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浅谈高层建筑地下汽车库通风排烟系统设计

发布日期:2020-03-13 12:56:48来源:土木工程网推荐:土木龙


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导读:
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目前大中型高层建筑都建有地下室,且大部分都作为防空地下室,应设有除尘滤毒室、进风机房、密闭通道、防毒通道、扩散室等人防口部房间,因此,防空地下室集中了水电、通风空调等设备专业大部分管线,特别是通风
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         摘要:目前大中型高层建筑都建有地下室,且大部分都作为防空地下室,应设有除尘滤毒室、进风机房、密闭通道、防毒通道、扩散室等人防口部房间,因此,防空地下室集中了水电、通风空调等设备专业大部分管线,特别是通风排烟管道,尺寸大、系统多,在工程设计中,有必要把平时通风管道兼作火灾时该区的排风排烟管,以减少防空地下室上部空间占用及风管用量,因此合量的设计排风、排烟系统显得非常重要。 

  关键词:高层建筑;防空地下室;地下汽车库;排风排烟;防火设计 

  中图分类号:TU962 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2009)15-0075-02   

  本文结合笔者的实践,系统介绍防空地下室平时用作地下汽车库时的设计方法。   

  一、地下汽车库排烟系统的划分   

  按照我国现行的《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)(2005年版)(以下简称《高规》)第4.1.8条及《人民防空工程设计防火规范》(GB50098-98)(2001年版)(以下简称《人规》)第3.1.9条要求,高层建筑的防空地下室,平时用作地下汽车库,其防火设计应按《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》(GB50067-97)(以下简称《库规》)的有关规定执行。而高层建筑下的防空地下室,其战时功能大部分为二等人员掩蔽所。而设置机械排烟系统的地下汽车库,其每个防烟分区的建筑面积不宜大于2000m2,且防烟分区不得跨越防火分区。因此,平时通风排烟系统划分完全可以跟建筑防烟分区来结合考虑,这样既有利于通风系统兼作排烟系统,又可以保证通风排烟风管按防护单元设置成独立系统,不会出现通风排烟风管跨越防护单元现象。   

  二、地下汽车库风量的计算    

  (一)排风量 

  按照我国现行的《汽车库建筑设计规范》(JGJ100-98)(以下简称《汽规》)第6.3.4条“地下汽车库宜设置独立的送风、排风系统。其风量应按允许的废气标准量计算,且换气次数每小时不应小于6次,……”及《全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调・动力》(2003年版)(以下简称《措施》)第4.4.2条之规定,如果地下汽车库为单层停放,其排风量可按气次数6次/h计算,当层高小于3m时,按实际高度计算换气体积;当层高≥3m时,按3m高度计算换气体积。如果地下汽车库汽车全部或部分为双层停放时,则按每辆车所需排风量计算。如商业建筑等汽车出入频率较大时,可取每辆500m3/h;汽车出入频率一般时,可取每辆400m3/h;住宅建筑等汽车出入频率较小时,可取每辆300m3/h。 

  (二)排风量 

  按照《库规》第8.2.4条之规定“排烟风机的排烟量应按换气次数不小于6次/h计算确定。”而此时地下汽车库计算换气体积时无论层高多少均应以实际层高计算换气体积。 

  (三)送风量 

  为防止地下汽车库废气溢出,车库内必须保持负压。因此,送风量应小于排风量。除地下一层汽车库设置机械排风(烟)系统的防火分区有直接通向室外的汽车疏散出口,可采用汽车坡道口作为自然送(补)风口外,其余均应设置送(补)风系统。当送(补)风通路的空气阻力不大于50Pa时,可采用自然送(补)风方式,否则应采用机械送(补)风方式。机械送风量一般按5次/h计算,并不应小于机械排烟量的50%,且一般不宜大于排烟量的80%。   

  三、地下汽车库通风方式 

  平时通风采用均匀排风,即地下汽车库均匀设置排风管及排风口,平时排风用,火灾时兼作排烟风管及排烟口,此通风方式比均匀,集中排风效果会好。但是排风口能否与排烟口一并设置呢? 

  由于烟气密度较小,排烟口应布置在车库上方,这一点没有异议。但平时的排风情况如何呢?过去通常的说法是:汽车排出的一些有害物比空气轻,另一些有害物比空气重,所以排风口在车库的上部和下部均应布置,且宜从上部排出风量的1/3,而从下部排出2/3,其根据是现行《汽规》第6.3.5条。但是只要认真考虑一下就会发现,此规范的规定对于地下汽车库的排风不一定合适。 

  首先,汽车有害物的大部分,其中包括CO(一氧化碳)的98%~99%,CmHn(碳氢化合物)的55%~65%和NOx(氮氧化物)的98%~99%都是从尾气散发出来的,而尾气的排放温度高达500℃~550℃,这样高温的排放气流产生很大的浮力,很难设想尾气会滞留在车库下部。 

  其次,尚有1%~2%的CO和NOx以及25%的CmHn从曲轴箱排出,有10%~20%的CmHn从燃油系统排出,这两部分排放物虽然温度不像尾气那么高,且NOx也比空气密度大些,但应该注意往常被忽视的一点常识,那就是这些有害物是在发动机工作时才排放的,而发动机工作时汽车处于行驶状态,车库的气流随着车子进进出出处于强烈扰动与混合状态,尾气也处于汽车后部的涡流之中,很难想象排放物会沉积于车库下方。而那些停稳放好的汽车,其发动机已经关闭,没有什么有害物排出了。 

  再次,有实测数据可以证明,用通风换气的办法将汽车排出的CO稀释到容许浓度时,NOx和CmHn远远低于它们相应的允许浓度。也就是说,只要保证CO浓度排放达标,其他有害物即使有一些分布不均匀,也有足够的安全倍数保证将其通过排风带走。 

  最后,高层建筑的地下汽车库一般只为停放轿车,最多是面包车设计的。车库净高只有2.4~2.8m左右,这样的高度,上下都布置风口,既不便于施工,也无太大必要,况且有时根本没有空间允许车库下部布置风口。 

  此外,如果进风系统采用诱导通风方式时,车库内的气流扰动及混合就更加充分,车库下部已不可能有稳定的有害物质出现。 

  综上所述,鉴于排放有害物的汽车属于运动中的物体,而且包含大部分有害物的尾气又是高温射流,没有理由认为有害物会稳定地停留在库区下部。因此,建议车库的日常排风全部由上方排出,即所有风口均可置于车库上部,并在支管上装设温度超过280℃时能自行关闭的排烟防火阀,火灾排烟风管系统与日常排风风管系统即可完全合一。   

  四、地下汽车库风机及防火阀设置  

  实际工程设计中,往往根据计算出的风量及风压来选择风机型号。 

  1.如计算出排风量与排烟量相差不大或者相同时,平时排风和火灾排烟时均使用同一台高温轴流风机,压头按管路阻力定,在风机出口或者风机房出口处设置280℃防火阀,当烟温达280℃时,通过风机入口或者风机房入口280℃防火阀关闭联动风机停止运行。 

  2.如计算出排风量与排烟量有较大差异时,排风排烟风机可选择一台双速高温轴流风机,平时为低速运行、火灾时高速运行。在风机出口或者风机房出口处设置280℃防火阀,当烟温达280℃时,通过风机出口或者风机房出口280℃防火阀关闭联动风机停止运行。此时消防控制室应能联动控制双速风机的联动转换。双速风机的风量及风压均需要满足排风及排烟系统时的要求。 

  3.如计算出排风量与排烟量有较大差异时,且双速风机的风量及风压不能满足排风及排烟系统时的要求,此时可采用两台风机,平时排风时开启一台低噪混流风机,火灾时排烟则开启另外一台高温轴流风机。在排风机出口处设置70℃防火阀,在排烟机出口处设置280℃防火阀;火灾时关闭排风机出口处设置的70℃防火阀及排风机,联动开启排烟风机及排烟机出口处设置的280℃防火阀,当烟温达280℃时,通过排烟风机出口280℃防火阀关闭联动排烟风机停止运行。由于平时仅开启一台排风机,另一台排烟风机停止运行,应在每台风机前管路上设止回阀,以免短路。此时消防控制室应能联动控制两台风机的联动转换。 

  4.地下汽车库机械进风系统的送(补)风机可选低噪轴流风机或者高温轴流风机,此时送(补)风机入口设置70℃防火阀还是280℃防火阀呢?规范中并无明确规定。笔者认为具体设置哪种防火阀,要看是否当时设置了送(补)风机房。 

  如果当时设置了送风机房,该机房应采用耐火极限不小于2.00h的隔墙和耐火极限不小于1.50h的楼板与其他部位隔开。此时送(补)风机与着火区是隔开的,此时送(补)风机房入口处设置70℃防火阀即可,由于补风管内送入低温的新风,防火阀不会很快熔断,不影响排烟使用,只有在排烟风机前的280℃防火阀熔断后,补风系统才能联锁停机。 

  如果当时未设置送(补)风机房,此时送(补)风机与着火区是连通的,送(补)风机本身受到烟火威胁,送风温度极易达到70℃,此时关闭防火阀及送风机,而此时排烟温度尚未达到280℃,这样会造成还在排烟时却已经没有补风了,因此此时送风机出口处应设置280℃防火阀。为了避免造成排烟风机关闭而补风风机继续运行的情况出现,应对补风机与排烟风机联锁控制,即排烟风机后的280℃防火阀关闭后,补风机后的280℃防火阀跟着一起关闭,排烟风机与补风机一起联锁关闭停止运行。 

  为了减少风机噪声对车库及其它房间的影响,应在排烟风机前后接能在280℃温度下连续工作0.5h以上耐高温材料制作的软接头及消声器或者消声静压箱。为了尽量少占上部空间应充分利用梁上部吊装风机。    

  参考文献 

  [1]高层民用建筑设计防火规范(GB50045-95)[S].2005. 

  [2]人民防空工程设计防火规范(GB50098-98)[S].2001. 

  [3]汽车库、修车库、停车场设计防火规范(GB50067-97)[S]. 

  [4]人民防空地下室设计规范(GB50038-2005)[S]. 

  [5]汽车库建筑设计规范(JGJ100-98)[S]. 

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