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摘要：本文主要是选择某个实际工程设计中一个常规地下室中的排风兼排烟系统及设备用房的独立排风系统为例，通过对这些系统的阻力损失的计算（采用假定流速法），阐述影响这些系统的阻力损失的主要因素，从而说明在设计中对这些系统设计时应该注意的方面，从而尽量避免不必要的阻力消耗，为实际工程设计提供相应的参考。
关键词：地下车库；排风兼排烟系统；排风系统；沿程阻力损失；局部阻力损失
随着我国改革开放的进一步深入，我国的经济得到了前所未有的飞速发展，近年来我国的许多大城市车辆的增长速度都比较快，尤其是一些特大城市、经济特区，其车辆保有量达到了前所未有的数量。在这种情况下，城市对停车设施的需求量也在不断增加。与之相应的是，大型汽车库的建设在成倍增长，许多城市的政府部门都把建设配套汽车库作为工程项目审批的必备条件，并制定了相应的地方性行政法规予以保证。特别是近几年随着房地产开发经营的增多，在新建大楼中都配套建设了与大楼停车要求相适应的汽车库，由于许多城市用地紧张，地价昂贵，许多汽车库多建在地下空间。
地下汽车库一般停放有大量汽车，地下车库里含有大量汽车排出的尾气，而且除汽车出入口外一般无其他与室外相通的孔洞，因此必须进行机械通风。另外，由于地下车库的密闭性，一旦发生火灾时，高温烟气会因无处排放而在地下停车场内蔓延，因此还必须设置机械排烟系统，相应的还需设置机械进补风系统。同时，为了节约空间，现在很多设备用房均布置在地下室，比如生活水泵房、生活水箱间、变配电用房等，而这些设备用房往往由于其各自的特殊性，均需要设置相应的通风系统且大多数是设置独立的送排风系统。可见，对于地下室的设计中便涉及许多必要的通风系统，那么必然涉及这些系统的阻力损失问题，而系统的阻力损失问题是一个暖通设计师应该重点关注的问题。对一个风系统的阻力损失准确的判断，有利于在方案阶段提出比较合理的专业方案：有利于初步设计阶段合理的确定风机房的位置以及设备大小的判断，并形成初步的工程概预算量，从而提高设计质量和效率。而在施工图设计阶段需要对风系统进行详细的水力计算，以便准确的为系统配备合适的动力设备。因此，笔者结合在实际工程中从事地下室设计的情况，从地下车库的排风排烟系统、设备用房的通风系统这两个方面写一点关于这些系统的阻力损失的个人看法，希望能得到各位读者的指导。
1、地下车库通风系统
1.1、排风工况
图1
在实际建筑的地下室工程设计中，为了减少设备投资，节省设备占用空间，在满足使用要求的前提下尽量节约资源，往往将地下车库的排风排烟系统合用，因此在地下车库的排风排烟系统中往往涉及排风工况和排烟工况下的两种不同的气流速度，也就存在两种不同的气流阻力损失。为了主要说明在地下车库的排风排烟系统的阻力损失中，影响阻力损失的主要因数，而不是比较不同气体的阻力损失情况，本文主要对排风工况进行计算对比，对排烟工况仅论述其阻力损失的大小情况。现以某一地下室车库的排风排烟系统为例进行阻力损失计算，为了对具有不同管道长度和不同管件及附件数量的排风排烟系统进行计算分析对比，现选取某一地下车库两个不同防烟分区的具有不同管道布置及走向的排风排烟系统为例进行水力计算，系统的每个吸风口的风量均为1500m³/h，系统图示如图1、图2所示，计算结果如表1、表2所示。
地下室排风排烟系统一：
地下室排风排烟系统二：
最不利环路各管段编号如图中所示，各管段尺寸大小如表中所示。从计算结果可以看出最不利环路长度较小（输送距离较短）的这个系统（以下简称系统一，系统编号为EA/SE-2-1-01）的阻力损失反而比最不利环路长度较长（输送距离较远）的这个系统（以下简称系统二，系统编号为EA/SE-2-3-01）还大。可以看出这两个系统沿程阻力损失并不大，并且均只占有整个系统阻力损失较小的份额，主要损失发生在局部构件上，尤其是发生在机房处。由于系统二比系统一输送距离长，沿程阻力损失也相应大些。从计算结果可以看出在机房外的管段上，系统一比系统二在两个弯头处也有不小的局部阻力损失35.3Pa。在机房里面，由于系统一的风机与其他排风排烟系统有共用风井的情况，所以系统一在风机出口处设置了防止气体回流的止回阀，而系统二没有与其他系统共用风井，没有相互气流串通的可能，所以系统二未在风机出口设止回阀，所以系统一比系统二在止回阀处产生了较大的局部阻力损失120Pa。而在管段的其他地方两个系统阻力损失相差不太大。从表2中数据可以看到，系统二的最不利输送距离已经达到了86米，这在一般的地下车库的排风排烟系统中算是比较长的输送距离了，但其整个阻力损失仅为341.4Pa，而系统一的最不利环路的输送距离仅为59米，而其阻力损失却达到461Pa。从表中可以看出系统一在机房外的管段中虽然输送距离短，但局部构件阻力系数较系统二大，而系统二的管路输送较长，因此，两个系统在机房外的阻力损失相差不是很大，两者主要差别在于系统一的止回阀上，止回阀的使用风速要求不小于8m/s，空气通过其的阻力损失往往较大。所以，在实际工程设计中，对地下车库的排风排烟系统阻力损失的判断不能仅仅停留在该系统的总体长度上，而应该把关注点放在系统的整体布置情况上，针对某一具体的地下车库防烟分区，考虑排风排烟系统可能有的总体布置，在系统布置上尽量减少管道局部管件及附件的数量。当该防烟分区比较大，系统可能的布置比较长时，如果系统的整体布置上并不存在较多的管路管件及附件以及系统的局部构件阻力系数并不算大，那么这种系统不一定就有较大的阻力损失。所以，一些设计师认为系统管路越长，阻力损失越大的观念是不正确的，这需要综合性判断。
1.2 排烟工况
对于排烟工况，由于实际工程设计中，往往采用排风排烟合用一个系统的工程实践，而对于地下车库的一个防烟分区排风量和排烟量往往又是不一样的，因此在工程实践中多选用一台双速风机来实现低速工况用于排风功能，高速运转时实现排烟功能，由于规范对于排风排烟两种工况有不同的风速要求，排风时要求风速不宜太高，排烟时允许有较高的风速，因此在系统管道的设计时往往以排风工况为准进行设计计算，对排烟工况只需做风量和气体密度的修正便可得到排烟工况下的阻力损失。从而为双速设备的选择提供指导。
图2
2、设备用房的通风系统
在一个大楼地下室的设计中往往将很多设备用房设置在地下室中，比如生活水泵房，生活水箱间、变配电用房、制冷机房等等，为了维持各设备用房适当的空气品质，排除有毒有害物质，必须对这些房间进行通风设计，而要实现这些地下室的设备用房的自然通风往往不现实，而且现有规范明确提出这些房间大多必须要采取机械通风措施，所以这些房间的机械通风系统也是地下室风系统中不可缺少的重要组成部分。而对于设备用房的通风系统其相对于地下车库的通风系统有其自身的特点：这些风系统往往只负担一个或者几个面积不大的房间的排风或者送风，其承担的风量远比地下室通风系统承担的风量小；系统中包含的排风（送风）支管少，局部阻力构件少；风机作用长度往往较小。因此，其阻力损失情况一般与地下车库不同。现选取某工程地下室生活水泵房和生活水箱间的排风系统为例进行阻力损失计算，系统如图3所示，计算结果如表3所示。
图3
从计算结果可以看出，设备用房的通风系统的阻力损失仍然主要消耗在管道局部阻力构件上，沿程损失占有的份额很少，主要损失仍然发生在机房处。该系统的输送距离是36米，基本是一个实际设计中对设备用房通风的一个正常的输送距离，由于该排风系统和另一个排风系统合用排风井，故该系统在机房处设有阻力消耗较大的止回阀。其总阻力损失为324.1Pa，可见对于一般的设备用房的通风系统，在局部构件较多的情况下考虑350-400Pa的阻力损失比较合理，如果系统上没有设置止回阀这种局部阻力较大的构件，那么系统考虑300Pa左右的阻力损失是合理的，具体情况依据实际系统布置情况而定。同时也可以说，如果在实际设计中由于建筑的实际情况限制，使得某设备用房的输送距离可能较大时，那么在条件许可的情况下，设置输送距离较长的设备用房通风系统也是可行的，但最好在与建筑合理配合下尽量缩短系统的输送距离，减少局部构件数量，尤其是阻力损失较大的局部构件的数量，以便使得动力设备型号减小，使得系统比较经济。
结论：
（1）对于地下室车库排风兼排烟系统、设备用房的排风系统，其主要阻力损失为局部阻力损失，沿程阻力损失仅占有较小的份额；其主要阻力损失发生在机房处，机房外的阻力损失并不大，只占有整个系统阻力损失的较小份额。
（2）对于地下车库的排风排烟系统及设备用房的排风系统来说，影响其阻力损失大小的主要因素在于系统的整体布置情况及局部构件的使用情况上，主要阻力损失并不在于系统的最不利输送距离上，即如果当一个系统由于建筑条件的限制而导致输送距离较长时，若从其结合建筑及通风效果的整体布置上来说，系统并不存在较多的局部构件或者说系统没有阻力损失较大的局部构件，那么实现这个系统的长距离输送也是可行的。因此，对于系统阻力损失的判断不能仅仅停留在该系统的总体长度上，而应该把关注点放在系统的整体布置情况上，针对某一具体的地下车库防烟分区，考虑排风排烟系统可能有的总体布置及局部构件情况，尽量做到和建筑的较好的协调。
（3）对于地下车库的排风兼排烟系统，如果系统没有阻力损失较大的局部构件或者系统整体布置情况并不会导致较多的局部阻力损失，那么考虑450-500Pa左右的动力大小是合理的；如果系统存在较大的局部阻力构件或者系统整体布置会导致局部损失较多，那么需要考虑600Pa左右的动力大小。而对于排烟系统，由于排烟时风速往往较大，从而导致局部损失较大，所以排烟工况的动力大小需要在排风工况下相应加大。
（4）对于地下室的设备用房的通风系统来说，在局部构件较多的情况下考虑350-400Pa的阻力损失已经足够，如果系统上没有设置止回阀这种局部阻力较大的构件，那么系统考虑300Pa左右的阻力损失是合理的，具体情况依据实际系统布置情况而定。
（5）在实际风系统的设计中，要尽量和建筑协调配合选择机房的位置，在机房位置已定的情况下尽量在满足通风效果的前提下合理设计系统的整体布置，尽量减少局部阻力构件尤其是局部阻力较大的构件的使用，从而在跟建筑合理协调配合下以较小的设备动力消耗去实现较好的通风效果。
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论文作者:李佳恒
论文发表刊物:《基层建设》2018年第4期
论文发表时间:2018/5/22
标签：系统论文; 阻力论文; 损失论文; 排风论文; 排烟论文; 局部论文; 构件论文; 《基层建设》2018年第4期论文;