统设计中遇到的几个问题加以探讨分析。

1 设计依据

对高层建筑的地下室防排烟设计,首先应明确根据其使用功能不同,应遵循不同的设计规范。作为高层建筑地下停车库,设计时应该遵循《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称《高规》)。但《高规》第4、1、8条已明确指出:“设于高层建筑内的地下停车库,其设计应符合现行国家标准《汽车库设计防火规范》的规定”。1997年10月5日国家技术监督局与建设部联合发布的《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》(以下简称《新库规》)的总则第1、0、2条的条文说明中明确指出,该规范适用于“高层民用建筑所属的汽车库与人防的地下停车库”。所以高层建筑的地下车库设计当然包括通风排烟设计,只能以《新库规》为依据。而不能以《高规》为依据。而高层建筑的地下室不用于做地下停车库的如超市、仓库,则一

定要以《高规》为依据。

2 《高规》与《新库规》在防烟分区及排烟量的变化

地下停车库对一、二级耐火等级的建筑,其防火分区最大允许面积为2000m2,而《高规》的地下室防火分区规定为500m2。由于防烟分区不能跨越防火分区,所以地下停车库的防烟分区最大建筑面积也可达2000m2,而《高规》只就是500m2。

《新库规》在采暖通风与排烟一章里规定:面积超过2000m2的地下汽车库应设置机械排烟系统,每个防烟分区的建筑面积不宜超过2000m2,且防烟分区不应跨越防火分区。那么以2000m2为分界,低于2000m2的车库可只设置通风系统,如果就是半地下室或者可以开窗的地下车库,开窗面积满足自然通风的要求时(可开启面积不小于建筑面积的2%),就可以考虑仅采用自然通风系统否则应设置机械通风系统;超过2000m2的车库就必需设置机械排烟系统,而且一个防火分区划分成两个以上的防烟分区。

按《新库规》第8、2、4条“排烟风机的排烟量应按换气次数不小于6次/时计算”的规定,一个2000m2的地下停车库,层高假定3m,排烟量为2000×3×6=36000m3/h;而按《高规》2000m2要划为4个防火分区,假设设置一个排烟系统,至少负担两个防烟分区风量,则其排烟量为500×120=60000m3/h。由此可见,其防烟分区划分的不同导致排烟系统的设置及排烟量有非常大的区别。而按照《高规》设计的系统造价更高,控制系统也将很复杂。

3 地下车库排烟与排风系统合二为一

地下停车库排风的目的就是稀释有害物质满足卫生要求的允许浓度,即排风量的计算与有害物的散发量与散发时的浓度有关,与房间的容积并无确定的关系。“一般排风量不小于6次/时,送风量不小于5次/时”。这与《新库规》中规定的排烟量不小于6次/时的规定相吻合,这符合《新库规》中排风、排烟系统的合二为一的要求。

排烟与排风系统合用的车库宜每个防烟分区设置一个排风机房,风管系统按排风风速与需要的排风口来确定,再按排烟要求的室内任一点至最近排烟口的距离不应大于30m的要求复核,考虑到排风的全面性要求时会将排风口布置得多一些,这样就自然能满足消防要求。按传统的风管高宽比为1:4至1:6来确定风管尺寸,建议风管高度不宜超过500mm。以车库中一个面积2000m2、层高3m的防烟分区为例来计算,排烟量为36000m3/h,主管风速取

8m/s,风管尺寸选2500mm×500mm较合适。排风口设置在顶棚,为常开风口,火灾情况下,不用动作,直接转为排烟,整个防烟分区内的排风口一起排烟,这也就就是为何地下车库适宜将一个防烟分区作为一个排风系统的缘故。排风口的风速一般取3~4m/s。一般情况下,车库不设吊顶,有吊顶时,当吊顶内有可燃物时,吊顶内的排烟管道应采用不燃烧材料进行隔热,并应与可燃物保持不小于150mm的距离。排烟口应设在储烟仓内,应采用挡烟垂壁、隔墙或梁划分防烟分区,有人会以为超过顶棚500mm的梁就可以作挡烟垂壁,其实因为风管安装在梁底,所以梁就无法作为挡烟垂壁,而应设置超过梁底500mm的不燃的分隔(如10mm厚的双层玻璃)作为挡烟垂壁,这样才能保证排烟口设在储烟仓内。排烟口的设置宜使烟流方向与人员

疏散方向相反,排烟口与安全出口的距离不应小于1、5m(尽量远离安全出口)。

4 排烟口与排风口的布置

按《采暖通风技术措施》的规定,汽车排出的有害物一些比空气轻,而另一些有害物比空气重,所以排风口应在汽车库的上部及下部分别布置,宜上部排出总风量的1/3,下部排出总风量的2/3。但就是汽车有害物的排放温度高,且随汽车的行驶处于强烈的扰动与混合状态,排放物沉积于汽车库下部的理论不足;而地下停车库的净高仅2、8~3、3m左右,这样的高度上下都布置风口,不便于设计施工,所以考虑全部排风均由上部排出,这样排风与排烟系统的风口可以合二为一。假设采用上下均有风口的方案,一旦发生火灾时,按排烟要求,则下部风口要全部关闭,让所有的烟气从上部排出。这种做法似乎正确,但实际上有很大隐患。原因在平常的风管系统与风机的工作点就是匹配的,即风机的静压与风量与风管的阻力损失、风量、风速相匹配,其工作点在最佳工作点。但一旦起火关闭了下部风口,则风管的管网性能曲线发生变化,风口减少,每个风口的风量增加,管道的阻力损失加大。此时,风机的工作点发生漂移,即风量减少,静压增加,这样就不能保证基本的6次/时换气排烟量。而且,此方案控制复杂,所有的下部风口均需要电控、手动风口,投资巨大,维护管理困难。若平时排风的风量选大一点,如8次/时换气,在起火时风口减少、风压增加、风量减少情况下,似乎可以保证6次/时的排烟量。但按风机的性能曲线变化的风量与风压就是很难与风管匹配的,肯定达不到风机的最佳工作点,这就是投资及运行费用的浪费。若将排风口全部布置于上部,于风机前设置280℃的防火阀,则系统完全满足排风与排烟要求,且不需作任何切换,工作点也不会发生任何变化。

5 诱导通风系统

诱导通风技术已有20多年的历史,在欧洲、东南亚等地区,其在停车场、体育场以及车间等空间中使用相当广泛。诱导通风系统与传统通风系统的比较在保证车库内良好换气,减少风管占用车库有限层高等方面有明显的优势,而且系统设计简单美观,日常的运行费用有

所降低。

诱导通风系统由送风风机、多台诱导风机机组与排风风机组成。其原理就是由诱导风机机组喷嘴射出的定向高速气流,一方面稀释室内的有害气体,一方面带动室内空气流动,沿着预设的空气流线运动,从而确保车库内良好的通风换气。地下车库采用诱导通风系统能减小风管高度,因为风管只需考虑火灾时的排烟情况,风速可以增大一倍,风管截面可以减少一半,可以节省占用的空间。排烟风管可以缩短,只需满足消防排烟30m要求,从而排烟口减少。排风时设一台大风量、小风压的排风风机,大风口开在风机房的墙面上,让诱导通风系统将气流输送到风机口,再经排风机排出;或者,在排烟风机的接入口处设一个三通,一头接排烟管,另一头接墙面上的排风口,但就是风机须采用双速高温排烟风机,以保证风量不变,风压降低既可以满足火灾时将烟气迅速带走,又可以降低平时排风时的噪声。前一种方法的缺点就是需要两台风机,一台排烟,一台排风,初投资略高;后一种方法的缺点在于风机压头在平时还就是偏高,不能降得很低,往往需要加设阀门来增加阻力。

自动喷流诱导通风系统近年才被引入国内,对它的认识还不够深入。通过经济技术比较可知,虽然自动喷流诱导通风系统的设备初投资会增加,但其具有气流组织好,安装便捷,可以有效降低停车库的层高,在建筑高度已定的情况下能为业主增加使用面积,能降低工程造价等显著的优势,必将在今后的工程中得到大量应用。

6 结论

综上所述,高层建筑地下车库的设计应严格遵守新的车库防火规范,设计时还应该从各方面综合考虑,这样设计出的系统才能既安全、经济又便于管理。不管采用传统的风管通风系统还就是采用诱导通风系统,都各有利弊,应结合工程实际,在满足消防排烟规范的要求的

前提下,选择合适的方案。