通风系统设计重庆大学B区足球场下停车库.docx
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通风系统设计重庆大学B区足球场下停车库
重庆大学B区足球场下停车库通风系统设计
1.工程概况与设计需求内容
1.1停车库简介
B区地下公共停车库开工于2015年1月，于2016年10月31日完成竣工验收，2016年11月1日投入试运行。
工程用地面积21588.00平方米，总建筑面积30094.90平方米。
建筑层数为两层地下停车库，负一层层高3.5米，负二层层高3.4米，车库内只停放小型车和微型车，停车泊位1031辆（其中无障碍停车泊位19辆，并预留充电柱车位）。
车辆入口3个，人行出入口12个（其中电梯出入口4个）。
车库内设引导和监控系统。
1.2停车库平面图
右图为车位与分区缩略图。
大部分区域为一个柱网内3个泊位，两层各有500多个泊位；道路为双向，车行出入口共有3个。
人行出入口共有12个，其中四个出口有电梯，分别在操场四角。
1.3设计需求
汽车在工作过程中排除大量的废气，当地下车库不采用机械通风时基本上不能满足卫生条件，导致地下车库的卫生条件恶劣。
汽车的主要燃料是汽油，因此汽车库的火灾危险性也较大。
而且汽车库属地下建筑，发生火灾时，因缺乏自然通风和采光，扑救难度大，火势易蔓延，造成的危害性比地上建筑更加严重。
这就要求具备可靠的送排风系统。
因此，在B区足球场下停车库设计通风系统来解决可能出现的上述问题。
在B区足球场下设计通风系统，应严格按照相关规范要求，即《建筑设计防火规范》GB50016-2014、《人民防空工程设计防火规范》（2001年）GB50098-2009、《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB50067-2014的有关规定执行。
1.4设计内容
（1）汽车库防火、防烟分区划分
（2）汽车库通风系统方案确定
（3）汽车库排风量与送风量计算
（4）风口布置与气流组织设计
（5）风机选型和阀门选择
1.5气象资料
该建筑位于重庆市，根据现行《采暖通风与空气调节设计规范GB50019-2005》
查出下列资料：
经度：
东经106°28′；纬度：
北纬29°35′；海拔：
259.1m。
夏季气象参数：
夏季通风室外干球温度：
32.4℃；夏季通风湿球温度：
27.3℃；
夏季通风室外计算风速：
2.1m/s；夏季主导风向：
NW；
夏季通风室外大气压：
97310Pa
冬季气象参数：
冬季通风室外计算温度：
5.2℃；冬季通风室外计算相对湿度：
82%；
冬季通风室外计算风速：
0.8m/s；冬季主导风向：
N；
冬季通风室外大气压：
99360Pa
2.通风系统设计原理
2.1通风系统设计原理
地下车库通风系统采取机械排风，自然补风的方式耗电量大，同时还会产生一定的噪声污染。
虽然利用自然通风设计可以达到节能环保的效果，然而在6、7、8三个月间，利用热压来自然通风取得的效果并不理想。
综合多方面因素考虑，自然通风为主，机械通风为辅的方式是该地下车库采用的主要方式。
平时为了将空气质量改善则采用自然通风的方式，相应的当利用自然通风实现不了预期的效果时，可采取措施将风机适当的开启。
现阶段，采取自然通风的主要方法有两个，第一个是室外风压，第二个是室内外温差产生的热压。
但是风压受到很多因素的影响，因此其会有较高的要求，同时还具有不稳定性,所以一般情况下，对地下车库进行自然通风比较安全的做法,是主要考虑热压的作用。
自然通风的动力就是风井因热压而产生的抽力。
将风井内热压引起的空气流动利用起来，实现车库的自然通风；并且将排风机设置好，当自然通风不能满足相关的要求时，启动机械通风系统。
2.2通风系统的组成设计
通风系统由送排风机、风道、风道部件、消声器等组成。
通风系统主要功能是送排风，例如防排烟系统、正压送风系统、人防通风系统、厨房排油烟、卫生间排风等，通过风管和部件连接，采取防振消声等措施达到除尘、消毒、降温的目的。
2.3系统方案的划分确定
假设本工程不设自动喷水灭火系统，因此该地下车库要设防火分区。
根据相关规定，设有机械排烟地下车库，防烟分区的建筑面积不超过2000㎡，故地下车库每个防烟分区的建筑面积不超过2000㎡。
该地下车库总建筑面积30094.90㎡，约为30000㎡。
则每层面积15000㎡，不妨假设每层分5个防火分区，一个防火分区分两个防烟分区。
故每层分为10个防烟分区，每个防烟分区面积为1500㎡。
各层的防火分区和防烟分区均一致。
防烟分区
面积（㎡）
层高（m）
体积（m³）
负一层防烟分区
1500.00
3
4500.00
负二层防烟分区
1500.00
3
4500.00
3.通风系统计算
3.1排风量的确定
目前确定地下汽车库排风量的方法，大体上可分为二类，第一类是按换气次数估算，第二类则是按全面通风换气量进行计算。
本次设计按第二类计算。
第二类是按将有害物冲淡到卫生标准所需的全面通风量来确定。
汽车尾气的主要有害为CO、NOX及少量汽油及热量。
以CO及NOX为主。
因CO及NOX对人体的作用不同，其全面通风换气量（即排气量）应分别计算稀释CO及NOX所需的换气量，然后取大值。
查资料得，按CO计算的出的全面通风换气量完全可以将NOX稀释到卫生标准规定的浓度。
因而以CO作为计算换气的标准。
全面通风换气量（L）计算公式：
（m³/h）①
式中：
x——地下汽车库CO散发量（mg/h）；
y2——地下汽车库CO最高允许浓度（mg/m³）；
y0——送风中CO浓度（mg/m³）
K——安全系数，这里假设K=1
关于CO最高允许浓度的取值。
我国卫生标准规定为30mg/m³，但作业时间短暂时可以放宽，计算中取值y2=200mg/m³
送风中CO浓度取值为y0=2.5～3.5mg/m³
CO散发量G的计算
（㎎/h）
式中：
Qi——i类汽车排出气体总量（m³/时台）；
Ci——i类汽车排放CO平均浓度（mg/m³）
考虑到为使数据一致，应对Qi计算进行温度修正，此时：
（m³/h）②
式中：
T1——汽车排气温度（K）（国产车T1=823K，进口车T1=773K）；
T2——地下车库常温（K），一般T2=293K
W——汽车库停车总车位数，即额定停车数（台）；
S——汽车出入频度，计算取值S=1.2～1.5；
Bi——i类汽车单位时间的排气量（升/分·台）；
Di——i类汽车占停车总数的百分比（%）；
汽车总排气量为：
（m³/h）③
最终得到
式中：
t——每辆车在车库内发动机工作时间（分）,取t=6分钟
代入该地下车库参数，以全部为国产轿车为例：
防火分区温度T2/T1=0.35601；
第一幅图为负一层停车状态，可以看出车很多。
第二幅图为负二层停车状态，车很少。
（第三幅图为实时停车位余数）
故设负一层汽车出入频率均为S=1.5；负二层汽车出入频率均为S=1.2
停车位W
B
时间t
总排气量
Q（m³）
G（㎎/h）
y2-y0（mg/m³）
排放CO的平均浓度Ci
S
通风量
L（m³/h）
负一层防烟分区
25
0.526
6
0.055405
3556.4
197
64208
1.5
18.058
负二层防烟分区
25
0.526
6
0.044324
2846.0
197
64208
1.2
14.447
3.2排烟量的确定
本地下车库排风和排烟共用一个系统，该地下车库两层分别设置了五个防火分区，每个防火分区分有两个防烟分区，即每层一共10个防烟分区。
按规定，地下车库的排烟量应该按换气次数不小于六次计算确定：
体积m³
换气次数n
排烟量m³/h
负一层防烟分区
4500.00
6
27000.00
负二层防烟分区
4500.00
6
27000.00
3.3送风量的确定
为保证地下车库内微负压，一般机械送风量按机械排风量的80%~95%计算，本设计取80%计算，另外的20%~5%的补风由车道等处渗入补充。
本车库排烟量大于排风量，按排烟量计算：
根据送风量=排烟量的80%计算：
负一层防烟分区送风量=27000.00×80%=21600.00m³/h
负二层防烟分区送风量=27000.00×80%=21600.00m³/h
4.通风系统设计
4.1气流组织的分布
排烟（风）口布置情况如左图
设计的气流组织的分布：
送风口集中布置在上部，排烟排风也集中在上部。
4.2机械排烟系统的补风量的计算
根据规定：
地下车库内无直接通向室外的汽车疏散出口的防火分区，当设置机械排烟系统时，应同时设置进风系统，且送风量不宜小于排烟量的50%。
本设计中的十个防烟分区只有三个区有直接通向室外的出口，但纵深太大，而且其他三个区并没有直接通向室外的出口。
故设机械补风系统：
负一层防烟分区补风量=21600.00×50%=10800.00m³/h负二层防烟分区补风量=21600.00×50%=10800.00m³/h
4.3风管材料的选择
镀锌钢板具有一定的防腐性能，因此本设计风管材料采用镀锌钢板，采用矩形断面尺寸，如下图：
4.4风口尺寸及数量的计算
本设计采用镀锌钢板，排烟干管的风速不大于10m/s，风口有效截面积的速度不大于10m/s，排风干管风速不大于7m/s，风口速度不大于7m/s。
如下表：
排风排烟系统：
排烟量
m³/h
排风口数量
排烟口风速m/s
排风口面积㎡
排风口尺寸mm
负一层
27000.00
10
3.75
0.200
500×400
负二层
27000.00
10
3.75
0.200
500×400
送风系统：
送风量
m³/h
送风口数量
送风口风速m/s
送风口面积㎡
送风口尺寸mm
负一层
21600.00
10
3.00
0.200
500×400
负二层
21600.00
10
3.00
0.200
500×400
4.5排烟排风管道的计算
根据前面所述，排烟干管的风速不大于10m/s，风口有效截面积的速度不大于10m/s，排风干管风速不大于7m/s，风口速度不大于7m/s。
根据资料对矩形风管的规定选择标准规格。
一个防烟分区：
管段号
流量m/s
假定流速m/s
管段截面积㎡
管段截面标准规格
实际截面积㎡
实际流速m/s
1,2,5,6,9,10
0.75
7
0.10714
500*200
0.1
7.5
3
1.5
7
0.21428
500*400
0.2
7.5
4
2.25
9
0.25000
500*500
0.25
9
7
3.75
10
0.37500
1000*400
0.4
9.375
8
4.5
10
0.45000
1000*500
0.5
9
11
6.75
10
0.67500
1000*800
0.8
8.4375
12
7.5
10
0.75000
1000*800
0.8
9.375
4.6水力计算与调整不平衡
一个防烟分区：
管段编号
长度l（m）
流速v（m/s）
管段截面尺寸
（mm*mm）
流速当量直径（mm）
动压（Pa）
局部阻力系数
局部压力Z（Pa）
单位长度摩擦压力损失
（Pa/m）
摩擦压力损失
Rml（Pa）
管段压力损失Z+Rml（Pa）
1，2,5,6,9,10
10
7.5
500*200
285.71
33,75
3.41
115
2.5
25
140
3
8
7.5
500*400
444.44
33,75
0
0
1.5
12
12
4
8
9
500*500
500.00
48.60
0
0
1.8
14.4
14.4
7
8
9.375
1000*400
571.43
52.73
0
0
1.8
14.4
14.4
8
8
9
1000*500
666.67
48.60
0
0
1.3
10.4
10.4
11
8
8.4375
1000*800
888.89
42.71
0
0
0.8
6.4
6.4
12
5
9.375
1000*800
888.89
52.73
0
0
1.0
5
5
最不利环路是1-3-4-7-8-11-12
最不利环路的总阻力是140+12+14.4+14.4+10.4+6.4+5=202.6Pa
环路5-7-8-11-12的总阻力为176.2Pa
环路9-11-12的总阻力为151.4Pa
不存在阻力不平衡
5.主要设备类型
5.1风机选型
查资料可以知道：
排风排烟风机可选离心风机或者调温轴流风机。
普通离心风机风量较大,风压较小,只可满足排风排烟要求,且大风量离心风机只能安装在地面,占地较大,需要较大机房。
高温轴流风机为消防专用风机,也能满足在280℃烟温下运行20分钟的要求,且体积小,一般可吊装,若设机房面积也小,在实际工程中,往往采用高温轴流风机排烟。
本次风机选型：
高温轴流风机与普通轴流风机在排烟通风系统的组合应用。
平时和火灾时均使用高温轴流风机,如图。
可选2台型号相同、风量均为30000m3/h的高温轴流风机。
压头按管路阻力定,平时开启一台作机械排风用,火灾时另一台同时启动进行排烟,当烟温达280℃时,通过风机入口的280℃防火阀关闭2台联动风机停止工作。
由于平时仅开启一台,另一台风机停止,应在每台风机管路上设止回阀,以免短路,同时,也可防止上、下层烟气进入。
2台风机应设计为平时可手动控制,互为备用,不致造成某台风机总不开启,损坏也不知道。
为了减少风机噪声对车库及其他房间的影响,应在风机前后接内衬不锈钢丝网的不燃石棉布软接头及消声静压箱。
为了尽量少占上部空间应充分用梁上部吊装风机及消声静压箱,但这种方式平时运行时噪声大。
5.2阀门的选择
根据资料：
防火阀:
70°C温度熔断器自动关闭（防火），可输出联动讯号，用于通风空调系统风管内，防止火势沿风管蔓延。
排烟阀:
电讯号开启或手动开启，输出开启电讯号，联动排烟机开启，用于排烟系统风管上。
排烟防火阀：
电讯号开启，或手动开启，280℃靠温度熔断器重新关闭，输出电讯号，用于排烟风机吸入口处管道。
根据上述用途合理使用阀门:
（1）在排风口处安装防火调节阀，起到280℃时关闭阀门和调节流量的作用，FH-2型防火调节阀，具体尺寸根据所安装位置的风管的尺寸决定。
（2）在排烟风机吸入口处安装常开型排烟防火阀，起到在280℃时关闭阀门，风机停止工作，保护风机，选择PFH-1型排烟防火阀，具体尺寸根据所安装位置的风管尺寸决定。
6.设计总结
通过此次地下停车库通风系统设计，使我了解了工业通风在我们日常生活和各类建筑的设计中的重要性，并且把在理论教学中学到的知识具体运用到实际工作中，拓宽了我的知识面。
在此次通风系统设计中我学会了如何因地制宜的为地下车库布置排风排烟风机，如何对排风口的位置进行选择，了解了在中国不同地区工业通风的异同，地理位置的不同对地下车库的设置等通风技术的影响以及如何利用有限的资源来进行合理的应用。
不过本次通风系统设计由于精力、设备与经费的不足，我们只考虑了一个防烟风区的通风系统设计，更偏向理想化，在通风系统大型化、连续化、复杂化的过程中，可参考本设计的相关数值，引入相应的修正参数，对于整个车库的通风系统设计还是有较高的指导意义。
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