广东地区设置充电设施区域的地下汽车库机械通风及排烟风机选型探讨

夏可超

广东省建筑设计研究院有限公司 广东 广州 510010

引言

近年来，我国各级政府减碳意识的增强，加之“碳达峰、碳中和”目标逐步付诸实践，我国新能源汽车行业发展迎来机遇，越来越多的家庭开始选择电动汽车作为出行的代步工具。在此背景下，配建有充电设施区域的地下汽车库也越来越常见。当前，国家[1]及许多地方如广东省、四川省、海南省、福建省[2-5]等均相继出台了有关设置充电设施区域的地下汽车库的设计标准，这些标准对设置充电设施区域的地下汽车库的机械通风及排烟系统设计进行了相关的说明。本文就广东地区设置充电设施区域的地下汽车库机械通风及排烟风机选型进行探讨。

1 相关标准

广东省标准《电动汽车充电基础设施建设技术规程》（DBJ/T15-150-2018）（以下简称《广东省标》）第4.8.3条规定，设置充电设施的机动车库区域，机械通风量应按容许的废气量、废热量计算，排风量可按换气次数法或单台机动车排风量法计算，且不应小于现行国家标准《车库建筑设计规范》（JGJ100-2015）[6]（以下简称《车建规》）表7.3.4-1或表7.3.4-2中数据的1.2倍。

《广东省标》第4.9.13条规定，设置充电设施的区域，应根据同一防火分区建筑面积不大于2000m2设置独立的排烟和补风系统，每个系统的排烟量和补风量不应小于现行国家标准《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》（GB50067-2014）[7]（以下简称《车火规》）表8.2.5的单个防烟分区的排烟量的1.2倍。

《广东省标》第4.9.13条条文解释规定，增加充电设施的区域，消防排烟量和补风量应增大至1.2倍；当一个排烟系统负担多个防火单元时，每个防火单元应设置独立的干管及排烟口，并应在干管处设置电动排烟防火阀，且仅开启着火的防火单元进行排烟；排烟系统的主风管及穿越防火单元的风管，其耐火极限不应小于2.00h（如图1所示）。

图1 《广东省标》排烟、补风系统示意图

2 分析和比较

根据《广东省标》第4.9.3条和4.9.4条的有关规定，地下汽车库内配建充电基础设施区域的防火分区最大允许建筑面积为2000m2，且地下汽车库内配建充电基础设施的区域应划分防火单元，每个防火单元内停车数量应≤20辆。根据该标准要求，并结合实际项目情况，本文以下所有分析均只针对地下汽车库内配建充电基础设施区域的其中一个防火分区，并做如下假定：①该防火分区建筑面积为2000m2；②该防火分区被均匀分成4个防火单元。

在该假定条件下，该防火分区典型的排风/排烟系统图如图2所示。则风机的机外余压可按下式计算：

图2 典型电动汽车库排风/排烟系统示意图

式中：P－风机的机外余压，Pa；

Q－风机的风量，m3/h；

S1－管段1阻力系数，Pa/m3/h；

Q1－管段1风量，m3/h；

S2－管段2阻力系数，Pa/m3/h；

Q2－管段2风量，m3/h；

S3－管段3阻力系数，Pa/m3/h；

Q3－管段3风量，m3/h；

S4－管段4阻力系数，Pa/m3/h；

S5－管段5阻力系数，Pa/m3/h；

根据《广东省标》的控制逻辑，在发生火灾时，仅开启着火的防火单元进行排烟，则在排烟工况下Q1=Q2=Q3=Q，排烟风机的机外余压P烟=S1Q2+S2Q2+S3Q2+S4Q2+S5Q2=（S1+S2+S3+S4+S5）Q2。

排风工况下各防火单元的排风量根据各防火单元的面积进行均分，则在排风工况下Q1=1/2Q2=1/3Q3=1/4Q，排风风机的机外余压P风=S1（1/4Q）2+S2（1/2Q）2+S3（3/4Q）2+S4Q2+S5Q2=（0.0625S1+0.25S2+0.5625S3+S4+S5）Q2。

根据以上计算分析可知，当排烟工况下的风量与排风工况下的风量相同时，P烟-P风=（0.9375 S1+0.75S2+0.4375S3）Q2＞0，即当两个工况下的风量相同时，排烟工况下系统所需的风机机外余压要大于排风工况。

当我们将排烟风机与排风风机合并设置，即仅设置一台排风兼排烟单速风机时，两种工况下风机的工作特性曲线如图3所示。

图3 风机的工作特性曲线

从图3可以看出，当风机运行在排风工况下时，管网特性曲线为2，风机的工作点位于管网特性曲线2与风机特性曲线的交点b处。而当某个防火单元发生火灾时，系统由排风工况转换为排烟工况，管网特性曲线为1，风机的工作点位于管网特性曲线1与风机特性曲线的交点a处，此时风机风量会小于排风工况。两者之间的差值取决于管网特性曲线及风机特性曲线。

从以上分析可知，为保证排烟工况下风机风量满足消防要求，我们在风机选型时需根据排烟工况下的管网阻力及风量来进行设备选型。在此条件下，当风机运行在排风工况下时，风机的实际风量会超过设计风量，带来的结果是可能导致风机电机过载。因此，当选择单速风机时，设计中应进行水力分析，需分别计算排烟工况和排风工况下的系统阻力，避免两者之间相差过大。同时，需对所选风机特性曲线进行选择，避免风机运行范围过窄。

根据《车建规》第7.3.4条的有关规定，商业建筑机动车库换气次数为6次/h，住宅建筑机动车库换气次数为4次/h。由于两种不同类型建筑的机动车库换气次数相差较大，因此，分别就两种建筑设置充电设施区域的地下汽车库机械通风及排烟风机选型进行分析。

2.1 住宅建筑地下汽车库机械通风及排烟风机选型

住宅建筑地下车库通常采用无梁楼盖，层高一般为3.4～3.6m。则按照《车火规》第8.2.5条的有关规定可计算得到该防火分区的排烟风机排烟量为31500×1.2=37800m3/h。再根据《车库标》第7.3.4条的有关规定可计算得到该防火分区的排风风机排风量为2000×3×4×1.2=28800m3/h。

通过以上计算可以知道，排烟工况与排风工况下的风机风量相差较大。为减小机房面积、降低设备运行成本、减少风管高度、提高车库净高，建议选择双速风机，风机风量及机外余压分别选择对应工况参数。

2.2 商业建筑地下汽车库机械通风及排烟风机选型

商业建筑地下车库通常采用梁板结构，层高一般为3.8～4.1m。则按照《车火规》第8.2.5条的有关规定可计算得到，该防火分区的排烟风机排烟量为31650×1.2=37980m3/h。再根据《车库标》第7.3.4条的有关规定可计算得到，该防火分区的排风风机排风量为2000×3×6×1.2=43200m3/h。

通过以上计算可以知道，排风工况下的风机风量要略大于排烟工况，但两者之间相差不大。为减小机房面积、简化系统，建议选择单速风机，风机风量取两个工况之间的风量较大值，风机机外余压取排烟工况下的系统阻力值。

3 结束语

本文通过对广东地区设置充电设施区域的地下汽车库机械通风及排烟风机选型进行分析，并结合住宅建筑及商业建筑通风量计算方法的差异，得出以下结论：

设置充电设施区域的地下汽车库机械排风工况及排烟工况下的系统风量与阻力存在差异，在设计选型时需分别计算两个工况下的参数值。

住宅建筑地下充电车库排烟工况与排风工况下的系统风量相差较大，建议选择双速风机，风机风量及机外余压分别选择对应工况参数。

商业建筑地下充电车库排烟工况与排风工况下的系统风量相差不大，建议选择单速风机，风机风量取两个工况之间的风量较大值，风机机外余压取排烟工况下的系统阻力值。

当选择单速风机时，设计中应进行水力分析，需分别计算排烟工况和排风工况下的系统阻力，避免两者之间相差过大。同时，需对所选风机特性曲线进行选择，避免风机运行范围过窄。