华润（深圳）有限公司
【摘 要】介绍了诱导通风系统的原理、特点。通过工程案例，指出了该系统与传统排风、排烟兼用通风系统方案的差异，对诱导通风系统的适应性提出建议。
【关键词】诱导通风系统；地下车库通风；排风、排烟兼同通风系统；气流组织
引言
近年来随着人民生活水平的提高，小汽车呈现快速增长的趋势。为了提高住宅的商品价值，大多数新建的住宅小区都配有地下车库。地下车库空间封闭，库内流动或停放的车辆尾气有害物质，不但影响车库内空气品质，而且损害人类身体健康，所以其通风、排烟措施显得尤为重要。尤其是排风、排烟兼用系统，在实际项目中广泛运用，同时诱导通风系统的出现也提供了一种新的解决措施。
1.诱导通风系统原理
1.1起源
无风道诱导型通风系统起源于瑞典公司发明的风道型喷嘴诱导通风和空调系统，利用小直径高速风管，通过特别设计的射流喷嘴，以高速喷射出来的空气，诱导周围大量的空气指定的方向，将空气送到规定的区域。该系统主要用于地下停车场的通风，高大空间，如、车间、体育馆、中庭、会展中心等空调送风。如图1、图2所示。
图3 图4
1.2射流原理
当空气由直径为D0的喷口，以送风速度V0射入同一温度的空间内扩散，在不受周围界面表面限制的条件下，即形成自由射流。由安装在地下停车场内的诱导风机机组喷嘴射出的气流为等温自由射流。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，射流不断扩大，因而射流断面的速度场从射流中心开始逐渐向边界衰减，并沿射程不断变化。结果，流量沿射程方向不断增加，射流直径加大，但是，在各断面上的总动量保持不变，原理如图5。
图5
设喷口处运动风量为Q0，空气流动速V0，距射流出口X处与喷射口平行断面上风量为QＸ，空气流动速度为VＸ。
则根据动量守恒定律：
M0 = MX （1）
M0 = Q0×V0×ρ （2）
Mx = Qx×Vx×ρ （3）
Q0×V0= Qx×Vx （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。由动量守恒定律，可以看出在射流的各个断面，风量与风速乘积不变。
因此，诱导通风系统可以利用高速喷口送风，诱导周围的空气。一方面稀释室内有害气体，另一方面带动室内空气流动，沿着预想的空气流程行进，从而使进风口引入新风，在排风口顺利排出，保证了车库内的良好换气。
1.3诱导风量
诱导风机机组射流轴心速度可以用等温射流经典公式进行计算：
当末端风速为0.5m/s，X=10.33m时，风量为630 m3/h的一台诱导风机机组的诱引风量可达到35405 m3/h。上述K值系根据国家空调设备质量监督检验中心对诱导风机机组的测试结果统计计算而得。
1.4系统组成及布置
诱导通风系统由送风机或自然进风口（如车道、天井、侧墙洞口及窗户）、多台诱导风机、排风机，如图6所示。
图6
2.诱导通风系统与传统通风系统设计实例比较
为方便比较传统通风系统与诱导通风系统优势、劣势，以地下车库一个防火分区为范围，提供两种通风排烟系统设计方案进行比较。设计实例中地下车库层高均按满足车库净高2.4米要求后最小层高取值。
2.1传统通风系统设计实例
车库建筑面积4000平米，净面积3700平米，车库层高3.67米，排风、排烟计算高度3.5米，具体计算选型详表1，其机房、竖井、风机、管道布置如图7所示。
图7
2.2传统通风系统优势及弊端
传统通风系统优势：传统通风系统两台排烟、排风兼用风机共用机房及竖井，机房及竖井共计约40平米，占用建筑面积较小。
传统通风系统弊端：1、风管系统复杂庞大、浪费空间，难以与其他专业管道和桥架配合，施工难度大，系统臃肿压抑，众多的送排风口，风量不易平衡。2、管道占用停车场较多高度，造成地下停车场拟建高度增加，从而增加了土建开挖成本。3、设备电量较大，运行费用高。
4、局部污染物浓度高：车库中一旦出现气流组织欠佳的情况，容易产生CO滞留的现象。由于CO比较特殊，分子量与空气接近，CO从汽车排气管排出后，虽因其温度会有一定的升腾，但由于热量相对太小，立即被周围气体平衡掉，之后的CO将按浓度梯度自由扩散。因此，不少的传统通风系统，针对污染气体分子量与大气分子量的差别采用1/3上排、2/3下排或1/3下排、2/3上排这两种方式对于CO都不十分适合。由于通风口风速衰减很快，没有能力抑制汽车尾气的升腾，所以此时CO会在送风风压和体积浓度差的共同作用下，从升腾后的位置开始向上、下通风口移动，而升腾后的位置正好接近于人的呼吸区，从而使人的呼吸地带的CO体积浓度反而高于整个空间平均值。
2.3诱导通风系统设计实例
车库建筑面积4000平米，净面积3700平米，由于诱导通风系统管道降低，车库层高降低为3.52米，排风、排烟计算高度3.35米，具体计算选型详表2，其机房、竖井、风机、管道布置如图8所示。
图8
2.4诱导通风系统优势与弊端
诱导通风系统弊端：诱导通风系统排烟风机与排风风机分别独立设置，两台排烟风机、两台排风风机共用机房及竖井，机房及竖井共计约60平米，占用建筑面积较大。
诱导通风系统优势：1、排烟管与排风风管分开设置，通风系统风速为不超过10m/s，但排烟风管风速可提高到不超过20m/s，因此风管高度由400mm降低为250mm，而诱导风机本身高度250mm，并可在梁空里布置，因此建筑层高抑可降低150mm。2、诱导风机通风系统无需伸出管道，排风机压头大大降低，使风机功率大幅下降。3、诱导风机风量较小，直接喷射空气，故风机承担的压头低，且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，噪音较低。4、气流组织好，通风效果较佳：喷射射流出口速度很高，四周诱导的风量较大，车库中空气流动的速度增加，而且诱导风机一般布置在楼板下部，稀释空气从上部送入，射流中心线倾斜向下，迫使沉积在停车场下部的CO进入通风排气的气流中，被排到室外；诱导通风系统能够有效扰动周围静止空气，使整个空间的空气能够充分混合，不易产生死角。喷嘴可灵活布置和调整，增加室内空气扰动，以适应不同的建筑形式。室内空气分部均匀，高速带入的清新空气与室内空气可以充分混合，废气难以停滞，更利于消除室内污染，达到充分通风的效果。
3.经济分析
经济比较时，参照上节的传统通风系统和诱导通风系统。
3.1 设备初投资比较
传统通风系统：传统风机约3.8万元，风阀、1.0mm厚镀锌铁皮风管等其他费用共计14.9万元，共计约18.7万元，计算明细如表3：
诱导通风系统：传统风机约7.2万元，风机房较传统通风系统增加造价约2万，诱导风机约2.4万元，风阀、1.0mm厚镀锌铁皮风管等其他费用共计10.8万元，共计约22.4万元，计算明细如表4：
由上述比较得出，诱导通风系统较传统通风系统造价高出3.7万元。
3.2 土建初投资比较
传统通风系统，设备占用层高较高，层高按3.67米考虑。诱导通风系统，设备占用层高较少，层高按3.52米考虑。经成本核算，诱导通风系统较传统通风系统土建成本减少10.5万，具体差额计算见表5。
3.3设备运行费用比较
运行费用按每天4小时用电高峰计算，365天运行，每度电按照深圳市商业取费1.01元/度计算。传统通风系统采用2台消防高温柜式离心风机，每台风机耗电量15kW，年运行费用4.4万元。诱导通风系统采用2台低噪声柜式离心风机，每台风机耗电量11kW，诱导风机20台，每台耗电量190W，年运行费用3.8万元。诱导通风系统设备运行费用较省。
3.4综合比较
4.结论
经过综合比较，诱导通风系统在初投资、气流组织、管道综合高度上优势较为明显，但其主要作用是对车库内局部污染物的稀释，而对污染物的排出速率及总量并无贡献。大面积的地下车库，诱导通风设备数量较多，设备维护点多，对后期维护带来不便。由于可以降低综合机电高度，因此，在层高较低的项目中，较为适合。
参考文献：
[1] 汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB50067-97
[2] 陆耀庆 主编 实用供热空调设计手册（下册）（第二版）北京：中国建筑工业出版社，2007
[3] 王彩霞 高层建筑地下停车库的通风设计和诱导通风方式的应用
[4] 夏天 陈勇 地下车库无风管诱导通风系统的设计
[5] 日本富列克特产品设计手册
论文作者:梁旭
论文发表刊物:《低碳地产》2016年9期
论文发表时间:2016/9/9
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