层高和高差对车库排烟设计中清晰高度的影响

2021-12-26孙海洋

建筑热能通风空调 2021年11期

孙海洋

成都基准方中建筑设计有限公司

随着城市建设的不断发展及人民生活的提高，机动车数量的增加，地下车库几乎成了每个建筑的标准配套，《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251-2017[1]对原有车库规范排烟设计进行了补充，排烟设计在消防设计中的地位尤为重要。如何能够第一时间排除火灾中产生的大量烟气，保证人员安全广大设计师需要考虑。原有车库规范排烟设计中只是考虑了排烟量以及排烟口的最远距离要求，新规范补充了清晰高度的概念，杨东辉[2]等对机械排烟系统清晰高度的影响因素做了分析，讨论了烟气温度对清晰高度的影响，给出了除特殊层高外设置喷淋的车库可以按照大于等于最小清晰高度设计的建议，本文也从清晰高度着手，对不同层高、不同场地高差的车库在满足单个排烟口最大排烟量情况下进行研究，以期对以后的车库排烟设计有一些参考作用。

1 清晰高度

1.1 清晰高度的定义

烟层下缘至室内地面的高度。车库形成的一般是轴对称型烟羽流，清晰高度（Hs为设计清晰高度）如图1 所示。

图1 清晰高度示意图

1.2 最小清晰高度的计算方法

走道、室内空间净高不大于3 m 的区域，其最小清晰高度不宜小于其净高的1/2，其他区域的最小清晰高度应按下式计算：

式中：Hq—最小清晰高度，m；H—对于单层空间，取排烟空间的建筑净高度，m，对于多层空间，取最高疏散楼层的层高。

2 层高对车库排烟设计中清晰高度的影响

根据《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB50067-2014[3]中5.1.1 条平层汽车库防火分区最大面积为4000 m2，机械汽车库防火分区最大面积为2600 m2。根据8.2.2 条防烟分区的建筑面积不宜大于2000 m2，因此超过2000 m2就应该划分防烟分区。排烟风机的选型根据表1 中取值，建筑空间净高位于表中两个高度之间的，按线性插值法选取每个防烟分区的排烟风机的排烟量。

表1 汽车库、修车库内每个防烟分区排烟风机的排烟量

以下对平层车库，机械车库，层高不同的车库和地坑式立体车库进行研究，分析不同类型的车库在排烟设计中清晰高度的确定方法。

2.1 平层车库排烟设计清晰高度的确定

地下汽车库层高一般大于3 m，车辆出入口、坡道最小净高为2.2 m，单个防烟分区面积则不宜大于2000 m2，通常防火分区面积较大的车库需要划分防烟分区，为满足通行要求，挡烟垂壁的最小设置高度为距离地面2.2 m。地下车库结构一般会采用梁板体系或者无梁楼盖设计，下面以两个不同层高的平层车库为例进行分析：

项目一西安市灞桥区某项目梁板体系汽车库，建筑层高3.8 m，梁高取最大0.9 m，结构板厚0.25 m（见图2），单个防烟分区排烟风机的排烟量为30825 m3/h，板下梁高为0.65 m，补风管出机房位置考虑机房门的高度，清晰高度设计为2.4 m，则储烟仓高度为1.15 m，排烟口设计为上排距离顶板0.2 m，排烟口吸入口最低点之下烟气层厚度db为0.95 m。根据《防排烟标准》4.6.7条有喷淋的汽车库热释放率Q 为1.5 MW，由于排烟口距离顶板小于2 倍的当量直径需要考虑0.5 的折减系数，经4.6.14 条公式计算得单个排烟口最大排烟量为5255 m3/h，最小排烟口的数量为6 个。

图2 项目一清晰高度示意图

项目二西安市未央区某项目无梁楼盖汽车库，建筑层高3.4 m，结构板厚0.3 m（见图3），排烟风机的排烟量为30150 m3/h，清晰高度按照车库最低要求设计为2.2 m，补风管出机房位置需要避开机房门的上方，则储烟仓高度为0.9 m，排烟口设计为上排距离顶板0.2 m，排烟口吸入口最低点之下烟气层厚度db为0.7 m。经4.6.14 条公式计算得单个排烟口最大排烟量为2703 m3/h，最小排烟口的数量为12 个。

图3 项目二清晰高度示意图

从以上两个项目来看，因为最小清晰高度的限制，层高对排烟口数量影响较大，层高越高对清晰高度设置越有利，层高越低排烟口数量增加较多。

车库层高对排烟口数量有很大的影响，这里对不同净高、不同清晰高度下（排烟口距离顶板0.2 m）需要设置最小的排烟口数量进行计算，在设计中排烟口的数量不能小于表2 所示数量。

表2 不同净高、不同清晰高度下最小排烟口数量

2.2 机械车库排烟设计清晰高度的确定

机械车库层高较高,为满足两层停车要求,在排烟设计中,排烟管一般都是走在车道上,以渭南市某项目为例,建筑层高4.8 m，梁高取最大1.1 m，结构板厚0.25 m，单个防烟分区排烟风机排烟量为32325 m3/h，清晰高度设计为3.6 m，则储烟仓高度为0.95 m，排烟口设计为上排距离顶板0.2 m，排烟口吸入口最低点之下烟气层厚度db为0.75 m。经4.6.14 条公式计算得单个排烟口最大排烟量为2910 m3/h，最少排烟口的数量为12 个。

在设计过程中，因为机械车位的影响，如果挡烟垂壁穿过机械车位上方，则挡烟垂壁的设置距地高度最少为3.6 m（见图4），如若挡烟垂壁刚好设置在车道上方，则挡烟垂壁的高度还可以降低，取最小通行高度2.2 m 与式（1）计算的最大值（见图5）。

图4 挡烟垂壁设置在车位上清晰高度示意图

图5 挡烟垂壁设置在车道上清晰高度示意图

机械车库因为层高的优势，最小清晰高度更加容易满足且单个排烟口排烟量更大，在设计中尽量抬高清晰高度，着火时产生的烟气聚集在顶板上，更加利于疏散。

2.3 层高不同的车库排烟设计清晰高度的确定

因为场地的原因，一些车库存在层高不同的现象，不同的层高计算出的清晰高度不同，为了保证不同层高的清晰高度均满足要求，两侧高度的清晰高度需要计算对比确定最终的清晰高度。

根据地势的不同，不同层高组合的车库一般设计为底板平（见图6）和顶板平（见图7）两种。

图6 车库底板平清晰高度示意图

图7 车库顶板平清晰高度示意图

对于底板平的车库，在较高侧层高小于等于6 m的情况下，从较低侧层高计算清晰高度与最小通行高度2.2 m 对比确定。在较高侧层高大于6 m 的情况下，应从较高侧层高计算清晰高度，校核较低侧梁下高度是否满足排烟要求，如果出现清晰高度与较低侧梁下高度相同的情况，应抬高较低侧层高。

对于顶板平的车库，在较高侧层高小于等于6 m的情况下，从较低侧层高计算清晰高度与最小通行高度2.2 m 对比确定。在较高侧层高大于6 m 的情况下，需要计算较低侧清晰高度（与最小通行高度2.2 m 对比后的值）加上高差与较高侧清晰高度对比取大值。

2.4 地坑式立体车库排烟设计清晰高度的确定

地坑式立体车库（见图8）的车位设置在地坑中，平时停车过程中只是利用机械升降汽车，人员的疏散还是在车道上方，因此清晰高度的计算不需要加入地坑的高度。

图8 地坑式车库清晰高度示意图

3 场地高差对车库排烟设计中清晰高度的影响

由于场地的原因，一些地块会存在很大的高差，在我国西部地区，这种带高差的地块尤为普遍，前期竖向排布对后期车库排烟设计有很大的影响，建筑为了减少开挖量，会对这种高差较大的场地依照地势采用斜坡式设计或者台阶式设计。

3.1 斜坡车库和台阶车库排烟设计清晰高度的确定

斜坡车库（见图9）和台阶车库（见图10）清晰高度是水平的，为了避免挡烟垂壁高度的影响，因此确定清晰高度应该首先从防烟分区地面的最高点确定Hs1，防烟分区地面最低点上的梁下高度比此处的清晰高度Hs2至少大0.1 m 以上，这样才能满足最不利处的排烟要求。另外台阶式车库如果两侧高差较大，在交界处较高侧的顶板应该抬起至少一跨，保证排烟管道的翻管不会对车位造成影响。

图9 斜坡车库清晰高度示意图

图10 台阶车库清晰高度示意图

3.2 防烟分区划分对在一定清晰高度下有高差的车库的影响

一般车库每个防火分区会划分为两个防烟分区，防烟分区的划分形式有两种，一种是防烟分区线沿着高差方向划分（见图11），一种是防烟分区线垂直高差方向划分（见图12）。

图11 防烟分区线沿着高差方向划分

图12 防烟分区线垂直高差方向划分

图13 防烟分区线在斜坡车库垂直高差方向划分

图14 防烟分区线在台阶车库垂直高差方向划分

防烟分区线垂直高差方向划分更为有利，比沿着高差方向划分能够大一倍的高差，在场地高差较大的情况下，需要配合建筑按照垂直高差方向划分，能够最大的减少开挖，也能更容易满足排烟要求。

防烟分区线在斜坡车库垂直高差方向划分（见图13）和台阶车库垂直高差方向划分（见图14），为了保证两侧排烟均能满足要求，会计算出两个清晰高度，挡烟垂壁高度需要根据最低侧清晰高度设置。台阶车库解决高差条件相对苛刻一些，高差两侧面积需要均衡，这样才能满足单个防烟分区面积的要求，在设计中需要建筑专业紧密配合，根据挡烟垂壁的位置设置台阶。