诱导通风与排烟系统

地下汽车库诱导通风与排烟系统的设计

中国轻工业武汉设计工程有限责任公司

引言

随着我国国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，城市中、小型汽车数量正在迅速增长，特别是近年来家用轿车逐步普及，使停车难这一问题显得尤为突出。作为缓解这一矛盾的手段之一，地下汽车库以其面积大、节约建筑用地、管理集中等优势而越来越受到业主的青睐。如何改善地下汽车库的空气品质，防止和减少火灾危害，并有效降低工程成本，是进行通风与排烟设计的基本出发点。

1 诱导通风系统概述

1.1传统通风方式的弊端

汽车尾气中的有害成分主要是CO、NOx和CmHn。通过对有关资料及实测数据分析得知，只要将CO稀释到容许浓度，其它有害成分就可达到充分安全的程度。另外，地下汽车库如通风不畅，油蒸汽积聚会引发火灾或爆炸。因此，保持良好的机械通风是预防火灾和人员中毒的一个重要条件。

传统通风方式下，风管复杂庞大，不仅占用有效空间，还大大增加了土建投资和安装费用，而且难以避免风管与其他管线（电缆桥架、消防喷淋管道等）的交叉问题。在地下车库的设计中一般考虑到CO比空气轻，加上引擎发热，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，所以地下汽车库的排风一般按室内空间上、下两部分设置，上排1/3～1/2，下排1/2～2/3，多个风口均匀分布。一旦气流组织欠佳，容易产生CO滞留的现象。

诱导通风系统的出现有效解决了上述这些问题，经过多年的理论研究和工程实践，该系统已在欧美等发达国家的地下汽车库得到了广泛应用，在日本的应用率更是高达80%。1995年该系统开始在我国推广，正逐渐为广大业主和设计单位所接受，如北京市建筑设计研究院在《建筑设备专业设计技术措施》中提出，停车库机械通风系统宜采用喷射导流通风方式，以保证车库良好换气，并减小通风管道占用车库的有效层高。1.2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表面限制的空间内扩散

时，形成自由射流。诱导通风系统的喷嘴射出的气流可视为等温自由射流，由于射流边界与周围介质间的紊流动量交换，周围空气不断被卷入，射流范围不断扩大，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，同时流量沿射程方向不断增加，射流直径不断增大，而各断面总动量保持不变。如图1。

设喷口处风量为Q0，空气流动速度为V0，距喷口X处与喷口平行的断面上风量为QX，空气流动速度为VX，根据动量守恒定律：

M0=MX（1）

M0=Q0V0ρ（2）

MX=QXVXρ（3）

∴Q0V0=QXVX（4）

式中M—空气动量，kg·m/s2；Q—风量，m3/s；V—风速，m/s；ρ—空气密度，kg /m3

虽然理论上喷流的宽度会一直增至无限大，诱导风量也会增至无限大，各点速度将减至无限小，但现实环境中有许多非理想条件，如建筑物中有梁、柱等障碍物和来自各方向的其它自然气流，所以在喷流的中心速度衰减至某一速度时必须有另一喷嘴来接力，从而形成“气流推拉作用”，使整个空间产生流动的速度场。图2为喷流射程与速度分布示意图（喷口直径80mm，喷口速度12 m/s）。

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。送风机提供新鲜空气，诱导风机将室内空气与之充分混合后，沿一定方向到达排风口，由排风机排出。如图3所示。

1.3诱导通风系统的特点

1.3.1节省空间，减少土建投资

一般诱导风机箱体仅250mm高，在梁间布置，直接吊挂于楼板下，可降低地下汽车库设计层高约400mm，减少地下工程开挖费用和混凝土浇筑费用，使室内空间开阔，布局简洁美观。

1.3.2施工简单，减少安装费用

诱导风机体积小，重量轻，无需接管；安装形式多样，纵吊、横吊、壁挂式均可；单相220V电源，配线简易。

1.3.3管理方便，节省运行费用

由于无管路阻力损失，送、排风风机所需风压低，使风机电机功率大幅下降。诱导风机采用高效低噪音风机、消声箱和符合空气动力学特性曲线的高速喷嘴，噪音较低，所用的高品质无油式轴承电机无需定期添加润滑油，维修量很小。

1.3.4通风效果好

诱导通风系统能够有效扰动周围空气，不易产生死角。当出现有害物滞留时，可随时方便地调整喷嘴方向，以适应不同的建筑形式。室内空气分布均匀，混合效果好，有害物经充分稀释后平均浓度低。即使送、排风风机停止运行，诱导风机单独运行也能使空气流动。

2工程实例

2.1工程概况

某单元楼建筑面积4 660m2，建筑高度20.2m，地上1～7层为单元式住宅，地下1层长74m，宽28m，建筑面积约2 070m2，高3.15～3.6m，梁下净高2.45～2.9m，平时作为小型车辆停车库，可停放42辆小型车，战时作为二等人员掩蔽所。如图4为其纵向剖面图。

2.2系统设计

由于该车库层高较低，加上水电管线，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，而且满布管道和桥架的顶棚会使整个车库显得拥挤压抑，因此平时通风设计采用诱导通风系统。

该车库设有火灾自动报警系统、自动喷水系统和消火栓系统，形成1个防火分区。为满足平战结合的要求，按人防防护单元通过隔墙和顶棚下突出不小于0.5m的梁分成2

个防烟分区。虽然每个防烟分区面积均小于2 000m2，但车道较长，汽车距室外疏散出口最远距离接近100m，所以仍设排烟系统。考虑到每个防烟分区面积不大，在每个防烟分区内设置1个排风排烟合用系统即可。参见图5。

排风与排烟风机合二为一，选用双速离心风机箱，可节约设备的初投资，还可根据汽车出入频率切换高速和低速档位进行调节，以节省运行费用。风机常年运行，故障易于发现并排除，确保系统安全可靠。排风与排烟系统共用部分风管，可减少管材用量和安装费用，也为其他专业的管线布置留出了空间。

平时排烟防火阀开启，排风通过诱导风机高速喷出气流带动周围空气，使大量新鲜空气与室内空气混合稀释后，沿预设方向运动至排风口，由排风机排出室外。当某一防烟分区发生火灾时，诱导风机关闭，风机在高速档位运行进行排烟。当烟气温度超过280℃时，排烟防火阀自动关闭，同时风机停止运行。平时合用风管和风口的允许风速均按排风时考虑。

防烟分区1设1个机械送风系统，防烟分区2有直接通向室外的疏散出口，依靠车道自然进风。送风风机平时关闭，火灾时运行。当送风温度超过70℃时，风机入口处的防火阀自动关闭，同时风机停止运行。

2.3风量计算

地下汽车库的通风量按稀释废气量计算，排烟量按换气次数不小于6次/h计算。设计采用6次/h排风（烟）量和4次/h送风量，详见表1。火灾时防烟分区1补风风量满足《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》中不小于排烟量的50%的规定。