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地下汽车库诱导通风系统设计与应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2012-06-02  
核心提示:简要介绍了诱导通风系统的基本原理、特点和布置方法,并结合工程实例阐述了地下汽车库诱导通风系统的设计方法和设计中应注意的问题。
地下汽车库诱导通风系统设计与应用
 
0 前言
在城市化的进程中,地下汽车库以其节约城市用地、管理集中、有效缓解城市停车难等优势越来越受到青睐。但在使用中,因受条件限制通风不畅,汽车库尾气中的有害成分(主要是CO、NOx和CmHn)不能及时散发,油蒸汽积聚不易扩散,容易引发火灾、爆炸事故,存在安全隐患等。如何改善地下汽车库恶劣的空气环境,防止和减少火灾危害,并有效降低工程投资,是业主和设计单位关注的重点。根据相关研究,如果能将尾气中CO稀释到容许浓度,其它有害成分就可达到充分的安全程度[1]。而喷射导流通风系统(以下称诱导通风系统)能确保车库良好通风换气,无需通风管道、可有效降低车库层高,节能、节约投资等已经得到广泛的应用。
1 诱导通风系统概述
1.1 诱导通风系统的基本原理  
                                   
    当空气从直径D0的喷口以速度V0射入一个不受周围界面限制的空间内扩散时,则形成自由射流。诱导通风系统喷嘴射出的气流可视为等温自由圆射流,在惯性力作用下,射流将保持流动方向向前流动(如图1)。
                                          

    由于射流边界与周围介质间的紊流动量交换,周围空气被持续卷入,射流范围(射流直径)不断扩大,流量沿射程方向不断增加,而射流断面的速度场从射流中心开始逐渐向边界衰减,并沿射程不断减小。根据动量守恒定律Q0V0=QXVX,各断面的总动量保持不变,在理论上射流的宽度会一直增至无限大,诱导风量QX也会增至无限大,各点速度VX将减至无限小,但在实际环境中使用时受许多非理想条件,如建筑物中梁、板、柱类障碍物和来自各方向的其它自然气流的影响,当射流的中心速度衰减至某一速度V时必须由另一喷嘴来接力,从而形成持续的气流卷吸和导引作用,使整个作用空间产生持续流动的速度场。图2为某产品喷流射程与速度分布示意图(喷口直径80mm,喷口速度18 m/s)。
1.2 诱导通风系统的组成

    诱导通风系统包括送风风机、诱导风机(多台)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。系统的流程是由送风风机提供清洁空气源,诱导风机将其与室内污染空气进行混合,并沿预定的方向流向排风口,由排风机排出车库。其系统布置如图3所示。 
1.3 诱导通风系统的特点
1.3.1 节省空间,减少工程投资
一般诱导风机箱体仅250mm高,可在梁间布置,直接吊挂于楼板下,有效降低设计层高约400mm以上,减少地下工程开挖和浇筑混凝土等施工费用,降低投资;避免了风管与其他管线(电缆桥架、消防喷淋管道等)的交叉问题,也使车库内空间开阔,布局简洁美观。
1.3.2 施工简单,安装灵活
诱导风机体积小,重量轻,无需接管;安装形式灵活多样,纵吊、横吊、壁挂均可;单相220   V电源,配线简单。
1.3.3 管理方便,节省运行费用
由于无通风管路,送、排风风机所需风压降低,电机功率随之下降,有效解决运行费用高的问题,避免采用传统通风系统形式,业主或物业分时段运行、甚至不运行带来的车库内部空气质量差的矛盾;诱导风机采用高效低噪声风机、消声箱和符合空气动力学特性曲线的高速喷嘴,噪音降低;采用无油式轴承电机,无需定期添加润滑油,维修量小。
1.3.4 通风效果好
在地下汽车库的设计中一般考虑到CO比重(标况l.25kg/m3)与空气(标况l.293kg/m3)相差很小,加上引擎发热(尾气温度达100~150℃),气流易停滞在上部,而汽车引擎空转时在下部排气,且油蒸汽比空气重,所以排风管道一般按室内上、下两部分别设置,上排1/3~1/2,下排1/2~2/3 [1],且多个风口均匀分布。一旦气流组织欠佳,容易产生尾气滞留的现象。诱导通风系统能够有效扰动周围空气,增加车库上、下部气流紊动,有利于排除车道两侧的有害气体,不易产生死角,空气品质好;喷嘴方向可以随时调整,以适应不同的建筑形式;室内空气分布均匀,有害物经稀释后平均浓度降低,仅靠诱导风机单独运行(送、排风风机停止运行)也能使室内空气流动,避免出现局部空气质量恶劣的情况。
1.4 诱导通风系统布置的原则
1.4.1 合理设置主干线
为设置出稳定的活塞式空间,要因地制宜,根据工程实际形状及进、排风口的部位,先设置主干线,再设置辅助喷嘴对空气进行搅拌,避免污染物在近地面处积聚、产生死角。综合考虑车位的分布和车尾(污染物排放处)的方向来布置喷嘴,尽可能使清洁空气主流位于主车道上,及时稀释汽车入库过程中尾气排放的有害物。
1.4.2 防止气流短路
由于地下车库中送、回风竖井的布置受地面建筑等许多因素制约,有时送、排风口相距很近,这时就需要利用喷嘴来虚拟分隔,设置好流程,防止短路。
1.4.3 选择相应的喷射角度
在布置喷嘴时应考虑因层高不同而调整喷嘴的安装倾角(与水平面夹角),如层高h ≤ 4m则取15°;4 <h ≤ 5m则取20°;5 <h ≤6m则取30°。要避免安装角度过大,近地面产生二次扬尘。
1.4.4 诱导风机的间距设置
 “以允许的射流最小边界速度来确定作用宽度,以允许的最小核心速度来确定射流接力长度”来确定布置间距,这两个控制参数即可确定单个射流的作用面积。不同的产品、不同的应用场所有不同的布置参数,要避免以往纯粹按单个诱导风机的作用面积来布置的现象,应结合具体情况分析确定。
1.4.5 对电梯间保护
电梯间及其前室为车库中人员停留时间最久的区域,应对电梯间或其它的入口进行特别考虑。
2 工程实例
2.1 工程概况
某区人防工程地下共二层,处在老城保护的居民区,紧挨民房和道路,开槽深度受限。其地下一层局部设为单位内部小型停车库,仅东面外墙带有采光窗,长35m、宽29米,层高为2.7m,梁下净高2.2~2.3m,建筑面积约960m2。鉴于车库处于居民区,没有修建出入车道的空间,设计时采用电梯出入口。
2.2 系统设计
    
该车库受地面建筑(仿古建筑式平房)影响,主次梁很不规则,车库部分层高较低(梁下净高2.2~2.3m),加上消防自动喷淋管、电缆桥架交叉,若采用传统通风系统势必会使室内净空高度低于2.2m,根本无法满足《汽车库建筑设计规范》的最小净高要求[2],而且满布管道会使整个车库显得拥挤压抑,因此通风设计时采用诱导式通风系统。
该车库面积小于2000m2,根据《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》[3]的要求和甲方的建设意向书,未设排烟系统。一层车库部分为独立的1个防火分区,并结合工程实际,将车库进风竖井与地下人防系统合用,设置独立通风系统。当车库内发生火灾时,诱导风机关闭,同时风机停止运行;或当送风温度超过70℃时,送风机入口处的防火阀自动关闭,同时排风机、诱导风机停止运行。平时送、排风机开启(或送风机分时段开启),送风通过诱导风机高速喷出的气流带动周围空气,使大量清洁空气与车库内污染空气混合稀释后,沿预设方向向排风口流动,经排风机排至工程外。诱导风机参考某厂家样本资料,建议布置时轴心风速控制在0.8~1 m/s左右接力效果比较好。诱导通风系统布置要按送、排风风机的位置、停车方向等来组织气流行程;诱导风机回风口与障碍物的间距不能小于600mm,且前方无障碍物;诱导风机吊装高度以允许最低高度为宜,一般取箱体底部与梁底或管线底部相平。当然,整个喷流导引系统的安排,主要是考虑空气质量的要求和成本控制,须视建筑物的情况而作选择。
结合本工程实际,设计时按北面进风南面排风的通风方式,参考某厂家样本,前后两个喷嘴距离按11m,间距保持在9.5m以内,喷嘴出风口向下安装倾角15°的原则布置,参见图4。该工程经过了3年的实际运行,对业主进行反馈调查时反映运行效果很好,图5为该车库使用中诱导风机的照片。
2.3 风量计算 
地下汽车库的通风量按稀释废气量计算,鉴于该车库为内部使用的停车库,设计采用5次/h排风量和4次/h送风量[1]详见表1。
建筑面积
m2
计算层高
m
换气次数h-1
排风量
m3/h
换气次数
h-1
送风量
m3/h
960
2.7
5
12960
4
10368
2.4 设备选型
诱导风机选用AUTO-JIS型送风诱导器,箱体尺寸L600×W500×H250,配220V三速电机,每台带φ80mm×3支喷嘴,喷口风速14~18 m/s,诱导风量36234~90592 m3/h,并可选配时间编程控制或CO感测控制器。各风机根据具体情况进行计算,规格详见表2。
名 称
型 号
风 量
m3/h
转速rpm
风压
Pa
功率
Kw
噪声
dBA)
排风机
SWF-Ⅳ-7A
9340~14816
960
476~288
3
73
送风机
SWF-Ⅳ-7A
7305~12278
720
268~194
1.1
66
诱导风机
AUTO-JIS
750~980
   
0.19
53
3 结论
3.1 受客观条件影响或层高较低,传统通风系统布置困难的地下汽车库,可采用诱导通风系统,是一种经济可行的通风方式。北京市建筑设计技术细则(设备专业)[1]中也推荐使用诱导通风方式。
3.2 从节能及降低运行成本方面考虑,采用诱导通风方式不仅能减少初投资,也可以适时调节运行台数,降低运行费用;当具备良好的自然进风条件时,如有直接通向室外的车道、疏散出口或设有百叶窗,可以不设机械送风系统等。使节能不仅仅表现在数量的节约,更要看到对高品位能源的节省。
3.3 诱导风机的扰动作用,形成了有组织的气流流动,使沉积于车库下部的有害气体随气流向排风口流动,解决了下部排风口设置困难的问题。
3.4 由于诱导系统的排烟风管不再兼作排风管,故排烟管内风速可加大至12~20m/s,每个排烟口的覆盖距离可达30米,最终使排烟管的尺寸和布管密度较常规做法大幅减少,可相应的把排烟管布置在室内四周沿墙或其它不占用通行的位置。
3.5 实际工程的具体情况可能千差万别,要具体分析,避免盲目性、纯粹按单个诱导风机作用面积进行设计、安装的现象发生。
 
 
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