地下停车场通风设计

　　简介： 如何解决好地下停车场的通风和防排烟设计问题是地下停车场设计中的一个重要问题。要求设计既足满足平时通风要求，排除汽车尾气和汽油蒸气，送入新鲜空气；又要满足火灾时的排烟要求。另外，地下停车场应该同时考虑设计机械排风系统和机械排烟系统，并且要处理好二者的关系。为此，本文主要总结国内有关地下停车场通风设计中的一些问题。
　　关键字：机械排风系统 机械排烟系统 自然补风
　　前言
　　近年来,随着城市现代化建设的不断发展,城市交通中使用的中小型汽车数量飞速增长,因此,地下停车场、车库的建设也将随之而发展，以解决汽车存放与城市用地日益矛盾的问题。
　　地下停车场的兴建，为暖通空调工程师提出了新任务。如何解决好地下停车场的通风和防排烟设计问题是地下停车场设计中的一个重要问题。要求设计既足满足平时通风要求，排除汽车尾气和汽油蒸气，送入新鲜空气，以使有害物含量达到国家规定的卫生标准的要求；又要满足火灾时的排烟要求，以保证火灾发生时迅速扑灭火源，防止火灾蔓延，限制烟气的扩散，排除已产生的烟气，以保证人员和车辆撤离现场，减少伤亡，保障消防人员安全有效地扑救。另外，地下停车场空间很大，又处于半封闭状态，轻此，一般来说，地下停车场应该同时考虑设计机械排风系统和机械排烟系统，并且要处理好二者的关系。为此，本文主要总结国内有关地下停车场通风设计中的一些问题。
　　1、地下停车场有害物的种类及危害地下停车场有害物的种类及危害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。它们来源于曲轴箱及排气系统。燃油箱、化油器的污染物主要为碳氢化合物（HC），即由燃油气形成的。若控制不好，其污染物将达到总污染物的15％～20％；由曲轴箱泄漏的污染物同汽车尾气的成分相似，主要有害物为CO、HC、（NOX）等。有的汽油内加有四乙基铅作抗爆剂，致使排出的尾气中含有大量铅成分，其毒性比有机铅大100倍，对人体的健康和安全很危害很大，其表现有：
　　（1） 一氧化碳是最易中毒且中毒情况最多的一种气体，它是碳不完全燃烧的产物。当人吸入一氧化碳，经肺吸收进入血液。因一氧化碳与血红蛋白的亲和能力比氧气大210倍，因而很快形成碳氧血色素，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 ）大量的氮氧化合物（NOX）排到空气中也引起人们的中毒，对粘膜、吸收道、神经系统、造血系统引起损害。
　　（3 ）汽油热气内毒性最大的是芳香的碳氢化合物，各种牌号的汽油内芳香的碳氢化合物的含量一般为2％～16％。当人们吸入汽油蒸气后，会引起人的特殊的刺激（以如麻醉）。当中毒严重时，将会导致人们丧失知觉，并引起痉挛。
　　（4） 有易燃易爆危险。汽油发爆极限为下限2.5％，上限为4.8％。当空气内一氧化碳的含量为15％～75％时，一氧化碳也会发生爆炸。
　　汽车在地下停车场内的启动、加速过程均为怠速运转。文献[1]指出，在怠速状态下，CO、HC、NOX三种有害物散发量的比例大约为7：1.5：0.2.由此可见，CO是主要的。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均能满足《标准》的要求。
　　2、排风量与送风量的计算方法排风量与送风量的计算方法目前，国内尚未制定出正式的地下停车场通风设计计算的统一规定。各种资料和文献[1]、[2]、[3]、[4]中介绍的排风量的计算方法也各不相同。目前常用的有：
　　用规定的换气次数方法确定地下停车场的排风量与送风量
　　《民用建筑采暖通风设计技术措施》中第4.26条规定，如无计算资料，可参考换气次数估算，一般排风不小于6次/h，送风量不小于5次/h.夜间或备用电源时，允许降低为3次/h.
　　1985年清华大学编制《地下车库设计标准》第125条规定，一般情况下，停车间和坡道的换气次数到6～10次/h，即可满足稀释有害气体的需要。
　　文献[3]推荐，地下停车场层高在3～4m时，排风量为7～9次/h；层高在3m以下时，排风量为9～11次/h.
　　文献[4]推荐，机械排风量换气次数按5～6次/h计算，送风量为换气次数4～5次/h.
　　由此可见，推荐的换气次数相差很大，因此，设计者选用时，应根据地下停车场的实际情况仔细、分析、比较、慎重选取。另外，还应该注意到，由于地下停车场平均每台占面积不同。通常为20～40m2.据文献[5]介绍，有的停车场竟达到每台车占地50m2（如日本大阪长掘地下车库面积指标为55.8m2/台）。这样，若用换气次数确定地下的地下停车场的排风量，对于两个停车位相同、有害气体排量相近的停车场而言，其计算邮的排风量会出现相差一倍械中的现象。也就是说，不加分析地盲目用换气次数计算地下停车场的排风量，就有可能出现风量过大的现象，造成通风设备实投资和运行费用的浪费；也可能出现风量过小，造成停车场内有害物超过允许浓度的现象。
　　按全面通风稀释有害气体计算地下停车场的排风量和送风量
　　地下停车场按全面通风考虑，停车场内有害气体浓度C处稳定状态时，所需的全面通风量为
　　L=G/C-CO, m3/h （1）
　　L——地下停车场排风量， m3/h G——地下停车场有害气体产生量，mg/h；C——地下停车场有害气体允许浓度，mg/ m3；CO——地下停车场地面上大气中有害气体浓度，mg/ m3.
　　众所周知，地下停车场内同时散发数种有害气体浓度，排风量应根据公式（1），分别计算出稀释各在害气体所需的风量，然后取最大值。然而根据文献[1]的分析，稀释CO的排风量L是最大值，因此，根据地下停车场CO允许浓度计算排风量即可。根据国家标准[6]规定，车间空气中CO的最高允许浓度为30mg/m3，当工人工作时间一次不超过30min时，CO允许浓度可放宽到100mg/m3.故地下停车场内空气中CO的允许浓度建议取100mg/m3.
　　地下停车场内汽车尾气排放量
　　另外要注意到，地下停车场停放的汽车尾部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550℃（国产车）、500℃（进口车）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。为此应进行温度修正。其计算公式为
　　Qi=T2WSBiDit10-3/T1,m3/h （2）
　　4 Q=ΣQi,m3/h （3）
　　i=1
　　式中
　　Q——地下停车场内汽车排气总量，m3/h Qi——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——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确定，一般取0.5～1.5；W——地一停车场的停车总车位数，台；Bi——i类汽车单位时间的排气量，每台1/min，可由表1查取；Di——i类占停车量总数的百分比；t——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——汽车的排气温度，K，国产车T1＝825K进口车T1＝773K；T2——地下停车场内空气温度，一般取T2＝293K.
　　地下停车场内的CO排放量可用下式计算
　　4 G=ΣQiCi,m3/h （4）
　　i=1
　　式中
　　G——地下停车场CO的产生量，mg/h ；Gi——i类汽车排放CO平均浓度，mg/m3，由表1查取。
　　3 地下停车场地面上大气中CO浓度
　　由公式（1）计算地下停车场的排风量时，地下停车场在面上大气中的CO浓度，据文献[5]实测值为2.71～3.23mg/m3，设计中可取2.5～3.5mg/m3.
　　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85％～95％。另外的5％～15％补风由门窗缝隙和车道等处渗入补充。
　　注意解决好排风量与排烟量不一致的问题
　　地下停车场排风系统的排风量是根据全面通风稀释有害气体（如CO）至允许浓度以下为原则来确定的。而排烟系统的排烟量为，当排烟系统担负一个防烟分区时，应按该烟分区面积每平方米不小于60m3/h来计算；担负两个或两个以上防烟分区时，应按最大防烟分区面积每平方米不小于120m3/h来计算。排烟系统风机的最小排风量不应小于7200m3/h.这样，二者风量很难统一。例如，上例中排风量为16200m3/h，若分为两个防烟分区（400×2）时，其系统排烟量为48000m3/h.二者相差甚远。这是用一个系统平时排风、火灾时排烟的主要矛盾之一。在设计中应该很好地解决这个问题。其技术主要有：
　　1、设计中选用2台或2台以上风机并联运行。平时仅一台风机运行，火灾时根据烟感报警，通过消控中心连锁开启另一台风机投入运行，即2台风机并联运行。其中一台风机及风压适用于排风系统要求；2台风机同时启动并联运行风量和风压满足排烟量及风压要求。这种方式，排风机机房面积销大些，日常维修工作量也多些。
　　2 、选用双效风机。平时排风时可低速运行，火灾时可高速运行。目前，国内已有厂家生产双效速消防排烟风机和低噪声变风量排烟风机箱。如某系列双速排烟轴流风机机号NO5～NO12，高转速时，风量由8000m3/h到60000m3/h，风压由568Pa到720Pa；低速运转时，风量由4000m3/h到39700m3/h，风压由142Pa到320Pa.
　　3、 文献[3]建议将防烟分区划小，降低系统排烟量，使之与排风量一致或接近。如上述那个停车场（800m2）分为6个防烟分区的话，每个防烟分区面积为140m2，系统的排烟量为16800m3/h，与其排烟量一致。这样，用一个系统平时排风，火灾时排烟就无风量相差的矛盾了。
　　注意解决好排风系统与排烟系统对气流组织要求不一致的矛盾
　　地下停车场排风系统要求上部排出1/3，下部排出2/3的汽车废气；而对于排烟系统来说，根据烟气上升流动的特点，排烟口总是设置在停车场的上部。发生火灾时，为了防止火灾发生区烟气侵入非火灾的防烟区内的烟气，而非着火的防烟分区内排烟口应关闭。这与平时排风系统气流组织截然不同。这就要求在复合系统设计中，应采取有效的技术措施，注意解决好排风系统与排烟系统对气流组织要求 不同的矛盾。其解决方法通常有：
　　a.复合系统风道布置时，应充分考虑防火分区和防烟分区问题。一般来说，一个防火分区布置一个或二个复合系统，系统的分支管按防烟分区设置。
　　b.排风系统与排烟系统合用一条风道，如图1所示。为能同时满足排风与排烟对气流组织的要求，在图1上所示的复合系统上加装排烟防火阀（常闭）、防火阀（常开）、排烟口等附件。平时，风机1正常运行（风机2停止运行），排烟防火阀、排烟风口处于常闭状态，进行正常的排风。发生火灾时，防火阀5关闭，处于着火点内防烟分区的排烟口打开，排烟防火阀开启，风机2启动，与风机1并联投入运行，进行排烟。
　　但是设计该系统时注意，一般排风道内的风速为6～8m/s，而排烟风道内的风速可以达到排风风速的2倍以上，只要不超过20m/s即可。因此，平时排风与火灾时排烟完全可以共用一条风道，只是风道断面应该分别按排风要求和排烟要求计算确定其断面面积的大小，取其大者。或者，在划分防烟分区时，应注意其排烟量的大小，要与排风系统的风道断面面积的大小相适应。
　　c.排风系统与排烟系统分别各用一条风道，如图2所示。一条风道按排风系统要求时，另一条按排烟系统要求设计，通过阀门的启闭，来实现系统的运行。平时阀4关闭，阀3开启，风机1运行，排出汽车废气，保证卫生要求。火灾发生时，防火阀3关闭，根据火灾报警，通过消控中心，可自动打开处于着火点的防烟分区内排烟风口，并连锁打开排烟防火阀4，开启风机2，与风机1并联运行，进行排烟。此系统具有独立性强、平时排烟与火灾时排烟互不影响、可靠性高、排风与排烟合用一套风机系统（亦可用双速消防风机）、节省投资等优点。其缺点是风道布置复杂些。
　　注意好解决复合系统应符合防排烟的特殊要求问题
　　复合系统除了保证平时排风功能外，火灾时还要起到排烟作用。因此，系统布置、附件、风机的选择都要符合防排烟的特殊要求。
　　 系统的布置要与防火分区、防烟分区相适应。
　　 排烟风口的布置要符合有关的防火规范的要求。火灾发生时，严格按消防控制程序，控制复合系统的排风功能与排烟功能的转换；控制防火阀、排烟阀、排烟防火阀等附件的开启与关闭；任何一个排烟阀或排烟防火阀的动作，可自动使风机高速运转或使其余排烟风机启动。
　　 设备与附件的选择要符合有关防火规范的要求。例如，要求所选择的风机在280℃下，可连续运转30分钟。
　　考虑到风机的耐热程度和防止高于280℃的带火焰的烟气蔓延，在风机入口附近设置280℃关闭的排烟防火阀。
　　结语
　　本文对国内地下停车通风设计中的一些问题和作法进行了系统的总结，归纳出地下停车场通风设计中一些切实可行的技术措施和具体的实施方案，以供今后设计中参考。