廣東地區設置充電設施區域的地下汽車庫機械通風及排煙風機選型探討

夏可超

廣東省建筑設計研究院有限公司 廣東 廣州 510010

引言

近年來，我國各級政府減碳意識的增強，加之“碳達峰、碳中和”目標逐步付諸實踐，我國新能源汽車行業發展迎來機遇，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，配建有充電設施區域的地下汽車庫也越來越常見。當前，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設置充電設施區域的地下汽車庫的設計標準，這些標準對設置充電設施區域的地下汽車庫的機械通風及排煙系統設計進行了相關的說明。本文就廣東地區設置充電設施區域的地下汽車庫機械通風及排煙風機選型進行探討。

1 相關標準

廣東省標準《電動汽車充電基礎設施建設技術規程》（DBJ/T15-150-2018）（以下簡稱《廣東省標》）第4.8.3條規定，設置充電設施的機動車庫區域，機械通風量應按容許的廢氣量、廢熱量計算，排風量可按換氣次數法或單臺機動車排風量法計算，且不應小于現行國家標準《車庫建筑設計規范》（JGJ100-2015）[6]（以下簡稱《車建規》）表7.3.4-1或表7.3.4-2中數據的1.2倍。

《廣東省標》第4.9.13條規定，設置充電設施的區域，應根據同一防火分區建筑面積不大于2000m2設置獨立的排煙和補風系統，每個系統的排煙量和補風量不應小于現行國家標準《汽車庫、修車庫、停車場設計防火規范》（GB50067-2014）[7]（以下簡稱《車火規》）表8.2.5的單個防煙分區的排煙量的1.2倍。

《廣東省標》第4.9.13條條文解釋規定，增加充電設施的區域，消防排煙量和補風量應增大至1.2倍；當一個排煙系統負擔多個防火單元時，每個防火單元應設置獨立的干管及排煙口，并應在干管處設置電動排煙防火閥，且僅開啟著火的防火單元進行排煙；排煙系統的主風管及穿越防火單元的風管，其耐火極限不應小于2.00h（如圖1所示）。

圖1 《廣東省標》排煙、補風系統示意圖

2 分析和比較

根據《廣東省標》第4.9.3條和4.9.4條的有關規定，地下汽車庫內配建充電基礎設施區域的防火分區最大允許建筑面積為2000m2，且地下汽車庫內配建充電基礎設施的區域應劃分防火單元，每個防火單元內停車數量應≤20輛。根據該標準要求，并結合實際項目情況，本文以下所有分析均只針對地下汽車庫內配建充電基礎設施區域的其中一個防火分區，并做如下假定：①該防火分區建筑面積為2000m2；②該防火分區被均勻分成4個防火單元。

在該假定條件下，該防火分區典型的排風/排煙系統圖如圖2所示。則風機的機外余壓可按下式計算：

圖2 典型電動汽車庫排風/排煙系統示意圖

式中：P－風機的機外余壓，Pa；

Q－風機的風量，m3/h；

S1－管段1阻力系數，Pa/m3/h；

Q1－管段1風量，m3/h；

S2－管段2阻力系數，Pa/m3/h；

Q2－管段2風量，m3/h；

S3－管段3阻力系數，Pa/m3/h；

Q3－管段3風量，m3/h；

S4－管段4阻力系數，Pa/m3/h；

S5－管段5阻力系數，Pa/m3/h；

根據《廣東省標》的控制邏輯，在發生火災時，僅開啟著火的防火單元進行排煙，則在排煙工況下Q1=Q2=Q3=Q，排煙風機的機外余壓P煙=S1Q2+S2Q2+S3Q2+S4Q2+S5Q2=（S1+S2+S3+S4+S5）Q2。

排風工況下各防火單元的排風量根據各防火單元的面積進行均分，則在排風工況下Q1=1/2Q2=1/3Q3=1/4Q，排風風機的機外余壓P風=S1（1/4Q）2+S2（1/2Q）2+S3（3/4Q）2+S4Q2+S5Q2=（0.0625S1+0.25S2+0.5625S3+S4+S5）Q2。

根據以上計算分析可知，當排煙工況下的風量與排風工況下的風量相同時，P煙-P風=（0.9375 S1+0.75S2+0.4375S3）Q2＞0，即當兩個工況下的風量相同時，排煙工況下系統所需的風機機外余壓要大于排風工況。

當我們將排煙風機與排風風機合并設置，即僅設置一臺排風兼排煙單速風機時，兩種工況下風機的工作特性曲線如圖3所示。

圖3 風機的工作特性曲線

從圖3可以看出，當風機運行在排風工況下時，管網特性曲線為2，風機的工作點位于管網特性曲線2與風機特性曲線的交點b處。而當某個防火單元發生火災時，系統由排風工況轉換為排煙工況，管網特性曲線為1，風機的工作點位于管網特性曲線1與風機特性曲線的交點a處，此時風機風量會小于排風工況。兩者之間的差值取決于管網特性曲線及風機特性曲線。

從以上分析可知，為保證排煙工況下風機風量滿足消防要求，我們在風機選型時需根據排煙工況下的管網阻力及風量來進行設備選型。在此條件下，當風機運行在排風工況下時，風機的實際風量會超過設計風量，帶來的結果是可能導致風機電機過載。因此，當選擇單速風機時，設計中應進行水力分析，需分別計算排煙工況和排風工況下的系統阻力，避免兩者之間相差過大。同時，需對所選風機特性曲線進行選擇，避免風機運行范圍過窄。

根據《車建規》第7.3.4條的有關規定，商業建筑機動車庫換氣次數為6次/h，住宅建筑機動車庫換氣次數為4次/h。由于兩種不同類型建筑的機動車庫換氣次數相差較大，因此，分別就兩種建筑設置充電設施區域的地下汽車庫機械通風及排煙風機選型進行分析。

2.1 住宅建筑地下汽車庫機械通風及排煙風機選型

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》第8.2.5條的有關規定可計算得到該防火分區的排煙風機排煙量為31500×1.2=37800m3/h。再根據《車庫標》第7.3.4條的有關規定可計算得到該防火分區的排風風機排風量為2000×3×4×1.2=28800m3/h。

通過以上計算可以知道，排煙工況與排風工況下的風機風量相差較大。為減小機房面積、降低設備運行成本、減少風管高度、提高車庫凈高，建議選擇雙速風機，風機風量及機外余壓分別選擇對應工況參數。

2.2 商業建筑地下汽車庫機械通風及排煙風機選型

商業建筑地下車庫通常采用梁板結構，層高一般為3.8～4.1m。則按照《車火規》第8.2.5條的有關規定可計算得到，該防火分區的排煙風機排煙量為31650×1.2=37980m3/h。再根據《車庫標》第7.3.4條的有關規定可計算得到，該防火分區的排風風機排風量為2000×3×6×1.2=43200m3/h。

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

3 結束語

本文通過對廣東地區設置充電設施區域的地下汽車庫機械通風及排煙風機選型進行分析，并結合住宅建筑及商業建筑通風量計算方法的差異，得出以下結論：

設置充電設施區域的地下汽車庫機械排風工況及排煙工況下的系統風量與阻力存在差異，在設計選型時需分別計算兩個工況下的參數值。

住宅建筑地下充電車庫排煙工況與排風工況下的系統風量相差較大，建議選擇雙速風機，風機風量及機外余壓分別選擇對應工況參數。

商業建筑地下充電車庫排煙工況與排風工況下的系統風量相差不大，建議選擇單速風機，風機風量取兩個工況之間的風量較大值，風機機外余壓取排煙工況下的系統阻力值。

當選擇單速風機時，設計中應進行水力分析，需分別計算排煙工況和排風工況下的系統阻力，避免兩者之間相差過大。同時，需對所選風機特性曲線進行選擇，避免風機運行范圍過窄。