地下汽車庫誘導通風系統(tǒng)設計與應用

王慧中，張晶，焦磊杰

（1.深圳市同濟人建筑設計有限公司，廣東深圳 518000；2.深圳市華陽國際工程設計股份有限公司，廣東深圳 518000）

1 引言

傳統(tǒng)的通風系統(tǒng)，盡管也可以較好地解決地下車庫的通風換氣問題，但因管線均布且長度很大，所以對車庫的凈高和美觀會造成一定的負面影響。而誘導通風系統(tǒng)取消了風管，從而降低層高、節(jié)約投資和運行費，在提高汽車庫室內(nèi)空氣品質(zhì)和觀感方面有著不容忽視的優(yōu)勢，在工程中的應用也越來越廣泛了[1]。

2 系統(tǒng)概述

2.1 基本原理

當空氣以一定速度由噴嘴進入大空間擴散時，會形成自由射流。誘導風機噴射出的氣流可視為等溫自由圓射流，在速度作用下，射流會保持流動方向繼續(xù)流動[2]。

射流通常經(jīng)過很短的距離后會變成完全的紊流，邊界與周圍靜止流體相摻混進行質(zhì)量和動量交換，帶動周圍空氣流動。由于周圍流體的卷入，使射流的質(zhì)量流量、射流的橫斷面積沿x 方向不斷增加，形成了向周圍擴散的椎體狀流動場。

根據(jù)動量守恒定律QOVO＝QXVX（式中，QO為O 點風量；VO為O 點速度；QX為X 點處誘導風量；VX為X 點處射流中心速度），理論上射流的截面增加的同時，誘導風量QX也在增大，而斷面速度VX將減小。射流的中心速度VX會不斷衰減趨向于零，而前方噴嘴會產(chǎn)生一個新射流，從而將氣流的擾動繼續(xù)傳遞下去，使持續(xù)流動的速度場能夠充滿整個作用空間。但在實際項目中會受許多非理想因素干擾，如車庫中的梁板柱以及自然風等其他因素都有可能對射流造成干擾。

2.2 系統(tǒng)構(gòu)成

誘導通風系統(tǒng)包括送風機、誘導風機若干和排風機，其中誘導風機主要由低噪聲的高效風機、箱體、可控制角度的噴嘴3 部分構(gòu)成。送風風機由室外引入新鮮空氣，誘導風機將新鮮空氣沿設計流線導向排風風機，沿途污濁空氣不斷進行卷入混合，最終由排風機排出，詳見圖1。

圖1 誘導通風原理圖

2.3 系統(tǒng)特點

2.3.1 控制投資

由于系統(tǒng)不設排風管，從根本上解決了與其他設備管線的交叉問題，降低了對車庫層高的要求，降低車庫土建費用，減少初投資；誘導風機約250 mm 高，通常安裝于梁側(cè)，也可直接樓板安裝，保證了車庫凈高，平面布局也簡潔美觀。

2.3.2 安裝靈活

誘導風機安裝施工便捷，不接風管；安裝多樣化，有板底安裝、梁底安裝、壁掛等形式；配線簡單，220 V 單相電源供電。

2.3.3 運行節(jié)能

采用誘導通風系統(tǒng)不設排風管，送風僅有局部少量風管，大大降低送、排風機功率，降低運行費用；誘導風機配消音箱，噴嘴設計符合聲學要求，能夠有效控制噪聲的影響；馬達配無油軸承，無須添加機油，維護便捷。

2.3.4 使用效果

由于汽車尾氣在下部排出，所以在傳統(tǒng)的車庫設計中，排風口一般按上、下兩部分分別設置，下部排風口主要用來排出汽車尾氣，氣流組織欠佳時，有害氣體容易聚集。誘導通風系統(tǒng)能夠有效加強氣流擾動，避免產(chǎn)生死角，全方位排出車庫內(nèi)的有害氣體；可以通過控制噴嘴方向調(diào)整氣流方向，適應室內(nèi)需求；車庫空氣在誘導風機的氣流擾動下充分混合，降低有害氣體濃度。不開進、排風機，誘導風機單獨啟動，也可增強室內(nèi)空氣擾動，將有害氣體輸送到排風機房附近，提高車庫空氣品質(zhì)。

2.4 布置原則

2.4.1 規(guī)劃主通道

為了氣流組織更合理，通常先根據(jù)風機房的位置和車庫防火分區(qū)的整體布局來確定氣流主通道；然后結(jié)合車道、車位的分布和車尾(污染源）的位置來布置誘導風機，使新風沿主通道形成較穩(wěn)定的氣流，及時將尾氣等污染物稀釋并排出。

2.4.2 虛擬分隔

在實際項目設計過程中，有時候送、排風井道的位置受建筑、總圖、景觀等條件限制，距離比較近（滿足規(guī)范最低要求），這時應通過合理布置誘導風機來進行“虛擬分隔”，通過合理的氣流組織，避免進、排風短路[3]。

2.4.3 作用范圍

“以允許的射流最小邊界速度來確定作用寬度，以允許的最小核心速度來確定射流接力長度”來確定誘導風機的作用范圍。作用范圍可根據(jù)所選誘導風機的品牌參數(shù)結(jié)合使用場所的功能需求確定，僅參考射流參數(shù)來布置是片面的、不合理的。

2.4.4 安裝角度

在布置誘導風機時應根據(jù)層高合理設置噴嘴的安裝水平角。例如：“層高h≤4 m 取15°；4＜h≤5 m 取20°；5＜h≤6 m取30°”。同時，需注意應避免因安裝角度過大而造成二次揚塵。

2.4.5 人員出入口

車庫內(nèi)人員大多會經(jīng)過電梯廳并短暫停留，或是經(jīng)前室通過樓梯間離開地下車庫，應避免誘導風機將污濁空氣引至電梯廳及其他出入口附近。

3 工程實例

3.1 工程概況

TX 濱海大廈位于深圳市后海大道新興高新區(qū)，是一棟集辦公、研發(fā)、文體活動為一體的超高層綜合建筑，地下4 層均為地下車庫。

3.2 系統(tǒng)設計

由于使用方對于地下室凈高要求較高，如采用傳統(tǒng)地下室排風排煙合用的做法，風管高度較大，加上消防自動噴淋管、電纜橋架交叉，很難滿足使用方提出的凈高要求，因此，通風設計時采用誘導式通風系統(tǒng)+排煙系統(tǒng)的方式。

現(xiàn)選取地下車庫的B3-3 防火分區(qū)來進行設計與分析，其設備布置如圖2 所示。

該防火分區(qū)的面積接近4 000 m2，根據(jù)地下車庫相關(guān)規(guī)范[4]及使用方的設計任務書要求，應設通風及排煙系統(tǒng)。由于采用誘導式通風系統(tǒng)，排風及排煙系統(tǒng)共用風機和室外防雨百葉，風管分開設計，排風管只需出機房設置排風口即可，無須滿鋪車庫；而排煙管只要滿足GB 50067—2014《汽車庫、修車庫、停車場設計防火規(guī)范》[5]中“防煙分區(qū)內(nèi)的排煙口距最遠點的水平距離不應超過30 m”的規(guī)定，在車庫中布置排煙口，但排煙管可按風速小于20 m/s 選擇尺寸，節(jié)省管材和凈高。

因共用風機，需靠電動閥門控制管道，平時通風時，排風管閥門打開，排煙管閥門關(guān)閉；火災時，排煙管閥門打開，排風管閥門關(guān)閉。送風及消防補風合用風機和風管，火災時啟動。

當送、排風機啟動，新鮮空氣由誘導風機向前推動，噴嘴噴出的高速氣流與周圍的污濁空氣形成強烈的擾動并混合，形成持續(xù)的氣流，沿設計的主通道流向排風口，最終由排風機排至室外。整個空氣誘導系統(tǒng)的布置，應以提升空氣品質(zhì)為導向，適當控制成本。由于平時各防火分區(qū)連通，排風系統(tǒng)的氣流組織是整個車庫一體化設計并優(yōu)化，并不拘泥單一防火分區(qū)；安裝高度可參考車庫凈高要求，通常以誘導風機中部與梁底平齊或底部不低于風管底部為宜；進風口與障礙物間距應≥600 mm，前方無障礙物。

通風主通道按東北角進風西側(cè)排風設計，前后兩個誘導風機距離按8 m 選取，噴嘴向下傾斜15°，詳見圖2。

圖2 B3-3 防火分區(qū)設備布置圖

3.3 風量計算

本項目地下車庫僅供公司員工使用，通風量根據(jù)相關(guān)規(guī)范按稀釋廢氣量計算，換氣次數(shù)選取排風6 次/h，送風4.8 次/h[6]，總排風量75 000 m3/h。

3.4 設備選型

根據(jù)計算值進行設備選型，誘導風機單臺風量1 360 m3/h，全壓150 Pa，射程10 m。

3.5 系統(tǒng)布置

排煙風機接出兩條風管，一條寬1 600 mm，高400 mm 的排煙風管，一條3 000 mm×500 mm 的排風風管，排風風管出機房接消聲器后馬上布置排風口，不影響整個防火分區(qū)的管線走向及凈高，兩條風管分別設置電動防火閥。

補風機接出一條風管，按送風風速控制選擇風管尺寸為3 000 mm×400 mm，風管接消聲器后出機房馬上布置送風口，不影響整個防火分區(qū)的管線走向及凈高，合理布置誘導風機，使送風能均勻沿車道流向排風口處。

誘導風機根據(jù)設備性能由噴口處畫出其射流范圍，按誘導風機之間間隔8 m 來進行布置，布置原則為：整體流向為由送風流向排風，盡量覆蓋整個區(qū)域，按整個車庫考慮系統(tǒng)，并考慮車庫中墻柱對其射流的影響。

4 結(jié)論

綜上所述，得出以下結(jié)論：

1）誘導通風系統(tǒng)可降低地下汽車庫層高，降低了土建初投資，是一種經(jīng)濟可行的通風方式。

2）誘導通風系統(tǒng)在車輛進出不頻繁的情況下可以只開誘導風機不開送、排風機，從而達到節(jié)能且降低運行費用的效果。

3）誘導風機的射流作用加強了氣流擾動，使積聚的尾氣等有害物隨氣流排向排風口，改善了車庫空氣品質(zhì)。

4）誘導通風系統(tǒng)的排風管不與排煙管合用，故排煙管的尺寸和布管密度較傳統(tǒng)做法大幅減少，減少對凈高的影響。

5）設計誘導風機的布置時，應統(tǒng)一考慮車庫中各防火分區(qū)送排風系統(tǒng)，使整個車庫的通風系統(tǒng)更加合理。

6）實際工程中要針對項目進行分析，靈活布置，不可盲目按單個誘導風機射流作用面積進行布置設計。