潘 翀

(太原市公安消防支隊(duì)，山西 太原 030024)

地下車庫通風(fēng)及排煙系統(tǒng)防火對策技術(shù)分析

潘 翀

(太原市公安消防支隊(duì)，山西 太原 030024)

在分析國內(nèi)外地下車庫通風(fēng)及排煙系統(tǒng)研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，研究了地下車庫的主要危險(xiǎn)源及火災(zāi)特點(diǎn)，重點(diǎn)論述了通風(fēng)及排煙系統(tǒng)常用的工程設(shè)計(jì)方法及優(yōu)缺點(diǎn)，并針對當(dāng)前地下車庫排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的普遍性問題，提出了解決對策，以供參考。

地下車庫，煙氣，排煙系統(tǒng)，火災(zāi)隱患

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定增長和城鎮(zhèn)化水平的不斷提升，城市汽車保有量呈快速增長趨勢，停車難成為困擾我們的社會(huì)問題。開發(fā)地下空間建設(shè)地下車庫，發(fā)展機(jī)械立體車庫成為解決停車?yán)щy的有效途徑。然而，在地下車庫蓬勃發(fā)展的同時(shí)，其火災(zāi)危險(xiǎn)性也逐步凸顯出來。地下車庫作為一種封閉空間，一旦發(fā)生火災(zāi)不僅會(huì)導(dǎo)致車輛被大量燒毀，同時(shí)，產(chǎn)生和積聚的煙氣和熱量還嚴(yán)重威脅被困其中的人員生命安全。1992年瑞典的地下車庫火災(zāi)燒毀100輛汽車；2006年英國布里斯托爾22輛車輛燒毀，車庫頂棚結(jié)構(gòu)損壞。國內(nèi)無錫、佛山、長沙、天津等城市也發(fā)生過典型的地下車庫火災(zāi)。

國內(nèi)外學(xué)者主要運(yùn)用全尺寸火災(zāi)試驗(yàn)、縮小尺寸火災(zāi)實(shí)驗(yàn)和火災(zāi)模擬三種方法研究地下汽車庫和汽車火災(zāi)。芬蘭、英國、法國、德國、美國[1]分別對敞開空間單輛中型客車、中型轎車，封閉空間內(nèi)多輛小轎車，碰撞情況下的汽車等多種情況下開展了全尺寸試驗(yàn)，研究汽車火災(zāi)的熱釋放速率曲線，汽車材料、阻燃材料、通風(fēng)等因素對汽車火災(zāi)的影響。國內(nèi)程遠(yuǎn)平教授[2]對一輛小轎車進(jìn)行了全尺寸火災(zāi)試驗(yàn)研究，獲得了試驗(yàn)條件下火場溫度和熱釋放速率等隨時(shí)間的變化規(guī)律。國外在19世紀(jì)70年代起就開始研究地下汽車庫火災(zāi)，主要研究了自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、機(jī)械防排煙系統(tǒng)，車庫布局等因素對地下車庫火災(zāi)蔓延程度的影響，以及火災(zāi)對地下車庫鋼結(jié)構(gòu)、鋼框架混凝土平板組合結(jié)構(gòu)安全性能的影響。國內(nèi)在這方面的研究起步晚，研究較少。我國現(xiàn)行的于1998年開始實(shí)施的《汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計(jì)防火規(guī)范》由于頒布年代較早，與當(dāng)前汽車庫的發(fā)展存在部分不適應(yīng)的情況。

1 地下車庫火災(zāi)的特點(diǎn)

1.1 地下車庫的定義與分類

地下汽車庫是指室內(nèi)地坪面低于室外地坪面高度超過該層車庫凈高一半的汽車庫。地下車庫的分類方式有很多種，按照汽車庫規(guī)模，《汽車庫、修車庫、停車庫設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(以下簡稱為汽規(guī))把車庫分為Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ四類；按照地下車庫與地面建筑的關(guān)系，分為單建式和附建式兩種，附建式車庫應(yīng)用相對廣泛；按車輛進(jìn)庫方式，分為坡道式、機(jī)械式和兩種混合的半機(jī)械式。

1.2 地下車庫主要火災(zāi)隱患

汽車庫火災(zāi)兼有液體火災(zāi)和固體火災(zāi)的特點(diǎn)，根據(jù)地下車庫風(fēng)險(xiǎn)性評價(jià)研究[3]，地下停車庫的主要危險(xiǎn)源為汽車存放單元中存放的汽車，控制間內(nèi)的控制柜及線路，弱點(diǎn)機(jī)房線路和風(fēng)機(jī)房的電器線路，其中停放在庫內(nèi)的汽車是最主要的危險(xiǎn)源。

1.3 地下車庫的火災(zāi)特點(diǎn)

地下車庫具有相對封閉、出入口少、自然通風(fēng)不足、泄壓面積小的建筑特點(diǎn)，一旦發(fā)生火災(zāi)，煙氣和熱量都很難散發(fā)出去。升溫速率快，煙氣濃度大、能見度低會(huì)導(dǎo)致人員疏散、滅火救援困難。車輛中的燃料和合成裝修材料會(huì)形成大量的火災(zāi)荷載，在強(qiáng)輻射熱的作用下油箱容易爆炸，極易引起附近車輛的燃燒，進(jìn)一步擴(kuò)大燃燒范圍。同時(shí)，車庫內(nèi)車輛不容易撤離，易造成大量財(cái)產(chǎn)損失。附建式地下車庫與地上建筑相連通，大火和煙氣通過豎向通道向上部空間傳播，對地上建筑和人員安全造成極大的威脅。

2 地下車庫通風(fēng)及排煙系統(tǒng)的概況

2.1 地下車庫通風(fēng)系統(tǒng)的原理和分類

地下車庫的通風(fēng)系統(tǒng)由送風(fēng)系統(tǒng)和排風(fēng)系統(tǒng)兩部分組成，送風(fēng)系統(tǒng)向車庫內(nèi)送入新鮮空氣，目的是使車庫內(nèi)污染物和有害物質(zhì)的濃度降低到國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)和爆炸極限外。排風(fēng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)排除有毒有害氣體。地下車庫通風(fēng)方式主要包括自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)兩種方式。排風(fēng)口的設(shè)置位置分為三種情況：一是根據(jù)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡稱為暖規(guī))上下部均設(shè)置排風(fēng)口；二是全部排風(fēng)口均設(shè)置在上部；三是無風(fēng)管誘導(dǎo)通風(fēng)系統(tǒng)。由于地下車庫管道眾多，空間緊張，因此無風(fēng)管的誘導(dǎo)式通風(fēng)系統(tǒng)最受設(shè)計(jì)院青睞。

2.2 地下車庫排煙系統(tǒng)的原理和分類

車庫排煙系統(tǒng)是為了排除火災(zāi)產(chǎn)生的熱量和煙氣，防止火勢蔓延，為人員和車輛的撤離提供安全疏散時(shí)間，同時(shí)為滅火贏得時(shí)間。排煙方式也包括自然排煙和機(jī)械排煙兩種方式。地下車庫一旦發(fā)生火災(zāi)，空氣會(huì)分成熱空氣和冷空氣上下兩部分，機(jī)械排煙口均設(shè)置在車庫的上部。

2.3 地下車庫通風(fēng)排煙系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

地下汽車庫排煙系統(tǒng)對滅火、控火及安全疏散的影響存在一定的爭議。排煙量較小，不能滿足人員安全疏散條件，當(dāng)排煙量增大到一定值時(shí)，火災(zāi)釋熱速率快速升高對滅火不利。張曉鴿[4]認(rèn)為隔煙卷簾和水噴淋系統(tǒng)能夠產(chǎn)生良好的消防效果，機(jī)械排煙系統(tǒng)反而會(huì)在一定程度上加劇火災(zāi)的發(fā)展；Carvel研究表明強(qiáng)制縱向通風(fēng)重型貨車火災(zāi)的釋熱速率比自然通風(fēng)條件下大10倍以上，而對小汽車影響不大；張培紅[5]認(rèn)為機(jī)械排煙對通道處的溫度、煙氣的控制效果明顯，有利于安全疏散，但是地下車庫火災(zāi)規(guī)范對排煙設(shè)計(jì)籠統(tǒng)，6次/h排煙效果不佳，30次/h排煙效果好但對滅火不利；程遠(yuǎn)平認(rèn)為若要在一定時(shí)間內(nèi)保持安全逃生和救災(zāi)的有利條件，實(shí)際所需的排煙量和換氣次數(shù)與車庫面積、層高、火災(zāi)負(fù)荷載條件有關(guān)。

2.4 通風(fēng)排煙系統(tǒng)工程防火設(shè)計(jì)中常遇到的問題

在設(shè)計(jì)通風(fēng)系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)時(shí)，常遇到的問題可分為四大類：一是高層建筑的附建式地下車庫應(yīng)采用《汽車庫、修車庫、停車庫設(shè)計(jì)防火規(guī)范》還是《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》；二是通風(fēng)量和排煙量能否一致；三是通風(fēng)口和排煙口能否共用；四是排煙量能否設(shè)置為固定值。對于附建式的地下車庫應(yīng)采用《汽規(guī)》；通風(fēng)量和排煙量值應(yīng)考慮通風(fēng)系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)二者的布置關(guān)系。如果共用系統(tǒng)，通風(fēng)量和排煙量可以一致；由于地下車庫排放的高溫尾氣，不會(huì)滯留在車庫下部，因此排煙口和通風(fēng)口均應(yīng)設(shè)置在上部；在實(shí)際工程中，車輛的進(jìn)出次數(shù)，在車庫內(nèi)的停留時(shí)間是不同的，存在高峰期和低谷期,建議采用變風(fēng)量排煙系統(tǒng)。

3 地下車庫通風(fēng)及防排煙系統(tǒng)防火設(shè)計(jì)及評估

3.1 排煙系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

地下車庫的安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)決定著人員安全疏散時(shí)間，根據(jù)我國學(xué)者常用的生命危險(xiǎn)判據(jù)[6]，如果火災(zāi)發(fā)展30 min內(nèi)冷空氣的高度不低于1.5 m,距地板1.8 m內(nèi)，氣體中氧氣體積分?jǐn)?shù)大于12%，CO2，CO體積分?jǐn)?shù)分別小于6和1 400×10-6，距離地板1.8 m冷空氣的溫度不高于65 ℃，熱煙氣層的溫度不高于600 ℃，認(rèn)為是安全狀態(tài)。

3.2 地下車庫排煙量確定

地下車庫排煙量的確定，需要確定三個(gè)因素：1)排煙量；2)補(bǔ)風(fēng)量；3)換氣次數(shù)。

根據(jù)《汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中的規(guī)定，排煙量的計(jì)算公式為：

L=V×N

(1)

其中，L為排煙量，m3/h；V為防煙分區(qū)的體積，m3;N為換氣次數(shù)，N≥6。規(guī)范中規(guī)定換氣次數(shù)不小于6次/h。在前文中，我們提到同一頻率的定風(fēng)系統(tǒng)在實(shí)際工程的運(yùn)用有一定的局限性，相比之下變風(fēng)量的排煙系統(tǒng)可以有效控制火場煙氣的蔓延和火場溫度的提高。根據(jù)張培紅等人[5]的研究結(jié)果，在300 s以前采用低頻率，300 s之后將換氣次數(shù)提高到40次/h。

《汽規(guī)》規(guī)定補(bǔ)風(fēng)量不應(yīng)小于排煙量的50%，但在實(shí)際工程中一般按照60%計(jì)算[7]比較合理，當(dāng)選用太低的補(bǔ)風(fēng)量時(shí)，樓梯間會(huì)因負(fù)壓過大而打不開門。

3.3 排煙系統(tǒng)管道設(shè)計(jì)方式

常見的排風(fēng)系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)的布置方式有三種：一是排風(fēng)系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)完全獨(dú)立，這種方式管道占用地下車庫的空間大，投資成本大；二是排風(fēng)系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)合用主風(fēng)管道，風(fēng)機(jī)獨(dú)立設(shè)置，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)并聯(lián)連接管道，這種方式投資大、可靠性低；三是排煙系統(tǒng)和排風(fēng)系統(tǒng)完全共用，即管路系統(tǒng)、排風(fēng)口與排煙口、排風(fēng)機(jī)與排煙機(jī)均合用，這種方式空間利用率高，投資成本相對低，可靠性高。

3.4 誘導(dǎo)式排煙系統(tǒng)的應(yīng)用

誘導(dǎo)通風(fēng)系統(tǒng)又稱為無風(fēng)管誘導(dǎo)通風(fēng)系統(tǒng)，借助射流風(fēng)機(jī)噴嘴噴出的少量氣體，誘導(dǎo)、攪動(dòng)風(fēng)機(jī)周圍空氣并帶動(dòng)其至特定的方向，在無風(fēng)管的條件下，形成從送風(fēng)機(jī)到排煙機(jī)的定向空氣流動(dòng)，從而達(dá)到稀釋有毒氣體的濃度。這種方法通風(fēng)效果好，節(jié)省空間,初期和運(yùn)營費(fèi)用低，比較適用于大空間建筑。

4 結(jié)語

地下車庫具有高度的密閉性，汽車排出的廢氣和火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生的高溫?zé)煔夂茈y自行擴(kuò)散，設(shè)置合理的通風(fēng)系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)對滅火和控火起著至關(guān)重要的作用。變風(fēng)量排煙系統(tǒng)和誘導(dǎo)式的排煙系統(tǒng)，可以有效控制煙氣的蔓延和火災(zāi)熱釋放速率，具有投資費(fèi)用和運(yùn)行成本低、節(jié)省資源等優(yōu)點(diǎn)，將會(huì)更廣泛地運(yùn)用在地下車庫通風(fēng)及排煙設(shè)計(jì)中。

[1] 張 新.地下機(jī)械汽車庫火災(zāi)模型試驗(yàn)及蔓延機(jī)理研究[D].長沙：中南大學(xué)，2012.

[2] 程遠(yuǎn)平,R Jhon.小汽車火災(zāi)試驗(yàn)研究[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，31(6):557-560.

[3] 賈春芬,姚會(huì)蘭.地下停車庫火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)性的評價(jià)研究[J].火災(zāi)科學(xué)，2006，15(1):6-10.

[4] 張曉鴿,郭印誠.地下車庫火災(zāi)過程及消防措施的研究[J].工程熱物理學(xué)報(bào)，2006，27(2):171-174.

[5] 張培紅，宮宇奇.變風(fēng)量排煙系統(tǒng)對地下汽車庫火災(zāi)疏散安全性的影響[J].沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011,27(3)：547-551.

[6] 程遠(yuǎn)平,張孟軍.地下汽車庫火災(zāi)與煙氣發(fā)展過程研究[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，32(1):12-16.

[7] 陳英杰，朱勇軍.地下車庫通風(fēng)與防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)的探討[J].建筑節(jié)能，2014，42(285)：24-26.

On fire-fighting strategic technical analysis of ventilation and smoke evacuation of underground garages

Pan Chong

(TaiyuanPublicSecurityFire-fightingUnit,Taiyuan030024,China)

Based on the research on the ventilation and smoke evacuation system of underground garages at home and abroad, the paper researches the main hazard resources and fire features of the garages, mainly indicates the engineering design methods and advantages of the ventilation and smoke evacuation system, and points out the solution strategies according the common problems in the smoke evacuation system of the current underground garages, so as to provide some reference.

underground garage, smoke and gas, ventilation system, hidden hazards of fire

1009-6825(2015)07-0121-02

2014-12-31

潘 翀(1985- )，女，助理工程師

TU834

A