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摘要：本文简要介绍了地下车库设置排风系统的必要性、 防火分区和防烟分区的划分原则，对防排烟系统的排风量和排烟量计算、对排风系统与排烟系统合用的可行性及应注意的问题进行了详细的论述，并通过工程实例分析，阐述了高层建筑地下车库平时通风与火灾时排烟合用系统的设计要点。
关键词：地下车库；通风；排烟
0引 言
随着我国国民经济的飞快发展，高层建筑日益增多，城市的小型汽车每年都在迅猛的增加，因此，为了解决汽车存放和城市用地日益紧张的问题，高层建筑地下汽车库的这种建筑类型就应运而生。高层建筑地下车库一般为一层到三层，基本上都处于半封闭的状态，汽车进入地下车库后会排出一些废气，如果不能及时排除这些废气，将可能会引发火灾。因此，为了防止和减少火灾造成的危害，高层建筑地下车库的防排烟措施就显得至关重要。另外，地下室往往设置一些如：消防水泵房、制冷机房、高低压配电室、换热站、通风机房等设备房，因此地下室往往集中了水电暖、通风、消防等管线，尤其是通风排烟管道占用较大空间而备受关注。因此所采用的防排烟系统形式、平时通风方式以及火灾发生时防排烟系统能否达到消防要求十分重要。
1 地下车库通风与防排烟设计的依据
地下车库因归属于地下建筑的一部分，多与多层或高层建筑连用，在地下停车库的消防设计中应严格按照相关规范要求，即 GB50045 －95《高层民用建筑设计防火规范》 （2005 年）、 GB50098 － 98《人民防空工程设计防火规范》 （2001 年）、 GB50067 － 97《汽车库、 修车库、 停车场设计防火规范》 的有关规定执行。规范中对地下车库的消防设计标准进行了明确规定，尤其是对于密封性较强的地下停车库的通风、 排烟设计。其中地下车库要求设置机械排烟系统，防烟分区的设计应满足不得跨越防火分区，且每个防烟分区的建筑面积≤2000m 2。由于防烟分区和防火分区的规范要求，在实际的消防设计中，往往选择将二者相互结合的进行考虑和设计，即通风系统和排烟系统互为作用，形成相互统一的整体。因此，日常使用时，可以将通风排烟系统跟建筑防烟分区来结合进行考虑，兼顾考虑的原则具有最大两个优势：一方面利于通风系统和排烟系统的并用，避免了设计和施工中的资源浪费；另一方面保证通风和排烟风管按防护单元设置成独立系统，不会出现通风和排烟风管跨越防护单元现象。
2 地下车库火灾的特点
2.1 地下车库的定义与分类
地下汽车库是指室内地坪面低于室外地坪面高度超过该层车库净高一半的汽车库。地下车库的分类方式有很多种，按照汽车库规模，《汽车库、修车库、停车库设计防火规范》（以下简称为汽规）把车库分为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ四类；按照地下车库与地面建筑的关系，分为单建式和附建式两种，附建式车库应用相对广泛；按车辆进库方式，分为坡道式、机械式和两种混合的半机械式。
2.2地下车库主要火灾隐患
汽车库火灾兼有液体火灾和固体火灾的特点，根据地下车库风险性评价研究，地下停车库的主要危险源为汽车存放单元中存放的汽车，控制间内的控制柜及线路，弱点机房线路和风机房的电器线路，其中停放在库内的汽车是最主要的危险源。
2.3地下车库的火灾特点
地下车库具有相对封闭、出入口少、自然通风不足、泄压面积小的建筑特点，一旦发生火灾，烟气和热量都很难散发出去。升温速率快，烟气浓度大、能见度低会导致人员疏散、灭火救援困难。车辆中的燃料和合成装修材料会形成大量的火灾荷载，在强辐射热的作用下油箱容易爆炸，极易引起附近车辆的燃烧，进一步扩大燃烧范围。同时，车库内车辆不容易撤离，易造成大量财产损失。附建式地下车库与地上建筑相连通，大火和烟气通过竖向通道向上部空间传播，对地上建筑和人员安全造成极大的威胁。
3 防排烟和通风系统的选择
3.1 通风系统和防排烟系统根据各自的设计要求和参数设置
成两个完全独立的系统每个系统用各自独立的风机、风管、风阀和风口，排风系统按上部排出 1/3 废气，下部排出 2/3 废气分配。平时开启送风和排风系统，排烟系统关闭，仅对车库进行平时通风，火灾时排风系统关闭，开启排烟系统进行排烟。
优点是：
①排风和排烟独立，相互影响小
②防火阀使用少，控制系统简单，合理。
缺点是：
①初投资高、设备多占用面积大。
②车库中包括送风风管，排烟风管，平时排风的上下两道分管，布置较困难，而且也不便于施工。
③汽车尾气大多是高温气体，浮力很大，而且由于平时车辆的来回流动的扰乱，尾气基本上不会停留在车库下部，实际工程中设计往往不设置下部排风。
④排烟风机平时不运行，必须进行时常检修和试运行，以保证着火时能正常工作。
3.2 排烟和排风风口、风管和风机完全合用的系统这种系统排烟和排风合用风机需要采用双速风机，高速档满足着火时排烟量的设计要求，低速档满足平时排风风量要求。平时风机低速运行排风，着火时其他防烟分区排风系统关闭，着火防烟分区排烟风机高速运行，进行排烟。
优点是：
①排风均匀，排烟点到位，便于及时排烟。
②排烟、排风合用一套系统，布置简单，施工起来也更容易，初投资也低。
③排烟风机平时处于运行状态，出现问题能够及时发现解决，着火时排烟更可靠。
缺点是：
①工程中往往采用双速风机的高速档作为排烟，低速档排风，但是双速风机低速运行时的排风量一般大于设计排风量，造成平时运行的浪费，而且噪音也会比单独设置排风风机大。
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②平时排风的要求采用常开风口进行排风，各个支管的风量分配往往不同，仅仅依靠风管截面积的变化很难实现风量按设计要求分配，这时必须采用风管或风口调节阀进行调节，这样会减小排烟时管道的截面积，增加排演系统阻力，影响着火时排烟效果。
3.3 通风系统和防排烟系统部分分开设置
排风、排烟管道合用，单独设置风口和风机的系统。这种系统中每个防烟分区设排烟风口，然后在每个必要部位设置电动排风口。这种系统风量平衡可以通过安装带有调节阀的风口实现，火灾时关闭所有排风口，着火防烟分区排烟口根据消防控制室指令打开排烟。
优点是：
①排烟系统不会受排风系统风量平衡调节阀的影响。
②平时排风风量也比双速风机低，噪音小。
缺点是：
①排风与排烟转换需要关闭所有的排风口和打开着火防烟分区的排烟口，故自动风阀数量多，控制机构复杂。该系统由于控制环节多，可靠性亦较差。
②排风系统由于采用带调节阀门的风口，初投资也未必比1.2 的节约。
③同1.1排烟风机平时不运行，必须进行时常检修和试运行，以保证着火时能正常工作。
3.4 排风、排烟干管合用，支管分开的系统这种系统干管上不装风口或只装排烟时一次性关闭的排风口，支管分为排风支管和排烟支管。日常排风和火灾时排烟靠切换相关阀门来实现，这种方法基本上是前两者的中和。
4 地下车库通风及防排烟系统防火设计及评估
4．1 排烟系统安全设计标准
地下车库的安全设计标准决定着人员安全疏散时间，根据我国学者常用的生命危险判据，如果火灾发展30 min内冷空气的高度不低于 1.5 m，距地板1.8 m内，气体中氧气体积分数大于12%，CO2，CO体积分数分别小于 6 和 1 400 × 10－6，距离地板1.8 m 冷空气的温度不高于65 ℃，热烟气层的温度不高于600℃，认为是安全状态。
4．2 地下车库排烟量确定
地下车库排烟量的确定，需要确定三个因素：1）排烟量；2）补风量；3）换气次数。根据 《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》中的规定，排烟量的计算公式为：L = V × N （1）其中，L 为排烟量，m 3 /h；V 为防烟分区的体积，m 3；N 为换气次数，N≥6。规范中规定换气次数不小于 6 次/h。在前文中，我们提到同一频率的定风系统在实际工程的运用有一定的局限性，相比之下变风量的排烟系统可以有效控制火场烟气的蔓延和火场温度的提高。根据张培红等人的研究结果，在 300s以前采用低频率，300 s 之后将换气次数提高到 40 次/h。《汽规》规定补风量不应小于排烟量的50%，但在实际工程中一般按照 60%计算比较合理，当选用太低的补风量时，楼梯间会因负压过大而打不开门。
4．3 排烟系统管道设计方式
常见的排风系统和排烟系统的布置方式有三种：一是排风系统和排烟系统完全独立，这种方式管道占用地下车库的空间大，投资成本大；二是排风系统和排烟系统合用主风管道，风机独立设置，两台风机并联连接管道，这种方式投资大、可靠性低；三是排烟系统和排风系统完全共用，即管路系统、排风口与排烟口、排风机与排烟机均合用，这种方式空间利用率高，投资成本相对低，可靠性高。
4．4 诱导式排烟系统的应用
诱导通风系统又称为无风管诱导通风系统，借助射流风机喷嘴喷出的少量气体，诱导、搅动风机周围空气并带动其至特定的方向，在无风管的条件下，形成从送风机到排烟机的定向空气流动，从而达到稀释有毒气体的浓度。这种方法通风效果好，节省空间，初期和运营费用低，比较适用于大空间建筑。
5 排烟口与排风口一致的探讨
地下车库由于烟气密度小，排烟口设置位置多在车库上方，通常的做法是采取排风口在车库的上部和下部都设置的方式，宜从上部排出风量的 1/3，而下部排出 2/3，但在实际中很难实现。汽车有害气体均从尾气散发，而尾气的排放温度最高可达 500℃，高温作用下造成气流的浮力，无法按照预想滞留在车库的下部；再者，适用于轿车的地下车库，由于净高多在2.8m 左右的限制，上下均设置风口，不利于实际施工的同时，也无法满足在空间的下部设置风口。根据实际的研究，全部的风口应设置在上部，这样也可以满足排烟的要求，无需进行排风和排烟的切换，使得结构简单，工作具有稳定性。
6 案例设计分析
通过典型的设计案例进行分析，可以更为清晰明确的得出地下车库通风排烟系统的设计。某大型商住小区建地下停车库，建筑占地28253.58m2，总住户2240户。地下汽车库防火分类为Ⅰ类，耐火等级为一级，按照规范规定设有自动喷淋灭火系统。设计分为 A、B 两个区，沿东西向右地下通道相连（双车道通行）。以小区自用车库为主，设计时对地下超过 20m 的内走道，面积超过100m2的房间均采用机械排烟和机械送风的方式，排烟量均按防烟分区的面积的60m3/m2计算，排烟时送风量（新风）按排烟量的50%计算，防烟分区的面积不大于500m2。
根据规范要求，地下车库的机械排烟系统排烟量按 6 次/时计算，送风量按排烟量的50%计算。防烟分区内排烟口距最远点的水平距离小于30m设置，采取通风排烟共用的方式设置，排烟支管设280℃常开防火阀。排烟机新风道采用钢板材质，防火阀、风机处采用单独支吊架。排烟口距最远排烟点小于30m，排烟风机采用双速风机，低速风量兼顾平时排风及通风换气需要。
根据设计方案可以看出，通风排烟系统的共用，减少了资源的浪费，更是科学合理的设计方案，由于小区人员密集，地下车库以小型轿车为主，在计算通风排烟量时，均采取相互衡量的方式。在规定的防烟分区内，50%的排烟量计算，按1h的速度，完全能够达到通风和排烟的要求。
7 总结
地下室车库的通风、防排烟的设计应严格遵守《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》，同时满足《公共建筑节能设计标准》、《全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调·动力》（2009版）的有关规定，应尽量考虑采用自然通风，当需机械排风排烟时因合理划分防火防烟分区，结合实际工程，尽量采用排风排烟合用的防排烟模式，这样能将设计出来的通风防排烟系统变得经济、安全又合理。
参考文献：
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[4]刘亮，孙旋.关于民用建筑防排烟设计某些问题的探讨[J].暖通空词，2005，35（2）：40-43.
[5]刘海燕，甄诚.地下车库排风、 排烟合用系统的设计应用[J].消防技术与产品信息，2011，（7）：5-7.
论文作者:区伟雄
论文发表刊物:《基层建设》2016年10期
论文发表时间:2016/7/28
标签：排烟论文; 系统论文; 排风论文; 地下车库论文; 风管论文; 风口论文; 风机论文; 《基层建设》2016年10期论文;