廖喜年

摘 ?要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建造地下汽車庫(kù)成為現(xiàn)階段建筑設(shè)計(jì)與建設(shè)的重要組成部分，然而，地下汽車庫(kù)具有層高低、空間窄、綜合管線布置復(fù)雜、空氣品質(zhì)較差以及火災(zāi)危險(xiǎn)性大等特點(diǎn)。該文通過(guò)工程實(shí)例分析，對(duì)地下汽車庫(kù)的通風(fēng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)形式和防排煙設(shè)計(jì)進(jìn)行深入研究，歸納整理出地下汽車庫(kù)暖通設(shè)計(jì)中一些實(shí)際運(yùn)用的技術(shù)措施和具體的實(shí)施方案。

關(guān)鍵詞：地下汽車庫(kù);通風(fēng)設(shè)計(jì);防排煙設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU831 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

近年來(lái)，家用和商用的中、小型汽車數(shù)量暴漲，使得停車?yán)щy這一問(wèn)題顯得尤為突出，因此，需要建造地下汽車庫(kù)以解決汽車停放與建筑用地日益矛盾的問(wèn)題。目前，我國(guó)的地下汽車庫(kù)具有封閉性或者半封閉性的特點(diǎn)，所以地下汽車庫(kù)通風(fēng)與防排煙設(shè)計(jì)的分析是一個(gè)重要的過(guò)程，該文就地下汽車庫(kù)的通風(fēng)計(jì)算、防排煙計(jì)算、補(bǔ)風(fēng)計(jì)算、排煙口計(jì)算和系統(tǒng)選擇進(jìn)行探討，歸納出通風(fēng)和排煙合用的系統(tǒng)設(shè)置方法。

1 工程實(shí)例概況

白云火車站周邊設(shè)施棠溪村集體公益用房項(xiàng)目位于廣州市白云區(qū)，總建筑面積為13 840.00 m2，地下負(fù)一層建筑面積為1 724.24 m2，含有地下負(fù)一層和地上三層。建筑物性質(zhì)為二類民用建筑，耐火等級(jí)為二級(jí)。地下負(fù)一層分為2個(gè)防火分區(qū);第一個(gè)防火分區(qū)面積為1 463.70 m2，為地下車庫(kù);第二個(gè)防火分區(qū)面積為260.54 m2，為消防水泵房和消防水池;地下停車位數(shù)為為33輛;地下負(fù)一層凈高：3.80 m。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)如下。1）根據(jù)《汽車庫(kù)、修車庫(kù)、停車場(chǎng)設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB50067—2014》8.2.1規(guī)定：除敞開式汽車庫(kù)、建筑面積小于1 000 m2的地下一層汽車庫(kù)和修車庫(kù)外，汽車庫(kù)、修車庫(kù)應(yīng)設(shè)置排煙系統(tǒng)，并應(yīng)劃分防煙分區(qū)。該項(xiàng)目地下汽車庫(kù)第一個(gè)防火分區(qū)面積為1 463.70 m2，按規(guī)范要求設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)。2）根據(jù)《車庫(kù)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范JGJ100—2015》7.3.6條文說(shuō)明：由于機(jī)動(dòng)車庫(kù)內(nèi)含有可燃、可爆、有害氣體，其送、排風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)與主體建筑的通風(fēng)系統(tǒng)分開，獨(dú)立設(shè)置，以避免有害氣體或火災(zāi)從通風(fēng)系統(tǒng)引入主體建筑部分。當(dāng)機(jī)動(dòng)車庫(kù)通風(fēng)系統(tǒng)與其他通風(fēng)系統(tǒng)合用時(shí)，應(yīng)滿足防火及安全衛(wèi)生要求。該項(xiàng)目的地下車庫(kù)通風(fēng)系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)置。3）根據(jù)《車庫(kù)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范JGJ100—2015》7.3.9條文說(shuō)明：當(dāng)車庫(kù)需設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)時(shí)，機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)可結(jié)合消防排煙系統(tǒng)設(shè)置，以節(jié)約投資。該項(xiàng)目采用低速通風(fēng)與高速排煙系統(tǒng)合用的單風(fēng)機(jī)雙速系統(tǒng)。

2.2 地下汽車庫(kù)通風(fēng)計(jì)算

地下汽車庫(kù)通風(fēng)的目的是通過(guò)自然通風(fēng)或者機(jī)械通風(fēng)，把車庫(kù)中的污染物濃度稀釋到國(guó)家規(guī)定的容許范圍內(nèi)，汽車廢氣主要成分是一氧化碳（CO）、碳?xì)浠衔铮℉C）、氮氧化物（NOX）等有害物。通過(guò)相關(guān)規(guī)范和資料分析得出汽車廢氣中NOx和CmHn所需的稀釋風(fēng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于CO所需的稀釋風(fēng)量。換句話來(lái)說(shuō)：如果通風(fēng)量能夠達(dá)到汽車廢氣中CO所需的稀釋風(fēng)量，車庫(kù)中的其他有害物質(zhì)也就同樣能夠保證在國(guó)家規(guī)定值的容許范圍內(nèi)，因此，采用CO的稀釋風(fēng)量作為車庫(kù)的通風(fēng)量是合理的，同時(shí)，也是國(guó)家規(guī)范推薦的一種計(jì)算方法。

根據(jù)《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GBZ1》規(guī)定：“一氧化碳短時(shí)間接觸容許濃度為30 mg/m3”。然而，能夠保證CO容許濃度的稀釋風(fēng)量的計(jì)算方法有3種。1）采用換氣次數(shù)法計(jì)算單層汽車庫(kù)的通風(fēng)量。2）當(dāng)全部或部分為雙層停放機(jī)動(dòng)車時(shí)，宜按每臺(tái)車輛的稀釋通風(fēng)量來(lái)計(jì)算。3）采用稀釋濃度法計(jì)算，第三類計(jì)算方法最為復(fù)雜，不過(guò)計(jì)算精確，可以計(jì)算出不同時(shí)間和不同區(qū)域的通風(fēng)量，比較適合采用變頻控制的通風(fēng)機(jī)使用。

2.2.1 一類換氣法

根據(jù)《車庫(kù)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范JGJ100—2015》7.3.4第1點(diǎn)的條文說(shuō)明[2]，停放單層機(jī)動(dòng)車的換氣次數(shù)下如。1）機(jī)動(dòng)車出入較頻繁的商業(yè)類等建筑，按6次/h換氣選取。2）機(jī)動(dòng)車出入一般的普通建筑，按5次/h換氣選取。3）機(jī)動(dòng)車出入頻率較低的住宅類等建筑，按4次/h換氣選取。4）當(dāng)層高<3 m時(shí)，應(yīng)按實(shí)際高度計(jì)算換氣體積;當(dāng)層高≥3 m時(shí)，可以按3 m高度計(jì)算換氣體積。

該項(xiàng)目為民用建筑3.80 m的單層機(jī)動(dòng)車庫(kù)，換氣次數(shù)選取5次/h，按換氣法計(jì)算：Lq=5×3×1463.70=21955.50m3/h。

2.2.2 三類稀釋濃度法

根據(jù)《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50736—2012》6.3.8第3點(diǎn)的條文說(shuō)明[3]：

（1）

式中：L—車庫(kù)所需的排風(fēng)量（m3/h）。

G—車庫(kù)內(nèi)排放CO的量（mg/h）。

y0—車庫(kù)內(nèi)CO的允許濃度，為30 mg/ m3。

y1—室外大氣中CO的濃度，一般取2 mg/ m3～3mg/ m3。

G=M×y （2）

式中：M—車庫(kù)內(nèi)汽車排出氣體的總量（m3/h）。

y1—根據(jù)中國(guó)汽車尾氣排放現(xiàn)狀，通常情況下可取55 000 mg/ m3。

（3）

式中：n—車庫(kù)中的設(shè)計(jì)車位數(shù)。

k—1 h內(nèi)出入車數(shù)與設(shè)計(jì)車庫(kù)位數(shù)之比，也稱車位利用系統(tǒng)，一般取0.5～1.2。

t—車庫(kù)內(nèi)汽車的運(yùn)行時(shí)間，一般取2 min～6 min。

m—單臺(tái)車單位時(shí)間的排氣量（m3/min）。

T1——車庫(kù)內(nèi)汽車的排氣溫度，500+273=773K。

T0——車庫(kù)內(nèi)20 ℃時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)溫度，273+20=293K。

由于汽車CO的排放與時(shí)間、空間、地點(diǎn)（海拔）以及運(yùn)行時(shí)間都有關(guān)系，各種因數(shù)都會(huì)影響CO排風(fēng)量的計(jì)算，因此，我們選擇相對(duì)較為準(zhǔn)確的計(jì)算方法：按該汽車庫(kù)全部停放小轎車的工況設(shè)計(jì)。其平均工況的m值可取

0.02 m3/min～0.025 m3/min臺(tái)，該項(xiàng)目取平均值m=0.0225 m3/min。

其中，CO根據(jù)廣州地區(qū)情況，選取2 mg/m3計(jì)算;k按閑時(shí)、平時(shí)和忙時(shí)，選取k1=0.5，k2=0.85，k3=1.2分別計(jì)算;t根據(jù)小車庫(kù)的特點(diǎn)，進(jìn)出平均距離200 m，按5 km/h=1.389 s，倒車和出車耗時(shí)約60 s，得：

將式（3）代入式（2），式（2）代入式（1）得：

通過(guò)計(jì)算，則得：

閑時(shí)L1=6541.27m3/h。

平時(shí)L2=11120.16m3/h。

忙時(shí)L3=15699.04m3/h。

對(duì)于一類和三類計(jì)算方法，選取其中最大值為：Lq=21955.50m3/h，實(shí)際選取通風(fēng)風(fēng)機(jī)的日常通風(fēng)量為

Lt=1.15×Lq=1.15×21955.50=25248.83 m3/h，固定最低風(fēng)量值。

2.3 地下汽車庫(kù)排煙計(jì)算

地下汽車庫(kù)一旦發(fā)生火災(zāi)，防排煙系統(tǒng)可以在一定程度上起到幫助救援的作用，將火災(zāi)中產(chǎn)生的煙氣盡可能排出，避免煙氣的大面積擴(kuò)散，保證人員的安全撤離，減少火災(zāi)中的傷亡和損失。鑒于該項(xiàng)目的特點(diǎn)，地下室第一個(gè)防火分區(qū)面積：1 000 m2<1 463.70 m2<2 000 m2，可采用機(jī)械排煙方式，設(shè)計(jì)一套機(jī)械排煙系統(tǒng)，并將通風(fēng)系統(tǒng)融入該系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)一個(gè)低速通風(fēng)與高速排煙系統(tǒng)合用的單風(fēng)機(jī)雙速系統(tǒng)。該雙速風(fēng)機(jī)具備的特點(diǎn)有：電源采用星三角接法，日常低速運(yùn)行，風(fēng)量能夠保證車庫(kù)5次/h換氣次數(shù)時(shí)的通風(fēng)工況;火情時(shí)高速運(yùn)行，達(dá)到最大風(fēng)量，同時(shí)也達(dá)到車庫(kù)發(fā)生火災(zāi)時(shí)的排煙工況。

根據(jù)《汽車庫(kù)、修車庫(kù)、停車場(chǎng)設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB50067—2014》8.2規(guī)定[1]：汽車庫(kù)、修車庫(kù)內(nèi)每個(gè)防煙分區(qū)排煙風(fēng)機(jī)的排煙量不應(yīng)小于表8.2.5的規(guī)定。該項(xiàng)目地下負(fù)一層凈高H=3.80 m，選取排煙風(fēng)量Ly=31500 m3/h，實(shí)際選取排煙風(fēng)機(jī)的排煙量為L(zhǎng)s=1.2× Ly=1.2×31500=37800m3/h。

2.4 地下汽車庫(kù)補(bǔ)風(fēng)計(jì)算

防排煙補(bǔ)風(fēng)的方式有自然補(bǔ)風(fēng)和機(jī)械補(bǔ)風(fēng)方式。自然補(bǔ)風(fēng)可以利用在負(fù)一層的汽車坡道、采光天井和半地下外窗等;如果不滿足自然補(bǔ)風(fēng)的要求，則需要采用機(jī)械補(bǔ)風(fēng)，例如負(fù)二層及以下的車庫(kù)。由于該項(xiàng)目中地下車庫(kù)的實(shí)際情況只有單獨(dú)的負(fù)一層，因此可以利用汽車坡道作為自然補(bǔ)風(fēng)。1）根據(jù)《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50736—2012》6.3.8第3點(diǎn)：送排風(fēng)量宜采用稀釋濃度法計(jì)算，對(duì)于單層停放的汽車庫(kù)可采用換氣次數(shù)法計(jì)算，并應(yīng)取兩者較大值。送風(fēng)量宜為排風(fēng)量的80%～90%。2）根據(jù)《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50736—2012》6.3.8第2點(diǎn)的條文說(shuō)明：地下汽車庫(kù)由于位置原因，容易造成自然通風(fēng)不暢，宜設(shè)置獨(dú)立的送風(fēng)、排風(fēng)系統(tǒng);當(dāng)?shù)叵缕噹?kù)設(shè)有開敞的車輛出、入口且自然進(jìn)風(fēng)滿足所需進(jìn)風(fēng)條件時(shí)，可采用自然進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)的方式。

采用自然補(bǔ)風(fēng)要注意：汽車坡道作為補(bǔ)風(fēng)通道時(shí)，為了防止煙氣的蔓延，保證開車的視線，補(bǔ)風(fēng)通道的風(fēng)速不宜小于0.5 m/s。該項(xiàng)目適合上述第（2）條要求，地下負(fù)一層采用汽車坡道作為自然補(bǔ)風(fēng)，此時(shí)車道面積S=W×H=6×2.8=16.8㎡，復(fù)核火情排煙時(shí)的進(jìn)風(fēng)風(fēng)速V不宜小于0.5 m/s，則得：車道進(jìn)風(fēng)斷面的風(fēng)速

滿足設(shè)計(jì)要求。

2.5 系統(tǒng)設(shè)置分析

對(duì)于同一排煙分區(qū)，根據(jù)2.2和2.3小節(jié)的計(jì)算結(jié)果，可以分析得出以下系統(tǒng)選用判斷方法。 1）當(dāng)L3≤Lq，且Lq≤0.4·Ly，一般車庫(kù)含梁層高≥2.8m，面積≥1 000m2，該類情況不作分析。2）當(dāng)L3≤Lq，且Lq≤0.8·Ly，可以選用通風(fēng)量固定的雙速風(fēng)機(jī)，結(jié)合排煙宜選用單風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。3）當(dāng)L3≤Lq，且0.8·Ly

該項(xiàng)目為同一個(gè)排煙分區(qū)，選用單風(fēng)機(jī)系統(tǒng)（雙速風(fēng)機(jī)）作為日常低速通風(fēng)和火情高速排煙是最合理的。經(jīng)過(guò)多年的累積經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐應(yīng)用，證明了這種單風(fēng)雙速系統(tǒng)不僅在實(shí)際工程設(shè)計(jì)技術(shù)上是可行的，而且在初投資和運(yùn)營(yíng)階段也是節(jié)省成本和節(jié)約能耗的。對(duì)于中小型汽車庫(kù)，可以根據(jù)實(shí)際的汽車庫(kù)建筑圖紙，靈活采用共用一套或者多套通風(fēng)與排煙系統(tǒng)。對(duì)于大型地下車庫(kù)，可以將通風(fēng)系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)分開設(shè)置，通風(fēng)系統(tǒng)選擇通風(fēng)量變化的變頻風(fēng)機(jī)，而排煙系統(tǒng)選用獨(dú)立的定速風(fēng)機(jī)。

2.6 排煙口的設(shè)置

排煙口的設(shè)置應(yīng)根據(jù)每個(gè)防煙分區(qū)的地形特點(diǎn)和排煙風(fēng)量來(lái)布置。根據(jù)《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》4.4.12條：防煙分區(qū)內(nèi)任一點(diǎn)與最近的排煙口之間的水平距離不應(yīng)大于30 m;并且排煙口的設(shè)置宜使煙流方向與人員疏散方向相反，排煙口與附近安全出口相鄰邊緣之間的水平距離不應(yīng)小于1.5 m;同時(shí)，排煙口應(yīng)設(shè)有手動(dòng)和自動(dòng)開啟裝置，保證發(fā)生火災(zāi)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)能手動(dòng)或者遠(yuǎn)程自動(dòng)打開排煙風(fēng)口，并反饋狀態(tài)信號(hào)到消防中心。當(dāng)室內(nèi)有天花時(shí)，排煙口上部應(yīng)緊貼著天花或設(shè)在天花上;當(dāng)室內(nèi)無(wú)天花時(shí)，排煙口應(yīng)設(shè)置在儲(chǔ)煙倉(cāng)以內(nèi)，并且應(yīng)設(shè)在結(jié)構(gòu)梁的下部。常閉型排煙風(fēng)口在日常工況時(shí)，排煙口應(yīng)確保關(guān)閉，發(fā)生火情時(shí)則根據(jù)消防中心的控制信號(hào)同時(shí)開啟火情防煙分區(qū)內(nèi)的所有排煙口和相鄰防煙分區(qū)的排煙風(fēng)口，同時(shí)聯(lián)動(dòng)排煙風(fēng)機(jī)開啟;當(dāng)防煙分區(qū)內(nèi)的單個(gè)排煙口超過(guò)280°時(shí)，排煙口應(yīng)自動(dòng)關(guān)閉。

根據(jù)《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)GB51251—2017》4.6.14規(guī)定[4]：機(jī)械排煙系統(tǒng)中，單個(gè)排煙口的最大允許排煙量Vmax宜按下式計(jì)算，或按該標(biāo)準(zhǔn)附錄B選取。

式中：Vmax—排煙口最大允許排煙量（m3/s）。

γ—排煙位置系數(shù)。

當(dāng)風(fēng)口中心點(diǎn)到最近墻體的距離≥2倍的排煙口當(dāng)量直徑時(shí)，γ取1.0。

dp——排煙系統(tǒng)吸入口最低點(diǎn)之下煙氣層厚度（m）。

將該項(xiàng)目排煙口的尺寸a=1.60 m，b=0.32 m，代入矩形排煙口的當(dāng)量直徑D=2ab/（a+b）=0.53 m，則2D=2×0.53=1.06 m，

而風(fēng)口中心點(diǎn)到最近墻體的距離W=2.4 m，因此，γ取1.0;最小清晰度Hq=1.6+0.1×H=1.6+0.1×3.8=1.98 m，然而，側(cè)排風(fēng)口中心高度Hz=2.75，dp=Hz-Hq=2.75-1.98=0.77 m;環(huán)境的絕對(duì)溫度To=273.15+20=293.15 K;煙層的平均絕對(duì)溫度T=To+ΔT=293.15+252.55=545.70 K;代入公式4.6.14，得：

排煙口最大允許排煙量

鑒于該項(xiàng)目的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)可在支管風(fēng)管兩邊對(duì)稱設(shè)置6～8個(gè)排煙口，并充分利用空間，采用內(nèi)嵌入風(fēng)管側(cè)排的方式。

3 結(jié)語(yǔ)

地下汽車庫(kù)的通風(fēng)與防排煙設(shè)備的設(shè)計(jì)需要根據(jù)實(shí)際車庫(kù)的空間和密度進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算和布局[5]。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)系到整個(gè)汽車庫(kù)使用環(huán)境的優(yōu)劣情況，關(guān)系到所有人們生命和財(cái)產(chǎn)的安全。因此，在設(shè)計(jì)和使用的過(guò)程中，我們要嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和使用要求進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)，保證汽車庫(kù)能夠正常使用，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠保證人們順利撤離，并能夠確?；馂?zāi)損失減少到最低。希望通過(guò)該文的闡述能為類似的通風(fēng)與排煙系統(tǒng)工程項(xiàng)目提供參考。

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[5]孫焰.地下停車庫(kù)排煙系統(tǒng)的選擇和使用[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2018，20（10）：116-117.