地下车库通风及排烟系统防火对策技术分析

潘 翀

(太原市公安消防支队，山西 太原 030024)

地下车库通风及排烟系统防火对策技术分析

潘 翀

(太原市公安消防支队，山西 太原 030024)

在分析国内外地下车库通风及排烟系统研究进展的基础上，研究了地下车库的主要危险源及火灾特点，重点论述了通风及排烟系统常用的工程设计方法及优缺点，并针对当前地下车库排烟系统设计中存在的普遍性问题，提出了解决对策，以供参考。

地下车库，烟气，排烟系统，火灾隐患

0 引言

随着我国经济持续稳定增长和城镇化水平的不断提升，城市汽车保有量呈快速增长趋势，停车难成为困扰我们的社会问题。开发地下空间建设地下车库，发展机械立体车库成为解决停车困难的有效途径。然而，在地下车库蓬勃发展的同时，其火灾危险性也逐步凸显出来。地下车库作为一种封闭空间，一旦发生火灾不仅会导致车辆被大量烧毁，同时，产生和积聚的烟气和热量还严重威胁被困其中的人员生命安全。1992年瑞典的地下车库火灾烧毁100辆汽车；2006年英国布里斯托尔22辆车辆烧毁，车库顶棚结构损坏。国内无锡、佛山、长沙、天津等城市也发生过典型的地下车库火灾。

国内外学者主要运用全尺寸火灾试验、缩小尺寸火灾实验和火灾模拟三种方法研究地下汽车库和汽车火灾。芬兰、英国、法国、德国、美国[1]分别对敞开空间单辆中型客车、中型轿车，封闭空间内多辆小轿车，碰撞情况下的汽车等多种情况下开展了全尺寸试验，研究汽车火灾的热释放速率曲线，汽车材料、阻燃材料、通风等因素对汽车火灾的影响。国内程远平教授[2]对一辆小轿车进行了全尺寸火灾试验研究，获得了试验条件下火场温度和热释放速率等随时间的变化规律。国外在19世纪70年代起就开始研究地下汽车库火灾，主要研究了自动喷水灭火系统、机械防排烟系统，车库布局等因素对地下车库火灾蔓延程度的影响，以及火灾对地下车库钢结构、钢框架混凝土平板组合结构安全性能的影响。国内在这方面的研究起步晚，研究较少。我国现行的于1998年开始实施的《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》由于颁布年代较早，与当前汽车库的发展存在部分不适应的情况。

1 地下车库火灾的特点

1.1 地下车库的定义与分类

地下汽车库是指室内地坪面低于室外地坪面高度超过该层车库净高一半的汽车库。地下车库的分类方式有很多种，按照汽车库规模，《汽车库、修车库、停车库设计防火规范》(以下简称为汽规)把车库分为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ四类；按照地下车库与地面建筑的关系，分为单建式和附建式两种，附建式车库应用相对广泛；按车辆进库方式，分为坡道式、机械式和两种混合的半机械式。

1.2 地下车库主要火灾隐患

汽车库火灾兼有液体火灾和固体火灾的特点，根据地下车库风险性评价研究[3]，地下停车库的主要危险源为汽车存放单元中存放的汽车，控制间内的控制柜及线路，弱点机房线路和风机房的电器线路，其中停放在库内的汽车是最主要的危险源。

1.3 地下车库的火灾特点

地下车库具有相对封闭、出入口少、自然通风不足、泄压面积小的建筑特点，一旦发生火灾，烟气和热量都很难散发出去。升温速率快，烟气浓度大、能见度低会导致人员疏散、灭火救援困难。车辆中的燃料和合成装修材料会形成大量的火灾荷载，在强辐射热的作用下油箱容易爆炸，极易引起附近车辆的燃烧，进一步扩大燃烧范围。同时，车库内车辆不容易撤离，易造成大量财产损失。附建式地下车库与地上建筑相连通，大火和烟气通过竖向通道向上部空间传播，对地上建筑和人员安全造成极大的威胁。

2 地下车库通风及排烟系统的概况

2.1 地下车库通风系统的原理和分类

地下车库的通风系统由送风系统和排风系统两部分组成，送风系统向车库内送入新鲜空气，目的是使车库内污染物和有害物质的浓度降低到国家卫生标准范围内和爆炸极限外。排风系统负责排除有毒有害气体。地下车库通风方式主要包括自然通风和机械通风两种方式。排风口的设置位置分为三种情况：一是根据《采暖通风与空气调节设计规范》(以下简称为暖规)上下部均设置排风口；二是全部排风口均设置在上部；三是无风管诱导通风系统。由于地下车库管道众多，空间紧张，因此无风管的诱导式通风系统最受设计院青睐。

2.2 地下车库排烟系统的原理和分类

车库排烟系统是为了排除火灾产生的热量和烟气，防止火势蔓延，为人员和车辆的撤离提供安全疏散时间，同时为灭火赢得时间。排烟方式也包括自然排烟和机械排烟两种方式。地下车库一旦发生火灾，空气会分成热空气和冷空气上下两部分，机械排烟口均设置在车库的上部。

2.3 地下车库通风排烟系统的研究现状

地下汽车库排烟系统对灭火、控火及安全疏散的影响存在一定的争议。排烟量较小，不能满足人员安全疏散条件，当排烟量增大到一定值时，火灾释热速率快速升高对灭火不利。张晓鸽[4]认为隔烟卷帘和水喷淋系统能够产生良好的消防效果，机械排烟系统反而会在一定程度上加剧火灾的发展；Carvel研究表明强制纵向通风重型货车火灾的释热速率比自然通风条件下大10倍以上，而对小汽车影响不大；张培红[5]认为机械排烟对通道处的温度、烟气的控制效果明显，有利于安全疏散，但是地下车库火灾规范对排烟设计笼统，6次/h排烟效果不佳，30次/h排烟效果好但对灭火不利；程远平认为若要在一定时间内保持安全逃生和救灾的有利条件，实际所需的排烟量和换气次数与车库面积、层高、火灾负荷载条件有关。

2.4 通风排烟系统工程防火设计中常遇到的问题

在设计通风系统和排烟系统时，常遇到的问题可分为四大类：一是高层建筑的附建式地下车库应采用《汽车库、修车库、停车库设计防火规范》还是《高层民用建筑设计防火规范》；二是通风量和排烟量能否一致；三是通风口和排烟口能否共用；四是排烟量能否设置为固定值。对于附建式的地下车库应采用《汽规》；通风量和排烟量值应考虑通风系统和排烟系统二者的布置关系。如果共用系统，通风量和排烟量可以一致；由于地下车库排放的高温尾气，不会滞留在车库下部，因此排烟口和通风口均应设置在上部；在实际工程中，车辆的进出次数，在车库内的停留时间是不同的，存在高峰期和低谷期,建议采用变风量排烟系统。

3 地下车库通风及防排烟系统防火设计及评估

3.1 排烟系统安全设计标准

地下车库的安全设计标准决定着人员安全疏散时间，根据我国学者常用的生命危险判据[6]，如果火灾发展30 min内冷空气的高度不低于1.5 m,距地板1.8 m内，气体中氧气体积分数大于12%，CO2，CO体积分数分别小于6和1 400×10-6，距离地板1.8 m冷空气的温度不高于65 ℃，热烟气层的温度不高于600 ℃，认为是安全状态。

3.2 地下车库排烟量确定

地下车库排烟量的确定，需要确定三个因素：1)排烟量；2)补风量；3)换气次数。

根据《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》中的规定，排烟量的计算公式为：

L=V×N

(1)

其中，L为排烟量，m3/h；V为防烟分区的体积，m3;N为换气次数，N≥6。规范中规定换气次数不小于6次/h。在前文中，我们提到同一频率的定风系统在实际工程的运用有一定的局限性，相比之下变风量的排烟系统可以有效控制火场烟气的蔓延和火场温度的提高。根据张培红等人[5]的研究结果，在300 s以前采用低频率，300 s之后将换气次数提高到40次/h。

《汽规》规定补风量不应小于排烟量的50%，但在实际工程中一般按照60%计算[7]比较合理，当选用太低的补风量时，楼梯间会因负压过大而打不开门。

3.3 排烟系统管道设计方式

常见的排风系统和排烟系统的布置方式有三种：一是排风系统和排烟系统完全独立，这种方式管道占用地下车库的空间大，投资成本大；二是排风系统和排烟系统合用主风管道，风机独立设置，两台风机并联连接管道，这种方式投资大、可靠性低；三是排烟系统和排风系统完全共用，即管路系统、排风口与排烟口、排风机与排烟机均合用，这种方式空间利用率高，投资成本相对低，可靠性高。

3.4 诱导式排烟系统的应用

诱导通风系统又称为无风管诱导通风系统，借助射流风机喷嘴喷出的少量气体，诱导、搅动风机周围空气并带动其至特定的方向，在无风管的条件下，形成从送风机到排烟机的定向空气流动，从而达到稀释有毒气体的浓度。这种方法通风效果好，节省空间,初期和运营费用低，比较适用于大空间建筑。

4 结语

地下车库具有高度的密闭性，汽车排出的废气和火灾时产生的高温烟气很难自行扩散，设置合理的通风系统和排烟系统对灭火和控火起着至关重要的作用。变风量排烟系统和诱导式的排烟系统，可以有效控制烟气的蔓延和火灾热释放速率，具有投资费用和运行成本低、节省资源等优点，将会更广泛地运用在地下车库通风及排烟设计中。

[1] 张 新.地下机械汽车库火灾模型试验及蔓延机理研究[D].长沙：中南大学，2012.

[2] 程远平,R Jhon.小汽车火灾试验研究[J].中国矿业大学学报，2002，31(6):557-560.

[3] 贾春芬,姚会兰.地下停车库火灾风险性的评价研究[J].火灾科学，2006，15(1):6-10.

[4] 张晓鸽,郭印诚.地下车库火灾过程及消防措施的研究[J].工程热物理学报，2006，27(2):171-174.

[5] 张培红，宫宇奇.变风量排烟系统对地下汽车库火灾疏散安全性的影响[J].沈阳建筑大学学报(自然科学版)，2011,27(3)：547-551.

[6] 程远平,张孟军.地下汽车库火灾与烟气发展过程研究[J].中国矿业大学学报，2001，32(1):12-16.

[7] 陈英杰，朱勇军.地下车库通风与防排烟系统设计的探讨[J].建筑节能，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，助理工程师

TU834

A