论文总字数：23107字

摘 要

随着我国国力增强，科技水平、经济实力和百姓物质生活水准持续提高，家用汽车、共享汽车的数量也越来越多，无论是住宅小区、商场还是写字楼对于车库的需求是必不可少的，出于经济要求、城市化、土地资源利用效率、建筑功能多样性等方面的考虑，地下车库已成为一种相对较优的建筑设计。同时由于汽车的尾气中含有一氧化碳、氮氧化物等较多有害物，当处于地下车库中很难排放出去，会对人的健康造成危害，并且在发生火灾等突发事故的时候也不能够将烟气排出去，危及人的生命安全，故会设计防排烟和通风系统。

本设计基于国家相关标准规范、前人研究现状和建筑实际情况，选择南京某地下车库面积为5184m²，车库净高为4.38m，通过计算管路水力选择合理的风机、管材等，设计地下车库的防排烟和通风系统，保护人员健康。

关键词：地下车库 防排烟 通风系统

Smoke control and ventilation system design for a underground garage

Abstract

With the enhancement of China's national strength, the continuous improvement of the level of science and technology, economic strength and people's material living standards, the number of household cars and shared cars is also increasing. No matter in residential areas, shopping malls or office buildings, the demand for garages is essential. Considering the economic requirements, urbanization, land resource utilization efficiency, diversity of building functions, etc., underground cars The library has become a relatively excellent architectural design. At the same time, due to the car exhaust contains carbon monoxide, nitrogen oxides and other harmful substances, when it is in the underground garage, it is very difficult to discharge them, which will cause harm to people's health, and in the event of fire and other emergencies, it is also unable to exhaust the smoke, endangering people's life safety, so the smoke control and ventilation system will be designed.

The design is based on the relevant national standards and specifications, the research status quo of predecessors and the actual situation of the building. The area of an underground garage in Nanjing is 5184m2, and the net height of the garage is 4.38M. Through the calculation of pipeline water power, reasonable fans and pipes are selected to design the smoke control and ventilation system of the underground garage, so as to protect the health of personnel.

Key Words: The underground garage ; smoke control ; The ventilation system

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 地下车库概况 1

1.2 研究背景 1

1.3 国内外研究现状 1

1.4 设计目的与意义 2

第二章 汽车尾气和火灾烟气的研究 4

2.1 汽车尾气的组成和危害 4

2.2 火灾烟气的组成和危害 4

2.3 小结 4

第三章 设计内容简介 6

3.1 南京某地下车库简介 6

3.2 范围划分 6

3.3 所用设计规范 7

第四章 通风、排烟系统设计 8

4.1 通风系统的设计 8

4.1.1 排风量的计算 8

4.1.2 排风方案的确定 9

4.2 排烟系统的设计 10

4.2.1 排烟量的计算 10

4.2.2 排烟方案的选择 10

4.3 送风系统设计 10

4.3.1 送风系统设计意义 10

4.3.2 送风量的计算 10

4.4 补风系统设计 11

4.4.1 补风量的计算 11

4.5 小结 11

第五章 通风、排烟系统设置方案 12

5.1 通风、排烟系统的选择 12

5.2 风管、风口的设置 12

5.2.1 风管选材 12

5.2.2 风口尺寸、数量计算 12

5.2.3 补风口计算 14

第六章 通风排烟管路设计 16

6.1 管道水力计算原则 16

6.2 防烟分区1管路水力计算 16

6.3 防烟分区2管路水力计算 18

6.4 防烟分区3管路水力计算 20

6.5 防烟分区4管路水力计算 23

6.6 送风管路水力计算 24

第七章 风机选型 26

7.1 风机的选择的要求 26

7.2 风机选择的方式 26

7.3 各防烟分区风机选型 26

7.3.1 防烟分区1风机选型 26

7.3.2 防烟分区2风机选型 27

7.3.3 防烟分区3风机选型 27

7.3.4 防烟分区4风机选型 27

7.4 送风风机选型 27

7.5 小结 28

第八章 总结与展望 29

8.1 总结 29

8.1.1 设计中的不足 29

8.1.2 结论 29

8.1.3 设计成果 30

8.2 展望 30

致谢 33

附录一 34

附录二 35

绪论

地下车库概况

地下车库是我国城市社区必不可少的一个配套设施，具有占地面积大相对封闭等特点，而且一二线城市机动车量不断增长，停车的需求在不断的增大，然而目前停车场、车库等建筑的需求无法跟上停车的需求，“停车难、乱停车”现象愈演愈烈，已经影响到人民的日常生活，道路交通、生活环境受到了严重的阻碍 ^[1]。建立地下停车库能够节约和合理利用城市地下空间，成为一种解决当前各城市泊车难题的重要措施，在目前乃至在未来都会是一种趋势，逐步成为当今我国处理上述难题的一种有效参照方式。

研究背景

汽车尾气中含有多种有害物会危害人体健康，当处于地下车库时不易排出汽车尾气，残留的尾气伤害到人体。另外假如发生火灾，这种密闭空间内火灾的特点为：扩大迅速、浓烟高温、难以救援^[2]，伴随火灾产生的大量浓烟会使困于车库内的人难以呼吸，难以辨别方向，故目前要求地下车库进行防排烟和通风系统的设计。

地下车库设计通风系统主要是为了保证地下车库内保持充足的新鲜空气，也是为了将目前汽油、柴油车产生的废气排出建筑物内，使得人能在其中不至于感到窒息压抑，伤害到机体健康。

防排烟系统的设计，从其本质理解是为了防止烟气入侵，排放出烟气，也就是为了防止可能发生火灾危险的时候造成的人中毒窒息，保证处于其中人的安全。

现在地下出库的发展已经过了几十年，无论对于汽车尾气还是火灾时候的高温烟气的研究已经比较充分 ，尽管如此科学技术是不断进步的，人的认知也随之发展不断进步，为了达到更高的目标更合理的需求，怎样设计出通风排烟系统使之达到以上要求成为各国研究人员、工程设计人员深入探究的问题。

国内外研究现状

对于地下车库防排烟和通风的研究，无论是国内的学者还是国外的学者都做了很多的实验和模拟，为了找寻科学真理。一些研究者通过地下车库某些参数，火灾释放的某些参数的改变探究热烟传播的一些规律；还有根据排烟系统工作时的排烟情况进行模拟实验研究，探索排烟方案；或是研究不同通风排烟形式的差异，找到更环保更高效的排烟方法。

在工程设计方面，不断优化改进，以便符合节能环保，可持续发展的一些理念。有通过改变通风方式的设计来达到传统与新型防排烟和通风系统的结合；也有根据不同地下车库的构造、不同大小的面积这样有关的因素进行不同的方案设计，通过比对选取最优设计；或是进一步探讨地下车库在未发生火灾时的通风和发生火灾时的排烟系统能够一套完成这样的设计。

对于地下车库防排烟和通风系统的研究是一个逐步深入的过程。Nele Tilley等人采用控制变量，控制一些因素进行研究，进而提出一些很关键的公式，尽管公式的适用范围有一些限制^[3]。葛凤华研究了地下车库一些重要概念，如通风量和气流组织，采用许多分析技巧寻求找到节能环保的方法，并指出一些差异和误区^[4]。而后，陈亚伟对系统进行数值模拟，得出典型断面温度场、浓度场、空气龄的分布云图以及速度的分布云图，通过电脑模拟哪种机械通风系统对火灾排烟较为有利^[5]。他们对于地下车库在正常使用或者发生火灾的情况下对于烟气分布、热量分布都做了大量的研究，无论是实验模型还是电脑软件模拟都取得了较好的成果，这为进行现实地下车库工程上的设计提供了合适地参考。

工程上的设计方面，康柳青等人做了比较基础的研究，比如两个系统的形式，能否一体化设计方面，以及介绍了无风管诱导通风系统在地下车库的应用^[6]。薛福平又做了大型地下车库通风及防排烟系统设计，主要是建立在火灾发生的情况下进行研究^[7]。徐辉等人根据我国颁布的一些规范要求，联系具体实际工程探讨了本次设计要求的两个方面相融合可操作性，得出两个系统能够一套合用的结论，还能达到经济，保证高度的优点^[8]。罗刚，魏民赞进行了设计中几个常见问题的探讨，如排烟（风）口布置问题、车库诱导风机的使用条件及设置，其中许多细节是有很大的分析探讨价值^[9]。王爱爱还进行了改良设计，计算一些必要的数据，设计不同的方案，对比、分析、校核各方案，实现运行时最满意的设计效果^[10]。赵凤礼采用诱导风机设计该通风换气系统，并对一些防排烟系统的部件在车库内的使用进行了具体的描写^[11]。

设计目的与意义

对于一个安全工作者而言，设计地下车库的防排烟和通风系统是需要有很重要的安全意识，要考虑到很多不安全的因素或者发生的各种突发状况可能会需要用到防排烟和通风系统。不仅要符合建筑设计的规范，也要有一定的人机工程的意识，在发生火灾时，多大的通风量能够减少地下车库中人员的缺氧窒息，尽力保障人员的安全。

本文设计需要符合建筑设计规范、防火规范的要求下，考虑经济、安全、合理、有效等要求进行地下车库防排烟和通风系统设计达到实际的应用意义。

汽车尾气和火灾烟气的研究

汽车尾气的组成和危害

汽车尾气主要为CO、氮氧化合物、碳氢化合物等，其中一氧化碳含量较高，容易与血液中的血红蛋白结合，引起头痛、头晕、呕吐等中毒症状^[12]，还会危害中枢神经系统，严重会造成死亡；氮氧化合物中的NO₂会危害眼睛、呼吸道和肺，排出NO会很快氧化为NO_x（氮氧化合物统称）进入肺泡形成亚硝酸和硝酸对肺组织产生剧烈刺激^[13]；碳氢化合物含量少,但是具有极强毒性，是世界公认的强致癌物质^[14]。

火灾烟气的组成和危害

当发生火灾时，很多人并不是被烧死，真正烧死的属于少数，大部分人都是因为火灾烟气使得窒息晕厥，而后烧死，其中对人的身体产生比较大危害的气体大概有：CO、CO₂、NO_x、SO₂、VOC等^[15]。

火灾烟气的危害主要存在于以下两个方面。第一个方面是它的有毒危害作用，主要来自于燃烧产生的有害气体，会让人有窒息性和刺激性，如CO、HCN能够引起机体缺氧导致窒息发生，CO₂含量会在火灾中的可燃物充分燃烧后剧烈上升，使得O₂含量明显下降，由于人体大脑和心脏等主要器官都对O₂有较大依靠性，CO₂含量变大也就加速了缺氧，产生窒息^[16]。

第二个方面是温度很高的烟和气体的危害，如果燃烧物多，火灾势头迅速猛烈，火场气体升温迅速。根据前人研究，当发生火灾的时候仅需五分钟就能达到五百摄氏度，人体的呼吸系统中的各器官、黏膜无法承受这样的高温，假如吸入气体有超过七十摄氏度都会使得内粘膜充血、出血，更别说五百摄氏度的高温，使得肺部受到严重的伤害，甚至造成死亡。 ^{[17, 18]}。

小结

根据以上所显示出的汽车尾气与火灾烟气的成分与危害，我们在设计地下车库防排烟和通风系统的时候要考虑到的方面很多，这些严重的危害给我们警示，让我们设计出的系统尽可能保证人员的健康，降低损害。

（1）设计时要充分考虑车库停车的数量，还有汽车进出车库的流动量，一旦汽车泊车会停止尾气的排放，只有汽车启动与行驶过程中会排放尾气。

（2）设计地下车库防排烟与通风系统要根据具体车库所处环境，确定排烟方式科学布置设计排烟口，要符合一系列规范，具有节能环保等优点。

（3）设计地下车库防排烟与通风系统是一项必须必要的措施，要定期进行隐患排查，确保管道通畅，风机能正常工作，避免一旦发生火灾由于该系统不能正常工作发挥其该有的作用，使得造成不该有的人员伤亡、经济损失，也会增加营救的难度、灭火的难度。

设计内容简介

南京某地下车库简介

本设计根据南京某地下车库进行，该地下车库仅一层，无喷淋装置，面积为5184m²，车库净高为4.38m，为三类车库。汽车在地下车库中会产生废气和余热，要合理地设计通风和防排烟系统，该地下车库如图3-1所示。

图3-1 地下车库概况图

范围划分

根据我国颁布的各项规范标准，需要对地下车库进行防烟分区的划分，规范要求一个防烟分区不得超过2000m²，结合地下车库内情况，车库内车位的具体设计，可将地下车库分为四个防烟分区。四个防烟分区的面积分别为1537m²，1263m²，1336m²，1048m²，称作防烟分区1-4。

表3-1 各防烟分区具体数据

所用设计规范

（1）《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》（GB50067-2014）；

（2）《汽车库建筑设计规范》（JGJ100-98）；

（3）《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）；

（4）《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）。

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