智能誘導(dǎo)風(fēng)機結(jié)合分級控制系統(tǒng)在車庫通風(fēng)中的應(yīng)用

李玉洋

摘 要：對風(fēng)管通風(fēng)系統(tǒng)及誘導(dǎo)通風(fēng)系統(tǒng)進行比較，并對車庫通風(fēng)主要的控制系統(tǒng)進行分析。利用智能誘導(dǎo)風(fēng)機結(jié)合分級控制系統(tǒng)，即采用智能分散式控制與集中控制相結(jié)合的方式設(shè)定分級。優(yōu)先利用誘導(dǎo)風(fēng)機吹散稀釋作用，解決局部污染物短時濃度超標(biāo)問題，限定時間內(nèi)濃度仍然超標(biāo)時，再開啟系統(tǒng)所有風(fēng)機全面通風(fēng)。充分發(fā)揮誘導(dǎo)式通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)勢，不僅節(jié)省一次性投資及配電容量、減少設(shè)備運行費用，還能精細化改善通風(fēng)效果，節(jié)約能耗，具有良好的經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：誘導(dǎo)風(fēng)機；CO監(jiān)測；通風(fēng)系統(tǒng)；車庫；分級控制

中圖分類號：TU834? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2023）05-0062-03

0 引言

地下車庫普遍較為封閉，自然通風(fēng)效果差，所以建立針對地下車庫合理有效的通風(fēng)換氣系統(tǒng)顯得尤為重要。

當(dāng)前，風(fēng)管式通風(fēng)與無風(fēng)管誘導(dǎo)式通風(fēng)為主要的兩種通風(fēng)方式。其中風(fēng)管式通風(fēng)系統(tǒng)屬于傳統(tǒng)做法，具有可與排煙系統(tǒng)合并兼用、控制邏輯簡單等優(yōu)點。但其風(fēng)道數(shù)量較多、尺寸較大，對建筑層高要求較高，通風(fēng)效果不理想，設(shè)備運行費用較高。相比之下，無風(fēng)管噴流誘導(dǎo)通風(fēng)系統(tǒng)，尤其搭配智能分級控制系統(tǒng)，可以提升通風(fēng)效率，在節(jié)能、降本與改善通風(fēng)效果方面均有良好的表現(xiàn)。

1 無風(fēng)管誘導(dǎo)式通風(fēng)與風(fēng)管式通風(fēng)的比較

1.1 管材成本對比

傳統(tǒng)風(fēng)管通風(fēng)系統(tǒng)多采用將防排煙系統(tǒng)與通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)合的形式。雖然提高了風(fēng)管利用率，但因排煙系統(tǒng)與通風(fēng)系統(tǒng)各自要求不同，融合后成本卻并未有實質(zhì)的降低。排煙系統(tǒng)風(fēng)管有耐火極限要求，鍍鋅鐵皮風(fēng)管需做防火措施或采用復(fù)合風(fēng)管[1]。這使得所有與排煙共用的通風(fēng)管道均需按耐火極限要求改進管材，這無疑會造成相當(dāng)大的管材成本增加。而對于誘導(dǎo)通風(fēng)系統(tǒng)，由于排風(fēng)系統(tǒng)不再與排煙系統(tǒng)捆綁，原排煙系統(tǒng)管道可設(shè)置一個較高的風(fēng)速值，從而縮減管道尺寸。同時，由于排煙風(fēng)口覆蓋范圍更廣（最大可達30m），相較于原排煙排風(fēng)共用系統(tǒng)，管道長度也縮減約40%。因而在管道耗材方面可有效節(jié)省初投資。

1.2 凈高的占用及土建成本對比

風(fēng)管通風(fēng)系統(tǒng)因受平時排風(fēng)風(fēng)速（常選用5～10 m/s）的制約[2]，風(fēng)管厚度大多在400 mm左右，加上防火包覆、支吊架、風(fēng)管下加裝噴頭的因素，綜合凈高占用約500～600 mm。

采用誘導(dǎo)通風(fēng)系統(tǒng)，風(fēng)管（金屬）最大可按消防要求風(fēng)速滿足20 m/s，因此管道可做到250 mm左右。同時因其風(fēng)口覆蓋面更大，管道可以布置在靠墻或次梁等對凈高要求不高的區(qū)域。誘導(dǎo)風(fēng)機布置靈活，可設(shè)置在梁窩里，不會對空間凈高造成額外的負擔(dān)，從而使地下建筑層高可適當(dāng)縮短約200 mm左右，有效節(jié)約土建成本。

結(jié)合工程實例及河北省建設(shè)工程造價管理協(xié)會的相關(guān)測算成果，可知地下室層高每降低100 mm，綜合單方造價降低約10元/m2左右。智能誘導(dǎo)風(fēng)機市場價約300～400元/臺，常規(guī)覆蓋面積為150～200 m2，平均單方設(shè)備成本增加約2～2.5元。由此可知，單土建成本（按層高降低200 mm計算）扣除設(shè)備增加量仍可節(jié)約17.5～18元左右。

1.3 通風(fēng)效果對比

受規(guī)范限制，風(fēng)管通風(fēng)系統(tǒng)單位耗功率不能超標(biāo)，因此風(fēng)機風(fēng)壓通常在400 Pa左右。而對于地下車庫這種大空間，管道長度動輒50～60 m，加上各種彎頭帶來的局部阻力，末端風(fēng)口風(fēng)速風(fēng)量通常很難保證。而汽車廢氣中氮氧化物及CO密度較空氣密度略大，風(fēng)口僅布置在上部，對部分沉積在底部的污染物及空氣渦流區(qū)域的污染物難以有效排除，實際通風(fēng)效率較差。誘導(dǎo)風(fēng)機安裝在樓板下，噴射氣流由上向下送出，因此可充分攪動車庫下部氣體，推動著污染物隨著誘導(dǎo)風(fēng)機產(chǎn)生的主氣流一起向排風(fēng)口運動，排至室外，避免了空氣死角，通風(fēng)效果及效率均得到有效提升。

1.4 組裝功率及設(shè)備數(shù)量對比

傳統(tǒng)風(fēng)管通風(fēng)系統(tǒng)，按規(guī)范要求設(shè)噴淋的汽車庫防煙分區(qū)不大于2 000 m2，故通風(fēng)與排煙系統(tǒng)共用時，超2 000 m2的區(qū)域需劃分為2套系統(tǒng)。加上防火分隔單元、人防分區(qū)等影響，使得風(fēng)管通風(fēng)通常一個系統(tǒng)僅負擔(dān)約1 200～1 500 m2左右。同時通風(fēng)風(fēng)管式通風(fēng)系統(tǒng)與排煙共用時采用雙速風(fēng)機，通風(fēng)設(shè)備除了滿足通風(fēng)量還需滿足消防風(fēng)量要求。以上種種原因，造成實際設(shè)備容量普遍偏大。

以杭州某住宅小區(qū)地下室為例，排煙量按實際層高3.8 m計算，利用坡道自然補風(fēng)，排風(fēng)量按3 m層高及4次/h換氣次數(shù)計算。通風(fēng)設(shè)備及配電容量對比如表1所示。由表1可以看出，使用誘導(dǎo)風(fēng)機輔助通風(fēng)系統(tǒng)，在平時通風(fēng)人防門及防火卷簾常開時，因沒有管道限制，排風(fēng)按3 000～4 000 m2一個區(qū)域劃分即可。這樣有效減少平時通風(fēng)所需的風(fēng)機數(shù)量，而且因其沒有管道阻力及漏風(fēng)情況，故其可選用低壓高效的風(fēng)機系統(tǒng)，總配電容量較風(fēng)管式通風(fēng)有明顯的減小。

1.5 施工難度對比

風(fēng)管通風(fēng)系統(tǒng)的管道常與各種水電管道交叉或者沖突，施工安裝的時候協(xié)調(diào)處理復(fù)雜，且影響車庫的美觀，易在視覺上造成錯亂壓抑。而誘導(dǎo)通風(fēng)系統(tǒng)因為無風(fēng)管，對施工安裝相當(dāng)友好，有效節(jié)省工期，并提升車庫視覺觀感。

2 車庫通風(fēng)的控制模式及應(yīng)用

2.1 CO監(jiān)測的興起

在汽車尾氣中以一氧化碳（CO），占比6.4%，氮氧化物（NOx）占比78.7%為主要污染物，給人類健康也帶來了極大的危害。然而結(jié)合工業(yè)場所有害因素職業(yè)接觸限值標(biāo)準(zhǔn)中CO及NOx的允許濃度進行分析計算，得出將汽車排出的CO稀釋到容許濃度時，氮氧化物等其他污染物遠遠低于它們相應(yīng)的允許濃度。這樣，只要保證CO濃度滿足要求，其他有害物即使有一些分布不均勻，也有足夠的安全系數(shù)保證將其通過排風(fēng)帶走。

因車庫污染物排放隨車流量變化較大，污染物超標(biāo)時間占比并不高，如果一直以最大峰值通風(fēng)量來長時間運行設(shè)備，會浪費大量的電能。因此設(shè)置CO監(jiān)測來控制通風(fēng)，并逐漸被投入使用，甚至已成為部分地區(qū)對車庫通風(fēng)的基本要求。如浙江省《綠色建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》DB33/1092-2021第8.1.9條即規(guī)定地下車庫應(yīng)設(shè)置與排風(fēng)設(shè)備聯(lián)動的一氧化碳濃度監(jiān)測裝置[3]。

2.2 常規(guī)CO監(jiān)測控制的特點及問題

結(jié)合當(dāng)前實際工程應(yīng)用，利用CO監(jiān)測控制主要分為分測集控與集測集控兩種。

2.2.1 分測集控

主要應(yīng)用傳統(tǒng)風(fēng)管式車庫通風(fēng)系統(tǒng)中，常在車庫進行分散布置CO監(jiān)測器，當(dāng)監(jiān)測到濃度超標(biāo)時，即開啟排風(fēng)機及補風(fēng)機。

此做法相對于手動開關(guān)，送排風(fēng)機運行時長大為縮減，在一定程度上起到了節(jié)能的效果。然而因其無法解決污染物濃度不均勻的問題，加上前文所提風(fēng)管式通風(fēng)系統(tǒng)本身的限制導(dǎo)致排放效率低，實際運行中常出現(xiàn)局部區(qū)域污染物濃度超標(biāo)而未啟動風(fēng)機或CO監(jiān)測器受短時擾動出現(xiàn)頻繁啟停的情況。

2.2.2集測集控

此控制方式主要應(yīng)用在常規(guī)誘導(dǎo)通風(fēng)系統(tǒng)中，即排風(fēng)口設(shè)一個CO集中監(jiān)測來聯(lián)動控制通風(fēng)系統(tǒng)。

通過誘導(dǎo)通風(fēng)系統(tǒng)的原理可知：在整個誘導(dǎo)通風(fēng)系統(tǒng)中，送風(fēng)機產(chǎn)生一定的正壓，排風(fēng)機產(chǎn)生一定的負壓會，正負壓差同時作用會產(chǎn)生一定的定向氣流，同時誘導(dǎo)風(fēng)機機組的噴流接力也形成了一個定向氣流。這兩種定向氣流合二為一共同作用，推動著氣體從進風(fēng)口向排風(fēng)口運動。中途由于誘導(dǎo)風(fēng)機的擾動作用，均勻帶動了車庫內(nèi)的空氣，消除了空氣滯留現(xiàn)象，同時也推動了污染物、沉淀物等有害物質(zhì)定向向排風(fēng)口運動，因此CO濃度在排風(fēng)口處達到峰值。故將CO監(jiān)測器設(shè)置排風(fēng)口處，并聯(lián)動控制排風(fēng)機啟停原理上是可行的。然而這種集中監(jiān)測、集中控制的模式，卻存在如下問題。

第一，若要使排風(fēng)口處CO監(jiān)測精準(zhǔn)，必須確保誘導(dǎo)風(fēng)機處于長期開啟狀態(tài)，即始終保證污染物聚集在排風(fēng)口附近，從而獲得較為精準(zhǔn)的污染物濃度數(shù)據(jù)。然而大量誘導(dǎo)風(fēng)機長期開啟勢必又帶來相應(yīng)的能耗增加，與利用誘導(dǎo)通風(fēng)實現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)相違背。

第二，如果利用排風(fēng)口處CO監(jiān)測集中控制整個系統(tǒng)誘導(dǎo)風(fēng)機及送排風(fēng)機，則在誘導(dǎo)風(fēng)機關(guān)閉時，因污染物排風(fēng)不均勻的限制，未開啟通風(fēng)時，氣流流動緩慢，更加劇了這種不均勻性。利用單個CO監(jiān)測的數(shù)據(jù)顯然不能代表大面積車庫中所有的區(qū)域，從而無法實現(xiàn)改善空氣品質(zhì)的效果。

2.3 智能分級控制模式的優(yōu)勢及應(yīng)用

為了解決上述問題，針對誘導(dǎo)風(fēng)機進行智能分級控制顯得尤為重要。該控制系統(tǒng)能對污染物質(zhì)的發(fā)生進行有效、準(zhǔn)確的追蹤，靈活地自動控制對應(yīng)誘導(dǎo)風(fēng)機的開關(guān)，確保通風(fēng)效果?？刂葡到y(tǒng)由局部模塊和集中模塊兩部分組成，實現(xiàn)分級控制。

2.3.1一級控制

一級控制即智能型誘導(dǎo)風(fēng)機自帶CO濃度監(jiān)測對尾氣濃度監(jiān)測和自行控制。每臺智能型誘導(dǎo)風(fēng)機帶個尾氣監(jiān)測器，當(dāng)尾氣濃度到達設(shè)定值后，該誘導(dǎo)風(fēng)機就啟動工作，吹散該區(qū)域的尾氣。如在規(guī)定的時間尾氣濃度降至設(shè)下限值，該風(fēng)機就停止工作；如在規(guī)定的時間內(nèi)濃度沒有降至設(shè)定下限值，則向集中控制器發(fā)出聯(lián)動請求信號，開啟本區(qū)域內(nèi)所有誘導(dǎo)風(fēng)機和送排風(fēng)機，直到局部區(qū)域尾氣濃度降至設(shè)定下限值后解除聯(lián)動信號。

2.3.2二級控制

二級控制即區(qū)域內(nèi)智能型誘導(dǎo)風(fēng)機與送排風(fēng)機集中聯(lián)動控制系統(tǒng)，可提供手動模式及聯(lián)動消防報警啟閉等多種模式。集中控制器可制成有線、無線兩種聯(lián)網(wǎng)形式，對各個誘導(dǎo)風(fēng)機的反饋信號進行集中處理，同時與送排風(fēng)控制系統(tǒng)聯(lián)動。具有以下3種模式選擇?？刂屏鞒倘鐖D1所示。

第一，自動模式。如局部控制系統(tǒng)輸出聯(lián)動請求信號，則開啟本區(qū)域內(nèi)的所有智能型誘導(dǎo)風(fēng)機，并向送排風(fēng)系統(tǒng)輸出聯(lián)動信號。當(dāng)所有智能型誘導(dǎo)風(fēng)機在自行區(qū)域尾氣濃度降至設(shè)定下限值后，所有聯(lián)動信號解除。

第二，手動模式。手動開啟，此狀態(tài)開啟送排風(fēng)機。手動開啟區(qū)域內(nèi)所有智能誘導(dǎo)風(fēng)機；手動關(guān)閉，此狀態(tài)所有智能誘導(dǎo)風(fēng)機和送排風(fēng)機關(guān)閉。

第三，聯(lián)動消防報警系統(tǒng)。當(dāng)消防報警系統(tǒng)監(jiān)測到火災(zāi)警情，即時關(guān)閉所有通風(fēng)系統(tǒng)，開啟排煙系統(tǒng)。

4 結(jié)束語

誘導(dǎo)通風(fēng)系統(tǒng)具有系統(tǒng)簡單、安裝靈活方便、節(jié)省投資等優(yōu)點，在成本、通風(fēng)效果、節(jié)能、施工難度方面均優(yōu)于風(fēng)管通風(fēng)系統(tǒng)。在一些發(fā)達國家已經(jīng)得到有效推廣，成為一種普遍使用的通風(fēng)設(shè)備。

結(jié)合分級控制系統(tǒng)利用分散式CO監(jiān)測智能控制誘導(dǎo)風(fēng)機，并遞進控制送排風(fēng)機，會更加有效的提升通風(fēng)效率，發(fā)揮誘導(dǎo)通風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能效果。當(dāng)下已有不少設(shè)備廠商開發(fā)出相應(yīng)的智能產(chǎn)品，同時因其集成的模塊特性，在產(chǎn)品成本、穩(wěn)定性方面也有較大改善。相信智能誘導(dǎo)風(fēng)機結(jié)合分級控制系統(tǒng)在車庫通風(fēng)中能夠很快得到廣泛應(yīng)用。

參考文獻

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