大型建筑地下空间通风与防排烟系统设计研究

2015-10-31阮运琴

建材与装饰 2015年27期

关键词：排风量汽车库换气

阮运琴

（桂林市城市规划设计研究院　广西　桂林　541002）

大型建筑地下空间通风与防排烟系统设计研究

阮运琴

（桂林市城市规划设计研究院广西桂林541002）

随着我国经济的不断发展，大型建筑如同雨后春笋一般不断涌现，与此同时，大型建筑地下空间和防排烟系统已经引起了相关部门的广泛关注。大型建筑地下空间作为相对密闭的场所，其通风条件较差，空气成分复杂，火灾燃烧多为不充分燃烧，产生大量有毒气体，烟气多、升温快，极易造成重大人身伤害，所以加强地下通风和防排烟设计刻不容缓。

建筑地下空间；通风；防排烟；设计

1　前言

大型建筑地下空间具有结构功能复杂、相对封闭的特点，在实际设计过程中，急需要考虑通风条件，也需要考虑防排烟系统优化设计，在保证系统正常运行的基础上，最大限度的保护人们生命财产的安全。我国先后颁布了《建筑设计防火规范》、《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》等规章制度，对地下空间通风和防排烟系统做出了明确的规定[1]。笔者根据多年的工作经验，首先对建筑地下通风排烟系统进行了概述，对地下空间排烟、通风系统进行了理论分析计算，然后根据某具体大型建筑地下停车场为例，讲述了通风排烟系统的具体设计，具有一定的现实意义和参考价值。

2　大型建筑地下通风排烟系统概述

经济的发展带动了人们生活水平的提高，城市化进程不断加快，城市用地空间日渐紧张，可用土地越来越少。合理有效的开辟大型建筑地下空间能够有效合理的提高土地利用率，全面提高经济效益。大型建筑地下空间具有：高密闭性、管线多、出入口少的特点，所以在设计通风排烟系统的时候应该综合考虑多方面因素。常见的通风排烟系统有四种方式，具体如表1。

表1　大型建筑地下通风排烟系统

我国《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》规定：设有通风系统的汽车库，其通风系统应该单独设置；地下车库防火分区必须在2000m2范围内，采用隔墙、挡烟垂壁或从顶棚下突出不小于0.5m的梁来进行防烟分区的划分，排烟风机的排烟量可根据不小于6次/h的换气次数来计算。

3　地下空间排烟、通风理论分析

地下空间通风系统就是排除有毒有害气体，同时向地下空间送入新鲜空气，从而将污染物稀释降低到国家规定卫生标准，从而大大降低爆炸混合物危险性。排烟系统为了在发生火灾的时候能够迅速排除高温烟气，并且阻止烟气的快速蔓延，保证人员快速安全撤离现场，同时让消防人员进入车库及时扑灭火灾。所以排烟量和通风量的计算具有极其重要的作用，是设计通风排烟系统的基础和根本[2]。

3.1排烟分析及计算

地下空间火灾发生后车库内的温度高，能够达到800℃，火源附近温度可以高达1000℃，火灾时产生的烟气多，无法泄压，爆炸的几率比较高，极易造成连锁燃烧反应，发生火灾的时候，人员不容易逃离，易引起地面建筑燃烧。排烟风机的排烟量通常根据换气次数不小于6次/h来计算确定。排烟量公式如下：

式中：L-为排风量，单位m3/h；V-为防烟分区体积，单位m3；S-为防烟分区面积，单位m2；H-为防烟分区的实际高度，单位m；N-表示换气次数。

《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》中的规定：设置补风系统，且不宜小于排烟量的50％，补风量计算公式为：

式中：Ls——表示补风量，单位为m3/h。

实际设计过程中，应该合理组织排烟空气气流组织，喷嘴调整和布置灵活，杜绝出现通风死角。

3.2通风分析及计算

地下空间通风情况直接决定了地下空气的空气质量和热舒适性，所以应该保持地下空间空气流动性。只采用自然通风的方式，空气质量很难满足实际要求，所以应该建立一种非自然通风方式。大型建筑地下空间空气含有一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、二氧化碳（CO2）及甲烷（CH4）。笔者通过统计调查的方式，总结出通风量计算方式有三种：换气次数计算法、全面通风换气量法、经验公式法。实际计算过程中，换气次数计算法的送风量和地下空间排风量、规模、面积有关。经验公式法是根据经验法得到计算公式，受到多重因素的影响，内在因素包括建筑类型和布置方式，外在因素包括车流量大小和环境因素[3]。

比较常用的是全面通风换气量法。全面通风换气量计算法是按照按照将地下车库有害气体的数量降低到国家卫生标准规定的全面通风换气量来计算的。换气量按照分别稀释不同种类有害气体所需要的换气量进行计算并且取其中最大值的方式进行计算，通风量计算公式如下：

式中：G-表示通风量，单位为m3/h；M-为浓度最大有害气体流出量，单位g/s；C2-为t2时刻有害气体浓度，单位为g/m3；C1-为t1时刻有害气体浓度，单位为g/m。

其通风系统排风量数值按照送风量的80～85％计算，具体公式如下：

式中：G1——表示通风量，单位为m3/h。

计算排风量每个参数的选择应该慎重，将通风量和排风量综合考虑，使整个车库的通风排烟系统设计及计算过程变得很容易和方便，给设计、施工及运行管理、设备维护都带了了很多的好处。

4　某大型建筑地下空间通风排烟系统具体设计

4.1工程概述

某大型建筑地下空间长200m，东西长17m，层高为3.8m，总体面积能够达到3400m2，根据相关规范，将防火分区分成了2个区，具体情况如图1所示。

图1　工程防火分区划分示意图

如图1所示，工程每个防火分区就划分为1个排烟分区，其防火分类设置为Ⅲ类，耐火等级应为一级，且防烟分区不应跨越防火分区，两个分区面积基本相等，约为1500m2，但是在实际运算过程中，扩大了计算余量，为1700m2。

4.2工程通风量、排烟量计算确定

本工程采用采用换气次数估算法计算工程通风量和排风量，统一考虑多方面因素，从整个设计过程入手，减少工程投资，保证系统运行管理正常运行。防烟分区1、2通风量和送风量计算公式如下：

防烟分区1、2排烟量和补风量计算公式如下：

通过以上计算，本工程可以采用无风道诱导风机通风方式，将大型建筑地下空间设置为诱导通风系统的主干线，以布置出一个稳定的活塞式空间。通过考虑地下空气主污染源位置来布置喷嘴，保证新鲜空气主流位于污染源附近，在空间端部和中部粉笔设置排烟风机房，利用排风和排烟系统合二为一的方式，将排烟风机布置在主排烟机房中，地下空间进风按照自然进风计算考虑。

4.3通风排烟系统的风机选择和风口选择

本工程排烟风机可以采用离心风机或采用排烟轴流风机，并且保证在280℃下可以连续工作30min。工程排风烟机还可以选用双速风机、消防高温排烟风机或离心风机，火灾发生时候，可以启动高速排烟模式，达到稀释有害气体的目的。防烟分区内的排烟口距最远点的水平距离不应超过30m，排风口设置要考虑有效。不遗漏排除有害气体，保证排风风口布置密度能够达到设计标准。据此可以在1防火分区中共设排烟口6个，2防火分区中共设排烟口7个，最大排烟量可以达到8500m3/h，据此选择YCH-6型板式排烟口，规格为630×630，按10m左右布置诱导风机。为了减少风道、送风口、回风口的噪声，还可以采用消声设备，降低空气动力噪声，但是由于通风机振动产生的噪声需用防振措施，减少噪音污染。