高层建筑汽车库排烟系统设计有关问题的探讨
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2010/9/8 15:33:00
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地下汽车库在高层建筑底部，处于半封闭状态，是一种特殊的地下室，库内流动或停泊的车辆排出废气多，且带有自燃性，极易发生火灾。一旦发生火灾，所带来的人身生命和财产损失将十分惨重。通过以往火灾事故现场调查中，绝大部分遇难者都是因为疏散不及时受热烟气窒息而死。因此，火灾初期，迅速及时排除火灾现场高温烟气，控制高温烟气的蔓延，提高疏散通道能见度，是保证人员及时疏散的关键所在。基于此，高层建筑地下汽车库作为火灾隐患较大的场所之一，设置经济合理的通风排烟系统尤为重要。
结合自身多年的现场消防工程质量监督、质量检测工作实践经验，地下汽车库排烟系统实际运行效果总体来说不容乐观，普遍存在排烟口抽力不足的情况。现从系统设计方面出发，针对高层建筑地下汽车库抽力不足现象，提出了几点粗浅见解，还望同行同事及专家多多支持和指教。
1设计参数依据
根据新颁布实施的GB 50067-97《汽车库、修车库、停车库设计防火规范》①以下简称《新车库规》第8.2.1条“面积超过2000 m2的地下汽车库应设置机械排烟系统。机械排烟系统可与人防、卫生等排气通风系统合用。”、第8.2.2条“设有机械排烟系统的汽车库，其每个防火分区的建筑面积不宜超过2000 m2”、第8.2.4条“排烟风机的排烟量按换气次数不小于6次/h计算确定。”中规定，对照GB 50045-95《高层民用建筑设计防火规范》②中相关规定，得出结论如下：地下汽车库应设排烟系统的条件从200 m2放松至2000，防烟分区从500 m2扩大到2000 m2，排烟量从60 m3/m2?h或120 m3/m2?h减少到6h-1。
2排烟形式选用
显然，《新车库规》的颁布实施，为规范地下汽车库通风排烟系统采用共用系统奠定了基础。从节约投资出发，确定采用平时排风与火灾时排烟系统合用形式，补风采用由车道自然补风方式。总结几年来的现场实际检测经验，从保证排烟实际运行效果出发，建议采用如下排烟系统合用方式（详见图1）。
该系统排风口和排烟口分别设置，每个防烟分区布置一个排烟口。火灾发生时，报警主机接到火警信号后，发出控制信号，指令火灾发生区排烟支风管处排烟阀打开，进行排烟，同时电动关闭所有排风支管上70℃防火阀；当排烟支管处排烟阀温度达280℃时，熔断关闭；当排烟风机入口处排烟阀达280℃时，熔断关闭，同时联锁排烟风机关闭，停止排烟。该系统联动关系较为简单，排烟口布置合理，便于集中排烟，有效控制烟气的蔓延，排烟效果相对较好，系统初投资相对偏低，其不足之处就是风管系统相对较为复杂。
3防烟分区形象划分
根据《新车库规》规定，防烟分区面积扩大至2000 m2（实际设计中以1000 m2作为一个防烟分区较为合理），一般在建筑结构设计中已经考虑了防火分隔，一般一个防火分区面积在1000～2000 m2之间，也就是说，事实上一个防火分区就相当于一个防烟分区。从挡烟角度（挡烟垂壁高度500～800mm）划分防烟分区，并没在任何实际意义，但从实现排烟效果要求方面，可以人为的把一个大的防烟分区内进行细分。因为火灾一般都是从局部火灾发生开始的，如何及时排除局部范围内产生的高温热烟气，控制烟气大范围蔓延，是排烟效果好坏的关键所在，所以进行合理的防烟分区形象划分显得尤为必要。所谓形象划分，就是人为的把一个防火分区合理的划分为若干小的排烟区域。根据《消防科学与技术》(2003年1月第1期)中模拟地下建筑物实体火灾现场测试数据分析结论，建议防烟分区形象划分以300～400m2为宜。
4排烟口排烟风量确定
本文所述排烟口排烟风量指的是防烟分区形象划分区域内的排烟量，即为该区域所有排烟口排烟量之和。排烟量越大，排烟效果越好，从经济实用性出发，排烟量以72m3/m2•h为适宜，但排烟量低于30m3/m2•h时，排烟效果较差。
5排烟口设置间距
根据文献[2]，烟气水平方向流动速度在0.3～0.6m/s,一般火灾发生后,排烟系统在1min内启动进行排烟,由此可见,火灾发生至排烟运行开始排烟这段时间,烟气蔓延水平距离在18～36m之间,考虑地下建筑物烟气水平蔓延速度相对较慢的特点,建议任意相邻排烟口间距以20m为宜。
6排烟风量确定
根据上述分析可知，排烟系统排烟风量实际就是防烟分区形象划分区域内排烟量，所以系统排烟量为21600～28800m3/h。根据文献[2]，排烟风量按6次/h计算确定，假设地下汽车库层高为3.0m，通过反算每个排烟系统负担的区域以1200～1600m2为适宜。实际设计中，系统排烟风量=防烟分区实际面积(m2)×车库层高(m)×换气次数（取6次/h）
7排烟风机选型
文献①颁布实施后，系统排风量和排烟量相近，对应管路阻力也相差无几。考虑到平时排风系统常年运行，从经济节能角度、长远利益出发，建议选用与普通风机工况相近、动力性能良好、压头适中(比普通风机压头略高)、高效、低噪、平时排风与火灾时排烟均适合的混流式风机。
另外，由于风机随着输送介质温度的提高，其风压呈下降趋势，通常样本上的参数是在标准大气压、20℃空气温度下测定，如介质条件发生变化，应按下列公式④修正风机风压:
分析式（1）可知，在排烟工况下风机压头要小于样本提供的压头。现取排烟工况为标准大气压条件下，排出烟气温度为100℃，则应配备标准大气条件下风机压头为Ho=1.27H的排烟风机。
8结语
通过防烟分区形象进度划分，既满足了平时排风和火灾时排烟共用系统的经济可行性条件，同时也解决了以往共用系统中存在的排烟口抽力不足的情况，使整个系统更趋经济合理，美中不足的是联动关系及联动控制较为复杂。
参考文献：
[1]GB 50067-97,汽车库、修车库、停车库设计防火规范[S].
[2]GB 50045-95,高层民用建筑设计防火规范[S].
[3]周谟仁.流体力学泵与风机[M].北京:中国建设工业出版社,1981.
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