浅析诱导型地下车库通风系统设计

摘要:本文从探讨地下车库的常规通风设计出发，根据常规通风设计存在的问题，提出了地下车库诱导型通风方式。通过传统通风方式和诱导通风方式在几个方面做了比较，诱导通风系统在技术经济上优于常规通风系统,是一种现阶段值得推广的通风系统设计方法。

关键词:地下车库；常规通风；诱导型通风系统；原理；性能；设计要点

随着人民生活水平的不断提高，城市的中、小型汽车的数量正在飞速增长。因此，地下停车场、车库的建设也就随之而发展。作为地下车库，解决通风和防排烟问题是设计的主要内容之一，常规地下室的通风方式为全面通风方式，系统繁杂，安装工作量大，投资高且难以变动。而应运而生的诱导式通风方式恰恰能说解决了上述的不足。

1 地下车库的常规通风系统设计

地下车库的常规通风方式为全面通风方式,即按划分的若干个防火分区,有若干个送、排风系统。这些系统同时兼作火灾时的排烟系统,即所谓的“二合一”。这种系统有以下几个特点:

(1)常规系统为完全混合式换气系统。完全混合式换气系统有着先天的不足,即经一次换气之后,其通风有效度(排气的CO浓度与换气前空间内CO浓度之比)不大于50%,有时甚至更低。对于该系统通风有效度不大于50%不难理解,而更低则是因为车库层高的制约产生了气流短路,气体无法完全混合后就换气,造成的通风有效度更低。通风设计人员在布置送、排风管系统时与建筑结构矛盾较大。布置送、排风口时颇被动,很难实现满意的气流组织。

(2)在常规的系统中还忽略了呼吸地带CO浓度,由于CO分子量与空气相近(空气分子量约为29),CO从汽车排气管中排出后,尽管会因尾气温度略高有一定升腾,但是其热量相对较少,立即会平衡掉,随后CO将按浓度梯度自由扩散,使人呼吸地带的CO浓度高于整个空间的平均CO浓度。

(3)地下车库的CO负荷产生并非一个连续稳定的过程。一般分别在上午和下午的某时刻出现两个峰值,且峰谷与峰底值有很大差别,由于换气方式的限制,使之处理尖峰负荷的能力较弱,需很长时间才能把CO负荷处理掉。

(4)常规的通风换气系统使用CO传感器会发现传统方式在各区段的每个送风口和每个排风口之间CO的分布都是从送风口到排风口浓度逐步增加。CO浓度曲线沿程为锯齿状,使人员经过区域的CO浓度值大于整体平均值。5)常规的通风系统风量较大,送、排风风速低,风道断面尺寸大,占用空间高度,增加建筑物地基的开挖成本、土建投资和设备投资,系统繁杂,安装工作量大,投资高且难以变动,风管与其他管线(电缆桥架、喷淋管道等)易打架。还有风管截面尺寸大,使车库有压迫感,风管上积聚尘土难以清扫,运行费用较高。该问题在车库面积较大的工程设计中尤为突出,而诱导型通风方式可以克服上述的问题。

2 诱导型通风系统的设计

2.1 诱导型通风系统的组成及原理

诱导型通风系统由送风机、多台诱导风机机组和排烟风机组成。诱导通风系统是利用射流的诱导特性,在送风口处导入新鲜空气,采用超薄型射流器高速喷出少量气体来诱导、搅拌周围的大量空气,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,对特殊环境或空间能发挥较常规通风系统更佳的效果。其理论来自空气动力学中高速喷流的扰动特性,扰动喷流能够有效的诱导周围静止的空气,从而带动空气流动。喷流的中心速度由喷嘴出口点起逐渐减低,但是喷流宽度逐渐增加,所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。诱导通风系统在室内利用高速喷嘴送风,诱导周围空气,一方面稀释车库空间内CO等有害气体,一方面带动室内空气沿着预定的空气流道行进,从而确保车库内的良好换气。随着喷射流程距喷嘴距离的增加,射流速度及诱导作用逐渐减小,因此到达一定射程后,必须有另一台射流器来衔接,从而形成“气流推拉作用”,使整个空间产生流动的速度场。

尽管进风和排风风机仍须采用,但其所需风压远远小于设有分支管道的低速风道。

2.2 诱导型通风系统的性能

(1)对于诱导通风系统,通风有效度理论上可达100%。其用于通风换气比常规系统彻底得多。只要布置好喷嘴的方向和位置就可以避免任何位置的空气滞留,实现有效换气。

(2)利用对喷射角度的调整可使CO随主气流位于地表面不通过人员区,使呼吸地带的CO浓度下降。系统CO浓度沿程曲线为向排风口上升的曲线,但即使CO浓度在最高值处,由于高浓度区位于地表面,呼吸带CO浓度亦低于常规通风系统,且非锯齿状分布,每处低于国家卫生标准。

(3)诱导通风系统具有较高的通风换气效率,其处理尖峰负荷的能力远优于常规通风系统。诱导通风系统处理某一尖峰负荷所需的时间通常仅为常规系统的一半。

(4)在使用诱导通风系统中,单独设置排烟系统,风管风速可取20m/s,可大大缩小风管截面尺寸。

2.3 诱导型通风系统的优点

(1)气流组织好,喷嘴可灵活布置和调整,增加了库内空气扰动,高速带入的清新空气与库内空气可以充分混合,废气难以停滞,更利于消除库内污染,达到充分通风的效果。

(2)排烟系统独立,风管截面积大幅度减小,地下车库高度下降,一次投资总费用下降。此排烟风机日常通风时停用,可以加大其使用寿命,诱导通风系统的风机箱及风管使用金属材料属不燃烧体,完全符合我国的停车库设计防火规范。

(3)诱导风机风量小,送风风机压头低,风机电机功率大幅下降,无管路阻力损失,运行成本大幅度下降,节省能源。

(4)设备体积小,重量轻,施工安装简单,周期短,成本大为降低,电源为单相220V,电路安装简单;采用高质无油式轴承电机,无需定期添加油,维修量很小,又采用了高效低噪声风机、消音器和符合空气动力学特性曲线的高速喷嘴,故地下车库内噪声明显降低。

(5)诱导式通风系统简洁美观。

(6)每套诱导通风系统负担面积相同,可模块化设计,避免水力计算、风口风速核算等繁琐工作,大大提高了设计工作效率。

2.4 诱导型通风系统的设计要点

(1)设置主干线:由于每个喷嘴所诱导的风量相同,而地下车库的形状各异,使得车库中主截面各不相同。因此先设置主干线来保证应有的换气次数,再设置辅助喷嘴对空气进行搅拌。

(2)防止气流短路:因为地下车库中送回风竖井的布置须综合考虑,所以有时送、排风口相距很近,此时需要利用喷嘴来虚拟分隔,设置流程,以防短路。

(3)设置不同的喷射角度:在布置喷嘴时应考虑到层高不同,给予喷嘴不同的下倾角度,各喷嘴间横向、竖向的距离,以保证污染物处于地表面等。

(4)对电梯间保护:因电梯间及其前室为人员停留时间最长的区域,所以应对电梯间或其他入口特别考虑。

(5)根据划分防烟分区的大小,风机可合用一台亦可分别设置,无论是采用哪种方式,均应按规范设置排烟口,并由消防中心控制,有火灾信号时,开启排烟口、排烟系统上的电动风阀,关闭机房排风口处的电动风阀并切断诱导风箱电源,关闭诱导风机。

3 结语

诱导型通风系统能够适应不同的地下车库建筑形式，气流畅通无死角，整体空间内新鲜。利用物理特性导引风量，无管路阻力损失，故节省电力，运行成本低。伴随着城市建设的高速发展，诱导型通风系统将得到更加广泛的应用，针对其施工技术的研究探讨也会不断地开展。

参考文献

[1] 郭勇，地下车库通风系统方案分析[J]制冷，2007.06

[2] 张璐 李瑞勋，地下车库通风系统设计中若干问题的探讨[J]吉林建筑工程学院学报，2007.12