车库通风设计标准的探讨
南京长江都市建筑设计股份有限公司 周姜象 周元
摘 要：根据现有车库的实测数据和相关环保要求，规范中有关车库的通风量计算和通过一氧化碳浓度控制通风启停、变频节能的要求与现实不符，造成建筑层高和设备的浪费。建议修改车库通风的计算方法，达到合理与实用。
关键词：通风设计；尾气排放；卫生标准；设计标准
0 引言
根据环境保护部发布的《2015年中国机动车污染防治年报》，公布2014年全国机动车污染排放状况。年报显示，我国已连续六年成为世界机动车产销第一大国，机动车污染已成为我国空气污染的重要来源，是造成灰霾、光化学烟雾污染的重要原因，机动车污染防治的紧迫性日益凸显。2014年与1980年相比，全国机动车保有量增加了33倍，达到24577.2万辆；按排放标准分类，达到国Ⅳ及以上标准的汽车占汽车总保有量的22.7%，国Ⅲ标准的汽车占52.5%，国Ⅱ标准的汽车占10.4%，国Ⅰ标准的汽车占10.6%，其余3.8%的汽车还达不到国Ⅰ标准。监测表明，随着机动车保有量的快速增加，我国城市空气开始呈现出煤烟和机动车尾气复合污染的特点，直接影响群众健康。汽车是污染物总量的主要贡献者，其排放的NOx和PM超过90%，HC和CO超过80%。随着生活水平的提高，汽车保有量的剧增，地下汽车库的也规模越来越大，车库的通风换气和人们的生活品质关系也越来越密切。目前车库设计虽然看起来简单，但实际的使用过程还有许多存在的问题，由于设计标准的问题，造成风管过大，层高过高，投资过多，而管理者为了节省运行费用，平时基本很少开启风机甚至从来不开风机通风，造成室内空气严重污浊。
1 目前规范条文要求
目前车库设计依据为《车库建筑设计规范》[1]（JGJ 100–2015），《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》[2]（GB 50067–2014），《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》[3]（GB 50736–2012）和《公共建筑节能设计标准》[4]（GB 50189–2015）。
卫生标准：汽车库内稀释废气的标准是一氧化碳、甲醛、和铅等的浓度，但以一氧化碳为主，如其稀释到了安全浓度，其他有害成分一般亦到了安全浓度。
《公共建筑节能设计标准》（GB 50189–2015）中4.5.11规定地下停车库的通风系统，宜根据使用情况对通风机设置定时启停（台数）控制或根据车库内的CO浓度进行自动运行控制。
《车库建筑设计规范》（JGJ 100–2015）中7.3.4机械通风量应按容许的废气量计算，且排风量不应小于按换气次数法计算计算的风量，按换气次数4~6次/h计算。
《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB 50736–2012）中6.3.8送排风量宜采用稀释浓度法计算，典型汽车排放CO的平均浓度（mg/m3），通常取55000mg/m3（约为44000ppm）。
根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB 50726–2012）中6.3.8条文说明：通过相关性实实验分析得出将汽车排出的CO稀释到容许浓度时，NOx和CmHn远远低于他们相应的允许浓度。也就是说，只要保证CO浓度排放达标，其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；所以以CO为标准来考虑车库通风量是合理的。选用国家现行有关工业场所有害因素职业接触限值标准的规定，CO的短时间接触容许浓度为30mg/m3。
2 车库实际空气质量测试1
我们通过走访、测试目前在用的各种年代，各种形式的地下车库在早高峰时的CO浓度来调查实际的使用效果、空气污染情况。
2.1 测试依据及测试工具
2.1.1 测试依据
《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB 50726–2012）
2.1.2 测试工具
测试仪器为SMARTSENSOR AR8700A一氧化碳检测仪，量程：0~1000PPM，操作温度为0℃~50℃，操作湿度为：相对湿度0~99%，误差值为±10ppm。该设备获得ISO90001，ISO13485认证。
2.2 测量结果
对多个住宅建筑，公共建筑地下车车库早高峰CO浓度含量进行测试，每个车库设立多个测试点，包括气流流通点，中间点，边缘点，气流组织不利点等，每隔10~15分钟测试对测试点测试一次，测试高度为1.5m。测试数据详见表1~9。
表1 阳光嘉园车库CO浓度（1489 户、地下车位460、约2万m2）
表2 墨香山庄车库CO（1600户、地下车位300、约4000m2）
表3 万科金域缇香车库CO浓度（822户、地下车位654、约3万m2）
表4 仁恒G53车库CO浓度（630户、地下车位689、约21000m2）
表5 长江路9号车库CO浓度（1088户、地下车位920、约26000m2）
表6 南京站北广场车库东CO浓度（地下车位560、约45000m2）
表7 南京站北广场车库西CO浓度（地下车位560、约45000m2）
表8 南京站南广场车库CO浓度（地下车位312、约12000m2）
表9 长江都市设计院车库CO浓度（地下车位20、约450m2）
注：（1）车辆启动时，车辆尾气由于车辆不同测得在距离车1m处CO浓度为20ppm~60ppm；（2）车辆驶过时，车道由于车种类不同测得CO浓度10ppm~40ppm，之后快速下降为0；（3）车启动并离开车位，车位上方1.5m处在30s内由40ppm下降到10ppm；（4）测试时，所有车库均无打开机械通风设备。
3 车库实际空气质量测试2
南京节能环保市场贸易协会委托江苏省百斯特检测技术有限公司进行多个地下车库的环境检测。
3.1 测试依据及测试工具
3.1.1 测试依据
一氧化碳—公共场所空气中一氧化碳测定方法GB/T 18204.2–2014
二氧化氮—环境空气中二氧化氮的测定Saltzman法GB/T 15435–1995
甲醛—公共场所空气中甲醛测定GB/T 18204.2–2014
PM2.5 —环境空气PM10和PM2.5的测定重量法HJ618–2011
TVOC—民用建筑工程室内环境污染控制规范GB 50325–2010附录G
3.1.2 测试工具
便携式红外线CO分析仪GXH-3011A(EQ-1-001)、
紫外分光光度计752N(EQ-1-028)、十万分之一天平AUW20D(EQ-1-010)、恒温恒湿试验箱DHTH-100-0-P-SD(EQ-1-116)。
3.2 测量结果测量结果详见表10~19。
表10 斯亚财富中心负二楼停车场（地下车位70、约2800m2）
表11 德基大厦负二楼停车场（地下车位144、约6000m2）
表12 江苏文化大厦负二楼停车场（地下车位69、约2700m2）
表13 金润发超市停车场（地下车位135、约5200m2）
表14 日月大厦停车场（地下车位40、约1600m2）
表15 龙台国际负二楼停车场（地下车位73、约2800m2）
表16 商贸大厦停车场（地下车位70、约2800m2）
表17 天安大厦停车场（地下车位146、约5600m2）
表18 金鹰停车场（地下车位212、约8500m2）
表19 沃尔玛超市停车场（地下车位137、约5600m2）
4 测试数据分析
共测试十九组车库数据，可以看出，在早高峰期时，均没有启用机械通风系统，车库的CO浓度仍然在规范所要求的CO允许浓度之下，甚至远低于CO允许浓度。而TVOC（总挥发性有机物）都超标。
原因分析：与国外先进国家相比，我国汽车尾气排放法规起步较晚、水平较低，根据我国的实际情况，从八十年代初期开始采取了先易后难分阶段实施的具体方案，其具体实施至今主要分为三个阶段。目前，世界汽车排放标准并立，分为欧洲、美国、日本标准体系。欧洲标准测试要求相对而言比较宽泛，是发展中国家大都沿用的汽车尾气排放体系。并且，由于我国的轿车车型大多从欧洲引进生产技术，中国大体上采用欧洲标准体系。根据环保监测，2014年，全国机动车排放污染物4547.3万吨，比2013年削减0.5%，其中氮氧化物（NOx）627.8万吨，颗粒物（PM）57.4万吨，碳氢化合物（HC）428.4万吨，一氧化碳（CO）3433.7万吨。汽车是污染物总量的主要贡献者，其排放的NOx和PM超过90%，HC和CO超过80%。
虽然由于汽车保有量的增加，尾气污染日益严重，但地下车库主要停放的都是环保达标的国Ⅲ及以上标准汽车，车库内单位面积的停车数量并没有增加，而且国家尾气排放标准自1995年以来已经进行多次调整，逐渐提高了汽车尾气的排放的标准，已经大大降低了现代汽车的尾气排放。从源头处降低了车库的空气污染。
表20根据《点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法（双怠速法及简易工况法）》[5]（GB 18285–2005），给出国家尾气排放标准的演变中，对汽车CO排放数值的调整。
表20 汽车污染排放限值（体积分数）
图1 我国汽车排放标准示意图
不难看出，我国汽车排放标准对汽车尾气排放限值要求逐步提高，经过公式换算，1995年前和1995年后生产的轻型汽车CO排放量约为56000mg/m3，与规范中给出数值相近，而2005年7月1日起生产的第二类轻型汽车CO排放量约为13000mg/m3，与规范给出数值相差甚远。2011年7月1日起按国Ⅳ标准生产的第二类轻型汽车CO排放量约为4500mg/m3，当今的汽车CO排放量应仍有减少。
采用CO稀释浓度法计算排风量，如按2000m3地下车库计算。约100个车位，y值取55000mg/m3时，计算得L=41457.58m3/h，折算成换气次数约6.9次/h。在其他参数不变的情况下，y值取4500mg/m3时，L=3392m3/h，折算成换气次数约0.6次/h。
从2011年7月1日起，我国已全面实行轻型汽油车、两用燃料车和单一气体燃料车实施第四阶段排放限值（简称“国Ⅳ标准”），凡不符合国IV排放标准的新车，将无法进入工信部的新车目录。这意味着我国已全面实行乘用车第四阶段排放标准。中国正着手加强汽车的环保标准。自2017年起，将提前在大城市实行与欧洲同等水平的尾气排放标准，同时2020年前后启动零排放车辆的强制销售。此外燃效标准也将在2020年之前提高至发达国家水平。借助一系列的对策，将汽车尾气中包含的污染物质比现行标准平均减少约5成，以缓解严重的大气污染问题。中国2017年起将实施被称为“国六”的最新尾气排放标准。这一标准相当于欧洲2015年正式实施的世界最严环保标准“欧6”。将使氮氧化物（NOx）和颗粒物（PM）等污染物质比目前的“国四”标准大幅减少。如果继续采用稀释浓度法计算排风量，车库计算所需排风量将进一步减少。
采用目前最大超标的TVOC浓度0.9mg/m3稀释到符合标准的0.6mg/m3，计算排风量也是很小的。一次性采用0.5次/h的换气量就可以稀释到符合标准，因此采用稀释浓度法计算排风量已经没有意义。
5 结论
现在车库越来越大，尾气的排放要求越来越高，实际工程现场实测和汽车尾气排放标准都表明，现在的地下停车场，CO平均浓度较低，即使没有任何通风系统运行时，也能完全满足现有的规范要求，导致通风系统基本废置。但由于完全依靠汽车进出进行扰动，依靠人体进行空气的吸附和过滤，空气的品质还是比较差，影响驾驶人员和车库管理人员的身体健康。因此建议修改《公共建筑节能设计标准》（GB 50189–2015）中4.5.11《车库建筑设计规范》（JGJ 100–2015）中7.3.8条和《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB 50736–2012）中6.3.8条的规定。
根据现有情况建议汽车库通风系统布置形式：
（1）因为通风量与排烟量相差很多，目的也不一致，因此通风与排烟应分别独立设置，或仅利用排烟系统平时作平时通风。
（2）目前车库通风系统采用排风量大于送风量来保证车库内污染空气有组织排放，而排风系统也仅仅是把排风排至室外自然扩散，并没有进行尾气的过滤、吸收，那么车库内采用机械送风，可以保证车库内的空气清新，污染空气通过车道口，自然扩散至室外，相比通过机房至排风口的扩散条件更好，对建筑方案有利、对人流影响也更小；这种通风方式也符合置换通风的原理，最后通过坡道排至室外，这样也没有送排风口的扰民问题。
（3）送风量根据使用性质，如住宅换气次数为0.5次/h，设定早晚高峰时段启停，公建换气次数为1次/h，根据车流情况设定启停，并不需要测试CO和变频，相比不通风都可满足卫生标准的效果更好，真正做到节能和减少投资。
（4）对多层车库按照防烟分区竖向设计，由于排烟口服务半径最大可以30m，这样车库设计可以没有水平风管，节约层高，竖井面积只需要满足最大防烟分区排烟量，平时利用排烟竖井进风，火灾时切换，节省竖井面积。
参考文献
[1] 北京建筑工程学院.JGJ 100–2015 车库建筑设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2015.
[2] 中华人民共和国公安部. GB 50067–2014 汽车库、修车库、停车场设计防火规范[S]. 北京：中国计划出版社，2015.
[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部. GB 50726–2012民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S]. 北京：中国计划出版社，2012.
[4] 中国建筑科学研究院、中国建筑业协会建筑节能专业委员会. GB 50189–2015 公共建筑节能设计标准[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2015.
[5] 国家环境保护总局.GB 18285–2005点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法（双怠速法及简易工况法）[S]. 北京：中国标准出版社出版时间,2005.
备注：本文收录于《建筑环境与能源》2019年7月刊总第23期。
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