浅谈地下室通风与排烟设计

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简介：从通风排烟系统划分、通风方式及通风排烟风机选择方面,介绍了高层建筑地下室通风系统和排烟系统相结合,以充分利用地下室上部空间的设计方法,包括解决从平时运行到火灾运行的可靠转换的做法。强调了风机的选择、布置及设计中需注意的问题。
关键字：地下室通风,排烟设计

　　高层建筑地下室面积大,层数多为1～3层,除大部分作地下车库外,常设置部分设备用房,如高低配电室、水池、泵房、通风排烟机房及空调冷冻机房。若设有六级人防地下工事,则地下层还应设有人防进出风口部分(滤毒室、进风机房、密闭通道、消毒通道、扩散室、活门室等)。因此,地下室集中了水电、通风空调大部分管线,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烟管,以减少地下室上部空间占用及风管用量,而排风排烟机合理组合及控制,对于火灾时排风排烟系统可靠地转换为排烟系统就显得很重要。

1系统划分

　　通风排烟系统划分应结合建筑防火分区来考虑,做到既有利于通风系统兼作排烟系统,又不会出现排烟风管跨越防火分区的现象。根据文献[1],地下室在设有自动喷淋灭火设施时,防火分区面积为1000m2,可分成2个防烟分区,排烟量按60m3/(h·m2)计算,该防火分区排烟量为60000m3/h,而平时通风量按换气次数8h-1计算,层高(净高)按3.9m计,通风量为1000×3.9×8=31200m3/h。可见,平时通风量与火灾时排烟量相差约一半,而平时通风管主干管风速一般设计在8～10m/s,火灾时排烟风管风速允许最大达20m/s,所以使用一套风系统可以满足通风与排烟要求,但应注意,共用一套风管时风管应满足排烟风管所要求的壁厚(最小厚度不应小于1mm)。所以每个防火区应设一套通风、排烟系统,按文献[1]还应设一套机械进风系统,进风量为火灾时排烟量的一半。此进风系统除保证火灾时启动补风外,最好平时也能开启补风,特别是对于地下二层及更深层的地下室,靠车道补新风已不可能。

2通风方式

　　平时通风采用均匀排风,即地下室均匀设置排风管及排风口,平时通风用,火灾时兼作排烟风管及排烟口;地下一层考虑由车道自然进风,其它层由火灾时进风系统兼作平时进风。机械进风系统可不接送风管或接一小段风管相对集中送风,此通风方式比均匀送风、集中排风效果会好。另外,每个防火分区即对应一个排风、排烟系统及进风系统,应设置进风竖井、排风竖井,进风口应设在地面洁净处,若能与地面主楼有一定距离更好,其受火灾烟气影响会小;排风口位置应高于附楼屋面,以减少排风对地面环境影响。

3排风排烟机及进风机设置

　　风机选型:排风排烟风机可选离心风机或者高温轴流风机。普通离心风机即可满足排风排烟要求,但大风量离心风机只能安装在地面,占地较大,需要较大机房。高温轴流风机为消防专用风机,也能满足在280℃烟温下运行30min的要求,而高温轴流风机体积小,一般可吊装,若设机房面积也小,实际工程设计中,往往采用高温轴流风机排烟。下面就高温轴流风机与普通轴流风机在排烟通风系统的组合应用方面分别讨论。

图1

1 高温轴流风机　HIF - 8 # , 30 000m3/ h ,661Pa ,7. 5 kW 火灾时开启,平时关闭

2 高温轴流风机　HIF - 8 # , 30 000m3/ h ,661Pa ,7. 5 kW 火灾时开启,平时开启

3 消声箱　2 300 ×1 000 ×900 ( H)

4 止回阀　ª850

5 防火阀　280 ℃

6 石棉布软接　L = 200

　　3.1平时和火灾时均使用高温轴流风机,如图1。

　　可选2台型号相同、风量均为30000m3/h的高温轴流风机。压头按管路阻力定,平时开启一台作机械排风用,火灾时另一台同时启动进行排烟,当烟温280℃时,通过风机入口的280℃防火阀关闭2台联动风机停止工作。由于平时仅开启一台,另一台风机停止,应在每台风机管路上设止回阀,以免短路,同时,也可防止上、下层气流(烟气)进入。2台风机应设计为平时可手动控制,互为备用,不致造成某台风机总不开启,损坏也不知道。为了减少风机噪声对车库及其它房间的影响,应在风机前后接内衬不锈钢丝网的不燃石棉布软接头及消声静压箱。为了尽量少占上部空间应充分利用梁上部吊装风机及消声静压箱(如图2),但这种方式平时运行时噪声大。

　　3.2平时开启低噪混流风机,火灾时仅开启高温轴流风机,这种方式高温轴流风机风量为60000m3/h。

　　混流风机仅为平时排风用,火灾时停止。由于平时开启低噪混流风机,故该方式平时运行噪声较小,但排烟用的高温风机功率容量较大,外形体积也大,必要时,可选用2台高温轴流风机供火灾排烟用。图3为其安装示意图。此方式可用于平时要求噪声小的场合。

以上两种方式中的止回阀也可使用排烟阀及防烟阀等来达到要求,但这些阀门均要由火灾信号控制并与风机联动,其动作可靠性直接影响到排烟系统的可靠性,并且防、排烟阀价格均较高,因此,使用止回阀会更合理、可靠。

　　3.3排风排烟风机选择双速高温轴流风机,平时为低速运行,火灾时高速运行。

　　如:HTF-Ⅱ,12#,风量60000m3/h或43000m3/h,风压680Pa或420Pa,功率17kW或8kW,转速分别为960r/min和720r/min。风机体积进一步缩小,但低速时功率及风速偏大,电气应做相应转换控制,噪声也较大。

图2

1低噪混流风机SWF-9#,30000m3/h,300Pa,5.5kW平时开启,火灾时关闭

2高温轴流风机HIF-12#,60000m3/h,680Pa,18.5kW火灾时开启,平时关闭

3消声箱2300×1000×900(H)

4止回阀ª700

5防火阀280℃

6石棉布软接L=200

　　3.4地下室机械进风系统的送风机可选一般低噪轴流风机。

　　在轴流风机与竖井连接处应设置70℃防火阀,以防止层与层之间火、烟串通,进风机风量为排烟风量的一半。

图3 　安装剖面示意图

　　在设计中还应注意:当一个排烟系统负担3个以上防烟分区时,排烟量按最大防烟分区面积乘以120m3/(h·m2)计算,表示该排烟系统只能同时对2个防烟分区进行排烟,其它未着火防烟分区必须关闭排烟口,否则,就影响着火区的排烟效果。因此,在系统管道中要相应设置防烟阀、排烟阀或电动阀来达到该要求,电气控制比较复杂,控制点多,对防排烟阀或电动阀的可靠性要求就高,就目前国产阀门及系统维护管理水平来看,验收时阀门还合格,过几年有的就锈坏了,或控制机构损坏。所以应尽量使一个排烟系统负担1个或2个防烟分区,只要其中1个分区着火就开启全部排烟风机及排烟口,对2个分区同时排烟。考虑平时排风口(即火灾时兼作排烟口)均设在地下室上部,下部排风口可不设置,因为,地下室层高一般多为4.2m左右,而风管又布置在梁下,并在

　　平面内均匀布置,加上车库内行车的气流扰动,通风效果一般还是比较好的。另外,通风排烟机房有条件应尽量设置,没条件时,也可不设。但排烟机应用不燃玻璃棉(50mm厚)保护起来,留出风机散热通风孔,保证排烟机火灾时可靠地启动排烟。