防空地下室集中了水电、通风空调等设备专业大部分管线,特别是通风排烟管道,尺寸大、系统多,在工程设计中,有必要把平时通风管道兼作火灾时该区的排风排烟管,以减少防空地下室上部空间占用及风管用量,因此合量的设计排风、排烟系统显得非常重要。
一、地下汽车库通风方式
平时通风采用均匀排风,即地下汽车库均匀设置排风管及排风口,平时排风用,火灾时兼作排烟风管及排烟口,此通风方式比均匀,集中排风效果会好。但是排风口能否与排烟口一并设置呢?
由于烟气密度较小,排烟口应布置在车库上方,这一点没有异议。但平时的排风情况如何呢?过去通常的说法是:汽车排出的一些有害物比空气轻,另一些有害物比空气重,所以排风口在车库的上部和下部均应布置,且宜从上部排出风量的1/3,而从下部排出2/3,其根据是现行《汽规》第6.3.5条。但是只要认真考虑一下就会发现,此规范的规定对于地下汽车库的排风不一定合适。
首先,汽车有害物的大部分,其中包括CO(一氧化碳)的98%~99%,CmHn(碳氢化合物)的55%~65%和NOx(氮氧化物)的98%~99%都是从尾气散发出来的,而尾气的排放温度高达500℃~550℃,这样高温的排放气流产生很大的浮力,很难设想尾气会滞留在车库下部。
其次,尚有1%~2%的CO和NOx以及25%的CmHn从曲轴箱排出,有10%~20%的CmHn从燃油系统排出,这两部分排放物虽然温度不像尾气那么高,且NOx也比空气密度大些,但应该注意往常被忽视的一点常识,那就是这些有害物是在发动机工作时才排放的,而发动机工作时汽车处于行驶状态,车库的气流随着车子进进出出处于强烈扰动与混合状态,尾气也处于汽车后部的涡流之中,很难想象排放物会沉积于车库下方。而那些停稳放好的汽车,其发动机已经关闭,没有什么有害物排出了。
再次,有实测数据可以证明,用通风换气的办法将汽车排出的CO稀释到容许浓度时,NOx和CmHn远远低于它们相应的允许浓度。也就是说,只要保证CO浓度排放达标,其他有害物即使有一些分布不均匀,也有足够的安全倍数保证将其通过排风带走。
最后,高层建筑的地下汽车库一般只为停放轿车,最多是面包车设计的。车库净高只有2.4~2.8m左右,这样的高度,上下都布置风口,既不便于施工,也无太大必要,况且有时根本没有空间允许车库下部布置风口。
此外,如果进风系统采用诱导通风方式时,车库内的气流扰动及混合就更加充分,车库下部已不可能有稳定的有害物质出现。
综上所述,鉴于排放有害物的汽车属于运动中的物体,而且包含大部分有害物的尾气又是高温射流,没有理由认为有害物会稳定地停留在库区下部。因此,建议车库的日常排风全部由上方排出,即所有风口均可置于车库上部,并在支管上装设温度超过280℃时能自行关闭的排烟防火阀,火灾排烟风管系统与日常排风风管系统即可完全合一。
二、地下汽车库风机及防火阀设置
实际工程设计中,往往根据计算出的风量及风压来选择风机型号。
1.如计算出排风量与排烟量相差不大或者相同时,平时排风和火灾排烟时均使用同一台高温轴流风机,压头按管路阻力定,在风机出口或者风机房出口处设置280℃防火阀,当烟温达280℃时,通过风机入口或者风机房入口280℃防火阀关闭联动风机停止运行。
2.如计算出排风量与排烟量有较大差异时,排风排烟风机可选择一台双速高温轴流风机,平时为低速运行、火灾时高速运行。在风机出口或者风机房出口处设置280℃防火阀,当烟温达280℃时,通过风机出口或者风机房出口280℃防火阀关闭联动风机停止运行。此时消防控制室应能联动控制双速风机的联动转换。双速风机的风量及风压均需要满足排风及排烟系统时的要求。
3.如计算出排风量与排烟量有较大差异时,且双速风机的风量及风压不能满足排风及排烟系统时的要求,此时可采用两台风机,平时排风时开启一台低噪混流风机,火灾时排烟则开启另外一台高温轴流风机。在排风机出口处设置70℃防火阀,在排烟机出口处设置280℃防火阀;火灾时关闭排风机出口处设置的70℃防火阀及排风机,联动开启排烟风机及排烟机出口处设置的280℃防火阀,当烟温达280℃时,通过排烟风机出口280℃防火阀关闭联动排烟风机停止运行。由于平时仅开启一台排风机,另一台排烟风机停止运行,应在每台风机前管路上设止回阀,以免短路。此时消防控制室应能联动控制两台风机的联动转换。
4.地下汽车库机械进风系统的送(补)风机可选低噪轴流风机或者高温轴流风机,此时送(补)风机入口设置70℃防火阀还是280℃防火阀呢?规范中并无明确规定。笔者认为具体设置哪种防火阀,要看是否当时设置了送(补)风机房。
如果当时设置了送风机房,该机房应采用耐火极限不小于2.00h的隔墙和耐火极限不小于1.50h的楼板与其他部位隔开。此时送(补)风机与着火区是隔开的,此时送(补)风机房入口处设置70℃防火阀即可,由于补风管内送入低温的新风,防火阀不会很快熔断,不影响排烟使用,只有在排烟风机前的280℃防火阀熔断后,补风系统才能联锁停机。
如果当时未设置送(补)风机房,此时送(补)风机与着火区是连通的,送(补)风机本身受到烟火威胁,送风温度极易达到70℃,此时关闭防火阀及送风机,而此时排烟温度尚未达到280℃,这样会造成还在排烟时却已经没有补风了,因此此时送风机出口处应设置280℃防火阀。为了避免造成排烟风机关闭而补风风机继续运行的情况出现,应对补风机与排烟风机联锁控制,即排烟风机后的280℃防火阀关闭后,补风机后的280℃防火阀跟着一起关闭,排烟风机与补风机一起联锁关闭停止运行。
为了减少风机噪声对车库及其它房间的影响,应在排烟风机前后接能在280℃温度下连续工作0.5h以上耐高温材料制作的软接头及消声器或者消声静压箱。为了尽量少占上部空间应充分利用梁上部吊装风机。