夏可超

廣東省建筑設(shè)計研究院有限公司 廣東 廣州 510010

引言

近年來，我國各級政府減碳意識的增強(qiáng)，加之“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)逐步付諸實(shí)踐，我國新能源汽車行業(yè)發(fā)展迎來機(jī)遇，越來越多的家庭開始選擇電動汽車作為出行的代步工具。在此背景下，配建有充電設(shè)施區(qū)域的地下汽車庫也越來越常見。當(dāng)前，國家[1]及許多地方如廣東省、四川省、海南省、福建省[2-5]等均相繼出臺了有關(guān)設(shè)置充電設(shè)施區(qū)域的地下汽車庫的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)對設(shè)置充電設(shè)施區(qū)域的地下汽車庫的機(jī)械通風(fēng)及排煙系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行了相關(guān)的說明。本文就廣東地區(qū)設(shè)置充電設(shè)施區(qū)域的地下汽車庫機(jī)械通風(fēng)及排煙風(fēng)機(jī)選型進(jìn)行探討。

1 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

廣東省標(biāo)準(zhǔn)《電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)技術(shù)規(guī)程》（DBJ/T15-150-2018）（以下簡稱《廣東省標(biāo)》）第4.8.3條規(guī)定，設(shè)置充電設(shè)施的機(jī)動車庫區(qū)域，機(jī)械通風(fēng)量應(yīng)按容許的廢氣量、廢熱量計算，排風(fēng)量可按換氣次數(shù)法或單臺機(jī)動車排風(fēng)量法計算，且不應(yīng)小于現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《車庫建筑設(shè)計規(guī)范》（JGJ100-2015）[6]（以下簡稱《車建規(guī)》）表7.3.4-1或表7.3.4-2中數(shù)據(jù)的1.2倍。

《廣東省標(biāo)》第4.9.13條規(guī)定，設(shè)置充電設(shè)施的區(qū)域，應(yīng)根據(jù)同一防火分區(qū)建筑面積不大于2000m2設(shè)置獨(dú)立的排煙和補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)，每個系統(tǒng)的排煙量和補(bǔ)風(fēng)量不應(yīng)小于現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計防火規(guī)范》（GB50067-2014）[7]（以下簡稱《車火規(guī)》）表8.2.5的單個防煙分區(qū)的排煙量的1.2倍。

《廣東省標(biāo)》第4.9.13條條文解釋規(guī)定，增加充電設(shè)施的區(qū)域，消防排煙量和補(bǔ)風(fēng)量應(yīng)增大至1.2倍；當(dāng)一個排煙系統(tǒng)負(fù)擔(dān)多個防火單元時，每個防火單元應(yīng)設(shè)置獨(dú)立的干管及排煙口，并應(yīng)在干管處設(shè)置電動排煙防火閥，且僅開啟著火的防火單元進(jìn)行排煙；排煙系統(tǒng)的主風(fēng)管及穿越防火單元的風(fēng)管，其耐火極限不應(yīng)小于2.00h（如圖1所示）。

圖1 《廣東省標(biāo)》排煙、補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)示意圖

2 分析和比較

根據(jù)《廣東省標(biāo)》第4.9.3條和4.9.4條的有關(guān)規(guī)定，地下汽車庫內(nèi)配建充電基礎(chǔ)設(shè)施區(qū)域的防火分區(qū)最大允許建筑面積為2000m2，且地下汽車庫內(nèi)配建充電基礎(chǔ)設(shè)施的區(qū)域應(yīng)劃分防火單元，每個防火單元內(nèi)停車數(shù)量應(yīng)≤20輛。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)要求，并結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目情況，本文以下所有分析均只針對地下汽車庫內(nèi)配建充電基礎(chǔ)設(shè)施區(qū)域的其中一個防火分區(qū)，并做如下假定：①該防火分區(qū)建筑面積為2000m2；②該防火分區(qū)被均勻分成4個防火單元。

在該假定條件下，該防火分區(qū)典型的排風(fēng)/排煙系統(tǒng)圖如圖2所示。則風(fēng)機(jī)的機(jī)外余壓可按下式計算：

圖2 典型電動汽車庫排風(fēng)/排煙系統(tǒng)示意圖

式中：P－風(fēng)機(jī)的機(jī)外余壓，Pa；

Q－風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，m3/h；

S1－管段1阻力系數(shù)，Pa/m3/h；

Q1－管段1風(fēng)量，m3/h；

S2－管段2阻力系數(shù)，Pa/m3/h；

Q2－管段2風(fēng)量，m3/h；

S3－管段3阻力系數(shù)，Pa/m3/h；

Q3－管段3風(fēng)量，m3/h；

S4－管段4阻力系數(shù)，Pa/m3/h；

S5－管段5阻力系數(shù)，Pa/m3/h；

根據(jù)《廣東省標(biāo)》的控制邏輯，在發(fā)生火災(zāi)時，僅開啟著火的防火單元進(jìn)行排煙，則在排煙工況下Q1=Q2=Q3=Q，排煙風(fēng)機(jī)的機(jī)外余壓P煙=S1Q2+S2Q2+S3Q2+S4Q2+S5Q2=（S1+S2+S3+S4+S5）Q2。

排風(fēng)工況下各防火單元的排風(fēng)量根據(jù)各防火單元的面積進(jìn)行均分，則在排風(fēng)工況下Q1=1/2Q2=1/3Q3=1/4Q，排風(fēng)風(fēng)機(jī)的機(jī)外余壓P風(fēng)=S1（1/4Q）2+S2（1/2Q）2+S3（3/4Q）2+S4Q2+S5Q2=（0.0625S1+0.25S2+0.5625S3+S4+S5）Q2。

根據(jù)以上計算分析可知，當(dāng)排煙工況下的風(fēng)量與排風(fēng)工況下的風(fēng)量相同時，P煙-P風(fēng)=（0.9375 S1+0.75S2+0.4375S3）Q2＞0，即當(dāng)兩個工況下的風(fēng)量相同時，排煙工況下系統(tǒng)所需的風(fēng)機(jī)機(jī)外余壓要大于排風(fēng)工況。

當(dāng)我們將排煙風(fēng)機(jī)與排風(fēng)風(fēng)機(jī)合并設(shè)置，即僅設(shè)置一臺排風(fēng)兼排煙單速風(fēng)機(jī)時，兩種工況下風(fēng)機(jī)的工作特性曲線如圖3所示。

圖3 風(fēng)機(jī)的工作特性曲線

從圖3可以看出，當(dāng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行在排風(fēng)工況下時，管網(wǎng)特性曲線為2，風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)位于管網(wǎng)特性曲線2與風(fēng)機(jī)特性曲線的交點(diǎn)b處。而當(dāng)某個防火單元發(fā)生火災(zāi)時，系統(tǒng)由排風(fēng)工況轉(zhuǎn)換為排煙工況，管網(wǎng)特性曲線為1，風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)位于管網(wǎng)特性曲線1與風(fēng)機(jī)特性曲線的交點(diǎn)a處，此時風(fēng)機(jī)風(fēng)量會小于排風(fēng)工況。兩者之間的差值取決于管網(wǎng)特性曲線及風(fēng)機(jī)特性曲線。

從以上分析可知，為保證排煙工況下風(fēng)機(jī)風(fēng)量滿足消防要求，我們在風(fēng)機(jī)選型時需根據(jù)排煙工況下的管網(wǎng)阻力及風(fēng)量來進(jìn)行設(shè)備選型。在此條件下，當(dāng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行在排風(fēng)工況下時，風(fēng)機(jī)的實(shí)際風(fēng)量會超過設(shè)計風(fēng)量，帶來的結(jié)果是可能導(dǎo)致風(fēng)機(jī)電機(jī)過載。因此，當(dāng)選擇單速風(fēng)機(jī)時，設(shè)計中應(yīng)進(jìn)行水力分析，需分別計算排煙工況和排風(fēng)工況下的系統(tǒng)阻力，避免兩者之間相差過大。同時，需對所選風(fēng)機(jī)特性曲線進(jìn)行選擇，避免風(fēng)機(jī)運(yùn)行范圍過窄。

根據(jù)《車建規(guī)》第7.3.4條的有關(guān)規(guī)定，商業(yè)建筑機(jī)動車庫換氣次數(shù)為6次/h，住宅建筑機(jī)動車庫換氣次數(shù)為4次/h。由于兩種不同類型建筑的機(jī)動車庫換氣次數(shù)相差較大，因此，分別就兩種建筑設(shè)置充電設(shè)施區(qū)域的地下汽車庫機(jī)械通風(fēng)及排煙風(fēng)機(jī)選型進(jìn)行分析。

2.1 住宅建筑地下汽車庫機(jī)械通風(fēng)及排煙風(fēng)機(jī)選型

住宅建筑地下車庫通常采用無梁樓蓋，層高一般為3.4～3.6m。則按照《車火規(guī)》第8.2.5條的有關(guān)規(guī)定可計算得到該防火分區(qū)的排煙風(fēng)機(jī)排煙量為31500×1.2=37800m3/h。再根據(jù)《車庫標(biāo)》第7.3.4條的有關(guān)規(guī)定可計算得到該防火分區(qū)的排風(fēng)風(fēng)機(jī)排風(fēng)量為2000×3×4×1.2=28800m3/h。

通過以上計算可以知道，排煙工況與排風(fēng)工況下的風(fēng)機(jī)風(fēng)量相差較大。為減小機(jī)房面積、降低設(shè)備運(yùn)行成本、減少風(fēng)管高度、提高車庫凈高，建議選擇雙速風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)風(fēng)量及機(jī)外余壓分別選擇對應(yīng)工況參數(shù)。

2.2 商業(yè)建筑地下汽車庫機(jī)械通風(fēng)及排煙風(fēng)機(jī)選型

商業(yè)建筑地下車庫通常采用梁板結(jié)構(gòu)，層高一般為3.8～4.1m。則按照《車火規(guī)》第8.2.5條的有關(guān)規(guī)定可計算得到，該防火分區(qū)的排煙風(fēng)機(jī)排煙量為31650×1.2=37980m3/h。再根據(jù)《車庫標(biāo)》第7.3.4條的有關(guān)規(guī)定可計算得到，該防火分區(qū)的排風(fēng)風(fēng)機(jī)排風(fēng)量為2000×3×6×1.2=43200m3/h。

通過以上計算可以知道，排風(fēng)工況下的風(fēng)機(jī)風(fēng)量要略大于排煙工況，但兩者之間相差不大。為減小機(jī)房面積、簡化系統(tǒng)，建議選擇單速風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)風(fēng)量取兩個工況之間的風(fēng)量較大值，風(fēng)機(jī)機(jī)外余壓取排煙工況下的系統(tǒng)阻力值。

3 結(jié)束語

本文通過對廣東地區(qū)設(shè)置充電設(shè)施區(qū)域的地下汽車庫機(jī)械通風(fēng)及排煙風(fēng)機(jī)選型進(jìn)行分析，并結(jié)合住宅建筑及商業(yè)建筑通風(fēng)量計算方法的差異，得出以下結(jié)論：

設(shè)置充電設(shè)施區(qū)域的地下汽車庫機(jī)械排風(fēng)工況及排煙工況下的系統(tǒng)風(fēng)量與阻力存在差異，在設(shè)計選型時需分別計算兩個工況下的參數(shù)值。

住宅建筑地下充電車庫排煙工況與排風(fēng)工況下的系統(tǒng)風(fēng)量相差較大，建議選擇雙速風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)風(fēng)量及機(jī)外余壓分別選擇對應(yīng)工況參數(shù)。

商業(yè)建筑地下充電車庫排煙工況與排風(fēng)工況下的系統(tǒng)風(fēng)量相差不大，建議選擇單速風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)風(fēng)量取兩個工況之間的風(fēng)量較大值，風(fēng)機(jī)機(jī)外余壓取排煙工況下的系統(tǒng)阻力值。

當(dāng)選擇單速風(fēng)機(jī)時，設(shè)計中應(yīng)進(jìn)行水力分析，需分別計算排煙工況和排風(fēng)工況下的系統(tǒng)阻力，避免兩者之間相差過大。同時，需對所選風(fēng)機(jī)特性曲線進(jìn)行選擇，避免風(fēng)機(jī)運(yùn)行范圍過窄。