羅梁生

(廈門(mén)市節(jié)能監(jiān)察中心 福建廈門(mén) 361004)

地下車(chē)庫(kù)通風(fēng)排煙研討

羅梁生

(廈門(mén)市節(jié)能監(jiān)察中心 福建廈門(mén) 361004)

為了降低地下車(chē)庫(kù)的運(yùn)行能耗，分析了單風(fēng)機(jī)變頻、兩臺(tái)或多臺(tái)風(fēng)機(jī)變聯(lián)、雙速風(fēng)機(jī)、單風(fēng)機(jī)間歇運(yùn)行等各種通風(fēng)排煙方案的優(yōu)缺點(diǎn)，得出地下車(chē)庫(kù)通風(fēng)排煙系統(tǒng)應(yīng)盡量采用變頻風(fēng)機(jī)方案的結(jié)論。

地下車(chē)庫(kù);通風(fēng);排煙;變頻;節(jié)能

0 引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，全國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量飛速增加，停車(chē)難的問(wèn)題變得十分突出。大中型地下車(chē)庫(kù)越來(lái)越多，地下車(chē)庫(kù)通風(fēng)排煙的設(shè)計(jì)已成為暖通設(shè)計(jì)人員主要工作之一。

隨著《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50736-2012，以下簡(jiǎn)稱(chēng)《民規(guī)》)[1]，《汽車(chē)庫(kù)、修車(chē)庫(kù)、停車(chē)場(chǎng)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50067-2014，以下簡(jiǎn)稱(chēng)《車(chē)庫(kù)防火規(guī)》)，《車(chē)庫(kù)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》[2](JGJ100-2015，以下簡(jiǎn)稱(chēng)《車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)》)[3]等規(guī)范的相繼更新發(fā)布，地下室的通風(fēng)排煙設(shè)計(jì)有一定的變化，文中結(jié)合一些工程實(shí)例，對(duì)地下車(chē)庫(kù)通風(fēng)排煙設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

1 系統(tǒng)形式

根據(jù)《車(chē)庫(kù)防火規(guī)》，帶自動(dòng)滅火系統(tǒng)的地下車(chē)庫(kù)防火分區(qū)面積不超過(guò)4 000m2,防煙分區(qū)面積不超過(guò)2 000m2。為節(jié)約投資和控制方便，常見(jiàn)的設(shè)計(jì)方案是每個(gè)防煙分區(qū)單獨(dú)設(shè)一套排煙兼排風(fēng)系統(tǒng)，共用風(fēng)管和風(fēng)口(誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)因與傳統(tǒng)通風(fēng)排煙系統(tǒng)差別較大，本文暫不討論)。風(fēng)口采用常開(kāi)風(fēng)口，頂排(新版《車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)》已不再要求設(shè)下排風(fēng)口)。

2 排風(fēng)排煙量的計(jì)算

2.1 排風(fēng)量的計(jì)算方法

對(duì)于單層停放的汽車(chē)庫(kù)排風(fēng)量的相關(guān)規(guī)定，在《民規(guī)》中，要求采用稀釋濃度法計(jì)算和采用換氣次數(shù)法中取大值。《民規(guī)》條文解釋中，單層停車(chē)庫(kù)的排風(fēng)量宜按稀釋濃度法計(jì)算，如無(wú)計(jì)算資料時(shí)，可參考換氣次數(shù)估算，排風(fēng)按不少于6次計(jì)算。而在《車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)》中，按建筑性質(zhì)劃分，機(jī)動(dòng)車(chē)出入較頻繁的商業(yè)類(lèi)建筑，排風(fēng)量按6次/h計(jì)算；出入一般的普通建筑，按5次/h計(jì)算；出入頻率較低的住宅類(lèi)等建筑，按4次/h計(jì)算。以上規(guī)范，均規(guī)定在排風(fēng)量的計(jì)算中，當(dāng)層高<3m時(shí)，按實(shí)際高度計(jì)算；當(dāng)層高≥3m時(shí)，按3m高度計(jì)算。

對(duì)于雙層和多層機(jī)械車(chē)庫(kù)排風(fēng)量的計(jì)算，《民規(guī)》提出排風(fēng)量應(yīng)按稀釋濃度法計(jì)算，而《車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)》提出按單臺(tái)機(jī)動(dòng)車(chē)排風(fēng)量來(lái)計(jì)算，同時(shí)考慮了不同建筑性質(zhì)機(jī)動(dòng)車(chē)的出入頻率。

《車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)》的排風(fēng)計(jì)算方法雖與《民規(guī)》稀釋濃度法不一致，但在稀釋濃度法中，車(chē)庫(kù)內(nèi)的運(yùn)行時(shí)間取2min～6min,車(chē)位利用系數(shù)可0.5～1.2，參數(shù)取值浮動(dòng)太大，在設(shè)計(jì)中不便使用。而《車(chē)規(guī)設(shè)計(jì)規(guī)》按建筑性質(zhì)已把汽車(chē)在車(chē)庫(kù)的運(yùn)行時(shí)間和車(chē)位利用系數(shù)考慮在內(nèi)，且發(fā)布晚于《民規(guī)》3年，故地下車(chē)庫(kù)排風(fēng)量的計(jì)算應(yīng)以《車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)》為主。

2.2 排煙量的計(jì)算方法

舊版《車(chē)庫(kù)防火規(guī)》是按換氣次數(shù)計(jì)算，2014版《車(chē)庫(kù)防火規(guī)》提出了新的計(jì)算方法，排煙量只與層高有關(guān)，如表1所示。

表1 汽車(chē)庫(kù)、修車(chē)庫(kù)內(nèi)每個(gè)防煙分區(qū)排煙風(fēng)機(jī)的排煙量

注:建筑空間凈高位于表中兩個(gè)高度之間的，按線性插值法取值

2.3 排風(fēng)量與排煙量的比較

案例1為某多層商業(yè)類(lèi)地下車(chē)庫(kù)，地下1層，層高為4m。其中防火分區(qū)一面積為3 800m2，以其中一個(gè)面積為1 900m2防煙分區(qū)來(lái)計(jì)算，如表2所示。

表2 某商場(chǎng)地下車(chē)庫(kù)的排煙排風(fēng)量的計(jì)算

案例2為某多層商業(yè)類(lèi)地下車(chē)庫(kù)，地下1層，層高為4.2m。其中防火分區(qū)四面積為3 200 m2，以其中一個(gè)面積為1 600m2的防煙分區(qū)來(lái)計(jì)算，如表3所示。

表3 某商場(chǎng)地下車(chē)庫(kù)的排煙排風(fēng)量的計(jì)算

案例3為某高檔高層住宅小區(qū)地下車(chē)庫(kù)中的一個(gè)防煙分區(qū)，地上2層，局部地下1層。其中防火分區(qū)面積為3 000 m2，層高為4.6m，以其中一個(gè)面積為1 500m2的防煙分區(qū)來(lái)計(jì)算，如表4所示。

表4 某高檔住宅地下車(chē)庫(kù)的排煙排風(fēng)量的計(jì)算

舊版的《車(chē)庫(kù)防火規(guī)》排煙量按6次換氣，設(shè)計(jì)師或?qū)彶閹熣也坏脚艧熆梢栽趯痈叽笥?m時(shí)以3m計(jì)的依據(jù)，經(jīng)常按實(shí)際層高計(jì)算排煙量，導(dǎo)致排煙量一般遠(yuǎn)大于排風(fēng)量。根據(jù)以上案例，規(guī)范修改后，地下車(chē)庫(kù)最小排煙量可能大于等于排風(fēng)量，也可能小于排風(fēng)量。

3 風(fēng)機(jī)的選擇和組合型式

設(shè)計(jì)師經(jīng)常采用多臺(tái)并聯(lián)或變頻調(diào)速等辦法來(lái)解決排煙量大于排風(fēng)的問(wèn)題。

3.1 變風(fēng)量的必要性

除了排風(fēng)排煙量經(jīng)常不匹配問(wèn)題，為了減低車(chē)庫(kù)的能耗，在車(chē)庫(kù)出入頻次較低時(shí)，也應(yīng)進(jìn)行變風(fēng)量。《民規(guī)》要求CO濃度不大于30mg/m3，而在很多情況下，即使最不利條件下(汽車(chē)在坡道處怠速等候，通風(fēng)未開(kāi)啟)，車(chē)庫(kù)CO質(zhì)量濃度也小于30mg/m3[4]?！盾?chē)庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)》中規(guī)定，中型及以上車(chē)庫(kù)，風(fēng)機(jī)宜選用多臺(tái)并聯(lián)或變頻調(diào)速，運(yùn)行方式應(yīng)能定時(shí)啟?；蚋鶕?jù)C0質(zhì)量濃度自動(dòng)控制[3]。在車(chē)輛出入頻率變化較大的大中型車(chē)庫(kù)，為節(jié)能考慮，均應(yīng)考慮變風(fēng)量。一般有單風(fēng)機(jī)變頻、雙速風(fēng)機(jī)、多風(fēng)機(jī)并聯(lián)、單風(fēng)機(jī)間歇運(yùn)行等幾種方式。

3.2 單風(fēng)機(jī)變頻

很多暖通和電氣設(shè)計(jì)師對(duì)排煙兼排風(fēng)風(fēng)機(jī)變頻有所顧忌。因?yàn)樵凇痘馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50116-2013)提出，“風(fēng)機(jī)控制柜等消防電氣控制裝置不應(yīng)采用變頻啟動(dòng)方式[1]”。變頻風(fēng)機(jī)在火災(zāi)中可以通過(guò)跨接變頻器直接啟動(dòng)，來(lái)滿足規(guī)范要求，如圖1所示。

圖1 風(fēng)機(jī)變頻器排煙跨接示意圖

風(fēng)機(jī)變頻雖然投資較高，但能進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，匹配各種工況，解決通風(fēng)和排煙量不一致的問(wèn)題，達(dá)到良好的節(jié)能效果。變頻后風(fēng)機(jī)效率曲線與原來(lái)風(fēng)機(jī)效率曲線平行，風(fēng)機(jī)的效率依然處于高效區(qū)。從泵與風(fēng)機(jī)的知識(shí)，風(fēng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比，當(dāng)風(fēng)機(jī)風(fēng)量為原來(lái)的75%時(shí), 風(fēng)機(jī)消耗功率僅為原來(lái)的42. 2 %, 節(jié)能57. 8%。而用閥門(mén)調(diào)節(jié)時(shí), 僅節(jié)能5%左右[5]。因此, 地下停車(chē)庫(kù)采用風(fēng)機(jī)變頻技術(shù), 風(fēng)機(jī)節(jié)能效果顯著。跟雙風(fēng)機(jī)并聯(lián)相比，節(jié)約機(jī)房空間。

以變頻器每千瓦1 000元來(lái)計(jì)算，一個(gè)防煙分區(qū)的排煙兼排風(fēng)機(jī)為15kW，僅1.5W/元。增加的費(fèi)用跟地下車(chē)庫(kù)的土建投資相比，只是九牛一毛，與機(jī)電造價(jià)相比，增加的投資比例并不大。以排風(fēng)機(jī)一天工作6h，一年365天計(jì)算，每年耗電量為3.3萬(wàn)kW,如節(jié)能量50%，靜態(tài)回收期為一年。如在高檔小區(qū)、酒店、商業(yè)，一天運(yùn)行10h以上，節(jié)能更加明顯，投資回收期更短。

3.3 兩臺(tái)或多臺(tái)風(fēng)機(jī)變聯(lián)

兩臺(tái)或多臺(tái)風(fēng)機(jī)并聯(lián)方式控制簡(jiǎn)單，投資較高，占地面積大，只能按檔調(diào)節(jié)風(fēng)量，相對(duì)于單風(fēng)機(jī)系統(tǒng)較節(jié)能?，F(xiàn)在大城市因?yàn)橛玫鼐o張，車(chē)位的價(jià)格越來(lái)越貴，機(jī)房面積越來(lái)越緊張，且只開(kāi)一臺(tái)風(fēng)機(jī)時(shí)，風(fēng)量壓頭匹配困難，風(fēng)機(jī)容易不在高效區(qū)。

在排風(fēng)量和排煙量差距較大時(shí)，有些設(shè)計(jì)師選用一臺(tái)離心風(fēng)機(jī)排風(fēng)，一臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)排煙。這種做法，占地面積大，排風(fēng)機(jī)效率容易在高效區(qū)，投資較大，而消防風(fēng)機(jī)平時(shí)不運(yùn)行，可靠性較差，無(wú)法根據(jù)車(chē)庫(kù)車(chē)輛進(jìn)出情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，不節(jié)能。

3.4 雙速風(fēng)機(jī)

雙速風(fēng)機(jī)是通過(guò)改變定子繞組的連接方法，從而改變定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁極對(duì)數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到風(fēng)機(jī)風(fēng)量風(fēng)壓調(diào)節(jié)的目的。雙速風(fēng)機(jī)投資少，占用機(jī)房面積少，能進(jìn)行兩檔風(fēng)量風(fēng)壓調(diào)節(jié)，深受廣大設(shè)計(jì)師歡迎。

雙速風(fēng)機(jī)也存在多風(fēng)機(jī)并聯(lián)的缺點(diǎn)，風(fēng)量風(fēng)壓難以匹配，只有兩檔風(fēng)量，調(diào)節(jié)性能不好。此外，雙速風(fēng)機(jī)低檔風(fēng)量的效率較低，甚至可能出現(xiàn)風(fēng)機(jī)低檔時(shí)單位風(fēng)量耗功率Ws值不能滿足公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題。

3.5 單風(fēng)機(jī)間歇運(yùn)行

當(dāng)排煙與排風(fēng)量相近時(shí)，很多設(shè)計(jì)師采用單風(fēng)機(jī)形式，并采用間歇運(yùn)行方式來(lái)調(diào)節(jié)。該方案造價(jià)低，系統(tǒng)可靠，占用機(jī)房面積少，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，也是最常用的方案之一。最大的缺點(diǎn)是無(wú)法根據(jù)車(chē)輛進(jìn)出情況調(diào)節(jié)風(fēng)量，不節(jié)能。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)地下車(chē)庫(kù)現(xiàn)行規(guī)范的研究和比較幾種常見(jiàn)的地下車(chē)庫(kù)的排風(fēng)排煙優(yōu)缺點(diǎn)比較，得出以下結(jié)論：

(1)地下車(chē)庫(kù)排風(fēng)量的計(jì)算可依據(jù)《車(chē)庫(kù)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ100-2015)中的換氣次數(shù)法計(jì)算；排煙量應(yīng)依據(jù)《汽車(chē)庫(kù)、修車(chē)庫(kù)、停車(chē)場(chǎng)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50067-2014)中的表格選取。

(2)在車(chē)輛出入頻率變化較大的大中型車(chē)庫(kù)，應(yīng)進(jìn)行變風(fēng)量設(shè)計(jì)，建議選用單風(fēng)機(jī)變頻方案。

[1] GB 500116-2013 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]．北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2013.

[2] GB50736-2012 民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2012.

[3] JGJ100-2015 車(chē)庫(kù)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2015.

[4] 倪丹.地下車(chē)庫(kù)變頻通風(fēng)設(shè)計(jì)探討[J].暖通空調(diào)，2016，46(1):42-44.

[5] 張泠，尹應(yīng)德，黃文勝，等.地下車(chē)庫(kù)通風(fēng)的變頻控制研究[J].暖通空調(diào)，2005，35(7):113-116.

Ventilation and smoke control design in underground garage

LUOLiangsheng

(Xiamen Energy Conservation Supervision Center,Xiamen 361004)

In order to reduce the energy consumption of underground garage, by analyzing the advantages and disadvantages of various ventilation and smoke extraction scheme s, such as single fan frequency conversion, two or more typhoons, double speed fan, single fan intermittent operation and so on, the scheme of frequency conversion fan should be adopted as far as possible.

Underground garage; Ventilation; Smoke exhaust; Frequency conversion; Energy saving

羅梁生(1984．3- )，男，工程師。

E-mail:liangsheng07@163.com

2017-01-22

TU83

A

1004-6135(2017)06-0136-03