高層建筑地下汽車庫通風(fēng)與排煙系統(tǒng)合一的分析

1、高層建筑地下汽車庫通風(fēng)與排煙系統(tǒng)合一的分析    Tags：通風(fēng) 高層建筑 排煙 摘要 本文分析計算了高層建筑地下汽車庫全面通風(fēng)托兒所量的取值方法；分析計算了不需從下部排風(fēng)的根據(jù)與理由，結(jié)合新的汽車庫防火設(shè)計規(guī)范的實施，得出了地下汽車庫的通風(fēng)與排煙系統(tǒng)的風(fēng)量及氣流組織，基本上可以合一的結(jié)論，可供設(shè)計參考。關(guān)鍵詞 地下汽車庫、全面通過換氣量、排煙量、通風(fēng)與排煙系統(tǒng)合一 1 前言在高建筑地下汽車庫的通風(fēng)與排煙系統(tǒng)設(shè)計中，由于排煙量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于排風(fēng)量，且排風(fēng)要求從下部排出所需風(fēng)量的三分之二，從上部排出三分之一，因而欲將通風(fēng)與排煙系統(tǒng)合并，除需選用雙整風(fēng)機(jī)外，還需上

2、部與一部排風(fēng)口應(yīng)設(shè)轉(zhuǎn)換控制設(shè)施，使設(shè)計、施工及運(yùn)行管理十分復(fù)雜。新的地下汽車庫防火規(guī)范規(guī)定的排煙量大幅降低并接近排風(fēng)量。如果通風(fēng)與排煙的氣流組織能統(tǒng)一，則通風(fēng)與排煙系統(tǒng)即可合一，就會大大簡化地下汽車庫通風(fēng)及排煙系統(tǒng)的設(shè)計、施工及運(yùn)行管理。2 地下汽車庫排風(fēng)的討論目前確定地下汽車庫排風(fēng)量的方法，大體上可分為二類，一類是按換氣次數(shù)估算，另一類則是按全面通風(fēng)換氣量進(jìn)行計算。屬于第一類的按換氣次數(shù)估算的代表性的參考文獻(xiàn)（1），“一般排風(fēng)量不少于6次/時，送風(fēng)量不少于5次/時，地下汽車庫排氣分上、下兩部分，下部排出三分之二，上部排出三分之一”。此處未區(qū)別不同情況，用統(tǒng)一的換氣次數(shù)估算。參考文獻(xiàn)（2）中指

3、出：“汽車庫單層設(shè)計時，可按換氣次數(shù)計算，當(dāng)層高H>3m時，按3m計算體積，當(dāng)層高H<3m時，按實際高度計算車庫體積。汽車出入頻度較大時，排氣量按6次/時計算；出入頻度一般時，排氣量按5次/時計算；出入頻度較小時，排氣理按4次/時計算?！卑雌嚦鋈腩l度的不同給出不同的換氣次數(shù)（不同的排氣量）更合理一些。另一類是按將有害物沖淡到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)所需的全面通風(fēng)托兒所量來確定.汽車尾氣的主要有害為CO、NOX及少量汽油及熱量。以CO及NOX為主。因CO及NOX對人體的作用不同，其全面通風(fēng)換氣量（即排氣量）應(yīng)分別計算稀釋CO及NOX所需的換氣量，然后取大值。表1列出了各種輕型汽車實測的CO及NOX

4、平均濃度值。由此可以看出進(jìn)口車實測的NOX排放濃度為最高允許濃度（5mg/m3）的2倍，而CO的排放濃度為最高允許濃度（按mg/m3）的456500倍。顯然按CO計算的出的全面通風(fēng)換氣量完全可以將NOX稀釋到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的濃度。因而以CO作為計算換氣的標(biāo)準(zhǔn)是合理的。眾所周知，全面通風(fēng)換氣量（L）的計算公式為： （m3/時）式中：G地下汽車庫CO散發(fā)量（mg/h）；C地下汽車庫CO最高允許濃度（mg/m3）CO送風(fēng)中CO濃度（g/m3）關(guān)于CO最高允許濃度的取值。我國衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)7規(guī)定為30mg/m3，但作業(yè)時間短暫時可以放寬；作業(yè)時間在1小時之內(nèi)為50 mg/m3；半小時內(nèi)為100 mg/m3；1

5、51120分鐘為200 mg/m3。但在上述條件下反復(fù)作業(yè)時，兩次作業(yè)之間需間隔2小時以上。計算中取值差別很大，有的取C=100 mg/m3（5）；有的取C=100PPM（125 mg/m3）（10），有的取200 mg/m3（4）。送風(fēng)中CO濃度取值。有的取值為CO=2.53.5 mg/m3(5);有的取值CO=3PPM（3.75 mg/m3（46）;也有的取值為CO=100PPM（125 mg/m3（8）。CO散發(fā)量G的計算（mg/時） （2）式中：Qii類汽車排出氣體總量（m3/時臺）；Cii類汽車排放CO平均溫度（mg/m3）。表1項目車別Bi（%）Di（4/分）CO濃度C i（mg/

6、m3）t（分）T2/T1NOX濃度（mg/m3）國產(chǎn)轎車405266402860356256國產(chǎn)面包車205505500060356567進(jìn)口轎車204194562560379901進(jìn)口面包車204565000060379992考慮到為使數(shù)據(jù)一致，應(yīng)對Qi計算進(jìn)行溫度修正，此時：m3/時） （3）汽車總排氣量為：（m3/時） （4）上二式中：T1汽車排氣溫度（K）（國產(chǎn)車T1=823K，進(jìn)口車T1=773K）；T2地下車庫常溫（K），一般T2=293KW汽車庫停車總車位數(shù)，即額定停車數(shù)（臺）；S汽車出入頻度，即1小時內(nèi)出入車數(shù)與額定停車數(shù)之比。因車庫使用性質(zhì)不同會有很大差別，有的取值S=1.2

7、1.5（5）;有的取S=0.351.5（2）。Bii類汽車單位時間的排氣量（升/分·臺）；Dii類汽車占停車總數(shù)的百分比（%）；T每輛車在車庫內(nèi)發(fā)動機(jī)工作時間（分）有的資料取t=26分鐘（2）；有的取t=6分鐘（5）。將式（3）代入式（2），式（2）代入式（1）則得：（5）換氣次數(shù) （6）因V=F*h，當(dāng)h=3m，面積指標(biāo)，一般=3040m2/每輛車，取N=35，Bi、Di、Ci及按有1取值。C0=3mg/m3，則式（6）可簡化為(次/時) （7）當(dāng)t=2分鐘、4分鐘及6分鐘，S=0.35、0.7、1.0、1.2及1.5，C=30、50、100、200時，由計算結(jié)果的分析可以看出：a

8、、在C及t相同的條件下，S值不同時，n值相差4倍左右；b、在t及S相同的條件下，C值不同時，n值相差8倍以上；c、在S及C相同的條件下，t值不同時，n值相差3倍。由上述可知，當(dāng)車庫條件不同時，全面通風(fēng)換氣量相差很大，因此當(dāng)車庫規(guī)模、出入頻率及重要程度不同時，設(shè)計時取統(tǒng)一的相同的n值顯然是不合理的。本文作者認(rèn)為：CO最高允許濃度取C=200mg/m3，則標(biāo)準(zhǔn)太低，而取C=100 mg/m3又太高，可取C=100PPM（即C=125 mg/m3）（10），按t=6分鐘，CO=3.78 mg/m3（8）按S=1.5（出入頻度較高），S2=1.25（出入頻率中等），S3=1.0（出入頻度較低），按式（

9、7）算出，n1=7.196，n2=5.996，n3=4.797，取整數(shù)，n1=7，n2=6，n3=5。則對了入頻度較高的汽車庫換氣次數(shù)取n=7，出入頻度中等的汽車庫換氣次數(shù)取n=6，出入頻度較低的汽車庫換氣次數(shù)取n=5。3地下汽車庫的通風(fēng)與排煙系統(tǒng)合一問題的討論汽車庫防火設(shè)計新規(guī)范有二個新的變化：一是將防煙分區(qū)面積擴(kuò)大到2000m2；二是將排煙量減少到6次/時。實施新規(guī)范使排風(fēng)量與排煙量比較接近，此時使排風(fēng)與排煙系統(tǒng)合并的主要障礙將是平時排風(fēng)要求從下部排風(fēng)三分之二，從上部排風(fēng)三分之一，而排放煙是全部從上部排。實際上略加分析就可以看出暖通設(shè)計規(guī)范（9）中關(guān)于“當(dāng)有害氣體或蒸汽密度比空氣大，且不會

10、形成穩(wěn)定上升氣流時，宜從房間上部地帶排出所需風(fēng)量的三分之一，從下部地帶排出三分之二?！钡囊?guī)定對汽車庫并不適用.這里關(guān)鍵有二個問題:一是有害氣體的密度；二是穩(wěn)定的上升氣流。關(guān)于有害氣體密度。汽車發(fā)動機(jī)在怠速工況下尾氣中主要成分是CO和NOX。CO的分子量是28，0時CO的密度是。20時CO的密度是。若汽車尾氣中的CO的濃度為55000mg/m3，則20時1m3空氣中CO所占的體積為，20時空氣的密度為1.2047kg/m3，則1 m3空氣質(zhì)量增加克。空氣密度減少到1.2047-0.001888=1.202812公斤。與空氣密度相比為，即混合氣體比空氣密度減少千分之1.6。NOX換算成N2O5，其

11、分子量為108，20之密度為4.49kg/m3，NOX的最大排放濃度為9。92kg/m3.同樣于計算出混合物密度增加到1.20470726kg/m3空氣密度增加百萬分之六。由于CO的排放濃度遠(yuǎn)大于NOX排放濃度，可以綜合認(rèn)為汽車尾氣是稍輕于空氣的混合物。應(yīng)當(dāng)指出，即使N2O5的排放濃度增加100倍，實際每米3空氣中質(zhì)量僅增加0.7268克，而如果空氣溫度變化1，可使空氣密度增減4克/m3左右（如空氣由21或高到22，則）。由此可知?dú)怏w混合物因溫度變化而引起的密度變化，遠(yuǎn)大于有害氣體或蒸汽所引起的密度變化。因此汽車庫內(nèi)有害氣或蒸汽濃度的分布，主要取決于因溫差而引起的對流氣流，有害氣體或蒸汽自身的

12、密度影響較小。即使像汞蒸汽這樣密度很大的蒸汽，在有較強(qiáng)對流氣流時也會出現(xiàn)在車間上部，只能說沒有對流的情況下，密度大于空氣的有害氣體才會集中在房間的下部，這種情況通常是不多見的。關(guān)于穩(wěn)定的上升氣流。汽車排出的尾氣的溫度一般為500550，應(yīng)視為較強(qiáng)的對流氣流。因此，溫度為500550且密度稍輕于空氣的汽車尾氣，不會積聚在車庫的下部，從下部排風(fēng)三分之二的規(guī)定是不合理的。暖通空調(diào)規(guī)范需從下部排風(fēng)的規(guī)定不適用于汽車庫。另外原蘇聯(lián)建筑法規(guī)采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范14第4.57及第4.58條規(guī)定：有害氣體及蒸汽的密度小于作業(yè)地帶空氣密度；有害氣體及蒸汽的密度大于作業(yè)地帶空氣密度且伴有穩(wěn)定上升熱氣流時，需

13、從作業(yè)地帶（即下部區(qū)域）排出三分之一風(fēng)量。有害氣體及蒸汽密度大于或等于作業(yè)地帶空氣密度，且不伴有穩(wěn)定熱氣流，需從作業(yè)地帶排除三分之二的風(fēng)量。但并未規(guī)定有害氣體及蒸汽的密度小于作業(yè)地帶空氣密度。且伴有穩(wěn)定熱氣流這種情況，需從作業(yè)地帶排風(fēng)，從這方面也可以看出，有害氣體及蒸汽密度少于空氣密度且伴有穩(wěn)定熱流，不需從下部排風(fēng)。綜上所述，汽車庫排風(fēng)可全部從上部排，實際上取消汽車庫下部排風(fēng)的意見早已有人提出了（12）、（13）、（14）。4結(jié)論41經(jīng)計算與分析可以認(rèn)為汽車庫CO允許濃度取C=125mg/m3(100PPM)，發(fā)動機(jī)在車庫內(nèi)工作時間t取6分鐘，出入頻率取1.0，1.25和1.5時得出全面通風(fēng)換氣量的換氣次為n1=5次/時，n2=6次/時和n3=7次/時，作為汽車庫出入頻度較低、中等和較高的換氣量計算標(biāo)準(zhǔn)是適宜的。42經(jīng)計算與分析認(rèn)為暖通空調(diào)設(shè)計規(guī)范規(guī)定當(dāng)