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摘要:诱导式通风系统是一种实用的地下汽车库通风系统,因具有降低建筑和设备成本、节省运行管理和维护费用、通风效果好、噪音低和设计施工简单等特点,而得到了越来越多的应用。
关键词:地下汽车库;诱导式通风;主流场
0 引言
近些年来,随着城市的发展和人们生活水平的提高,城市汽车保有量呈逐年递增的趋势,而作为汽车主要停放场所的地下汽车库内的通风换气问题也越来越受到人们的重视。如何既有效地改善地下汽车库的空气品质,又大幅减少工程初投资和运行费用,一直是人们所关注的话题,而诱导式通风系统可以解决上述问题。本文探讨了该系统在地下汽车库中的应用及其注意事项。
1诱导式通风系统的原理及组成
诱导式通风系统(Jet Inducting System)又称为活塞式换气系统,该系统的理论来自于动量守恒定律和空气动力学中高速喷流的扰动特性,即以高速喷出的少量气体来诱导及搅拌周围之大量空气,通过在轴心气流前进方向上设置接力射流,从而形成“气流推拉作用”,将大量空气带动至特定的目标方向,消除气流死角。在气流行进过程中,垂直于射流中心轴的各断面空气总动量不变。
诱导通风系统通常由送风风机、数台诱导风机、排风风机及控制设备组成,其中诱导风机由箱体、可调节方向的喷嘴、前向多翼低噪音离心风机组成。
2诱导式通风系统的优点
(1)降低土建成本,减少设备投资。传统的地下车库平时排风管为低速风管,尺寸较大,还要考虑到与给排水管、喷淋管及电缆桥架交叉的因素,使得风管很难合理布置。而诱导式通风系统的风机箱高度只有250mm左右,重量轻,可在梁间布置,吊装于楼板下,箱体底部可与梁底相平,可使地下车库层高降低0.4m左右。这样大大节省了土建成本,同时节省了常规通风系统的送、排风管及其风口、防火阀等配件,可大幅度减少设备投资。
(2)节能效果好,智能化运行,管理方便。由于传统通风管道较长,所需送、排风机压头较大,消耗的电功率也较大,一般需要三相380V电源,常年运行费用很高;而诱导式通风系统由于无需通风管道,送、排风机压头低,电功率低,仅需单相220V电源即可,其耗电量仅为2W/m2[1],常年运行大大节省电费。此外,在自动模式下,诱导式通风系统可以根据局部点的CO浓度自动启动诱导风机,快速稀释局部点CO的浓度至国家标准允许值以下,并在后续过程中根据设定的控制策略判断是否启用全面通风模式,避免了常规通风系统中一般凭管理人员的经验或定时进行通风控制而无法解决局部点CO的浓度超标的缺点。
(3)通风换气有效彻底,车库内空气品质好。由于汽车尾气中的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(CmHn)、氮氧化物(NOx)等成分以及汽油蒸气和空气的比重不一致,当使用常规通风方式时,一旦送、排风口位置布置不当,气流组织不佳时,容易产生CO滞留现象。而采用诱导式通风系统,喷嘴方向可根据要求作360度调整,各喷嘴诱导的气流,形成一面活塞式的气墙,整体向前推进,不易产生通风死角,避免污染积累,提高空气质量。
(4)噪音低。采用诱导式通风系统时,由于每台诱导风机噪音很低,布置又比较分散,且诱导风机同时运行的几率小,送、排风机相比于常规通风系统运行的时间大大减少,因此车库内整体噪声可以得到很好的控制,对环境的噪声污染可以忽略不计。
(5)系统设计施工简单、灵活、方便。诱导式通风系统无需进行风口、风管布置和风管计算,也免去了与水电管线交叉的烦恼。设计时只需按计算结果合理布置诱导风机的位置及调整出风角度,布置好送、排风口及送、排风机。诱导风机重量轻,安装形式多样,有纵吊式、横吊式和壁挂式。单相220V电源供电,配线简单。即使系统施工完毕,也可以按照实际需求增减诱导风机数量以调整风量。
3诱导式通风系统的布置
由于誘导式通风系统灵活性很大,其布置是否合理将直接影响到车库的通风换气效果,这就要求设计者根据实际情况综合考虑,通过计算后再进行合理布置。诱导式通风系统布置时最关键的就是气流组织问题,设计中应考虑的因素有:
(1)诱导式通风系统和常规通风系统一样,宜按防火分区设置。送、排风机的位置宜布置在防火分区的两端。
(2)要合理设置主、辅流场。根据地下车库的实际形状及进、排风口的位置,为了设置出稳定的活塞式空间,要将地下车库的车道作为布置诱导风机的主流场,并在车位上方布置诱导风机与主流场风机成一定夹角以形成辅助流场。
(3)防止气流短路。由于地下汽车库中送、回风口的布置受条件限制,有时距离较近,这时就需要利用喷嘴来虚拟分隔,形成设计所需要的气流流程,甚至是曲线流程,从而防止气流短路。
(4)诱导风机布置时,机器回风口与障碍物的间距一般不小于500mm,喷嘴向下15°前方无阻挡物,设备吊装底标高按最低允许的高度确定,也可按箱体底部与梁底相平确定。
(5)诱导风机喷嘴的布置要综合考虑车位的位置和停放时车尾(排气管污染物排出口)的方向,尽可能使清洁空气沿主车道向前推进,以便及时稀释车库中的污染物,使之低于国标允许值。因汽车库层高的不同,喷嘴的喷射角度应考虑不同的下倾角度和各诱导风机间的横向、竖向距离。
(6)根据等温射流轴心速度公式和半径沿射程变化规律公式可以确定诱导风机的纵向间距,其中末端控制风速一般按不小于0.5m/s考虑。
4诱导式通风系统的运行控制
(1)诱导式通风系统的控制模式可分为自动模式、定时模式和手动模式。
(2)诱导式通风系统集中控制器与诱导风机、主送排风机控制模块间可采用无线通讯。每台诱导风机本身带有CO探测器,当车库内局部CO浓度超过设定值时,控制器会发出报警信号,并按程序指令启动诱导风机,稀释周围CO的浓度至允许值以下,而不需要启动排风风机。只有当汽车库内的整体CO浓度较高、自动运行的诱导风机数量达到控制器设定值时,排风风机才启动,进行全面通风换气。
5其它
(1)当用常规通风方式容易造成气流组织不畅或因层高限制、布置风管有困难时,可考虑采用诱导式通风系统。文献[2]第6.3.8条4款和文献[3]第4.3.5条也推荐使用诱导式通风系统。
(2)诱导式通风系统对于面积不超过2000m2且满足自然排烟条件的地下汽车库尤其适合。对于需要做机械排烟的地下汽车库,可只设置单独的排烟风管,风速可取上限20m/s(采用金属管道时),这样可以大大节省风管材料,汽车库整体看起来也更加美观。
(3)由于实际工程中,影响气流组织的因素很多,气流模拟软件(比如Airpak)给出的理想方向往往与诱导通风系统向前推进的方向有偏差,再加上车辆的移动,使得CO的浓度并不像理论上那样分布,因此,当采用诱导式通风系统时,除在排风口附近设置传感器外,在预期的CO浓度较高的区域也应设置[4]。
(4)为保证通讯,诱导式通风系统集中控制器尽量放置于其所控制区域的中间。
6结语
诱导通风系统作为一种成熟的通风方式,在国外已使用30余年,尤其在欧洲、东南亚、日本等地得到了广泛的应用,虽然在我国还处于发展阶段,但因其具有的独特优势,相信随着国家对节能减排工作的日益重视,它在今后的通风工程中会得到更广泛的应用。
参考文献:
[1]何耀东,何青.中央空调实用技术[M].北京:冶金工业出版社,2006:437
[2]中国建筑科学研究院.GB 50736-2012 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2012
[3]住房和城乡建设部工程质量安全监管司,中国建筑标准设计研究院.2009全国民用建筑工程设计技术措施 暖通空调·动力[M].北京:中国计划出版社,2009:58
[4]马吉民等.人民防空工程通风空调设计[M].北京:中国计划出版社,2006:171-172
作者简介:
①☆ 刘凌云,男,1978年1月生,本科,工程师,主要从事工民建工程的暖通、给排水设计工作。
关键词:地下汽车库;诱导式通风;主流场
0 引言
近些年来,随着城市的发展和人们生活水平的提高,城市汽车保有量呈逐年递增的趋势,而作为汽车主要停放场所的地下汽车库内的通风换气问题也越来越受到人们的重视。如何既有效地改善地下汽车库的空气品质,又大幅减少工程初投资和运行费用,一直是人们所关注的话题,而诱导式通风系统可以解决上述问题。本文探讨了该系统在地下汽车库中的应用及其注意事项。
1诱导式通风系统的原理及组成
诱导式通风系统(Jet Inducting System)又称为活塞式换气系统,该系统的理论来自于动量守恒定律和空气动力学中高速喷流的扰动特性,即以高速喷出的少量气体来诱导及搅拌周围之大量空气,通过在轴心气流前进方向上设置接力射流,从而形成“气流推拉作用”,将大量空气带动至特定的目标方向,消除气流死角。在气流行进过程中,垂直于射流中心轴的各断面空气总动量不变。
诱导通风系统通常由送风风机、数台诱导风机、排风风机及控制设备组成,其中诱导风机由箱体、可调节方向的喷嘴、前向多翼低噪音离心风机组成。
2诱导式通风系统的优点
(1)降低土建成本,减少设备投资。传统的地下车库平时排风管为低速风管,尺寸较大,还要考虑到与给排水管、喷淋管及电缆桥架交叉的因素,使得风管很难合理布置。而诱导式通风系统的风机箱高度只有250mm左右,重量轻,可在梁间布置,吊装于楼板下,箱体底部可与梁底相平,可使地下车库层高降低0.4m左右。这样大大节省了土建成本,同时节省了常规通风系统的送、排风管及其风口、防火阀等配件,可大幅度减少设备投资。
(2)节能效果好,智能化运行,管理方便。由于传统通风管道较长,所需送、排风机压头较大,消耗的电功率也较大,一般需要三相380V电源,常年运行费用很高;而诱导式通风系统由于无需通风管道,送、排风机压头低,电功率低,仅需单相220V电源即可,其耗电量仅为2W/m2[1],常年运行大大节省电费。此外,在自动模式下,诱导式通风系统可以根据局部点的CO浓度自动启动诱导风机,快速稀释局部点CO的浓度至国家标准允许值以下,并在后续过程中根据设定的控制策略判断是否启用全面通风模式,避免了常规通风系统中一般凭管理人员的经验或定时进行通风控制而无法解决局部点CO的浓度超标的缺点。
(3)通风换气有效彻底,车库内空气品质好。由于汽车尾气中的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(CmHn)、氮氧化物(NOx)等成分以及汽油蒸气和空气的比重不一致,当使用常规通风方式时,一旦送、排风口位置布置不当,气流组织不佳时,容易产生CO滞留现象。而采用诱导式通风系统,喷嘴方向可根据要求作360度调整,各喷嘴诱导的气流,形成一面活塞式的气墙,整体向前推进,不易产生通风死角,避免污染积累,提高空气质量。
(4)噪音低。采用诱导式通风系统时,由于每台诱导风机噪音很低,布置又比较分散,且诱导风机同时运行的几率小,送、排风机相比于常规通风系统运行的时间大大减少,因此车库内整体噪声可以得到很好的控制,对环境的噪声污染可以忽略不计。
(5)系统设计施工简单、灵活、方便。诱导式通风系统无需进行风口、风管布置和风管计算,也免去了与水电管线交叉的烦恼。设计时只需按计算结果合理布置诱导风机的位置及调整出风角度,布置好送、排风口及送、排风机。诱导风机重量轻,安装形式多样,有纵吊式、横吊式和壁挂式。单相220V电源供电,配线简单。即使系统施工完毕,也可以按照实际需求增减诱导风机数量以调整风量。
3诱导式通风系统的布置
由于誘导式通风系统灵活性很大,其布置是否合理将直接影响到车库的通风换气效果,这就要求设计者根据实际情况综合考虑,通过计算后再进行合理布置。诱导式通风系统布置时最关键的就是气流组织问题,设计中应考虑的因素有:
(1)诱导式通风系统和常规通风系统一样,宜按防火分区设置。送、排风机的位置宜布置在防火分区的两端。
(2)要合理设置主、辅流场。根据地下车库的实际形状及进、排风口的位置,为了设置出稳定的活塞式空间,要将地下车库的车道作为布置诱导风机的主流场,并在车位上方布置诱导风机与主流场风机成一定夹角以形成辅助流场。
(3)防止气流短路。由于地下汽车库中送、回风口的布置受条件限制,有时距离较近,这时就需要利用喷嘴来虚拟分隔,形成设计所需要的气流流程,甚至是曲线流程,从而防止气流短路。
(4)诱导风机布置时,机器回风口与障碍物的间距一般不小于500mm,喷嘴向下15°前方无阻挡物,设备吊装底标高按最低允许的高度确定,也可按箱体底部与梁底相平确定。
(5)诱导风机喷嘴的布置要综合考虑车位的位置和停放时车尾(排气管污染物排出口)的方向,尽可能使清洁空气沿主车道向前推进,以便及时稀释车库中的污染物,使之低于国标允许值。因汽车库层高的不同,喷嘴的喷射角度应考虑不同的下倾角度和各诱导风机间的横向、竖向距离。
(6)根据等温射流轴心速度公式和半径沿射程变化规律公式可以确定诱导风机的纵向间距,其中末端控制风速一般按不小于0.5m/s考虑。
4诱导式通风系统的运行控制
(1)诱导式通风系统的控制模式可分为自动模式、定时模式和手动模式。
(2)诱导式通风系统集中控制器与诱导风机、主送排风机控制模块间可采用无线通讯。每台诱导风机本身带有CO探测器,当车库内局部CO浓度超过设定值时,控制器会发出报警信号,并按程序指令启动诱导风机,稀释周围CO的浓度至允许值以下,而不需要启动排风风机。只有当汽车库内的整体CO浓度较高、自动运行的诱导风机数量达到控制器设定值时,排风风机才启动,进行全面通风换气。
5其它
(1)当用常规通风方式容易造成气流组织不畅或因层高限制、布置风管有困难时,可考虑采用诱导式通风系统。文献[2]第6.3.8条4款和文献[3]第4.3.5条也推荐使用诱导式通风系统。
(2)诱导式通风系统对于面积不超过2000m2且满足自然排烟条件的地下汽车库尤其适合。对于需要做机械排烟的地下汽车库,可只设置单独的排烟风管,风速可取上限20m/s(采用金属管道时),这样可以大大节省风管材料,汽车库整体看起来也更加美观。
(3)由于实际工程中,影响气流组织的因素很多,气流模拟软件(比如Airpak)给出的理想方向往往与诱导通风系统向前推进的方向有偏差,再加上车辆的移动,使得CO的浓度并不像理论上那样分布,因此,当采用诱导式通风系统时,除在排风口附近设置传感器外,在预期的CO浓度较高的区域也应设置[4]。
(4)为保证通讯,诱导式通风系统集中控制器尽量放置于其所控制区域的中间。
6结语
诱导通风系统作为一种成熟的通风方式,在国外已使用30余年,尤其在欧洲、东南亚、日本等地得到了广泛的应用,虽然在我国还处于发展阶段,但因其具有的独特优势,相信随着国家对节能减排工作的日益重视,它在今后的通风工程中会得到更广泛的应用。
参考文献:
[1]何耀东,何青.中央空调实用技术[M].北京:冶金工业出版社,2006:437
[2]中国建筑科学研究院.GB 50736-2012 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2012
[3]住房和城乡建设部工程质量安全监管司,中国建筑标准设计研究院.2009全国民用建筑工程设计技术措施 暖通空调·动力[M].北京:中国计划出版社,2009:58
[4]马吉民等.人民防空工程通风空调设计[M].北京:中国计划出版社,2006:171-172
作者简介:
①☆ 刘凌云,男,1978年1月生,本科,工程师,主要从事工民建工程的暖通、给排水设计工作。