地下汽车库诱导通风系统设计与应用

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。

                                   
    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＝Q_XV_X，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Q_X也会增至无限大，各点速度V_X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）。

    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。 

1.3.1　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。

1.4.1　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。

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。

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。

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

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 dB（A）
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

3.1　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。