关于地下车库的通风及排烟设计

2010-06-13毛建新

山西建筑 2010年14期

毛建新

最近几年来,我国汽车数量迅猛增加,为了解决停车难的问题,汽车停车场不仅仅停留在地面上,而更多地开始向地下发展,尤其以建筑地下室作为停车库的方式越来越多。但地下车库既要满足平时通风要求,又要满足火灾时排烟要求,为了防止和减少火灾的危害,保护人身和汽车等财产安全,加强地下车库通风与排烟设计工作是十分必要的。鉴于以上情况,本文就有关问题予以讨论。

1 汽车污染物散发量的确定

1.1 汽车污染物的来源及危害

据有关资料及测试结果表明:汽车排放的污染物来源于四个方面,即曲轴箱、化油器、燃油箱及排气系统,对前三者如不加以很好控制,曲轴箱污染物将达到总污染物的20%,化油器和燃油箱将达15%～20%。汽车排气系统所形成的污染物是显而易见的,燃油箱和化油器的污染物主要为碳氢化合物(HC),而曲轴箱污染物和尾部排气的成分相似,主要有害物为一氧化碳(CO),碳氢化合物(HC)及氮氧化物(NOx)等。在此需要指出的是,在有害物中有一种铅的氧化物,它对人体的危害也很大。

1.2 有害物CO散发量的确定

汽车在启动、加速过程中均为怠速状态,此时尾气中有害物CO的含量超过正常匀速行驶的数倍以上,车库内有害物的散发量不仅与每台车的单位时间排放量有关,而且也与单位时间内进出车的数量、发动机在车库内的工作时间等因素有关。

由此得出有害物散发量的函数关系式:

其中,Q为车库内有害物散发量,g/h;K为考虑曲轴箱泄漏等其他不可计因素影响的修正系数,取K=1.2;q为高峰时单位时间内车库平均进或出的车辆,即车流量,台/h,取(0.5～1.0)M,M为车库设计车位数,车库对外使用或大型车库取上限,反之取下限;G为每台车有害物散发量,g/s;t为每台车在地下车库内发动机工作时间,s,据粗略统计 t=180s～300s,大型车库宜取上限,小型取下限。

2 排风量的确定及运行方式

2.1 排风量的确定

假设在高峰期某一时刻车库内有害物的浓度为C,散发量为Q,在全面通风系统开动的任一微小时间间隔dt时间内,由质量平衡法可得出下式:

其中,L为全面通风系统通风量,m3/s;C0为室外新鲜空气中含有害物浓度,g/m3;C为任意时刻车库内有害物浓度,g/m3;V为车库内空间体积,m3;dt为某一微小的时间间隔,s;dc为在dt内有害物浓度的变量,g/m3;Q为有害物散发量,g/s。

如上述系统开启 t秒后,车库内的有害物浓度从 C1变为C2,对式(2)积分整理后可得:

当 t→∞时,C2趋于稳定,此时:

其中,C2为车库内CO稳定浓度,即可视为允许浓度,按《标准》规定,C2可取为 100mg/m3;C0为室外空气 CO浓度,一般取3.0mg/m3～ 3.5 mg/m3。

如将式(1)代入式(3)并将单位统一后可得出风量计算式为:

2.2 计算实例

长治市某外贸大楼地下一层停车场1000m2,层高3.3m,设计停车位数25台,根据式(4)得:

此工程2008年投入运行,通风效果良好。

2.3 系统的运行及控制

前面已述及车库内有害物呈变化趋势,而 L是按高峰时稀释有害物求得的通风量,所以低谷时排风量必然要大于所需排风量。为了减少风量应对其进行调节,对于较小的系统可采用间隙运行方式,对于中型或大型的系统可选用多台或变风量风机(即双速风机),以便于对风量进行调节。车库内可设置CO浓度监测仪,确定浓度上限 C2′和下限 C2″并与风机联动。当室内的浓度超过允许浓度上限C2′时启动风机或增加风量;当浓度降到下限C2″时关闭风机或减少风量。

3 地下车库的送风及排风形式

1)送风。地下车库的送风主要为自然进风与机械进风两种方式。自然进风主要采用车库入口作为进风口,但入口风速不宜大于0.5 m/s。在北方地区这只适用小型车库,且入口应远离冬季主导风向,冬季新风负荷可由暖风机或散热器负担;机械进风使车库内气流组织较好,适用于中型或大型停车库。北方地区冬季应对进风加热,在条件许可时,应尽量利用上部(一般为高层公用建筑)的大空间,如商场、开敞式办公等空调排风作为车库送风,以节省能源和使系统简化,但此时应注意CO的取值。送风口应尽可能均匀设置于车库内通道上部空间或人员活动区域,并远离排风口。为使车库内保持微小负压,送风量应为排风量的85%左右,且送风机应与排风机联动。

2)排风。地下车库排风均为机械排风。汽车在车库内停放位置均为车前部朝车库内的通道方向。故排风口应设于远离通道的车体尾部,不仅便于直接排气,也可以使送风与排风气流方向一致。有害气体密度的平均值大于空气,但实际上,由于汽车尾气排放温度很高,高温气体有一定的上浮力,况且车库内汽车进进出出,对气流产生强烈的扰动,很难想象尾气会沉积在车库底部,排风口应上部排除。排风口应位于建筑物的最高处或远离主体的群房顶部,以免形成二次污染。送排风系统应符合有关防火要求,并且送排风系统应尽可能与排烟系统合用。

4 地下车库的排烟

1)排烟量的计算。新《库规》规定了排烟量按换气次数6次/h计算确定,这样排烟量与文献[2]所规定的排风量同为6次/h,笔者认为这并非是一个巧合,应该说排烟量的确定是在参考排风量的基础上作出的,排烟量与排风量一致的意义在于大大简化了设计,这样可以真正做到把机械排烟系统与机械通风系统有机的统一。2)防烟分区的划分原则。GB 50045-95高层民用建筑设计防火规范(以下简称《高规》)规定,采用挡烟垂壁、隔墙或从顶棚下凸出不小于0.5 m的梁划分防烟分区。由于高层建筑地下汽车库的梁一般来说高度均大于0.5m,因此无须设置挡烟垂壁,只需以梁划分防烟分区即可。但是以梁划分防烟分区时必须遵守一个原则,高度小的梁之间构成的防烟分区内不应包含高度较大的梁,否则这个防烟分区无效。3)排风排烟风机及风机设置。由于《库规》对排烟量的规定,使得机械排风量与机械排烟量能够统一,因此机械排风系统与机械排烟系统能够共用。选择风机时当然首先得满足排烟要求,一般可采用离心风机或高温轴流风机。选择风机电机应选用防暴风机,进出机房的送、排风管道应设防火阀。排烟风机应设置在耐火极限不小于2.5 h的隔墙隔开的机房,机房应做耐火极限不低于0.9 h的防火门,保证排烟风机安全可靠地工作。离心风机风量大,效率高,噪声低,应是理想选择,但缺点是体积较大,而且大风量离心风机不宜吊装设置,只能安装在地面上,占地也较大,相应需要更大的机房。高温轴流风机由于体积较小,一般均可利用梁上部空门吊装设置,因而被广泛采用。4)排风排烟口的设置。《高规》规定,排烟口平时应关闭,并应设有手动和自动开启装置。因此当机械排风系统与机械排烟系统统一时,严格说排风口与排烟口是不能统一的。《高规》之所以规定排烟口平时应关闭,主要是考虑了一台排烟风机负担多个(3个及3个以上)防烟分区排烟的情况。试想如果一台排烟风机负担1个或2个防烟分区时,一旦着火,应该全部打开风口排烟,如果排烟口平时是敞开的,火灾时就省去一道打开排烟口的过程,而且还可以避免由于电气故障而打不开排烟口的情况,所以笔者认为《高规》中关于排烟口平时应关闭的规定是不严格的。

因此,当排风系统与排烟系统共用时,且1个排烟系统只负担1个或2个防烟分区时,排风口与排烟口是能够统一的。