某高层地下车库排风及防排烟设计复核

李琮君

摘 要：针对某高层地下车库排风及防排烟设计，介绍了该地下车库基本情况，满足规范和实际使用要求，兼顾了日常排风和火灾排烟要求，对设计风量、风压指标从不同方面进行了复核，提出了本次设计的一些问题并做了一些个人解答。

关键词：地下车库 排风 排烟 设计 复核

中图分类号：TU926 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）11（c）-0045-04

某小区高层地下车库建筑结构为钢筋混凝土框架结构，工程设计时间为2010年，设计合理使用年限为50年，建筑耐火等级为一级。建设地点在昆明北市区，属于城市郊区，周边大部为收储一级开发土地。车库地下为两层建筑，除少量设备用房外全为地下停车，总建筑面积21571m2，层高3.6m，设计停车位687个。

1 工程概况

本工程于2013年底配合土建开始施工，2016年初施工、调试完毕，同年通过消防专项验收投入使用。

根据地下车库的防火分区按照《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》在设置火灾自动报警灭火系统后防火分区可增大一倍，即地下车库的防火分区最大可做到4000m2。面积超过2000m2的地下车库应设置机械排烟系统，机械排烟系统可以与人防、卫生等排气、排风系统合用，本设计地下汽车库最大防火分区为3990m2，按防烟分区，设置机械排风兼排烟系统，排风排烟量按换气次数不小于6次/h设计，机械补风机利用汽车坡道自然补给，排风兼排烟风机，排烟防火阀均与消防控制中心联动控制。

工程选用消防排风两用低噪声风机箱，型号：XPL-1-22A、风量L=21490m3/h、风压P=517Pa、噪声≤68dB（A）、总效率>52%，总共设置36台，分布为每个防火分区4台排风，2台送风。每个防火分区设计排风量为85960m3/h，设计补风量为42980m3/h。

按《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》的规定，排烟量=10798×3.6×6=233236.8m3/h，单台风机排烟量=233236.8/12=19436.4m3/h<风机风量21490m3/h，设计选型风机满足要求。

2 排风、排烟系统复核

由设计可知道本设计中排风量是根据排烟量确定的，那这种取值是否合适，我们将通过下面排风量的计算进行验证。

2.1 根据清除地下停车场有害物风量复核

由文献[5]可知，地下停车场内汽车排放的有害物主要是一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOX）等有害物，它们主要来源于燃油气和汽车尾气。燃油气主要为碳氢化合物（HC），汽车尾气的主要有害物为CO、HC、NOX等。车库内有害物危害主要表现为：（1）碳不完全燃烧产生的CO是最易中毒且中毒情况最多的一种气体，它会阻碍了血色素输送氧气的能力，导致人严重缺氧，发生中毒现象。（2）氮氧化合物（NOX）会对粘膜、吸收道、神经系统、造血系统造成损害。（3）汽油蒸汽中的芳香类的碳氢化合物HC，它会引起人的特殊的刺激（如麻醉）。当中毒严重时，将会导致人丧失知觉，并引起痉挛。（4）当空气中汽油蒸气含量达到2.5%～4.8%或一氧化碳的含量达到15%～75%时，极易发生爆炸。

怠速状态下，CO、HC、NOX3种有害物散发量的比例大约为7∶1.5∶0.2。由此可见稀释CO是主要目的。根据TT36-79《工业企业设计卫生标准》，只要提供充足的新鲜的空气，将空气中的CO浓度稀释到《标准》规定的范围以下，HC、NOX浓度均能满足《标准》的要求。所以我们以 稀释CO浓度来进行计算。

2.1.1 车库面积

地下一层面积：10418m2。

第一防火分区3540m2；第二防火分区3610m2；第三防火分区3268m2；

地下二层面积：10798m2。

第一防火分区3540m2；第二防火分区3990m2；第三防火分区3268m2。

2.1.2 送风量和排风量的确定

地下车库按全面排风设计考虑，所需排风量可根据公式计算。全面排风所需排风量为：

L=Q/C-CO（m3/h）

式中：L为车库单位地面面积排风量（m3/h）；Q为单位地面面积汽车CO排放量（mg/h·m2）；C-在下停车场内CO允许浓度，C=100mg/m3（采用此间人员工作时间30min内记）；CO为室外大气中CO含量，CO=3.0mg/m3。

（1）地下停车场内汽车尾气排放量。

表1列出了常见车辆在怠速状态下，每台车单位时间排放量和浓度。

地下停车场停放的汽车尾气总排放量不仅与车型、停车车位数、车位利用系数、单位时间排量和汽车发动机在车库内工作时间有关，而且与排气温度有关。表1中数据是在排气温度为国产车T1=823K，进口车T1=773K条件下的数据，而检测汽车排放有害气体浓度时尾部气温为常温20℃左右。为此进行了温度修正。其计算公式为：

Qi=T2WSBiDit/1000T1（m3/h）

式中：Qi为停车场内i类汽车的排气总量，通常按表1中的4类选取（国产小轿车和面包车，进口小轿车和面包车），（m3/h）；S为车库的停车车位利用系数，即单位时间内停车辆数与停车车位数的比值，其值由建设单位与设计人员共同確定，一般取0.5～1.5。W为地一停车场的停车总车位数，台。Bi为i类汽车单位时间的排气量，每台L/min，可由表1查取；Di为i类占停车量总数的百分比；t为每辆车在地下停车场内发动工作时间，一般取平均值t=6min；T1为汽车的排气温度（K）；T2为地下停车场内空气温度，一般取T2=293K。

（2）地下停车场内的CO排放量可用下式计算。

G=ΣQiCi（m3/h）endprint

式中：G为地下停车场CO的产生量，mg/h；Gi为i类汽车排放CO平均浓度，mg/m3，由表1查取。Ci为地下停车场地面上大气中CO浓度，本工程中可取3mg/m3。

（3）送风量的计算。

为了防止地下停车场有害气体的溢出，要求停车场内保持一定的负压。由此，地下停车场的送风量要小于排风量。根据经验，一般送风量取排风量的50%。另外的补风由门窗缝隙和车道等处渗入补充。

根据排气量计算公式，按地下停车场停车位，计算出每个车位的排气量。由此只要知道地下停车场的停车车位数、车种类，再确定一个S，依据公式可方便而简单地计算出地下停车场的排风量，如表2所示。注：计算条件C-CO=100-3=97mg/m3。

本工程设计停车位总共687个，其中地下一层343个车位，地下二层344个车位。

负一层排风量和送风量计算如下。

假设国产小轿车为总车位的30%，国产面包车为5%，进口小轿车为55%，进口面包车为10%。因本小区管理不允许出现停车数大于车位的情况，故取S最大=1.00。

国产小轿车排风量：

L1=743.74×343×30%=76530.84m3/h。

国产面包车排风量：

L2=666.15×343×5%=11424.47m3/h。

进口小轿排风量：

L3=448.21×343×55%=84554.81m3/h。

进口面包车排风量：

L4=534.57×343×10%=18335.57m3/h。

则总的排风量：

L=L1+L2+L3+L4=190845.87m3/h

送风量取排风量的50%，所以送风量

L′=190845.87×50%=95422.93m3/h

使用12台排风机和6台送风机，单台风机送、排风量=190845.87/12=15903.82m3/h<21490m3/h，设计选型风机满足要求。

负二层排风量和送风量计算：同上计算。

总的排风量：

L=L1+L2+L3+L4=191505.18m3/h

送风量取排风量的50%，所以送风量L′=191505.18×50%=95752.59 m3/h，单台风机送、排风量=191505.18/12 =15958.77m3/h<21490m3/h，设计选型风机满足要求。

2.2 从排风风管阻力考虑，通过水力计算来验证。

2.2.1 负一层最不利环路

最不利环路为1-2-3-4-5-6，如图1所示。

2.2.2 据各管段的风量及选定的流速，确定最不利环路各管段的断面尺寸及沿程阻力和局部阻力

（1）沿程阻力计算。

由风管选用尺寸，求得实际流速和当量直径。根据实际流速为，查《纺织工厂排风与除尘》P40图3-5得沿程阻力系数Rm1-2，沿程阻力ΔPm1-2=Rm1-2×S。

（2）局部阻力计算。

1-2送风百叶、调节阀、弯头、渐扩管、合流三通；

2-3、3-4渐扩管、合流三通；

4-5带导流片矩形弯头、合流三通；

5-6风机段消声器（经验估算取75Pa阻力）、防火调节阀、消声静压箱；

由文献[4]查表可求出个局部阻力数值。

2.3 计算结果

系统总阻力计算及风机选型表如表1所示。

动压=V2/2×P（Pa）

局阻=×V2/2×P（Pa）

风机出口段水泥排风井、防雨百叶风井（经验估算取40Pa阻力）。

实际运行时，可以利用调节阀改善其不平衡性，使风口出流量更加均匀。

2.4 系统总阻力计算及风机选型

系统总阻力为最不利环路1-2-3-4-5-6阻力之和为382.48Pa。

风机风量：

Lf=1.15L=1.15×3234.68×5=18599.41m3/h <21490m3/h

风机风压：

Pf=1.15×P=1.15×382.48=439.85Pa<517Pa

由上可知，设计选型风机满足要求。同理我们可以求出其余风机管路最不利管路的风量、风压同样满足设计选型风机满足要求。

3 经验总结

（1）由于所选用消防排风两用低噪声风机箱是按照排烟量选定的固定风量风机箱，根据上面计算，排风时风量和风压都小于排烟时。造成平时排风运行时，能耗大，风口风速高、运行噪声大等问题。如果要达到即满足排风要求又节能降噪要求，设计时还是应该选用双速消防排风两用低噪声风机箱，平时排风采用低速挡运行，即满足污染物稀释要求又降低能耗和噪声；火灾发生时采用高速挡大风量运行，满足排烟、逃生要求。

（2）同理，由于本设计排风系统同排烟系统合用，以排烟为主。排风风口间距离偏大，排风风口风速高，风噪大。宜采用单支管系统 ，在原设计基础上，由总管接出一根支管，該支管上均匀布设有普通排风口，在支管靠近总管处设置防火防烟阀。火灾时，支管上的防烟防火阀自动关闭，总管排风口作为排烟口使用。总管只接出一个立管，则只设一个防烟防火阀就可满足火灾时的排烟需要。采用这种方法，平时排风运行时，由于排风口的增加，使得风口覆盖面积更均匀，有效覆盖范围更大。风口风速更低，风噪更小。针对本设计初投资增加不多，但占用空间有增加。因为本车库面积较大，有条件选用这种方案布置，其在合理性和经济性方面都更好。

（3）本设计大部分风管走向是沿车道布置，由于风管高度大，使得车道净高只有2.2m。虽然满足家庭日常用车高度要求，但在这样的车道上行驶，对驾驶人员视觉产生较大冲击，误判高度距离不够，容易引起误判和驾驶疲劳感。如果把风管走向改到车位上方，驾驶人员视觉受自身和其他车体阻挡，不易观察到风管，视觉上冲击较小。

综上所述，本次高层地下车库排风及防排烟设计，满足规范和实际使用要求，兼顾了日常排风和火灾排烟需求。其中设计的一些不足也提醒我们在今后工程实践中多加注意。

参考文献

[1] GB50067-97，汽车库、修车库、停车场设计防火规范[S].

[2] GB50234-2002，通风与空调工程施工质量验收规范[S].

[3] 戴元熙，甘长德.纺织工厂排风与除尘[M].上海：中国纺织大学出版社，1994.

[4] 冯永芳.实用通风空调风道计算方法[M].北京：中国建筑工业出版社，1995.

[5] 孟常再，霍天强，马广兴，等.地下停车库通风换气量计算公式的分析探讨[J].建筑热能通风空调，2002，22（1）：67-69.endprint