160926-地下车库供暖通风排烟解析10366.pdf

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1、一、汽车库、修车库、停车场设计防火规范GB50067-2014对于排烟系统设计的新要求 汽车库、修车库、停车场设计防火规范（以下简称“车库火规”）GB50067-2014自 2015年 8 月 1 日开始实施，此版规范相对 97 版车库火规，对排烟系统的设计要求有了较大调整，因此，必须首先要明确两版规范对排烟要求的具体区别，从而有的放矢的进行设计才能有效的提高车库设计的经济性及合理性。以下列出针对新旧规范区别的几点值得关注的方面供读者参考:1、关注点 1：自然排烟 1.1 97版车库火规中对于面积超过 2000的地下汽车库要求应设置机械排烟系统；14 版车库火规对于该要求作出调整，要求除敞开式

2、汽车库、建筑面积小于 1000的地下一层车库外，应设置排烟系统。从条款描述可以看出，14 版车库火规对于机械排烟系统不再做强制要求，条款中仅说明需设置排烟系统的情况，而排烟系统分为自然排烟方式和机械排烟方式，因此，在进行车库排烟系统的设计时，应优先考虑自然排烟方式，尽可能的使车库的设计满足自然排烟条件，减少机械排烟设备及管道的设置，从而降低初投资成本，此外，由于设备及管道的减少，后期维护费用也相应减少，从建设期间和后期管理两个方面提高了车库设计的经济及合理性。1.2 97版车库火规中对于排烟系统的条文内容主要是针对机械排烟系统的，对于自然排烟设施未做具体描述；14 版车库火规对自然排烟系统的设

3、置做出了明确的要求，规范规定车库采用自然排烟方式时，可采用手动排烟窗、自动排烟窗、孔洞等作为自然排烟口。2、关注点 2：机械排烟量 97版车库火规中对车库机械排烟风机的排烟量规定为按换气次数不小于 6 次/h 计算；14 版车库火规中未对换气次数再做要求，而是采用限定下限的方式控制每个防烟分区的最小机械排烟量。如下，车库内每个防烟分区排烟风机排烟量不应小于表 1 的规定：表 1 汽车库、修车库内每个防烟分区排烟风机的排烟量 汽车库、修车库净高（m）汽车库、修车库排烟量（m/h）3.0及以下 30000 4.0 31500 5.0 33000 6.0 34500 7.0 36000 8.0 37

4、500 9.0 39000 9.0以上 40500 根据上述要求，分别以 500和 2000防烟分区为例，比较按照新旧两版规范的方式得出的机械排烟量的差别，见表 2、表 3 表 2 500防烟分区排烟量对比表 汽车库、修车库净高（m）汽车库、修车库排烟量（m/h）97 版 14 版 3.0及以下 9000 30000 4.0 12000 31500 5.0 15000 33000 6.0 18000 34500 7.0 21000 36000 8.0 24000 37500 9.0 27000 39000 表 3 2000防烟分区排烟量对比表 汽车库、修车库净高（m）汽车库、修车库排烟量（m/

5、h）97 版 14 版 3.0及以下 36000 30000 4.0 48000 31500 5.0 60000 33000 6.0 72000 34500 7.0 84000 36000 8.0 96000 37500 9.0 108000 39000 根据以上两个对比表格可以看出，在同样层高的情况下，面积较小的防烟分区根据两版规范的不同要求进行计算后，14 版车库火规要求的机械排烟量要大于97 版车库火规对于机械排烟量的要求，而对于面积较大的防烟分区，对比两版规范要求的计算结果，情况则是 14 版车库火规要求的机械排烟量要小于 97 版车库火规要求的机械排烟量。原因主要是新的 14 版车库

6、火规对于最小机械排烟量的要求不再和防烟分区面积挂钩，而是主要取决于车库净高度，因此，设计者应充分应用这些新老规范的差别，合理设计建筑净高，巧妙划分防烟分区，以利于排烟设备选择较小型号，同时减小排烟风管的尺寸，使车库的整体设计获得更为经济合理的效果。二、合理划分防烟分区 结合防火分区边界形状及机房设置，在适当的位置划分防烟分区，不仅可以减小排烟系统风道长度，还可以适当的降低安装难度。在实际工程当中防火分区边界形状及其排烟机房所在位置都是结合工程具体情况设定的，因此，如何划分防烟分区，应该具体问题具体分析，活学活用，下面就举例加以分析：下图为一防火分区边界，黄色阴影所示为排烟机房位置，红色虚线为挡

7、烟垂壁位置（既防烟分区划分界限），绿色实心圆为排烟口位置，蓝色线为风管。图 1.1 图 1.2 图 1.1、图 1.2中，防火分区边界和排烟机房位置都是一致的，不同的是防烟分区的划分方式，从图中很明显可以看出图 1.1排烟风管布置的长度较图 1.2要短，这样不仅可以减少风管材料的耗费，而且在选用排烟风机时，同样风量情况下可以选用风压更小的风机，既降低了材料成本，又节约能源。以上是从平面布局的角度简单分析了一下防烟分区的划分，下面再结合具体例子说明从层高的角度如何更好的划分防烟分区。下图为车库局部剖面图，黄色阴影所示为排烟机房位置，红色虚线为挡烟垂壁位置（既防烟分区划分界限），绿色所示为排烟口，

8、蓝色为风管。图 2.1 图 2.2 图 2.1、图 2.2中，防火分区边界和排烟机房位置都是一致的，不同的是防烟分区的划分方式，从图中很明显可以看出图 2.1相比图 2.2而言排烟风管不需折返，减小了施工难度，同时在不同层高的交界处避免风管折返占用高度及宽度空间。三、排烟系统 1、自然排烟 1.1敞开式汽车库及建筑面积小于 1000的地下一层汽车库的自然排烟 图 3.1 此外还应该注意：在汽车坡道出入口处建筑专业设置的为何种形式的门，如果只是普通的卷帘门，火灾时能保证开启的情况下，上述自然排烟条件成立；如果建筑专业设置的为火灾时自动关闭的防火卷帘门，则上述自然排烟条件不成立，需另行考虑排烟设施

9、。综上所述，设计时应与土建专业密切配合，尽量满足坡道自然排烟条件，避免因为增设其他排烟设施而引起成本的增加。1.2 除 1.1条所述情况外的地下车库自然排烟 从暖通专业得角度出发，通常车库机械排烟系统造价指标约为 70120元/，以自然排烟的形式取代机械排烟形式，可减少上述机械排烟系统的成本投入。设置自然排烟系统时应符合以下规范规定：a、自然排烟口的总面积不应小于室内地面面积的 2%b、自然排烟口应设置在外墙上方或屋顶上，并应设置方便开启的装置 c、房间外墙上的排烟口（窗）宜沿外墙周长方向均匀分布，排烟口（窗）的下沿不应低于室内净高的 1/2，并应沿气流方向开启。上述要求中除了满足自然排烟窗（

10、口）开启面积及 30m作用距离要求外，还应注意，排烟窗的开启方式也值得关注，排烟窗的开启方向应与烟气的流动方向一致，例如下图所示，图 4.2的悬窗开启方式满足要求，图 4.1悬窗开启方式与烟气流动方向不一致，故不应采用。图 4.1 图 4.2 此外，应注意由于排烟窗按规范要求需设置在侧墙上部或屋顶处，通常位置较高，不易操作，故应设置便于开启的装置，对于开启装置设置的高度，根据工程经验，宜为距地 1.5m。2、机械排烟 2.1采用机械排烟系统时，风道的设置往往占用的层高空间较其他设备专业更多，因此，采用有效的方式减少风道占用的层高，可相应的缩小车库建造的高度。通过与建筑及结构专业结合，合理选择机

11、房位置、结合结构专业设置特殊部位的单向板，缩短排烟风管长度的同时提高排烟风管设置位置的净高。下面结合图示加以说明：合理选择机房位置可缩短或不设置排烟管道，结合下图进行分析说明：图 5.1 如图 5.1中所示，对于面积较小的防烟分区，如果排烟机房的位置设置在图中位置，则不需设置风管，只需将排烟口布置在机房侧壁即可，但如果排烟机房设置位置不合理，靠近防烟分区的边部，如果只在机房侧壁设置排烟口则排烟口到防烟分区最远点的距离超过规范 30m要求，需要另设风道，即占用层高，又增加风道等材料。按照目前工程中通常采用的镀锌钢板风道考虑，钢板风道的价格约为每平米镀锌钢板风道 150200元。图 5.2 如图

12、5.2所示，对于面积较大的防烟分区，仅设置一处排烟口并不能满足要求，此时可适当的与结构专业结合，设置一定区域的单向板，如图中红色填充区域，单向板区域内不存在 Y 方向的梁，因此风管可直接安装在顶板下，风道和主梁同层排布，因此能减少占用车库梁下净高，从而有利于降低车库建造高度。2.2排烟与排风系统的结合 针对 2.1条所论述关于机械排烟系统如何设置有助于提高经济性的情况，排风系统又该如何与之结合呢？对于车库来说，目前国内对于排烟和排风往往是合用机房，合用风道，在风量、风压都匹配的情况下也可合用风机，但是如果采用风道排风系统，考虑到排风的均匀性，风道的设置必然要比仅考虑排烟工况时覆盖范围更大，同时

13、由于平时排风风速控制要低于排烟风速，在风量相同的条件下，风道的尺寸也比仅考虑排烟时要大，这样一来，2.1条所论述的优势就没有任何意义。但如果此时采用诱导通风系统来满足平时排风的功能，与机械排烟结合起来，诱导风机可与喷淋系统占用同一层高，如图 5.3所示，图 5.3 这样车库大面积区域没有风道敷设，结构专业设置的单向板面积非常有限，对于节省层高有很大意义。但相对普通风道排风的系统来说，诱导通风系统的造价略有提高，每平米建筑面积约增加 2030元投资。当然，如果能够提前对建筑模型进行研究，结合当地风向及气流组织的原理合理布置通风窗，使车库达到良好的自然通风效果，经过模拟，保证车库内一氧化碳浓度低于

14、30mg/m，则车库可完全采用自然通风来满足设计要求，那么又可节约出通风系统的成本，从暖通专业的角度车库的经济效益将大大提高。四、通 风：根据车库建筑设计规范第 7 3 3 条规定要求，地下汽车库由于自然通风差,应设送、排风系统。由于车库内含有可燃、可爆、有害气体,故应与主体建筑的通风系统分开,单独设置,以免一旦有火灾从通风系统引入上部主体部分。全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调动力(以下简称技术措施)第4 3 1 中规定:“1)当汽车库的开启面积门窗面积0 3m2/辆且分布较均匀时,可采用机械排风、自然进风的通风方式。2)当汽车库不具备自然进风的条件时,应设置机械送、排风系统”。根据通风形

15、式，可分别讨论：1、自然通风 自然通风方式既节约能源又不需运行费用。与机械通风相比，自然通风有较大优势：1、改善地下车库空气品质。2、杜绝排风机的噪声污染。敞开式汽车库、建筑面积小于 1000m2的地下一层汽车库和修车库由于不设置机械排烟系统，可以考虑自然通风。根据车库建筑设计规范JGJ 100-2015，自然通风需达到稀释废气标准，工业企业设计卫生标准GBZ1的 CO 短时间接触允许浓度 30mg/m3，车库建筑设计规范JGJ 100-2015的规定为达到卫生标准，排风量可按照换气次数法或单台机动车排风量法计算，详见下表：序号 建筑类型 换气次数（次/h）1 商业类建筑 6 2 住宅类建筑

16、4 3 其他类建筑 5 序号 建筑类型 单台机动车排风量（m3/h）1 商业类建筑 500 2 住宅类建筑 300 3 其他类建筑 400 对于建筑面积小于 1000m2的地下车库，设车库层高 3.6米，则按照换气次数法及单台机动车排风量法计算的排风量及排风面积如下表 序号 建筑类型 按换气次数法确定的车库排风量（m3/h）按单台机动车排风量确定的车库排风量（m3/h）按换气次数法确定的自然通风口有效面积m2 按单台机动车排风量确定的自然通风口有效面积 m2 1 商业类建筑 21600 25000 6 6.95 2 住宅类建筑 14400 15000 4 4.17 3 其他类建筑 18000

17、20000 5 5.56 其他车库也可采用自然通风为主，机械通风为辅的通风方式。车库自然通风的设计方法包括风井设计、确定自然通风量及模拟温度分布。进排风井设置原则如下：排 风 井设计 将风井设置在单体 内，以抽力公式为依据进行计算，风井位置尽可能高 风井内废气较为集中的区域就是风井下部开口所在的位置 风井的大小适宜 进 风 井设计 使进风口与采光井以及下沉庭院相结合在一起 将进风口设置在车库主要道路上，使其与排风口之均匀布置进风口，保证车库内气流组织的通间的距离大一些，间距在 10m以上 畅性，以减少通风死角。自然通风量的计算 通风量 L=(Gx+Gd）/(c1-c0)x3600m3/h，其中

18、 Gx 和 Gd 表示车辆在行驶状态和怠速状态下排放的一氧化碳量，c1 和 c0 分别表示车库内允许的质量浓度和室外大气中一氧化碳的质量浓度。模拟温度分布可以利用现行设计软件如清华大学研发的 DcST作为模拟软件。总之，在设计建筑工程地下车库过程中，以车库的实际使用情况为依据，将换气次数和风井的位置确定好，对风井面积和进风口的布置进行调整，如果自然通风设计方法合理，那么其不仅可以将车库内的空气品质改善，还可以将自然能充分利用，节省运行费用和设备初投资。2、机械通风 机械通风系统可分为诱导通风系统及传统机械排风系统，下面是两个通风系统的比较。诱导通风：诱导通风系统是利用高速喷出的少量气体来诱导及

19、搅拌周围的大量气体，并带动至特定的目标方向。这个系统是由喷嘴、高压风机、小口径螺旋风管所组成。主要运用空气动力学中高度喷流的扰动特性，扰动喷流能有效地诱导周围静止的空气，而带动空气流通。喷流的中心速度由喷嘴出口点逐渐降低，但是喷流速度逐渐增加，因而诱导周围的空气量也逐渐增加，垂直于中心轴，各个截面的空气总动量不变。诱导通风系统利用高速喷口送风，诱导周围空气，一方面稀释室内有害气体，另一方面带动室内空气流动，沿着预设的空气流道行进，从而确保车库内的良好通风换气。诱导通风系统包括送风风机、多台诱导风机和排风风机，其中诱导风机由超薄箱体、低噪音前向多翼离心风机、可任意调节方向的喷嘴三部分组成。送风机

20、提供新鲜空气，诱导风机将室内风机与之充分混合后，沿一定方向到达排风口，由排风机排出。诱导通风系统与传统通风系统比较之优点：传统通风系统 诱导通风系统 通风系统管道复杂庞大，占用空间高度，从而提高建筑物地基开挖成本 无风管，系统简单，不占用空间高度 安装工作量大，投资高且难以变动，避免不了风管与其他管线（电缆桥架、喷淋管道、上下水管道）的打架问题 设备体积小，重量轻，安装工艺简单 初投资稍低，运行费用高 初投资稍高（平米造价比风管系统高 20-30元）运行费用低 噪音较高 电路安装简单，噪音低 诱导通风系统与传统通风系统比较之缺点：地下车库采用诱导式通风系统有不合理的地方，其理由如下,（1）诱导

21、式通风系统的功能是在不产生有害气体的房间内作通风换气之用。而地下汽车库内，由于经常有由汽车尾气排放出含有一定数量的二氧化碳，一氧化碳、苯和铅等多种有害气体，通风系统的功能与被服务对象之间的要求相互矛盾，因此选择该系统是不合理的。（2）诱导式通风系统不能迅速降低地下车库内有害气体的浓度；不能阻止有害气体向整个车库的蔓延，所以选择该系统也是不合理的。（3）诱导式通风系统，各级之间的排风量不能吻合一致，不能满足地下车库内排风量的要求。（4）诱导式通风系统，不能人工组织有害气体在车库内的定向流动，和将产生的有害气体迅速排至室外。（5）诱导式通风系统，不能根据有害气体的物理特性，减少对人体的污染。（6）

22、诱导式通风系统，不但不能减少有害气体对地下车库一次污染体积，而且还会扩大二次污染体积。（7）诱导通风系统，不能阻止车库维护结构内表面上酶菌的生长。五、供暖：根据车库建筑设计规范第 7 3 1 条规定:“严寒地区机动车库内应设集中采暖系统；严寒地区非机动车库、寒冷地区机动车库内宜设采暖设施。车库内停车区域采暖室内设计温度为 510。”车库供暖主要形式;热水散热器及暖风机供暖。故可分别讨论 1、热水散热器情况下的经济性 1.1供暖管道对地库高度的影响 供 暖管 道长度 10m 20m 30m 40m 50m 60m 70m 80m 90m 100m 起 始端 与末 端高 度差异 0.02m 0.0

23、4m 0.06m 0.08m 0.10m 0.12m 0.14m 0.16m 0.18m 0.2m 供 暖管 道长度 110m 120m 130m 140m 150m 160m 170m 180m 190m 200m 起 始端 与末 端高 度差异 022m 0.24m 0.26m 0.28m 0.30m 0.32m 0.34m 0.36m 0.38m 0.4m 注：表中高度差是从起始端管中高度-末端管中高度 从上述表格可以看出，管道坡度对管道安装高度有很大影响，从而对车库高度也有很大影响。为了降低管道坡度对地库高度的影响，可以采用将供暖管道分段按坡度敷设方式，如下图：从上图可以看出，在局部下返

24、处增设了放气、泄水装置及 2 个 90弯头，对于不同的管径来说，弯头占用的高度不同，如下表：管径 DN20 DN25 DN32 DN40 DN50 DN70 DN80 DN100 DN125 DN150 DN200 90弯头占用高度 38x2=76mm 48x2=96mm 57x2=114mm 76x2=152mm 95x2=190mm 114x2=228mm 133x2=266mm 152x2=304mm 190 x2=380mm 229x2=558mm 305x2=610mm 从上表可以看出，对于管径大于等于 DN100的管道来说，此种方法并不适用，两个弯头占用的高度在 304mm-610

25、mm，还需要增设放气泄水设施。对小于 DN100的管道来说，弯头占用高度在 76-266mm范围内，是可以适用的。若采用 45弯头（如下图），则弯头占用的高度如下表：管径 DN20 DN25 DN32 DN40 DN50 DN70 DN80 DN100 DN125 DN150 DN200 45弯16x2=32mm 16x2=32mm 20 x2=40mm 24x2=48mm 32x2=64mm 40 x2=80mm 47x2=94mm 63x2=126m79x2=158m95x2=190m126x2=252头占用高度 m m m mm 从上表可以看出，改用 45弯头可以大大减少弯头占用高度，但

26、是管道横向占用宽度增加。车库内供暖管道对于车库层高的影响主要在于合理设置能源站的位置，使其设置于负荷中心，减小能源站至供暖用户的距离，既利于各热用户之间的热平衡，又有利于减少管道长度，节省运行费用和降低车库层高。1.2 散热器供暖的经济性 散热器+热风幕供暖 优点 缺点 投资低，市场规格较统一，价格较易确定 车库空间大，只有周边可以布置散热器 供暖效果好 控制性差 热风幕仅设置在车道入口处 通风负荷大，要求散热器补充这部分负荷 散热器供暖需热水热源，由市政热源提供或小区内热源提供，应用普遍，形式简单，适用于有热源的小区车库。2、暖风机供暖情况下的经济性 暖风机+热风幕 优点 缺点 投资低，换热

27、效率高 当暖风机布置不当时，有可能影响停车 运行管理方便，可以根据车库内车辆数目的多少，排风机运行情况、室外环境温度等因素控制暖风机开停的台数以控制室温 运行噪音大 能和机械送风系统合并 热源温度要求高 暖风机供暖需高温热水热源，由市政热源提供或小区内热源提供，应用普遍，形式简单，适用于有高温热源的小区车库。3、车库内不采暖时,如何保护车库内管道设施1 从工程实践来看,目前北京市一些地下车库设了供暖系统,一些地下车库没有设置供暖系统;另外有一些设置供暖系统的地下车库,为了节省供暖费用,其供暖系统没有投入运行。这种状况反映出相关设计和管理人员对车库是否设置供暖系统存在较大争议。两种观点争论的焦点

28、是:如果寒冷地区地下车库不设置供暖系统 ,消防水管是否会出现冻结现象?目前有关方面主要是从理论上对此进行定性分析,但定性分析难以解决这一问题,需要在冬季典型的低温气候条件下对地下车库内部的温度场进行实际调查测试,而目前很少有研究人员进行这方面的详细测试分析,文献 2 只对北京市一个带窗井的地下车库中口部的水喷淋管周围的空气温度进行测试,只设置了 3 个测点,没有对消火栓水管的温度进行测试。为了搞清寒冷地区无供暖地下车库的实际温度状况,笔者于 2009 年 1 月对北京市一个无供暖的地下车库的温度场进行了比较详细的测试分析。1 测试对象和测试方法简介 测试对象为北京市望京地区某住宅小区的机械化地

29、下车库,该车库设在地下 1 层 ,位于绿化地带的下部,车库顶板上覆土厚 2.6 m,库内建筑面积为 4 400 m2,机械化停车位为 3 层升降式结构,共有 333 个车位,车道地面到顶板的高度为 3.8m,出入口尺寸为 5 m 3 m,其平面图见图 1,该车库设置了机械排风系统,但没有设置供暖系统,出入口也没有设置热风幕。水喷淋消防系统采用预作用式,在所有消火栓水管上设置了电伴热装置,但电伴热装置一直没有开启。该车库启用不久,停车数量较少,约只有 50 辆 ,因此车辆排热的加热作用很弱。该地下车库的机械排风系统间温度场测试结果见表 1 该车库中环境温度最低的消火栓箱内部空气温度测试结果 见图

30、 4。图 4 测点 4 消火栓内部空气温度测试结果 表 1 地下车库温度场测试结果 测点 测点位置 空气温度，地面温度，顶面温度，消防管外表面温度，1 室外-12.2-7.6 2 出口入地处-11.3-2.4 3 出口防火卷帘内侧 -9.7 2.6 1.6 1.4 4 出口处消火栓-5.1 1.4（外表面）3（墙面）底部1.3 顶部3.9 5 出口门厅-5.3 4.0 4.7 4.1 6 车库内部-3.1 6.7 7.9 6.6 7 车库内部 0.3 8.1 8.2 7.1 8 车库内部 1.6 8.0 8.5 8.2 9 车库内部 2.3 7.9 8.6 8.0 10 进口防火卷帘外-1.1

31、 3.5 5.0 侧 11 进口防火卷帘内侧 2.1 5.4 6.7 6.4 12 车库内部 2.2 5.5 6.7 6.9 13 车库内部 1.7 5.7 6.8 6.7 14 车库内部 0.4 6.3 7.1 6.9 15 车库内部-2.9 3.4 7.3 4.8 1)尽管该车库机械排风系统没有运行,但由于刮风和热压等作用,车库中仍有一定的自然通风量 ,自然通风的方向是:从车库的出口进风,从车库的排风口以及与住宅的连接通道排风,车库进口的风向处于波动状态,但大多数时段是处于排风状态。2)由于地下车库的埋深都在冻土层以下,在冬季低温条件下,其周边的土壤温度大大高于室外空气温度,由于土壤的加热

32、作用,地下车库中绝大部分区域的空气温度高于 0。由于冷风渗透作用,在车库进口和出口附近的局部区域的空气温度会低于 0 ,但在这些部位,其顶部、地面和墙面的温度仍显著高于 0 ,由于冷空气的下沉作用,车库内部消防水系统设计时应采取下列防冻措施:口部附近的消火栓应避开正对出入口的部位;尽可能采用墙体嵌入式消火栓;消防水管尽可能靠近顶部或侧墙敷设;水喷淋系统采用预作用式;车库口部附近的消火栓水管应设置干式系统电伴热,存水的消防水管应适当保温。采取这些措施可以有效地防止消防水系统出现冻结现象,因此寒冷地区的地下车库可以不设置供暖系统。另外宜在环境温度最低的消火栓处设置自动温控装置,当其温度低于 2 时开启电伴热装置,当温度高于 2 时电伴热装置停止加热,这样既可以防止消防水管冻结,又可以大幅度减少消防管道电伴热的能耗。值得注意的是 ,对一些地下车库的调查发现个别采用了防冻的预作用式水喷淋系统的地下车库,其口部的水喷淋管道依然出现了冻坏的现象,因此对于采用了预作用式水喷淋系统的地下车库,在维护管理时,应注意检查管道中调试后存水是否放净、预作用阀是否有渗漏等问题,设计时也应考虑管道的排水坡度和泄水问题。1北京市无供暖地下车库冬季温度的测试分析,总装备部工程设计研究总院,李兆坚 刘 鹰 张晓航 吴 飞