关于地下室通风排烟

地下室通风排烟系统初步计算书 一、 通风系统 （一）方案 1、水泵房、机修机房、物业用房自然通风。 2、发电机房、变配电室排风采用防爆型排风机，自然补风。发电机房换气 次数取 15 次/ h，变配电间换气次数取 12 次/ h。 3、汽车库采用机械排风，利用车道补入新风，换气次数取 6 次/h 。 （二）风量计算 1、发电机房：体积 V288m 3 换气次数 n=15 排风量 L288*154320 m 3 补风量取排风量的 50，L2160 m 3 2、变配电室：体积 V480m 3 换气次数 n=12 排风量 L480*125760 m 3 补风量 L2880 m 3 3、停车库：体积 V12800m 3 换气次数 n=6 排风量 L12800*676800 m 3 补风量 L38400 m3 （三）排风口、补风口计算 1、排风口、补风口的布置方案 排风口靠近污染源，另一侧布置补风口，使室内气流组织最为合理。均采 取自然补风方式。 2、 排风口的选择 a. 发电机房和变配电室 待发电机房平面图布置确定后，结合发电机技术参数详细计算后再确定 b. 车库 设置两套排风系统，各 8 个排风口，每个风口的风量： 38400/8=4800m3/h 选单层百叶风口 500X500 16 个 排风口的风速： v=4800/3600/（0.5*0.5）=5.33m/s 3、补风口的计算 车道自然补风，补风口风速： v=38400/2/3600/18=0.3m/s，符合规范要求 （四）阻力计算 车库排风系统 管段 风量 m3/h 管道截面 mm 管长 m 风速 m/s 摩擦阻力 降 pa/m 摩擦阻 力 pa 38400 1600*400 0.96 16.67 3.15 3.02 33600 1600*400 6.90 14.58 2.47 17.04 28800 1250*400 6.20 16.00 3.12 19.34 24000 1250*400 6.80 13.33 2.23 15.16 19200 1000*400 6.60 13.33 2.40 15.84 14400 800*400 6.50 12.50 2.30 14.95 9600 630*400 6.50 10.58 1.89 12.29 4800 630*250 5.50 8.47 1.82 10.01 最不利环路阻力降： P= P1 P8*(1+K)+ =107.65*(1+1.3) =248Pa 其中：P1-8各管段摩擦阻力 K局部阻力与摩擦阻力的比值，取 1.2 P最不利回路阻力降，Pa （五） 排风机选择计算 漏风量取 8，压力损失附加 10 L38400*1.0841472m 3/h H248*1.1273Pa 选择风量 41472 m3/h，风压 273 Pa 排风机两台 二、 排烟系统 （一）方案 1、车库设机械排烟系统，排烟风机的排烟量按换气次数 6 次/h 计算确定。 2、进风系统采用自然补风方式，补风量为排烟量的 50。 （二）风量计算 车库：体积 V12800m 3 换气次数 n=6 排烟量 L12800*676800 m 3 补风量 L38400 m3 相关计算同通风系统计算，选择两台排烟量 41472 m3/h，风压 273 Pa 排烟风机。 三、 主要技术措施 1、选用两台消防通风（两用）离心风机，平时排风，火灾排烟。 2、排烟管道上的排烟防火阀当管内烟气的温度达到 2800C 时，排烟防火阀 自动关闭，并发出关闭电信号，同时与风机联锁。 3、按防烟分区划分通风排烟系统。当某一防烟分区发生火灾时，该分区正 常运转，而其它防烟分区的排烟防火阀自动关闭。防排烟系统由消防控 制中心集中控制。 通风风机的选择 1，离心风机 占地面积大、风压范围大，用于低压或高压送风系统，特别是低噪音和高风压的系统。 2，轴流风机 占地面积小、便于维修、风压较低、风量较大，多用于阻力较小的大风量系统。 3，混流风机 集中了离心风机的高压和轴流的大风量的特点。 4，屋顶风机 直接安装在屋顶，适用于上部排风场所。 5，高温消防排烟风机 用于高温排烟系统，能保证在 280高温下运行 30min。 通风系统设计问题 1，当有害气体和蒸汽的密度比空气小，或在相反情况下但会形成稳定上升气流时，宜从房间上部地 带排出所需风量的 2/3，从下部地带排出 1/3。 当有害气体和蒸汽的密度比空气大，且不会形成稳定上升气流时，宜从房间上部地带排出所需风量的 1/3，从下部地带排出 2/3。 实际中这样的情况用的好像比较少？ 2，进、排风口同侧时，排风口宜高于进风口 6m，进、排风口在同侧同一高度时，水平距离不宜小 于 10m； 3，当排出有爆炸危险的气体或蒸汽时，其风口上缘距顶棚应小于 0.4m。 4，在整个控制空间内，尽量使室内气流均匀，减少涡流的存在，从而避免污染物在局部地区积聚。 高层建筑地下车库通风排烟问题刍议 贵州省建筑设计研究院 孙延勋 提 要 指出多年来高层建筑地下车库排烟设计套用高层民用建筑设计防火 规范(GB50045 一 95)某些条文的做法不当。强调暖通设计人员应当而且只 应当遵照汽车库、修车库、停车场设计防火规范(GB50067-97)的 有关规定。 着重说明了设计数据方面的两项重要变化。探讨了地下车库排烟系统与排风系 统完全合一的可能性。 关 键 词 高层建筑地下车库通风排烟防火规范 近些年来,由于我国城市汽车的拥有量迅猛增加,高层建筑地下停车库的设 计项目也迅速增多。地下车库的通风排烟问题,尤其是二者兼用等问题因而受到 暖通设计人员的普遍注意。根据笔者能够看到的资料,仅从 1997 年 10 月至 1999 年 2 月,在全国范围发行的杂志、丛书以及全国暖通空调制冷学术年会上 发表的有关文章就有 9 篇之多,还不包括地方性专业杂志和专业学术会议的文章 在内。由此可见大家对这个问题的关心程度。但令人遗憾的是,这些文章的作者 没有一位提到已经发布实施的一本重要的新规范,而正是这本规范,可能使现有 的一些讨论失去意义,使推荐的一些方案和作法失去技术和经济方面的合理性。 1 一本新规范 1997 年 10 月 5 日,国家技术监督局与建设部联合发布了汽车库、修车库、 停车场设计防火规范(以下简称新库规) 1,并宣布于 1998 年 5 月 1 日起 实施。这本强制性国家标准的颁布对于地下车库排烟设计而言,是一项十分重要 的进展。之所以这样说,是因为这本规范中有几条规定足以改变暖通人员对地下 车库排烟设计的习惯思路和作法,可使设计大大简化,可使车库日常排风和火灾 排烟简单合一。概略地说,有两点重要变化:一是防火分区面积的扩大,由此带来 防烟分区的扩大;二是排烟量的减小。具体内容,后面将作简要介绍。 2 以哪一本规范为准 人们会问,既然这里讨论的对象是位于高层建筑内的地下车库,设计理所当 然应该遵循高层民用建筑设计防火规范(以下简称高规) 2。问题是,车 库到底属于高规第 8.4.1 条所述的“经常有人停留”的地下室呢,还是属于 “可燃物较多”的地下室?高规条文和条文说明中均未提及。相反,从车库 管理制度上看,从国内外火灾试验和火灾实例上看,倒是可以说明地下车库既难 属于经常有人停留的场所,也难属于可燃物较多的地下室 3。看来,到目前为止 认为高层建筑地下车库应根据高规设置排烟系统的这种认识或许是我们设 计人员对高规的一种主观理解。其实,高规第 4.1.8 条已明确指出: “设在高层建筑内的汽车停车库,其设计应符合现行国家标准汽车库设计防火 规范的规定”。也就是说,高规本来就认为,在设计地下车库时应以车库 防火规范为依据,只不过 1995 年修订的高规发布实施时,当时的汽车库防火 规范尚缺少排烟方面的内容而已。但现在情况不同了,新库规已经发布实施 并且扩大了适用范围,其总则第 1.0.2 条的条文说明中明确指出该规范适用于 “高层民用建筑所属的汽车库和人防地下车库“。因此,笔者认为,高层建筑地下 车库设计,当然包括通风排烟设计,只能以新库规为依据,而不能以高规 为依据,这一点暖通专业设计人员从现在起就应十分明确。至于排烟设计的具体 内容与此前的习惯作法有些什么不同,有些什么规定必须加以强调和注意,下面 主要叙述两点。 3 防烟分区的变化 地下车库防火分区最大允许建筑面积的增加是一项令人瞩目的变化。一般 情况,对于一、二级耐火等级的建筑 ,该最大允许面积为 N“2000m2(而高规 地下室防火分区规定为 500m2, 且如库内设有自动灭火系统时,面积还可增加一 倍。由此带来的一个重要结果就是防烟分区面积的大幅度增加。 由于防烟分区 不能跨越防火分区,所以防烟分区最大建筑面积亦可达到 2000m2(见新库规 第 8.2.2 条),而现行高规只是 500m2。防烟分区面积的增大自然减少了车 库内排烟系统的数量。例如 ,面积不超过 2000m2的车库,现在只设一个排烟系 统就可以了,而按高规,要设 4 个系统。 相比之下,设计、施工、运行管理 现在都简便多了。 4 排烟量的变化 按新库规第8.2.4 条“排烟风机的排烟量应按换气次数不小于 6 次 /h 计算”的规 定,排烟量的计算值较之以前也有大幅度变化。仍以一个 2000m2 的地下车库为例,以前按高规 至少要设 4 个独立的排烟系统。假定每个系 统负担 500m2的防烟分区,一个系统的排烟量为 50060=30000m 3/h。如果车库 设自动灭火系统,防火分区可以扩大为 1000m2,此时至 少要设两个独立的排烟系 统。假定每个系统负担两个 500m2的防烟分区,则此一个系统的排烟量为 500120=60000m3/h。而按新库规,此例只要设计一个排烟系统即能满足要 求。假定车库的 计算净高为 2.8m,此时不管库内有无灭火系统,排烟量均为 20002.86=33600m3/h 。由此可见,两本规范的执行结果相差悬殊。当然按 高规执行,防烟分区可以划多划小,以使计算排烟量下降, 但这样做的后果 会使系统的构成和运行控制变得相当复杂。 新库规关于 6h-1换气次数的规定,其另一个重要意义还在于有可能使设 计人员有依据地将地 下车库的排风系统和排烟系统合二为一。 5 几点看法 地下车库有火灾发生情况下的排烟问题,也有平常使用情况下的通风问题, 工程设计追求的目标就是 既要同时满足这两方面的要求,又要使系统简单、经 济和便于管理。下面分别谈谈笔者对几个问题的个人认识, 与同行们切磋,并期 望得到指正。 5.1 排风量与排烟量能否一致 着火产生的烟气弥漫整个空间,需要很快将其置换出去。因此,按房间整个 容积的若干倍确定排烟量(从而也有相 同数量的新鲜空气进入)是合理的。而平 时排风量的确定依据有所不同,因为此时排风目的是稀释有害物至满足卫生要 求的允许浓度。也就是说,排风量的计算与有害物的散发量及散发时的浓度有关,而 与房间容积(亦即房间换气次数 )并无确定的数量关系。举例来说,两个有害物 散发情况相同且平面布置和大小也相同而只是层高不同的车库 ,按有害物稀释 计算的排风量是相同的,但按换气次数计算,二者的排风量就不同了。这说明换 气次数法有其不尽理想的地方。 正因为如此,一些书刊都要指出地下车库的 “排风量应按稀释废气量计算。如无计算资料时,可参考换气次数估算,一般排 风量不小于 6 次/h。送风量不小于 5 次/” 4。但在实际工作中,设计人员一般 都按换气次数估算而不按稀释浓度计算,其原因不单单是由于算法简单,更主要 的还是找不到准确可靠的计算数据加以采用。为了解决这个问题,从 1992 年开 始,就陆续有专业人员探讨此事 5,后来有人直接或间接地提出 6 h-1换气的排风 量 6，7 。 稀释浓度法所依据的计算公式实质上都是一样的,但不同作者对公式中各 种参数的取值很不相同,由此导致计 算结果大不一样。例如,影响车库内汽车尾 气排放量的诸多因素中,有两个因素就不好确定。其中一个叫车位利用系数, 即 单位时间内的车流量与停车位数的比值,有人取为 0.5(即每辆车平均在车库内 停放 2),有人取 1.5(相当于停车 40min),相 差 3 倍之多;另一个是发动机在地 下车库内的平均工作时间,有人取 3,有人取 6min,又是 2 倍之差,仅这两项一并 考虑之后的 变化范围就是 1:6 的关系,加上库内 CO 允许浓度差的取值还有将近 一倍的变化范围,这样计算下来所得的排风量已经没 有什么可信度了。所以笔 者认为,在基本计算数据尚无可靠依据的情况下,按多年的作法,取不低于 6h-1换 气 次数估算排风量,至少目前来说,也许更实际一些,也许更易于被设计人员所 接受。 至于按 6h-1换气计算出的排风量是否嫌小的问题,笔者在此只想指出两点: 第一,产生这种看法的原因是由 于,对某项具体工程而言,按 6h-1换气确定的风 量有时比浓度计算法计算出的风量为小。但本文上文已说明,由于基 本数据取 值的不同,稀释浓度法计算结果的变化范围很大。在与换气次数法进行比较时, 取计算结果的上限值和下限值所得结论 可能正好相反,孰大孰小,难于断定;第 二,据报道8,国家将在 2000 年 1 月 1 日公布执行新的、比现行标准严格得多 的汽车尾气排 放标准,北京从 1999 年 1 月 1 日起已率先执行,上海也于 1999 年 10 月 1 日起执行与北京相同的标准。届时,汽车尾气中有害物浓度将 更低, 排放总量将更小。如果按 6h-1 换气计算排风量的多年作法至今尚未发现什么大 问题,则将来这一排风量就将更偏于安全了。 有趣的是,按不小于 6h-1换气次数确定车库平时使用情况下的排风量正好与 新库规第 8.2.4 条关于火灾 情况下的“排烟量应按换气次数不小于 6/h 计 算”的规定相吻合,而这一规定是有实际根据的:第一,地下车库可燃物较少,一 旦 发生火灾时,发烟量不大;第二,人员较少,基本无人停留;第三,从车库火灾的 实际情况看,6h-1 换气的排烟量基本满足人员疏散 和火灾扑救的需要;第四,这 一数据与美国消防法 6h-1 换气排烟量的规定相同(见新库规第 8.2.4 条的 条文说明)。 因此,地下车库最小排风量与最小排烟量就取得了完全一致。这给简化系统、 简化设计、方便运行控制等各方面带来的 好处是显而易见的。 5.2 排烟口与排风口能否一致 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,其根据是现行暖通空调规范9第 4.4.7 条第 2 款。 但是只要认真考虑一下就会发现,将暖通规范的上述规定具体应 用于汽车库的 排风就不一定合造。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,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 然温度不象尾气那么高,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 2.22.8m 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10,11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层出现。 鉴于上述种种理由,笔者认为车库下部排风 2/的理由不充分,应该考虑全部排风 量 均由上部排出的方案(事实上,取消下部排风口的意见早已有人提出12,13)。 这种方案的重要价值是能使地下车库的排风系统与 排烟系统的风口合二为一。 这里还有必要指出一个以前未曾引起注意的问题:当前采用的上下均有风口 的设计方案中存在隐患。按目前流行的作法设 计地下车库排烟排风系统时,风 管设计一套系统,但风口的布置则按平常排风要求考虑,上部常开风口排风 1/3, 下部常开风口 排风 2/3。一旦火灾发生时,为满足排烟要求,需将下部风口全部 关闭,让所有烟气均从上部风口排出。这种作法看来似乎合理,但是 稍加分析就 会发现问题:假定按上述方法设计的风管系统是水力平衡的,则上部风口应该面 积较小、阻力系数较大,以迫使 2 倍于 自身的风量从下部风口吸人。当火灾发 生时,下部风口全部关闭,管网特性曲线发生变化,风机工作点产生漂移,上部风 口吸人烟 气量会比原来的 1/3 有所增加,但决不可能增加到自身原有风量的 3 倍,这是由风机特性曲线的形状特点决定了的,不会以人们的主 观愿望为转移。 其结果是,平时排风的要求倒是满足了,可是一旦发生火灾,由于排烟量达不到设 计要求,就可能给人员疏散和火灾扑 救带来意想不到的后果。而如果不这样做, 按新库规进行排烟设计,将常开风口(烟气温度超过 280能自行关闭)全部 布置 在车库上部,则系统既能满足火灾时的排烟要求,也能满足日常排风的要求 (理由如前所述),系统不需要任何切换,工作点也不 会发生任何变化。这样的系 统构造简单、管理方便、工作稳定,而这正是我们所追求的目标。 5.3 送风系统 从防火角度看,设置了机械排烟系统的地下车库,应按新库规第 8.2.7 条规定 “同时设置进风系统,且送风量不宜小于排烟量的 50%”。注意:这里说 的是“不宜小于”,亦即这 50%是送风量的下限,而不 是上限。当排烟量按换气 次数 6h-1计算时,这 50%相当于 3h-1换气次数的送风量。 另一方面,从稀释有害物的角度看,一般专业工具书都提出,排风 量不小于 6h-1换气次数时,送风量不小于 5h-1换气次数。这虽然不是规范规定,但多年 设 计实践表明,这一送风量可以满足需要又不至于使车库内负压过大。当然,5h -1 换气的平时送风量 也能满足不小于 3h-1的防火送风量的要求。所以笔者认为, 对于合二而一的机械排烟排风系统,在其排风 量取为 6 h-1换气次数的情况下, 相应的机械进风系统的送风量按 5 h-1换气确定是适宜的。 6 结论与建议 6.1 高层建筑地下车库的排烟设计应遵循新的车库防火规范 1,而不是高层建筑 防火规范 2。 其不同点是:防烟分区扩大到不超过 2000m2;排烟量