摘要：本文通過(guò)分析地下車(chē)庫通風(fēng)工程常規設計中存在的問(wèn)題，對國內外近幾年來(lái)推廣的誘導通風(fēng)方式在車(chē)庫中的應用進(jìn)行探討.關(guān)鍵詞：地下車(chē)庫 通風(fēng)工程設計 誘導通風(fēng)方式 應用探討

　　目前我國大量興建高層建筑， 設計中都設有地下停車(chē)庫. 它占有建筑空間的大小， 直接影響到投資的經(jīng)濟性. 本文從探討地下車(chē)庫的常規設計出發(fā)， 根據目前存在的問(wèn)題， 介紹了國內外近幾年來(lái)推廣的誘導通風(fēng)方式在車(chē)庫中的應用.

　　1、 停車(chē)庫的通風(fēng)量計算

　　1.1 考慮因素

　　通風(fēng)量的確定和車(chē)庫內許多因素有關(guān). 例如， 停車(chē)庫規定的停車(chē)數量（即每個(gè)車(chē)位的面積指標）、單位時(shí)間出入車(chē)庫的車(chē)數與額定停車(chē)數之比（稱(chēng)出入頻率）、車(chē)庫內車(chē)輛行駛的平均時(shí)間及每輛車(chē)的CO排量、車(chē)庫內容許CO濃度以及室外CO濃度.

　　眾所周知， 停車(chē)場(chǎng)的換氣量是按有害氣體（一般以CO為準）稀釋到容許濃度來(lái)決定的，同時(shí)也要符合當地法規的規定.

　　1.2 換氣量的基本公式

　　室內全面通風(fēng)換氣量與有害氣體發(fā)生量和容許濃度的關(guān)系可用下式表示：

　　通風(fēng)量： L=G/（m1-m0） （1）

　　式中： L—通風(fēng)換氣量（m3/h）；

　　G—有害氣體發(fā)生量（m3/h）；

　　m1，m0——分別為室內容許有害氣體濃度和進(jìn)風(fēng)空氣中的有害氣體的濃度，m0一般取5ppm（即容積百分率0.0005）

　　因此： m1=G/L+m0 （2）

　　雖然車(chē)庫的有害氣體成份有CO、CO2、NO2、HCHO、Pb、SO2等多種，但按勞動(dòng)衛生法規， 以稀釋汽車(chē)排氣中CO含量（0.01-0.1%）到容許濃度的新鮮空氣倍率為最高， 故通風(fēng)量能滿(mǎn)足CO的衛生標準時(shí)， 其它有害物成份均在可容許范圍內.停車(chē)庫中CO容許濃度規定為0.01以下（居住房間為0.001）.

　　1.3 CO發(fā)生量的確定

　　車(chē)庫內CO的發(fā)生量可按下式計算：

　　G=mrqt （3）

　　式中： G—車(chē)庫的CO發(fā)生量；

　　m—停車(chē)庫容納車(chē)位（輛）；

　　t—停車(chē)庫內汽車(chē)平均停車(chē)時(shí)間， 一般為2分鐘；

　　r—汽車(chē)出入頻率（1小時(shí)內進(jìn)出車(chē)量與停車(chē)位之比）；

　　q—每輛小汽車(chē)的CO排量（m3/min）.

　　小汽車(chē)CO發(fā)生量理論上為排氣中CO含有率與總排氣量之積， 實(shí)際上因引擎的排氣量、型式、負荷比例、運行狀態(tài)而異， 一般使用實(shí)測結 果的平均值. 表1為汽油發(fā)動(dòng)汽車(chē)因運行狀態(tài)而產(chǎn)生的CO濃度的比例， 當為4缸引擎時(shí)， 總排氣量q值可按下式計算：

　　q=0.4 ξVN×10-3 （4）

　　其中：q—總排氣量（m3/min）

　　ξ—負荷比例（全負荷時(shí)ξ=1）

　　V—行程容積（L）

　　N—引擎轉速（r/min）

　　通常計算時(shí)可取ξ=0.5， V=1.5

　　N=1500，故q=0.45 m3/min

　　出入頻率一般按統計得的經(jīng)驗數據，可取35～55%.

　　汽油發(fā)動(dòng)機汽車(chē)運轉條件

　　與排氣中CO的比例

　　對于此規定各國不盡相同， 如日本， 對于停車(chē)場(chǎng)車(chē)庫， 停車(chē)場(chǎng)面積大于500m2時(shí)， 如開(kāi)口面積不足地板面積1/10， 應采用機械通風(fēng)，每平方米每小時(shí)需提供25 m3以上的新風(fēng)量； 對室內停車(chē)場(chǎng)， 開(kāi)口面積不足1/10時(shí)， 換氣次數取10次/時(shí)以上.美國對于地下車(chē)庫的通風(fēng)換氣次數建議為4～6次/時(shí)或按每m2面積4L/s確定通風(fēng)量. 對于部分與室外相通的車(chē)庫， 則應具有2.5～5%的開(kāi)啟面積供自然通風(fēng)之用. 芬蘭建筑法規規定辦公大樓地下車(chē)庫最小新風(fēng)量為2.7L/s. m2. 我國有關(guān)技術(shù)措施規定， 換氣量計算當無(wú)計算資料時(shí)， 可按排風(fēng)不小于6次/時(shí)，送風(fēng)不小于5次/時(shí)作設計依據.

　　3、地下停車(chē)庫的通風(fēng)裝置設計

　　車(chē)庫通風(fēng)要求有全面均勻送風(fēng)和全面均勻排風(fēng)的機械通風(fēng)裝置. 排氣量應大于進(jìn)氣量， 以便場(chǎng)內有一定的負壓， 防止場(chǎng)內空氣流入與之相鄰的房間. 在布置送風(fēng)和排風(fēng)口時(shí)， 應防止產(chǎn)生場(chǎng)內局部的氣流滯留. 目前， 在我國停車(chē)庫通風(fēng)設計中，依據GB19-87及GB50067-97中的規定， 常采用上部送風(fēng)， 上、下部同時(shí)排風(fēng)的系統，通風(fēng)換氣量為6次/h，此為我國衛生部門(mén)的最低標準.在送回風(fēng)口布置時(shí)， GB19-87中規定， 對于分子量大于空氣分子量的污染物采用三分之一上排風(fēng)三分之二下排風(fēng)方式來(lái)處理負荷； 分子量小于空氣分子量的污染物采用三分之一下排風(fēng)三分之二上排風(fēng)方式來(lái)處理負荷； 當然從理論上講， 排出的污染物不應通過(guò)人區， 采用完全下部通風(fēng)量最有力， 但在實(shí)際上， 很難做到.

　　高層建筑內的地下停車(chē)場(chǎng)一般均處在交通密集的鬧市區， 交通車(chē)輛的排氣CO污染本已嚴重，故新風(fēng)取入口應避開(kāi)環(huán)境較差的區域， 或是將采氣口做得較高. 若該地區風(fēng)速大于3m/s以上， 則CO濃度與高度關(guān)系不大. 此外， 進(jìn)排氣塔與建筑物一般都較鄰近， 故噪聲問(wèn)題亦應予以關(guān)心. 停車(chē)庫風(fēng)機一般風(fēng)量較大， 風(fēng)壓較小， 故都采用軸流風(fēng)機. 風(fēng)機運行時(shí)間長(cháng)， 全年不停， 從節能考慮， 應選擇運行效率高的風(fēng)機， 我國在工程中也有采用混流風(fēng)機代替軸流風(fēng)機， 此外， 也可通過(guò)CO濃度的監測來(lái)調節風(fēng)量， 以獲得較好的經(jīng)濟效果.

　　在排煙設計方面， 對于2000m2以上的停車(chē)庫， 應考慮有效的機械排煙措施. 我國目前在設計中一般是利用排風(fēng)系統的上部風(fēng)口作為排煙風(fēng)口. 排煙時(shí)換氣亦為6次/h， 此時(shí)主要考慮避免由于汽油揮發(fā)引起的火災或爆炸危險， 排煙口及排煙管的風(fēng)速在火災時(shí)可較日常通風(fēng)的風(fēng)速適當提高. 日本在地下車(chē)庫設計指南中并未規定具體的做法， 建議與消防當局協(xié)商確定.

　　4、 誘導通風(fēng)方式在地下車(chē)庫中的應用

　　4.1 問(wèn)題的提出

　　僅從計算公式上看，常規地下車(chē)庫通風(fēng)方式在CO控制方面可以達到要求. 但實(shí)際工程中常因氣流短路使車(chē)庫中CO濃度高于衛生標準. 這主要因為以下原因：

　　首先， 對于常規通風(fēng)換氣系統屬于完全混合式換氣系統.但完全混合式換氣系統有著(zhù)其先天的不足， 即經(jīng)一次換氣之后， 其通風(fēng)有效度（排氣之CO濃度與換氣前空間內CO濃度之比）不可能大于50%， 有時(shí)甚至更低. 對于常規通風(fēng)換氣系統其通風(fēng)有效度不大于50%容易理解， 而更低則是因為產(chǎn)生了氣的短路， 無(wú)法完全混合后再換氣而造成的.短路原因主要因為車(chē)庫層高要求十分嚴格， 室內布置送、排風(fēng)管系統與建筑結構矛盾較大.對于送回風(fēng)口位置布置，設計人員十分被動(dòng). 所以難以實(shí)現極佳的氣流組織.

　　其次， 因為在常規的系統中還忽略了一個(gè)概念，即呼吸地帶濃度. 由于CO比較特殊， 分子量與空氣相近 （空氣分子量約為29）， CO從汽車(chē)排氣管中排出后，雖因尾氣溫度會(huì )有一定升騰，但由于熱量相對太小，立即被平衡掉，之后CO將按濃度梯度自由擴散. 因此在GB19-87中規定的針對污染氣體分子量與大氣分子量的差別采用三分之一上排三分之二下排或三分之一下排或三分之二上排的這兩種方式對于CO都不十分適合，由于排風(fēng)出口風(fēng)速衰減很快， 沒(méi)有能力抑制汽車(chē)尾氣的升騰，所以此時(shí)CO會(huì )在送風(fēng)風(fēng)壓和濃度差的共同作用下， 從升騰后的位置開(kāi)始向上、下回排口移動(dòng)， 而升騰后的位置正好接近人員的呼吸區， 從而使在人的呼吸地帶的CO濃度反而高于整個(gè)空間的平均CO濃度.

　　再有， 對于常規的通風(fēng)換氣系統， 使用CO傳感器會(huì )發(fā)現傳統方式在各區段的每個(gè)送風(fēng)口和每個(gè)排風(fēng)口之間CO的分布是相同的. 即從送風(fēng)口到排風(fēng)口濃度逐步增加. 從而使CO濃度曲線(xiàn)沿程為鋸齒狀，使人員行經(jīng)時(shí)經(jīng)過(guò)區域的CO濃度值反而大于整體平均值.

　　最后， 對于停車(chē)庫的CO負荷產(chǎn)生并非一個(gè)連繼穩定的過(guò)程.通常會(huì )在上午8：00和下午3：00出現兩個(gè)峰值， 且峰谷與峰底值有很大差別.下午3：00時(shí)CO濃度最高，這主要因汽車(chē)引擎由低溫起步效率較低而此時(shí)車(chē)輛移動(dòng)難度亦較大的原因.而常規通風(fēng)系統由于換氣方式的限制，使之處理尖峰負荷的能力較弱，通常需很長(cháng)時(shí)間才能把CO負荷處理掉.

　　綜上所述，換氣次數6次/h雖為衛生部門(mén)的最低衛生標準，但由于常規系統中的弊病使氣流短路；送、排風(fēng)口的不連繼性使CO濃度波動(dòng)及CO密度的特殊性使CO集中于呼吸區；使得依衛生標準的6次/h換氣不能達到如期效果.另外， 還有四個(gè)方面的問(wèn)題較為突出.

　�。�1）室內布置送、排風(fēng)低速風(fēng)道系統與建筑結構矛盾較大，往往必須增加地下車(chē)庫層高，以致影響到土建投資；

　�。�2）風(fēng)管截面尺寸大，使車(chē)庫有壓迫感；

　�。�3）風(fēng)管上積聚塵土難以清掃；

　�。�4）運行費用較高.

　　為此，采用誘導通風(fēng)系統來(lái)代替一般低速風(fēng)管系統，便被視作解決這一問(wèn)題的一種有效途徑.

　　4.2 誘導通風(fēng)系統的原理及特點(diǎn)：

　　誘導通風(fēng)系統是利用高速?lài)姵鲋�少量氣體來(lái)誘導及攪拌周?chē)�之大量空氣，并帶�?dòng)至特定的目標方向. 這個(gè)系統是由噴嘴、高壓風(fēng)機、小口徑螺旋風(fēng)管所組成，對特殊環(huán)境或空間能發(fā)揮較常規通風(fēng)系統更佳的效果. 其主要運用理論來(lái)自空氣動(dòng)力學(xué)中高速?lài)娏鞯臄_動(dòng)特性， 擾動(dòng)噴流能夠有效的誘導周?chē)�靜止的空氣， 而帶動(dòng)空氣流通. 噴流的中心速度由噴嘴出口點(diǎn)起逐漸減低， 但是噴流寬度逐漸增加， 所誘導周?chē)�的空氣量也逐漸增加， 垂直于中心軸， 各個(gè)截面的空氣總動(dòng)量不變. 誘導通風(fēng)系統在室內利用高速?lài)娍谒惋L(fēng)， 誘導周?chē)�空氣�?一方面稀釋室內有害氣體， 一方面帶動(dòng)室內空氣流動(dòng)， 沿著(zhù)預設的空氣流道行進(jìn) ，從而確保車(chē)庫內的良好換氣.這時(shí)，雖然進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)風(fēng)機仍須采用， 但其所需風(fēng)壓遠比設有分支管道的低速風(fēng)道時(shí)為小.

　　其中噴嘴空氣出流符合空氣動(dòng)力學(xué)中圓斷面氣體射流的計算公式：

　　Vm/Vo=0.48/（as/do+0.147）

　　Qm/Qo=0.23/（as/do+0.147）

　　D/do=6.8/（as/do+0.147）

　　式中： S—距噴嘴距離（m） a——為噴嘴紊流系數

　　Vo——噴嘴處氣體流速 （m/s） Vm—距噴口S米處射流中心線(xiàn)速度（m/s）

　　Qo——噴嘴流量 （m3/h） Qm—距噴口S米處射流截面流量（m3/h）

　　do——噴嘴直徑 （m） D——距噴口S米處射流截面直徑（m）

　　以上最為重要數據為a， 但與紊流系數相關(guān)因素很多，如管路幾何尺寸， 斷面上速度均勻性， 流體粘度、密度， 脈動(dòng)速度均方根等. 因此紊流系數很難有準確的計算結果， 大部分為實(shí)驗值.

　　目前，生產(chǎn)此種產(chǎn)品的廠(chǎng)家不多，但產(chǎn)品規格不同， 所以紊流系數各不相同，但其a值一般在0.069左右.實(shí)際工程中噴嘴的射流為周邊受限射流， 因為此過(guò)程十分復雜， 所以各公司最終所得對氣體射流的描繪公式均為經(jīng)驗公式且各不相同.

　　4.3 誘導通風(fēng)系統的性能

　　對于誘導通風(fēng)系統， 又稱(chēng)為活塞式換氣系統， 各只噴嘴誘導的系統，形成一面活塞式的氣墻，向前推進(jìn)，使其通風(fēng)有效度理論上可達100%. 其用于通風(fēng)換氣比常規系統徹底的多. 只要布置好噴嘴的方向和位置可以避免任何位置的空氣滯流， 實(shí)現有效換氣.

　　再有， 利用對噴射角度的調整可使 CO隨主氣流位于地表面不通過(guò)人區，使呼吸地帶的CO濃度下降. 系統CO濃度沿程曲線(xiàn)為向排風(fēng)口上升的曲線(xiàn)，但既使CO濃度在最高值處，由于高濃度區位于地表面，呼吸帶CO濃度亦低于常規通風(fēng)系統.且非鋸齒狀分布， 處處低于國家衛生標準.

　　另外， 誘導通風(fēng)系統具有較高的通風(fēng)換氣效率， 其處理尖峰負荷的能力遠遠優(yōu)于常規系統. 通常，誘導風(fēng)通系統處理某一尖峰負荷所需的時(shí)間僅為常規系統的一半.

　　誘導通風(fēng)系統與常規通風(fēng)系統相比不僅性能優(yōu)越而且在許多方面都較常規通風(fēng)系統更具優(yōu)勢.眾所周知，為避免過(guò)大的土方開(kāi)挖費用，地下停車(chē)庫的層高一般較低，并對暖通設計師常有管路設計空間的限制，最常見(jiàn)為把送回風(fēng)管定于從天花板下返500mm的范圍內.對于一個(gè)層高3.0m面積為2000m2的防火分區，6次/h的換氣次數需36000m3/h的風(fēng)量，既使管內風(fēng)速選8m/s，主送回風(fēng)管道的尺寸只有一種選擇即2500mm×500mm，這樣的長(cháng)寬比無(wú)疑是十分浪費的，并且使水管、電路的配合難度加大. 誘導通風(fēng)系統所需管徑通常為Φ200mm，Φ150mm可穿梁敷設， 上述煩惱一應而消，還可進(jìn)一步降低層高，大量節約土建費用.且每套誘導通風(fēng)系統負擔面積相同， 屬模塊化設計，可避免水力計算、風(fēng)口風(fēng)速核算等繁瑣工作，大大提高設計工作的效率.

　　常規通風(fēng)換氣系統還有許多缺點(diǎn)，如泄漏量大，查補都很麻煩；設計彈性小，不適合負荷變化；全天候運行，耗電量大；為保證通暢，風(fēng)管須定期清理；氣流流線(xiàn)集中于送回風(fēng)口，易出現死角；機房中有巨型彎頭，消耗較大面積；施工費用高，周期長(cháng)；風(fēng)管截面巨大，車(chē)庫猶如風(fēng)管世界， 外觀(guān)極差……

　　從系統設置來(lái)講，誘導通風(fēng)系統代替了常規通風(fēng)系統的送風(fēng)管、下排風(fēng)管、各種風(fēng)口閥門(mén)和為克服這些阻力的壓頭，從而大大減少了電耗.其耗電量?jì)H為3w/m2.誘導通風(fēng)系統結構簡(jiǎn)單，系統泄漏可能性小，既使泄漏，使用專(zhuān)用熱縮封帶幾分鐘即可氣密完畢；其系統設計簡(jiǎn)單，變動(dòng)彈性大，即使系統施工完畢，仍可視實(shí)際情況增減風(fēng)量；由于誘導通風(fēng)系統使用高速螺旋風(fēng)管，基本無(wú)需維護；其氣流流線(xiàn)可以據建筑特征布置，可徹底消滅死角；誘導通風(fēng)系統送回風(fēng)機房面積較小，一般在一個(gè)防火分區內可據車(chē)型不同可多規劃1～2個(gè)車(chē)位（在上海市區一個(gè)車(chē)位售價(jià)約為人民幣30萬(wàn)元），對業(yè)主及使用者都有好處；誘導通風(fēng)系統施工費用低且周期短；其外觀(guān)加以精心布置，甚至可以起到裝飾的作用……

　　在誘導通風(fēng)系統使用中，仍保留一條上排風(fēng)管作為排煙管，此管路專(zhuān)用于排煙系統，所以風(fēng)速可取20m/s，風(fēng)口風(fēng)速也可選用最高值，可大大縮小截面尺寸. 此排煙風(fēng)機日常通風(fēng)時(shí)停用， 可以加大其使用壽命. 誘導通風(fēng)系統的風(fēng)機箱及風(fēng)管使用金屬材料屬不燃燒體， 完全符合我國的停車(chē)庫設計防火規范.

　　5、 構造與布置

　　誘導型送風(fēng)裝置及其技術(shù)最早由瑞典Flakt公司開(kāi)發(fā)的. 應用于大空間 （工廠(chǎng)車(chē)間、體育館、倉庫等） 的通風(fēng)空調中，目前應用于車(chē)庫亦相當廣泛. 其誘導系統的基本構件一為送風(fēng)機箱，一為噴嘴裝置，極為簡(jiǎn)單.

　　送風(fēng)箱內設直聯(lián)風(fēng)機， 內作消聲處理，風(fēng)量范圍2400～3600 m3/h，風(fēng)壓為1600Pa， 電機功率為1.5kw～3.7kw（二極）. 噴嘴送出風(fēng)量為90～360 m3/h左右， 接管直徑Φ80mm，出口處呈錐形，出口風(fēng)速30m/s左右，其噪聲值為55dB（A）左右.

　　誘導通風(fēng)系統布置時(shí)主要考慮以下因素：

　�。�1）、設置主干線(xiàn)： 由于每個(gè)嘴所誘導的風(fēng)量相同， 但地下車(chē)庫的形狀各異， 使得車(chē)庫中主截面亦不相同. 因此要設置主干線(xiàn)來(lái)保證應有的換氣次數， 再設置輔助噴嘴對空氣進(jìn)行攪拌.

　�。�2）、防止氣流短路： 由于地下車(chē)庫中送回風(fēng)豎井的布置需綜合考慮， 所以有時(shí)送， 排風(fēng)口相距很近， 這時(shí)就需要利用噴嘴來(lái)虛擬分隔， 設置流程， 防止短路.

　�。�3）、對電梯間保護： 電梯間或其前室為車(chē)庫中人員停留時(shí)間最久的區域， 所以應對電梯間或其它進(jìn)入主樓的入口進(jìn)行特別考慮.

　�。�4）、設置不同的噴射角度： 在布置噴嘴時(shí)應考慮因層高不同而給予噴嘴不同的下傾角度和各噴嘴間橫向豎向的距離. 以保證污染物處于地表面.

　�。�5）、車(chē)位的設置： 綜合考慮車(chē)位的分布和車(chē)尾（污染物排出處）的方向來(lái)布置噴嘴.

　　6、 CO濃度計算示例.

　　采用這種方式能否把CO稀釋到容許濃度， 實(shí)質(zhì)上還是取于全面通風(fēng)時(shí)的大小.這可利用前述計算方法作一計算驗證. 車(chē)間體積50m×46m×4m， 有效空間為8500m2， 若用10次換氣次數， 則送風(fēng)量為85000m3/h， 停車(chē)位70輛， 出入頻率為0.6.

　�。�1）、前已述及， 由（4）式， 根據一般ξ、V、N的值， 可得一輛汽車(chē)的排氣量為0.45 m3/min.

　�。�2）、根據表1， 汽車(chē)減速時(shí)排氣中的co比率， 一輛汽車(chē)的co發(fā)生量q為：q=0.45×5.5/100=0.025 m3/min

　�。�3）、1小時(shí)全部汽車(chē)發(fā)生的co量可按（3）式計算：G=0.025×2×70×0.6=2.1 m3/h

　�。�4）、由（2）式得排氣濃度量為： m1 =0.00297

　　計算結果表明， 按此風(fēng)量采用， 室內的CO濃度將遠比容許濃度為低.需要指出， 誘導送風(fēng)的采用是確�？諝鈿饬鱾鬏�、擴散、稀釋的一種手段，關(guān)鍵還是總通風(fēng)量的大小， 即在豎井處用風(fēng)機確定總的換氣量 .

　　7、誘導通風(fēng)的應用前景：

　　誘導通風(fēng)技術(shù)已有近二十年的歷史， 在歐洲， 東南亞， 日本等國， 其在車(chē)庫的使用中已相當廣泛. 盡管?chē)�外各生產(chǎn)廠(chǎng)家對其產(chǎn)品命名不同，如Jet inducting system， air treatment system， cycle Jet air system但其均為誘導通風(fēng)系統. 我國目前大量建造高層建筑， 在地下車(chē)庫的設計上， 都存在送風(fēng)方式的方案問(wèn)題. 誘導通風(fēng)系統較常規系統可以節省大量土方開(kāi)挖、電耗、日常維護（如.清灰、補漏）等費用， 并具更佳的通風(fēng)效果， 因此采用誘導式系統是解決這類(lèi)矛盾的一種適當途徑.