地下车库通风、排烟系统设计问题探讨

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 随着我国经济的迅速发展，私家车大量进入家庭，给各大城市带来了停车难问题。利用建筑或居住区绿化带地下空间建造地下车库, 成为解决城市地面停车空间不足的必由之路。由于地下车库具有车库层高较低、管线布置复杂、自然通风差、空气品质恶劣、火灾危险性大等特点，要保证地下车库安全使用，必须设置完备的通风、排烟系统。理想的通风、排烟系统既要保证平时通风和火灾时防排烟的要求，又要节省初投资和运行管理成本。

由于地下车库通风、排烟系统关系到人民生命财产安全，有关部门对地下车库通风、排烟系统十分重视，设计文件由施工图设计审查机构和消防管理单位进行审查。但仍有许多设计人员对实际工程中遇到的问题不够明确，下面提出一些常见问题与各位同行进行探讨。 一、地下车库防排烟设计应以哪部规范为准？        通风系统应以《汽车库建筑设计规范》（JGJ100-98）为准，这已是一个共识。但对防火排烟系统来说，目前有《汽车库，修车库，停车场设计防火规范》（GB50067-97）和《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）、《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）等，几部规范各有侧重点，要求也不尽相同。我们可以比较一下两部防火规范关于地下车库的相关条文：    可以看出，二规范主要差别在于：地下汽车库应设排烟系统的条件从200 m2放松到2000 m2，排烟分区从500 m2扩大到2000 m2，排烟量从60m3/h•m2减少到6次/h。显然《汽规》在防火排烟方面要求不如《高规》严格。这是因为地下车库可燃物较少，基本无人停留，且与上部建筑采用较安全的防火分隔。因此地下车库的设计应以《汽规》为准。     二、地下车库必须设置通风系统吗？ 地下车库如通风不良，容易积聚油气引起爆炸，而且使车辆发动时产生大量废气，危害人们生命财产安全，室内的废气主要含一氧化碳、甲醛和铅等，但以一氧化碳为主。按照《工业企业设计卫生标准》规定：车间内最高一氧化碳允许浓度为30mg/m3。一般地下车库自然通风不好，汽车尾气无法自然排出，很难达到卫生标准要求，因此必须设置机械通风系统，才能有效改善车库内空气品质。 机械通风系统有机械进风/机械排风和自然进风/机械排风两种方式。一般地下车库为单层停放，排风量按体积换气次数计算。《汽车库建筑设计规范》6.3.4条规定换气次数不应小于6次/时。车库体积计算时，当层高H>3m时，按3m计算体积，当层高H<3m时，按实际高度计算车库体积。按照空气平衡理论，进风量应与排风量相等，但为了室内保持负压，送风量不少于5次/时，为排风量的80~85%。 地下停车库进行机械排风时，按规定应向室内补风，送风方式通常有两种方式，即自然补风和机械送风。对于地下一层停车场，进出口大部分是非密闭形成的门，从节能和降低初投资角度看，应尽量利用车道自然补风方式。车道补风要注意车道进口速度，一般应小于0.5m/s，以保证汽车进出车道不受影响，而对汽车库内无直接通向室外的汽车疏散出口的防火分区，一定要设置机械送风系统。 三、地下车库通风系统气流组织必须设置上、下排风口吗？ 地下汽车库通风系统应重视送风、排风与排烟系统的气流组织，合理的气流组织可以迅速地排除汽车库内废气与烟气。要使气流组织合理，设计者应认真研究、确定送风、排风与排烟系统形式与布置，使疏散方向正好是烟气与污染浓度降低方向，排风口、排烟口要尽可能均匀，靠近汽车附近，送风口应布置在疏散口的方向。 《汽车库建筑设计规范》6.3.5条规定地下车库的排风宜按室内空间上、下两部分设置，上部地带按排风量的1/2~1/3计算，下部地带按排出风量的1/2~2/3计算。按照规范的条文说明原因是因为汽车尾气密度大于空气密度，这种解释有待商榷。  《采暖通风与空气调节设计规范》5.3.11.1条规定当放散气体的密度比空气小，或虽比室内空气重但建筑内放散的显热全年均能行成稳定的上升气流时，宜从房间上部区域排出。汽车尾气密度稍大于空气密度，但一般温度500~550°C，可以形成稳定的上升气流，加上行驶车辆的扰动，尾气不会积聚在室内下部，可以仅设置上部排风口，这样容易实现排风系统与排烟系统合二为一，便于管理。     四、地下车库必须设置排烟系统吗？ 《建筑设计防火规范》未明确规定地下车库排烟的设置，并不是说地下车库不必设置排烟系统。地下车库发生火灾时，有毒的高温烟气会很快充满地下室，疏散、扑救比地上建筑困难得多，如果烟气不能迅速排出，会造成人员伤亡，影响消防员扑救。因此地下车库设置排烟系统是完全必要的。 排烟系统的设置，一方面是为了人员疏散安全，一方面是便于消防员扑救火灾。《汽规》8.2.1 面积超过2000m2的地下汽车库应设置机械排烟系统。对面积不超过2000m2的地下汽车库未作要求，可不设置机械排烟系统。一般火灾时排烟时间为30分钟，所以要求排烟风机、风管、风口的耐火时间不小于30分钟。排烟量按换气次数不小于6次/h（18m3/h•m2）计算确定，这与高规60m3/h•m2相比减少了许多，同时也与排风量相同，这为排风系统兼作排烟系统创造了条件。 汽车库内设置机械排烟系统时，应同时设置进风系统，且送风量不宜小于排风量的50%，进风方式通常有自然补风和机械送风。利用车道自然补风应保证火灾时车道出入口保持敞开，有些车库的出入口处设有防火卷帘，平时收起时不影响进风，但火灾时放下后是无法保证足够进风的，这时必须设置机械进风系统。根据《汽规》5.3.3规定，当汽车库和汽车坡道上均设有自动灭火系统时，坡道的出入口可不设防火卷帘，这样可以简化排烟系统设计，节省投资。 五、挡烟垂壁应如何正确设置？ 《汽规》关于最大防火分区与最大防烟分区要求均为不大于2000 m2，这样一个防火分区可作为一个防烟分区或几个防烟分区，但防烟分区不能跨越防火分区。防烟分区的划分可以采用挡烟垂壁以及从顶棚下突出不小于500的梁。这一点往往被人误解梁底比楼板底突出50cm以上，因为风管和排烟口也在梁下面，梁是没有办法起挡烟垂壁作用的。大部分情况梁高虽然有50cm以上，但还是应该用挡烟垂壁来划分防烟分区，设在大梁底下或者吊顶以下50cm。挡烟垂壁有为活动或固定两种形式，由烟感器控制，也可现场手动控制。 六、平时排风口可作为火灾时的排烟口吗？ 《高规》第8.4.4规定：排烟口平时关闭，并应设置手动和自动开启装置。第8.4.8规定：当任一排烟口或排烟阀开启时，排烟风机应能自行启动。因此排风系统兼作排烟系统时，排烟口必须单独设置，平时是关闭状态，而且每个防烟分区内必须有一个，排烟口开启要有烟感器自动控制，每一个防烟分区排烟口必须反映到消防控制中心，同时进行报警，排烟口与排风口必须连锁控制，即任何一个防烟分区的排烟口打开进行排烟时，其排风系统的所有排风口必须全部关闭。因此一般排风口不能作排烟口，除非是只有一个排风口。但对于地下车库来说，《汽规》并未作出次类规定，第8.2.5只要求排烟支管上设置280 ℃排烟防火阀，排烟防火阀应联锁关闭排烟风机。这表明《车规》要求比《高规》要低，故在地下车库排烟系统中平时排风口可作为火灾时的排烟口。     七、排风系统可兼作排烟系统吗？ 《高规》第8.4.10规定：排烟系统与通风系统合用时，必须采取可靠的防火安全措施，并应符合排烟系统要求。《汽规》第8.2.1规定机械排烟系统可与通风系统合用。地下车库火灾的排烟量与正常运营时排风量一致，气流组织相同，通风系统可以兼作火灾时的排烟系统，将排风、排烟系统合二为一，平时作排风系统使用，火灾时转换为排烟统使用。排风系统只能负责一个防火分区的排风时才能兼作排烟系统。即跨越防火分区的排风系统不能兼作排烟系统。 八、排烟量应如何正确计算？ 《汽范》第8.2.4 排烟风机的排烟量按换气次数不小于6次/h计算确定。当担负一个防烟分区排烟时，这时很好按6次/h计算；担负两个或两个以上防烟分区排烟时，每个防烟分区按6次/h计算，但此时排烟风机的排烟量应如何计算？是按各个防烟分区排烟量的总和还是最大防烟分区排烟量的二倍？因此排烟系统的设置也不应跨越防烟分区，每个防烟分区设置一套排烟系统就可以按规范计算了。 九、排风、排烟系统合用的设计方式 地下车库通风排烟系统的设计主要有以下几种方式： 方案一  车库排风、排烟风机合用,两系统管路、风口均分开设置。 方案二  车库排风、排烟风机和管路合用,但风口分开设置。 方案三  车库的排风、排烟风机和管路合用,排风口、排烟口部分合用。 方案四  排风、排烟系统及风机均合用,排风系统不做下部排风。 按照现行国家有关规范，方案四通风、排烟系统将所有排风口做成固定百叶风口,兼做火灾时排烟口使用,此方案系统简单,仅需在排风机入口设280 ℃熔断防火阀,系统控制少。具体设计步骤如下:     (1)先根据6 次/ 小时换气次数计算出排风量。     (2)将风口排风量、风口个数及风口的限定风速,确定出上下部各排风口尺寸，并将上部排风口做成固定百叶风口。     (3)用全部排风量(即排烟量) 除以上部排风口个数及尺寸后,校核各上部固定百叶风口的排烟风速,以小于7m/ s为宜，否则应适当放大上部固定百叶风口尺寸,以满足排风排烟的要求。     (4)采用相同的方法分段校验各段排风管尺寸是否满足排烟的要求。 假定某地下车库一个防火分区面积4000m2（设有自动灭火系统），按照防烟分区面积不超过2000m2，划分为二个防烟分区，每个防烟分区设置一个排风兼排烟系统，设机械送风系统和机械排风排烟系统。机械送风系统送风量按50~80%排风量，室外空气经送风机由双层百叶风口送入车库，送风管出机房后设一个70 ℃防火阀。排风排烟系统合用一套风管系统，排风量为36000 m3/h，排风机采用专用高温排烟风机，风机入口设280 ℃排烟防火阀，排风口为固定百叶风口，保证防烟分区内的任意一点到排烟口的距离应小于30m ，满足排烟系统的设计基本要求。 这样平时排烟口关闭，排风口打开，进行平时通风；一旦烟感器报警，自动进行火灾时排烟，排烟温度达到280 ℃时，排烟防火阀关闭，停止运行。进风系统同时运行，进风温度达到70 ℃时，防火阀关闭，停止运行。此方案符合规范要求，系统布置简单，控制部件少，具有设计合理、功能全面，同时又具有工程造价低，施工难度小等优点。 十、设计中应注意的问题：     1、每个通风、排烟系统所负担的面积尽量不超过2000m2，否则，风道尺寸过大，不便布置，且风机风量大，系统运行灵活性差，能耗大、噪音大。 2、在选择送风、排风机房位置时，尽量将其对称、对角布置，这样可以送风、排风均匀，且减少管路交叉，又易保证地面上排风、排烟竖井的排风口与送风竖井的取风口间的距离要求。另外，在设计中应将取风口设于上风口位置。     3、排烟口应尽量与排风口合用，少用或不用板式排烟口，这样可减少活动部件投资，电气控制简单，施工方便，系统可靠。 4、风管必须采用不燃材料制作，厚度符合防火要求。 5、进、排风系统配电必须采用最末一级双电源切换。 综上所述，地下车库排风，送风及排烟系统设计应尽量简化系统、节省造价、少占建筑空间，但必须满足消防要求，自动控制系统必须安全可靠，平常要注意消防控制系统维修保养，如果一旦失火，能保证排烟系统正常工作。尽量减少灾损失。