地下车库联络道通风系统的设计分析

施孝增

上海市政设计研究总院（集团）有限公司

地下车库联络道通风系统的设计分析

施孝增

上海市政设计研究总院（集团）有限公司

地下车库联络道作为一种新型的地下交通道路，其通风系统设计日益受到关注。本文通过对地下车库联络道的火灾危险性分析，对地下车库联络道方面研究的综述，提出了地下车库联络道的通风系统设计原则，通风方式及设计思路。

地下车库联络道 通风系统 烟气控制

地下车库联络道路（Underground Parking Link，简称UPL）是近几年出现的一种新型的城市地下交通道路，用于连接各地块车库而修筑的位于道路下方的并布有独立出入口的地下公共通道。地下车库联络道有很多种叫法，诸如地下联系道路、地下环路、地下车行环廊等，这里以在编的行业标准《城市地下空间基本术语规范》中的术语及解释为准。

图1　北京中关村地下车行通道总体布置

图2　北京金融街地下车行通道总体布置

国内建成的地下车库联络道有北京中关村UPL（图1），北京金融街UPL（图2），北京奥林匹克公园UPL，苏州火车站UPL等工程，如图2所示。

地下车库联络道的主通道通常呈环形，且联络道的形状通常是不规则的，一旦发生CO、NOX等有毒气体无组织扩散，其后果非常严重。因此，考虑车道通风方面的优化问题具有重要的意义[1]。康晓龙等认为，地下车库联络道与地面或者车库相接的出入口、交叉口较多，相比于传统的一入一出的长直型，其火灾排烟系统更为复杂[2～4]。然而，相比于传统的隧道，地下车库联络道的设计行车速度通常为20km/h，火灾发生概率与火灾危险性级别都需要进一步研究。目前，行业内对地下车库联络道还没有一个确切的定义，既不能简单地看作大型地下车库的车行通道，也不能完全按照城市公路隧道进行设计。此外，现行的相关规范中提供的可参考的设计依据较少或者比较笼统，不能完全满足地下车库联络道通风系统设计要求[5～6]。因此，有必要对地下车库联络道的火灾危险性进行分析，明确地下车库联络道的通风系统设计原则，通风方式设计思路。

1　地下车库联络道火灾危险性研究

地下道路火灾主要指汽车火灾，汽车火灾与地下道路的功能、车速、流量等密切相关[7～8]。工程实践过程中，地下车库联络道与地下车库容易被混为一谈，误认为地下车库联络道与地下车库的车行通道类似，可参考地下车库的惯例进行工程设计；有的则“一刀切”，认为地下车库联络道的设计标准应该高于城市道路隧道。为了化解误区，下面对城市道路隧道（图3）、地下车库联络道（图4）、地下车库车行通道（图5）在交通功能、道路等级、通行车种等方面进行比较，如表1所示。

图3　城市道路隧道

图4　地下车库联络道

图5　地下车库的车行通道

表1　功能、形态对比表

由表1可以看出，从交通功能来看，地下车库联络道服务于区域车库群的到发交通，其通行功能介于城市道路隧道和地下车库的车行通道之间。行车速度是地下道路通风系统设计所考虑的关键参数之一，地下车库联络道的设计车行速度高于地下车库通行道路，同时又低于城市道路隧道。城市道路隧道服务于过区域、过境交通，其车行流量通常较大，而对于地下车库联络道，由于服务的是区域车库群，其车行流量高于地下车库的车行通道。综上可知，从车辆碰撞引发火灾的角度看，地下车库联络道的火灾危险性低于城市道路隧道，同时要比地下车库车行通道高。但是从消防疏散角度来说，火灾危险性还需要考虑地下车库联络道道路形态的复杂程度对火灾烟气控制的影响。具体地说，主通道的形状、匝道的设置都将改变隧道或者联络道的消防疏散模式。工程实践中，联络道形式多种多样，没有确定的形态，在进行通风系统设计时，如果地下车库联络道的主通道与匝道设置与城市道路隧道相似，可综合联络道的功能特点、道路参数等，考虑适当降低地下车库联络道的火灾烟控级别，相关专业如给排水、电气等，可相应调整消防等级，由此可在满足安全使用的前提下，显著节约整个消防系统的投资。

2　地下车库联络道通风系统选择与设计

目前，对地下车库联络道通风系统的研究主要在实验和数值模拟两个方面。在实验研究方面，王伟等对北京市的2条地下道路进行了实体通风实验并得出结论[9]。余后从等通过1/10的小尺寸模型实验对采用“分段自然通风+半横向机械通风”的复合通风系统的某地下车库联络道进行了研究分析[10]。

在数值模拟方面的研究主要在火灾控烟方面，李磊等对北京金融街地下车库联络道进行了烟气流动预测仿真模拟，认为联络道所采用的“分段全横向通风系统”能够控制烟气的扩散，满足安全疏散要求[11]。华高英等对北京市CBD地下车库联络道进行了Fluent火灾数值模拟，对CBD地下车库联络道5种典型火灾场景下的烟气控制方案进行了优化，认为“分段射流风机+轴流风机诱导送排风”的通风方式可避免火灾烟气在整个隧道中蔓延，为人员的疏散创造有利环境[12～13]。钱晓彬，Guo等采用FDS对武汉某地下车库联络道进行了火灾模拟，发现在轴流风机排烟量满足需求的前提下，采用“分段半横向集中式机械通风系统”可使大部分火灾烟气通过隧道顶部排烟道排出，烟气被控制在火源上下游430m范围内，大大提高了人员疏散的安全性[14～15]。姜学鹏等针对地下车库联络道的构造与功能特点，提出了地下车库联络道火灾通风排烟设计的一般方法，并利用Fluent对其火灾烟气控制方案进行模拟验证，认为“分段射流风机+竖井轴流风机送排式”通风系统可有效保证火源下游车辆和火源上游人员的逃生安全[16]。

从以上对地下车库联络道通风系统的实验和数值模拟研究可以看出，地下车库联络道通风系统的设计相对灵活，自然通风、机械通风、以及二者相结合的复合通风都得到了验证。需要注意的是，当地下车库联络道主通道的形状是环状时，需要对地下车库联络道通风系统分段考虑，即将地下车库联络道的主通道按照通道形状划分成若干区段，考虑风机性能、通风效果等，并结合工程实践，单个区段长度控制在200～250m以内，每个区段在考虑整体通风效果的前提下分段通风。

为了更好地研究地下车库联络道的通风系统，笔者对国内地下车库联络道进行了汇总，如表2所示。

表2　国内地下车库联络道通风方式汇总

从表2可以看出，地下车库联络道的通风系统多采用射流风机+轴流风机送排式、全横向式、半横向式等三种通风方式，其中，射流风机+轴流风机送排式通风系统是通过将地下车库联络道的主通道分段，每段通道两端设置送排风设备与井道，中间通道设置射流风机实现通风。全横向式和半横向式统称横向式，全横向式通风系统投资费用较大，应用较少。半横向式是在全横向式的基础上发展起来的，在联络道顶部或者侧部设置排风口，联络道出入口自然补风。对于全射流的通风方式，由于车行主隧道通常为环形或者矩形，联络道在堵塞情况下，废气在环形车道内部将形成循环流动，不能够及时有效的排出[17]；此外，火灾工况下，单一的纵向通风将造成联络道内烟气的无组织蔓延，威胁疏散逃生。需要说明的是，地下车库联络道采用何种通风方式，不仅与隧道的建设规模，如联络道长度、车行流量、车种比例密切相关，还与联络道的建设模式和联络形式有关。要进行地下车库联络道通风系统的研究，需要对地下车库联络道的建设模式和联络形式进行归纳总结。通过工程实例的总结，地下车库联络道的建设模式和联络形式可分为以下三种，即单建式（图6）、邻建式（图7）、合建式（图8），这三种形式的功能核心都是为所联络的地下空间的到发交通服务。如表3所示。

图6　单建式

图7　邻建式

图8　合建式

表3　地下车库联络道归纳表

对于合建式地下车库联络道，由于联络道是地下空间的一部分，因此通风系统可以统筹考虑，灵活管理。可考虑地下车库联络道利用地下空间二层的车库通风系统，采用半横向通风方式进行联络道的通风排烟，既满足联络道的通风排烟要求，又可以高效利用地下空间的设备和管道，显著降低投资，简化通风系统。

对于邻建式地下车库联络道，由于投资、权属及运营管理一般由政府承担，地块代建，因此联络道在通风系统设计时，需要考虑联络道建成后的设备系统运营管理。可考虑地下车库联络道统筹利用地下空间的出地面通风井道进行送排风，通风系统机房独立设置。邻建式联络道优先采用半横向式，以减少出地面风井对地面景观的影响，在条件允许情况下，也可采用射流风机+轴流风机送排式。

对于单建式地下车库联络道，由于其建设、权属及运营管理均由政府承担，系统相对独立，可根据通风机房、送排风井道位置，采用半横向式或者射流风机+轴流风机送排式。

3　结语和展望

本文对地下车库联络道的火灾危险性进行了分析，对学术界、工程界在地下车库联络道方面的研究进行了综述。通过研究分析认为：1）当地下车库联络道的道路形态与城市道路隧道相似时，可综合联络道的功能特点、道路参数等，适当降低地下车库联络道的火灾烟控级别。2）环状地下车库联络道通风系统作分段考虑，通风系统不仅与隧道的建设规模相关，还与联络道的建设模式和联络形式有关。

对地下车库联络道通风系统的研究还需更深入一步，如果条件允许，建议在建成的地下车库联络道内进行通风和火灾实验测试，完善通风和排烟设计。此外，分段射流风机+轴流风机送排式与分段半横向式通风系统虽然已经在工程实践中得以应用，但是对分段原则以及分段合理性的研究尚无定论。

致谢

感谢城交地下院高工王曦在交通分析方面的协助。

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Design Analysis on Ventilation System of Underground Parking Link

SHI Xiao-zeng
Shanghai Municipal Engineering Design Institute(Group)Co.,Ltd.

As a new underground traffic road,the design of ventilation system of underground parking link has

more and more attention.The fire risk of underground parking link is analyzed in this article,together with the research on underground parking link in academic and engineering field is reviewed.This article proposes the design principle and method of ventilation system of underground parking link.

underground parking link,ventilation system,smoke control

1003-0344（2015）06-101-4

2014-5-8

施孝增（1986～），男，硕士，工程师；上海市杨浦区国权路98号国阳大厦709室（200433）；E-mail:s-x-z@126.com