浅析高层建筑地下车库通风与消防排烟设计

随着人们收入水平提高，我国私家车数量显著提升，这也要求城市需要拥有足够数量的停车场所满足日益提高的提车要求。然而我国土地资源需求极度紧张，许多城市都存在停车位不足的情况。为解决停车位不足问题，许多城市大规模修建地下车库满足停车需求[1]。地下车库废气以CO为主，但是而且由于地下车库密封性高、空气流动性差的特点，车库容易聚集更多的有害废气，危害人的身体健康。而且地下车库也存在火灾安全隐患，地下车库火灾事故现场的温度更高，也不利于烟气排出以及开展救援工作，因而高层地下车库火灾带来的损失也更大。因此，高层建筑的地下车库必须设计良好的通风和消防排烟系统，有效排出汽车废气，预防灾害发生，同时方便控制灾害形式，满足火灾时的排烟要求，以保证火灾发生时迅速排除滞留烟气，限制烟气扩散，保证人员和车辆安全撤离现场，减少伤亡，提高车库安全性。

1.通风系统与排烟系统完全分开设计

完全分开设计方式为单独设计排风系统和排烟系统，两个系统之间不存在联系，排风系统和排烟系统分别根据各自系统的需求，设置各自的排风机、防火阀、排风或排烟管道、排风口和抽烟风口[2]。分开设计方式缺点较多，一是整体设计复杂，难度高；二是整个系统需占用车库更多的空间，不便于优化设计；投资成本也较高。

图1 完全分开设计结构

2.排风系统和排烟系统合用管道设计

排风系统和排烟系统合用管道设计包括两种类型，一是合用主风管道设计，二是合用上部管道和风口设计。

第一，合用主风管道需要将排风机和排烟风机并联，再根据高层建筑的实际高度计算排风量和排烟量，分别选择风机。排风系统设有排风机及防火阀；上下部排风口两个，并使用支管连接，支管上设置一个防火阀。正常情况下排风系统利用上下部排风口排风，管理正常排风系通。火灾时开启排烟风机，利用上排风口排出烟气和热量，设计结构见图2。该设计方式的缺点有成本高、排风和排烟系统阀门故障几率大、占用车库空间多、实际排烟量可能不足等问题。

图2 排风与排烟系统合用主风管道系统结构

第二，合用上部排风管道设计是指利用排风系统上部排风管。具体为排风系统设置上部和下部排风管道，排烟系统也设置上部排烟管道，上部排风管道和排烟管道使用支管相连，并设置防火阀，排烟风机设置单独防火阀[3]。正常情况下排烟和排风系统共同使用上部管道和风口排风，火灾情况下通过连接支管上的防火阀关闭排风机，启动排烟风机，经上部排风口排出烟气，设计结构见图3。这种设计方式的控制方式较为简单，因而成本低于合用主风管道设计方式，但是该设计方式的排烟量可能较小，无法满足火灾时排烟需求。

图3 合用上部排风管道设计结构

3.排风系统与排烟系统合并式设计

该设计方式是指排风系统与排烟系统完全相同，共同使用一套排风机和风管。合并式设计方式的应用范围较广，许多高层建筑地下车库均使用合并式设计方式。合并式设计采用消防用高温防排烟风机，使用普通百叶风口作为排风口。排风（烟）机的选择方法：排风量=防烟分区面积。（注意：车库层高<3m时，h=实际层高；车库层高>或=3m时，h=3m）。在正常情况下，风机和整个系统都处于排风状态，风口负责排风；在火灾时，风机和系统调节至高速运行状态，加快排烟和排热速度，同时风口则全部排烟。

设计方式为：风机入口处设置防火阀，防火阀始终处于开合状态。当火灾的烟气熔断防火阀后，关闭排风机。合并式排风与排烟系统结构比完全分开设计结构及合用管道设计结构都要简单，风管尺寸更小、风机数量，占用车库空间小，提高车库利用率；合并式设计方式的建设成本和运行维护成本也更低。不仅如此，合并式设计方式有利于系统存在的故障和问题检测，维护人员可及时发现系统故障，极大提高了排风与排烟系统的可靠性和稳定性，也减少工作人员的工作量。

图4 排风和排烟系统合并式设计结构

4.无风道诱导风机通风系统

该系统设计组成包括诱导风机、主排风机和主送风机三个组成部分，其原理为主送风机将输送室外空气，再通过诱导风机的高速风管及特制的风管喷嘴，向地下车库高速喷射室外空气，促使车库内空气流通。再通过风机的作用，将室外空气引向特定的区域，再使用特定区域内安装的主排风机将空气排出室外。无风道诱导风机通风系统也存在一定优点和缺点。

图5 无缝道诱导风机通风系统设计结构

4.1无风道诱导风机通风系统的优点

无风道诱导风机通风系统应用于高层建筑地下车库中有以下几个优点：一是该设计方式不许采用大型通风系统及铺设大量风管，因而可以尽可能节省车库空间，将车库空间更多地用于停车位；二是设计结构灵活，协调性强。诱导风机设备尺寸和重量远远低于传统风机的尺寸和重量，它可以直接安装在地下车库的结构上，方便工人施工和安全，还能与其他专业形成良好的配合；三是通风死角少。通过灵活地安排布置封嘴，可以合理地组织空气流动，将空气气引入车库的各个区域；四是稀释车库内有害气体，提升车库空气质量[4]。喷嘴可促进车库顶部空气与下部空气、车库内部空气与车库各个风口附近空气流通，可以将室外空气与室内空气充分混合，达到稀释有害气体浓度的效果，同时解决了下排风口设置困难的问题。五是经济效益高。无风道诱导风机通风系统可以降低车库的层高，节省工程造价。同时运行和维护成本低，可降低30%的运行成本。 　　4.2无风道诱导风机通风系统的缺点

虽然无风道诱导风机通风系统的优点较多，但是经过大量的实践证明，无风道诱导风机通风系统也存在以下缺点。

一是车库需要有明确规整的防火分区，送风机和排风机位置设计要求高，应位于车库两端才能达到实际效果。但是实际车库通风与消防排烟系统设计难以满足以上两个要求，并且风井设计也受到地面景观的影响和限制，严重制约了该设计方式应用范围和普及程度。

二是减少占用车道上部空间有限。虽然无风道诱导风机通风系统可以使排风管道使用量降低一半，但是由于排烟口不能超过30m的要求，无风道诱导风机排风系统实际减少空间仅为150mm，减少占用车道上部空间有限[5]。

三是可能导致建设成本增加。虽然该设计方式的效果更佳，但是它有一定的使用范围。无风道诱导风机通风系统只适用于地下车库规划整齐且建筑层高较低的情况，否则需要增加诱导风机数量才能满足通风与消防通风排烟要求，从而增加建设成本。

5.地下车库机械送风系统兼火灾时补风

为减少机械送风的工程投资和送风机房的占地面积，负一层车库常利用车道进行自然送风。负二层或以下，设置机械送风系统时，送风量宜为排风量的80%～85%或按5次/h取。送风口的布置应使室内气流分布均匀，避免通风死区，送风口宜设置在车库主要通道的上部。

综上所述，高层建筑地下车库通风与消防排烟设计类型具有各自的优点和缺点，在实际高层建筑地下车库通风与消防排烟设计中，设计人员要根据地下车库及周边环境的具体实际情况，分析每种设计类型的优缺点，选择合理的系统方式，科学有效地设计风机及风管系统。并始终坚持满足车库使用需求的原则，尽可能减少通风与消防排烟系统占空比，提高经济性和节能型，降低成本和能源消耗。