張依
華東建筑設(shè)計研究院有限公司
上海作為國際化大都市,同時也是農(nóng)產(chǎn)品現(xiàn)代化流通和國際化業(yè)務(wù)的集大成者,發(fā)展現(xiàn)代化物流十分重要。大型現(xiàn)代物流項目和農(nóng)副產(chǎn)品交易中心是城市必需的功能性基礎(chǔ)設(shè)施,也是至關(guān)重要的民生保障項目。上海西郊國際農(nóng)產(chǎn)品交易中心-物流與交易大樓是國內(nèi)大型綜合性(冷鏈、加工、交易)的物流項目之一,地上四層,地下一層,規(guī)劃建筑高度為23.96 m,總建筑面積106746 m2,其中地上74798 m2,地下31948 m2。本項目的功能有車位式交易區(qū),倉庫,集配加工,員工停車場,辦公,健身活動室,員工食堂及廚房等。地下一層和一層為貨運車位式交易區(qū),二層和三層為低溫冷庫,四層為員工停車場、辦公、廚房或食品創(chuàng)新孵化區(qū)。
由于地下一層和一層車庫為貨車的車位交易區(qū),比常規(guī)的汽車車庫排風(fēng)情況較為復(fù)雜。本文將從排風(fēng)方案的確定,通風(fēng)量的確定,氣流分布以及誘導(dǎo)風(fēng)機如何布置等方面分析大型物流交易中心車庫通風(fēng)情況。
地下一層和一層貨運車位式交易區(qū)主要行駛車輛有兩種37 t 的柴油貨車和15 t 的汽油貨車。汽車尾氣中主要污染氣體主要由碳?xì)浠衔?,一氧化碳,硫化物和微粒物(由碳煙、鉛氧化物等重金屬氧化物和煙灰等組成),氮氧化合物組成。當(dāng)汽車燃燒汽油時,排放的尾氣中主要有害氣體是一氧化碳。當(dāng)汽車燃燒柴油時,排放的尾氣中主要有害氣體是碳煙顆粒物(PM),氮氧化合物和二氧化碳[1]。這些有害氣體會對車庫內(nèi)裝卸貨物的工作人員和駕駛員的健康產(chǎn)生威脅。
地下一層和一層車庫的主要功能之一為車位式交易區(qū),由于汽車庫主要行駛為運輸貨車,貨車高度為4 m,并且貨車會在車位上裝卸貨物進(jìn)行裝卸和交易。因此業(yè)主對車庫的停車位和車道凈高要求較高,地下一層建筑層高6.3 m,梁下凈高4.6 m,業(yè)主希望車位凈高4.6 m,車道上凈高4.1 m,為了不增加建筑和結(jié)構(gòu)的建設(shè)成本,機電設(shè)備管線高度需要控制在500 cm以內(nèi)。一層建筑層高7.8 m,梁下凈高5.85 m,業(yè)主希望車位凈高5.85 m,車道上凈高5.2 m,機電設(shè)備管線高度需要控制在650 cm 以內(nèi)。圖1 為地下一層和一層層高分析圖。
圖1 地下一層和一層層高分析圖
圖2 復(fù)合排風(fēng)系統(tǒng)平面圖
汽車庫設(shè)計通常采用排煙兼排風(fēng)系統(tǒng),即排煙和排風(fēng)共用一個系統(tǒng)的風(fēng)機和風(fēng)管,但由于排風(fēng)量大且規(guī)范要求干管風(fēng)速在6.5 m/s 左右(不宜超過8 m/s),滿足風(fēng)速要求的風(fēng)管尺寸會較大,地下一層和一層汽車庫頂部還要鋪設(shè)給排水專業(yè)、電氣專業(yè)的管線,大尺寸排風(fēng)管會占用設(shè)備管線全部的可用高度,增加機電專業(yè)配合難度,所以在設(shè)計時盡量減少排風(fēng)管道在停車位和車道上通過。
排風(fēng)系統(tǒng)采用誘導(dǎo)風(fēng)機結(jié)合集中排風(fēng)的復(fù)合通風(fēng)形式(圖2),排風(fēng)風(fēng)口靠近機房,盡量減少對車道和車位凈高的影響。地下一層車庫的補風(fēng)系統(tǒng)通過汽車坡道和采光井自然補風(fēng),一層車庫為半開敞側(cè)墻自然補風(fēng)。另外排煙風(fēng)管風(fēng)速較高,風(fēng)管高度占用較小,為保證消防排煙的可靠性,排煙系統(tǒng)仍然使用排煙風(fēng)管。排煙風(fēng)管設(shè)BEC 閥和FDH 閥,排風(fēng)風(fēng)管設(shè)BED 閥和FD 閥。平時通風(fēng)時,排煙風(fēng)管閥門常閉,排風(fēng)風(fēng)管閥門常開。消防時,排風(fēng)風(fēng)管上BED 閥門關(guān)閉,排煙風(fēng)管上BEC 閥門開啟。
根據(jù)《2009 全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施》[2]和《汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計防火規(guī)范》GB50067-2014[3]規(guī)定,汽車庫的機械排風(fēng)量,可按下列兩種方法計算:①用于停放單層汽車的換氣次數(shù)法:汽車出入較頻繁的商業(yè)類等建筑,按6 次/h 換氣選取;②當(dāng)全部或部分為雙層停放汽車時,宜采用單車排風(fēng)量法:汽車出入較頻繁的商業(yè)類等建筑,按每輛500 m3/h 選取[4]?!睹裼媒ㄖ┡L(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》GB50736-2012[5]規(guī)定單層停放的車庫可采用換氣次數(shù)法計算,并采用稀釋濃度法計算,比較兩者后取大值。
文獻(xiàn)[6]認(rèn)為,一個4000 m2防火分區(qū)的車庫根據(jù)環(huán)境溫度,車輛進(jìn)出頻度和具體用途不同,通風(fēng)量可在40000~60000 m3/h 范圍內(nèi)選取。本項目取一個地下一層防煙分區(qū)面積為1700 m2,換氣次數(shù)為6 次/h 時,通風(fēng)量為30600 m3/h。該防煙分區(qū)有19 個車位,全部停滿時所需通風(fēng)量為9500 m3/h。稀釋濃度法計算得到通風(fēng)量為14704 m3/h,通風(fēng)量取大值為換氣次數(shù)法。
針對農(nóng)產(chǎn)品物流交易中心項目,車輛運輸大量蔬菜水果并且停放在車庫內(nèi)卸貨、交易,夏天會散發(fā)廢氣,產(chǎn)生廢液和垃圾,業(yè)主要求適量放大通風(fēng)量,可以排出蔬菜水果交易時散發(fā)的異味,保證室內(nèi)空氣質(zhì)量。在設(shè)計時,將換氣次數(shù)6 次/h,提升為7 次/h,地下一層通風(fēng)量由30600 m3/h 放大到35700 m3/h,通風(fēng)量提高117%。
根據(jù)《汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計防火規(guī)范》GB50067-2014[7],汽車庫每個防煙分區(qū)排煙風(fēng)機的排煙量不應(yīng)小于表8.2.5 的規(guī)定。即地下一層板底高度為5.91 m,選取排煙量為34500 m3/h,一層板底高度為7.55 m,選取排煙量為37500 m3/h。
在車庫通風(fēng)設(shè)計中氣流分布方式起著十分重要的作用,如果設(shè)計不合理就容易形成氣流組織短路,造成死角,使得有害物濃度得不到稀釋,積聚在車庫內(nèi)。氣流組織的合理性以及車庫內(nèi)污染物排放效果取決于誘導(dǎo)風(fēng)機的布置、誘導(dǎo)風(fēng)機噴嘴角度、排風(fēng)口位置、補風(fēng)口位置、補風(fēng)形式等。
本項目主要通過誘導(dǎo)風(fēng)機將附近空氣向前推動,形成主導(dǎo)氣流,在主導(dǎo)氣流之間,加入若干個誘導(dǎo)風(fēng)機,通過誘導(dǎo)風(fēng)機之間的接力,攪動周圍有害空氣,將有害空氣推送到排風(fēng)機房附近的排風(fēng)處,然后由排風(fēng)機房邊的上部排風(fēng)口和預(yù)留的下部風(fēng)口排出有害氣體,而地下一層采用通過坡道和大面積采光井補充新鮮空氣,將室外空氣補充到地下一層。
考慮到地下一層和一層車庫行駛車輛有柴油貨車和汽油貨車,排放尾氣污染物有碳?xì)浠衔?,一氧化碳,碳煙顆粒物(PM),氮氧化合物和二氧化碳等情況較復(fù)雜,有比空氣重的也有比空氣輕的。所以在排風(fēng)風(fēng)管靠近機房位置,預(yù)留了下排風(fēng)風(fēng)口,可承擔(dān)排風(fēng)總風(fēng)量1/4~1/3,根據(jù)業(yè)主運營情況確定是否使用下排風(fēng)。
誘導(dǎo)風(fēng)機安裝的位置和噴嘴的角度影響有害氣體是否能被有效稀釋和推動。魯文[7]在文中通過模擬認(rèn)為,射流斷面的速度場從射流中心開始逐漸向邊界衰減,并沿射程不斷變化。在射流邊界與周圍介質(zhì)間的存在湍流動量交換,周圍空氣不斷被卷入,射流邊界不斷擴大,流量沿射程方向不斷增加,從而形成持續(xù)的氣流卷吸和導(dǎo)引作用,使作用空間產(chǎn)生持續(xù)流動的速度場。所以誘導(dǎo)風(fēng)機的布置較大程度上影響通風(fēng)對車庫內(nèi)氣流擾動的作用,以及汽車尾氣稀釋排除的效果。
本節(jié)選取一空間,通過不同誘導(dǎo)風(fēng)機的布置方法,分析可能影響誘導(dǎo)風(fēng)機通風(fēng)效果的因素。最終確定合適的安裝高度、安裝方式、誘導(dǎo)風(fēng)機噴嘴角度等。
根據(jù)常用貨車高度最高不超過4 m,本項目中為了保證貨車通行,將誘導(dǎo)風(fēng)機設(shè)置在4.2 m 的位置,提供側(cè)墻安裝和平面吊裝如圖3、圖4 兩種方式,現(xiàn)場根據(jù)現(xiàn)場車輛進(jìn)出和??康木唧w情況選擇安裝。
圖3 誘導(dǎo)風(fēng)機側(cè)面安裝示意圖
圖4 誘導(dǎo)風(fēng)機水平吊裝示意圖
單臺誘導(dǎo)風(fēng)機射流斷面速度場剖面如圖5,距離風(fēng)口直線距離10 m 的地方風(fēng)速達(dá)到0.5 m/s,距離風(fēng)口直線距離12 m 的地方風(fēng)速達(dá)到0.2 m/s。通過剖面氣流分析示意圖可知,設(shè)1~1.5 m 為人員呼吸高度,在這個高度風(fēng)速宜取0.2~0.5 m/s,不會產(chǎn)生明顯吹風(fēng)感使人員感到不適,也不會將地面上的塵土吹起來,影響車庫內(nèi)的空氣環(huán)境。所以誘導(dǎo)風(fēng)機安裝下傾角度選擇70~75°,較符合設(shè)計要求。同時通過平面氣流分析示意圖可知,誘導(dǎo)風(fēng)機安裝與水平方向傾角成15°時兩側(cè)安裝,氣流向前推送有較好的接力,但是在兩臺誘導(dǎo)風(fēng)機之間存在氣流減弱的區(qū)域。而傾角為30°時兩側(cè)安裝,氣流在向前推送和兩側(cè)混流都有較好的效果。
圖5 單臺誘導(dǎo)風(fēng)機射流斷面速度場剖面圖
根據(jù)圖6、7,本項目中將誘導(dǎo)風(fēng)機安裝在4.2 m的高度,可根據(jù)現(xiàn)場情況選擇墻柱側(cè)裝和水平吊裝,同時建議墻柱側(cè)裝時誘導(dǎo)風(fēng)機與墻柱豎向傾角選擇70~75°安裝,風(fēng)口傾角向外傾角30°。水平吊裝時誘導(dǎo)風(fēng)機與向外傾角30°,風(fēng)口傾角向下傾斜25~30°。這樣可以對氣流在水平方向和豎向都有較好的攪動和推動效果。
圖6 誘導(dǎo)風(fēng)機側(cè)面安裝氣流分析圖
圖7 誘導(dǎo)風(fēng)機風(fēng)口角度氣流分析圖
根據(jù)王福軍和A Duci 的研究[8-9],誘導(dǎo)風(fēng)機下傾角選取可參考下列推薦值(H 是噴嘴中心距離地面的高度):H<2.5 m 時,a=90°。2.5 m≤H<3.0 m 時,a=85°。3.0 m ≤H ≤4.0 m 時,a=80°;4.0 m ≤H ≤4.5 m 時,a=70°。
根據(jù)本工程誘導(dǎo)風(fēng)機距地4.2 m,建議噴嘴傾角取30~35°。
通過對大型農(nóng)副產(chǎn)品物流交易中心車庫的特點分析和業(yè)主的凈高要求,排風(fēng)系統(tǒng)采用誘導(dǎo)風(fēng)機結(jié)合集中排風(fēng)的復(fù)合通風(fēng)形式,排風(fēng)風(fēng)口靠近機房,減少對車道和車位凈高的影響。地下一層車庫的補風(fēng)通過汽車坡道和采光井自然補風(fēng),一層車庫為半開敞側(cè)墻自然補風(fēng)。通風(fēng)換氣次數(shù)增加為7 次/h,通風(fēng)量比常規(guī)汽車庫增加117%。同時在機房附近預(yù)留下排風(fēng)口,根據(jù)業(yè)主運營情況確定是否使用。
將誘導(dǎo)風(fēng)機安裝在4.2 m 的高度,可根據(jù)現(xiàn)場情況選擇墻柱側(cè)裝和水平吊裝,同時建議墻柱側(cè)裝時誘導(dǎo)風(fēng)機與墻柱豎向傾角選擇70~75°安裝,風(fēng)口傾角向外傾角30°。水平吊裝時誘導(dǎo)風(fēng)機與中心軸線傾角30°,風(fēng)口傾角向下傾斜30°。這樣可以對氣流在水平方向和豎向都有較好推動效果。