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喷流诱导通风在地下复式汽车库中的应用
  • http://www.rhvacnet.com
  • 2009/1/8 9
  • 浏览 5939 次
  • 摘要  结合工程实例,通过对地下复式汽车库应用喷流诱导通风的机械通风系统与传统通风、排烟合用系统在工程造价、节省能源、空气品质等方面的比较,可以看出传统通风、排烟合用系统的低速矩形风管外观庞大复杂、浪费空间、增加造价、不美观。使用喷流诱导通风系统,可将诱导通风机布置在梁框内,容易与其他管路配合、节省空间、施工简单、美观大方。因此在地下复式车库内应用喷流诱导通风进行机械通风系统的设计可以取得比较好的经济、合理的使用效果。

    关键词  地下复式汽车库  喷流诱导通风  机械通风系统  排烟系统 

        近年来,由于国民经济的发展和人民生活水平的提高,人们对汽车停车位的需求越来越大。为适应这一需求,很多房地产开发商采用了立体机械停车技术,并将停车场引入到高层建筑群的连通地下室中,不仅解决了小区内停车位紧张的问题,而且扩大了小区的绿化面积,改善了居住环境,大量节约用地,堪称空间完美规划,彻底打破了平面停车的思维模式。这就为我们地下汽车库的通风、排烟设计提出了新的要求。本文根据工程设计实践,就地下复式汽车库的通风设计和系统选择以及排烟设计进行了论述,以供同行参考和讨论。

    1 地下复式汽车库

        地下复式汽车库是指室内地坪面低于室外地坪面的高度超过该层车库净高的一半,且室内有车道、有人员停留的,同时采用机械设备传送,在一个建筑层里叠2~3层存放车辆的汽车库。根据文献[1]5.1.1规定,地下复式汽车库防火分区最大允许建筑面积为1300m2,当汽车库内设有自动灭火系统时,其防火分区的最大允许建筑面积可增加一倍,即2600m2。8.2.1~2规定,面积超过2000m2的地下汽车库应设置机械排烟系统,其每个防烟分区的建筑面积不宜超过2000m2,且防烟分区不应跨越防火分区。根据以上规范要求,建筑专业在划分地下复式汽车库防火分区时,其建筑面积应以2000m2为宜。

        地下复式汽车库与普通地下汽车库最大的区别在于车库层高高,存车数量多。车库层高的增高会增大排烟量,存车数量的增多会增加车库通风换气量,进而加大通风、排烟管道的高度。依据传统通风、排烟合用系统的设计方法,最小车库层高应为:车架高度+通风管道高度+梁高+0.2m。以近年来在地下复式汽车库中应用最多的双层升降横移式车架为例,其单辆车架尺寸为2300(w)×5800(L)×3700(H),对应要求的最小车库层高为:3.7m+通风管道高度+梁高+0.2m。由此可见,减小通风、排烟管道高度成为降低车库层高、减少工程造价最简捷的方法。如何解决好这两者之间的矛盾,成为地下复式汽车库通风、排烟系统设计的首要问题。为解决这一矛盾,笔者将喷流诱导通风引入应用在地下复式汽车库的机械通风系统设计中。

    2 喷流诱导通风

        喷流诱导通风是利用高速喷出之少量气体来诱导及搅拌周围之大量空气,并带动至特定的目标方向,这个系统是由喷嘴、风机组成,对特殊环境或空间能发挥较常规通风系统更佳的效果。其主要运用理论来自空气动力学中高速喷流的扰动特性,扰动喷流能够有效的诱导周围静止的空气,而带动空气流通,喷流的中心速度由喷嘴出口点起逐渐减低,但是喷流宽度逐渐增加,所诱导周围的空气量也逐渐增加,垂直于中心轴,各个截面的空气总动量不变。诱导通风系统,又称为活塞式换气系统,各只喷嘴诱导的气体形成一面活塞式的气墙,向前推进,使其通风有效度理论上可达到100%,其用于通风换气比常规系统彻底得多。

    3 应用喷流诱导通风的机械通风系统与传统通风、排烟合用系统的比较

        以某地下复式汽车库为例,做应用喷流诱导通风的机械通风系统与传统通风、排烟合用系统的比较。该车库位于地下二层,为钢筋混凝土框架结构,柱间距为8m,建筑面积为3840 m2,采用双层升降横移式车架,可停放小型车218辆。

    3.1 机械排风量

        地下汽车库机械通风的主要目的是排除汽车废气,保证空气中污染物浓度在容许范围内。根据文献[2]
    4.4.2.2规定“按每辆车所需排风量:汽车全部或部分为双层停放时,宜按每辆车所需排风量计算。如商业建筑等汽车出入频率较大时,可取每辆500m3/h;汽车出入频率一般时,可取每辆400m3/h;住宅建筑等汽车出入频率较小时,可取每辆300m3/h。”本设计按每辆400m3/h计算排风量,车库机械排风量为87200 m3/h。由于本地下复式汽车库2个防火(烟)分区内各有一个8m宽的车辆出入口,所以送风方式采用车道自然进风。

    3.2 排烟量

        本工程根据文献[1]规定共设2个防火分区(对应设2个防烟分区),面积均为1920m2。排烟风机的排烟量按换气次数不小于6h-1计算确定。排烟系统的补风亦利用通向室外的汽车疏散出入口自然进风。
    3.3 应用喷流诱导通风的机械通风系统设计(见图1)

        在地下复式汽车库中设置应用喷流诱导通风的机械通风系统时,应同时设置独立的机械排烟系统。由于诱导通风机可在车库梁间距内设置,故通过合理布置排烟风道和排烟口的位置,就可以在保持车库良好通风效果的前提下使车库的层高降低到4.6m=车架高度(3.7m)+通风管道高度(0)+梁高(0.7)+0.2m,每个防火(烟)分区的排烟量为52992 m3/h。

        根据东、西防火(烟)分区的布置,在车库的东南、西南角两个风机机房内各设置1台62000m3/h的消防排烟风机,分别负担东、西两个防火(烟)分区的排烟量。每个防火(烟)分区各设1200mm×630mm板式排烟口2个,即满足“在每一个防烟分区内排烟口距最远点的水平距离不应超过30m”的要求。排烟管道均沿车道梁底敷设,既满足车辆通行高度要求,又不影响机械升降车架的使用。

        在车库的东南、西南角两个风机机房内各设置1台46141m3/h的排风风机,在机房墙上布置1800mm×2000mm的排风机吸风口,分别负担东、西两个防火(烟)分区的排风量。在车库梁间距内,沿车辆出入口至排风机房的送风气流方向按防火(烟)分区的布置共设置了53只智能型诱导通风机(风量为800m3,按末端控制分速不小于0.5m/s布置),以防火卷帘为界限,分别与各自防火(烟)分区内的排风风机连锁。

    3.4 传统通风、排烟合用系统设计(见图2)

        汽车库传统通风、排烟合用系统设计是将机械通风、排烟合用管道按垂直于汽车停放的方向布置,根据文献[3]5.3.11.2规定:“当放散气体的密度比空气重,建筑内放散的显热不足以形成稳定的上升气流而沉积在下部区域时,宜从下部区域排出总排风量的2/3,上部区域排出总排风量的1/3,且不应小于每小时1次换气。”在汽车尾部布置排风口排出汽车尾气。预计本汽车库机械通风、排烟合用管道高度为500mm,则车库最小层高为5.1m=车架高度(3.7m)+通风管道高度(0.5)+梁高(0.7)+0.2m,每个防火(烟)分区的排烟量为58752 m3/h。

        由于机械排风量与排烟量不同,按防火(烟)分区的布置,在车库的东南、西南角两个风机机房内各设置1台46500/62000m3/h的双速消防排烟风机,分别负担东、西两个防火(烟)分区的排烟、排风量。风管上部设34个规格为250mm×250mm的排风口(排1/3风量,常开)及4个规格为630mm×500mm的板式排烟口(常闭),风管下部设34个规格为400mm×320mm的排风口(排2/3风量,常开),同时在下部风管上设防火调节阀。平时根据汽车库的停车数量,由值班人员开启一台或两台风机低速进行通风换气,火灾时,手动开启或由火灾探测器报警,经消防控制中心确认后开启排烟口,同时联锁启动排烟风机高速,联锁关闭下排风口上的防火调节阀,当烟气温度超过280℃时,排烟风机前的排烟防火阀和排烟风机联锁关闭。

    3.4比较

    3.4.1节省造价

        由上述可知,应用传统通风、排烟合用系统地下复式车库的层高为5.1m,而应用喷流诱导通风的机械通风系统车库的层高为4.6m,降低车库层高0.5m,减少了土建开挖及钢筋混凝土墙施工成本。按钢筋混凝土800元/ m3,土石方开挖25元/ m3计算,仅此一项,就节约工程造价7.87万元。

    b1

        表1比较了该地下复式车库应用喷流诱导通风的机械通风系统与传统通风、排烟合用系统主要设备材料的造价,由表中可以看出应用喷流诱导通风系统的机械通风系统主要设备材料的造价比传统通风、排烟合用系统的造价降低35.67%。而且由于喷流诱导通风系统的设备体积小,重量轻,施工容易,施工费用低。

    3.4.2节省能源

        喷流诱导通风系统虽然和传统的通风方式一样都要求有送、排风机,但其诱导风机是在车库空间内直接喷射空气,送、排风机均不接风道,风机只承担进、出口的阻力损失,减少了风道的局部阻力损失,故电机功率会减小。

        依据地下汽车库污染物质(汽车尾气)的发生具有不连续性及尖峰负荷明显的特点,本此设计在车库内安装的是智能型诱导风机。智能型诱导风机可根据自带的污染物质感应探头的检测,当某一区域空气质量超出设定值时,启动该区域内诱导通风机,稀释该区域内污染物质,2分钟后继续检测仍超标时,连锁启动该防火(烟)分区内所有诱导通风机及排风风机,排出污染物质。而传统通风、排烟合用系统若要维持地下汽车库内的空气品质,需全天候开机,比较费电。

    3.4.3空气品质

        传统系统与诱导通风系统在送风及排风口之间的平均CO浓度是一样的,而传统的系统由于送、排风口的风速较低,故常出现滞留区,CO在滞留区的浓度很大。排风机一旦停止运转,汽车库内无气流流动;使用诱导通风机时,由于喷射射流出口风速高,四周诱导的风量较大,车库中空气流动的速度增加,冲淡了CO浓度,故能够维持全区较低的废气浓度。而且有效控制气流方向,空气完全流通,无停滞死角,确保环境品质。即使排风机停止运转,诱导风机与喷嘴的动作也可以是空气流动。

    4.结论

        依据以上比较可以看出传统通风、排烟合用系统的低速矩形风管外观庞大复杂、浪费空间、增加造价、不美观。使用喷流诱导通风系统,可将诱导通风机布置在梁框内,容易与其他管路配合、节省空间、施工简单、美观大方;而且排风机设于风机房内,不接风管,静压低,噪音大量降低;独立设置的排烟系统管道减小了管道厚度。因此在地下复式车库内应用喷流诱导通风进行机械通风系统的设计可以取得比较好的经济、合理的使用效果。

    参考文献:

    [1] GB50067-97. 汽车库、修车库、停车场设计防火规范
    [2] 蔡敬良,王为.  2003全国民用建筑工程设计技术措施,暖通空调·动力. 北京:中国计划出版社,2003.2.
    [3] GB50019-2003. 采暖通风与空气调节设计规范




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