毛建新

最近幾年來,我國汽車數(shù)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(fā)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(shí)通風(fēng)要求,又要滿足火災(zāi)時(shí)排煙要求,為了防止和減少火災(zāi)的危害,保護(hù)人身和汽車等財(cái)產(chǎn)安全,加強(qiáng)地下車庫通風(fēng)與排煙設(shè)計(jì)工作是十分必要的。鑒于以上情況,本文就有關(guān)問題予以討論。

1 汽車污染物散發(fā)量的確定

1.1 汽車污染物的來源及危害

據(jù)有關(guān)資料及測試結(jié)果表明:汽車排放的污染物來源于四個(gè)方面,即曲軸箱、化油器、燃油箱及排氣系統(tǒng),對前三者如不加以很好控制,曲軸箱污染物將達(dá)到總污染物的20%,化油器和燃油箱將達(dá)15%～20%。汽車排氣系統(tǒng)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?xì)浠衔?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?xì)浠衔?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(fā)量的確定

汽車在啟動、加速過程中均為怠速狀態(tài),此時(shí)尾氣中有害物CO的含量超過正常勻速行駛的數(shù)倍以上,車庫內(nèi)有害物的散發(fā)量不僅與每臺車的單位時(shí)間排放量有關(guān),而且也與單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)出車的數(shù)量、發(fā)動機(jī)在車庫內(nèi)的工作時(shí)間等因素有關(guān)。

由此得出有害物散發(fā)量的函數(shù)關(guān)系式:

其中,Q為車庫內(nèi)有害物散發(fā)量,g/h;K為考慮曲軸箱泄漏等其他不可計(jì)因素影響的修正系數(shù),取K=1.2;q為高峰時(shí)單位時(shí)間內(nèi)車庫平均進(jìn)或出的車輛,即車流量,臺/h,取(0.5～1.0)M,M為車庫設(shè)計(jì)車位數(shù),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(fā)量,g/s;t為每臺車在地下車庫內(nèi)發(fā)動機(jī)工作時(shí)間,s,據(jù)粗略統(tǒng)計(jì) t=180s～300s,大型車庫宜取上限,小型取下限。

2 排風(fēng)量的確定及運(yùn)行方式

2.1 排風(fēng)量的確定

假設(shè)在高峰期某一時(shí)刻車庫內(nèi)有害物的濃度為C,散發(fā)量為Q,在全面通風(fēng)系統(tǒng)開動的任一微小時(shí)間間隔dt時(shí)間內(nèi),由質(zhì)量平衡法可得出下式:

其中,L為全面通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)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(shí)刻車庫內(nèi)有害物濃度,g/m3;V為車庫內(nèi)空間體積,m3;dt為某一微小的時(shí)間間隔,s;dc為在dt內(nèi)有害物濃度的變量,g/m3;Q為有害物散發(fā)量,g/s。

如上述系統(tǒng)開啟 t秒后,車庫內(nèi)的有害物濃度從 C1變?yōu)镃2,對式(2)積分整理后可得:

當(dāng) t→∞時(shí),C2趨于穩(wěn)定,此時(shí):

其中,C2為車庫內(nèi)CO穩(wěn)定濃度,即可視為允許濃度,按《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)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(tǒng)一后可得出風(fēng)量計(jì)算式為:

2.2 計(jì)算實(shí)例

長治市某外貿(mào)大樓地下一層停車場1000m2,層高3.3m,設(shè)計(jì)停車位數(shù)25臺,根據(jù)式(4)得:

此工程2008年投入運(yùn)行,通風(fēng)效果良好。

2.3 系統(tǒng)的運(yùn)行及控制

前面已述及車庫內(nèi)有害物呈變化趨勢,而 L是按高峰時(shí)稀釋有害物求得的通風(fēng)量,所以低谷時(shí)排風(fēng)量必然要大于所需排風(fēng)量。為了減少風(fēng)量應(yīng)對其進(jìn)行調(diào)節(jié),對于較小的系統(tǒng)可采用間隙運(yùn)行方式,對于中型或大型的系統(tǒng)可選用多臺或變風(fēng)量風(fēng)機(jī)(即雙速風(fēng)機(jī)),以便于對風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。車庫內(nèi)可設(shè)置CO濃度監(jiān)測儀,確定濃度上限 C2′和下限 C2″并與風(fēng)機(jī)聯(lián)動。當(dāng)室內(nèi)的濃度超過允許濃度上限C2′時(shí)啟動風(fēng)機(jī)或增加風(fēng)量;當(dāng)濃度降到下限C2″時(shí)關(guān)閉風(fēng)機(jī)或減少風(fēng)量。

3 地下車庫的送風(fēng)及排風(fēng)形式

1)送風(fēng)。地下車庫的送風(fēng)主要為自然進(jìn)風(fēng)與機(jī)械進(jìn)風(fēng)兩種方式。自然進(jìn)風(fēng)主要采用車庫入口作為進(jìn)風(fēng)口,但入口風(fēng)速不宜大于0.5 m/s。在北方地區(qū)這只適用小型車庫,且入口應(yīng)遠(yuǎn)離冬季主導(dǎo)風(fēng)向,冬季新風(fēng)負(fù)荷可由暖風(fēng)機(jī)或散熱器負(fù)擔(dān);機(jī)械進(jìn)風(fēng)使車庫內(nèi)氣流組織較好,適用于中型或大型停車庫。北方地區(qū)冬季應(yīng)對進(jìn)風(fēng)加熱,在條件許可時(shí),應(yīng)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(diào)排風(fēng)作為車庫送風(fēng),以節(jié)省能源和使系統(tǒng)簡化,但此時(shí)應(yīng)注意CO的取值。送風(fēng)口應(yīng)盡可能均勻設(shè)置于車庫內(nèi)通道上部空間或人員活動區(qū)域,并遠(yuǎn)離排風(fēng)口。為使車庫內(nèi)保持微小負(fù)壓,送風(fēng)量應(yīng)為排風(fēng)量的85%左右,且送風(fēng)機(jī)應(yīng)與排風(fēng)機(jī)聯(lián)動。

2)排風(fēng)。地下車庫排風(fēng)均為機(jī)械排風(fēng)。汽車在車庫內(nèi)停放位置均為車前部朝車庫內(nèi)的通道方向。故排風(fēng)口應(yīng)設(shè)于遠(yuǎn)離通道的車體尾部,不僅便于直接排氣,也可以使送風(fēng)與排風(fēng)氣流方向一致。有害氣體密度的平均值大于空氣,但實(shí)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(nèi)汽車進(jìn)進(jìn)出出,對氣流產(chǎn)生強(qiáng)烈的擾動,很難想象尾氣會沉積在車庫底部,排風(fēng)口應(yīng)上部排除。排風(fēng)口應(yīng)位于建筑物的最高處或遠(yuǎn)離主體的群房頂部,以免形成二次污染。送排風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)符合有關(guān)防火要求,并且送排風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)盡可能與排煙系統(tǒng)合用。

4 地下車庫的排煙

1)排煙量的計(jì)算。新《庫規(guī)》規(guī)定了排煙量按換氣次數(shù)6次/h計(jì)算確定,這樣排煙量與文獻(xiàn)[2]所規(guī)定的排風(fēng)量同為6次/h,筆者認(rèn)為這并非是一個(gè)巧合,應(yīng)該說排煙量的確定是在參考排風(fēng)量的基礎(chǔ)上作出的,排煙量與排風(fēng)量一致的意義在于大大簡化了設(shè)計(jì),這樣可以真正做到把機(jī)械排煙系統(tǒng)與機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)有機(jī)的統(tǒng)一。2)防煙分區(qū)的劃分原則。GB 50045-95高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(以下簡稱《高規(guī)》)規(guī)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(qū)。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(shè)置擋煙垂壁,只需以梁劃分防煙分區(qū)即可。但是以梁劃分防煙分區(qū)時(shí)必須遵守一個(gè)原則,高度小的梁之間構(gòu)成的防煙分區(qū)內(nèi)不應(yīng)包含高度較大的梁,否則這個(gè)防煙分區(qū)無效。3)排風(fēng)排煙風(fēng)機(jī)及風(fēng)機(jī)設(shè)置。由于《庫規(guī)》對排煙量的規(guī)定,使得機(jī)械排風(fēng)量與機(jī)械排煙量能夠統(tǒng)一,因此機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)與機(jī)械排煙系統(tǒng)能夠共用。選擇風(fēng)機(jī)時(shí)當(dāng)然首先得滿足排煙要求,一般可采用離心風(fēng)機(jī)或高溫軸流風(fēng)機(jī)。選擇風(fēng)機(jī)電機(jī)應(yīng)選用防暴風(fēng)機(jī),進(jìn)出機(jī)房的送、排風(fēng)管道應(yīng)設(shè)防火閥。排煙風(fēng)機(jī)應(yīng)設(shè)置在耐火極限不小于2.5 h的隔墻隔開的機(jī)房,機(jī)房應(yīng)做耐火極限不低于0.9 h的防火門,保證排煙風(fēng)機(jī)安全可靠地工作。離心風(fēng)機(jī)風(fēng)量大,效率高,噪聲低,應(yīng)是理想選擇,但缺點(diǎn)是體積較大,而且大風(fēng)量離心風(fēng)機(jī)不宜吊裝設(shè)置,只能安裝在地面上,占地也較大,相應(yīng)需要更大的機(jī)房。高溫軸流風(fēng)機(jī)由于體積較小,一般均可利用梁上部空門吊裝設(shè)置,因而被廣泛采用。4)排風(fēng)排煙口的設(shè)置。《高規(guī)》規(guī)定,排煙口平時(shí)應(yīng)關(guān)閉,并應(yīng)設(shè)有手動和自動開啟裝置。因此當(dāng)機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)與機(jī)械排煙系統(tǒng)統(tǒng)一時(shí),嚴(yán)格說排風(fēng)口與排煙口是不能統(tǒng)一的?！陡咭?guī)》之所以規(guī)定排煙口平時(shí)應(yīng)關(guān)閉,主要是考慮了一臺排煙風(fēng)機(jī)負(fù)擔(dān)多個(gè)(3個(gè)及3個(gè)以上)防煙分區(qū)排煙的情況。試想如果一臺排煙風(fēng)機(jī)負(fù)擔(dān)1個(gè)或2個(gè)防煙分區(qū)時(shí),一旦著火,應(yīng)該全部打開風(fēng)口排煙,如果排煙口平時(shí)是敞開的,火災(zāi)時(shí)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(rèn)為《高規(guī)》中關(guān)于排煙口平時(shí)應(yīng)關(guān)閉的規(guī)定是不嚴(yán)格的。

因此,當(dāng)排風(fēng)系統(tǒng)與排煙系統(tǒng)共用時(shí),且1個(gè)排煙系統(tǒng)只負(fù)擔(dān)1個(gè)或2個(gè)防煙分區(qū)時(shí),排風(fēng)口與排煙口是能夠統(tǒng)一的。

5 結(jié)語

以上是筆者近幾年在實(shí)際設(shè)計(jì)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(jìn)步,使我們的地下車庫通風(fēng)設(shè)計(jì)更加完善,更上一步臺階。

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[5]GB 50045-95(2005年版),高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

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