通风系统设计（什么是复合通风系统）

​华东建筑设计研究院有限公司 张依

上海作为国际化大都市，同时也是农产品现代化通和国际化业务的集大成者，发展现代化物流十分重要。大型现代物流项目和农副产品交易中心是城市需的功能性基础设施，也是至关重要的民生保障项。上海西郊国际农产品交易中心-物流与交易大楼国内大型综合性（冷链、加工、交易）的物流项目之一，地上四层，地下一层，规划建筑高度为 23.96 m，总筑面积106746m2，其 中 地 上 74798 m2，地 下1948 m2。

本项目的功能有车位式交易区，仓库，集配工，员工停车场，办公，健身活动室，员工食堂及厨房等。地下一层和一层为货运车位式交易区，二层和三层为低温冷库，四层为员工停车场、办公、厨房或食创新孵化区。

于地下一层和一层车库为货车的车位交易区，常规的汽车车库排风情况较为复杂。本文将从排风案的确定，通风量的确定，气流分布以及诱导风机如布置等方面分析大型物流交易中心车库通风情况。

地下一层和一层货运车位式交易区主要行驶车有两种 37 t 的柴油货车和 15 t 的汽油货车。汽车尾中主要污染气体主要由碳氢化合物，一氧化碳，硫化和微粒物（由碳烟、铅氧化物等重金属氧化物和烟灰组成），氮氧化合物组成。当汽车燃烧汽油时，排放尾气中主要有害气体是一氧化碳。当汽车燃烧柴油 时，排放的尾气中主要有害气体是碳烟颗粒物（PM），氧化合物和二氧化碳。这些有害气体会对车库内卸货物的工作人员和驾驶员的健康产生威胁。

地下一层和一层车库的主要功能之一为车位式交易区，由于汽车库主要行驶为运输货车，货车高度 4 m，并且货车会在车位上装卸货物进行装卸和交。因此业主对车库的停车位和车道净高要求较高，下一层建筑层高 6.3 m，梁下净高 4.6 m，业主希望车净高 4.6 m，车道上净高 4.1 m，为了不增加建筑和结的建设成本，机电设备管线高度需要控制在 500 cm内。一层建筑层高 7.8 m，梁下净高 5.85 m，业主希望位净高 5.85 m，车道上净高 5.2 m，机电设备管线高需要控制在 650 cm 以内。图 1 为地下一层和一层层分析图。

汽车库设计通常采用排烟兼排风系统，即排烟和风共用一个系统的风机和风管，但由于排风量大且范要求干管风速在 6.5 m/s 左右（不宜超过 8 m/s），足风速要求的风管尺寸会较大，地下一层和一层汽库顶部还要铺设给排水专业、电气专业的管线，大尺寸排风管会占用设备管线全部的可用高度，增加机电业配合难度，所以在设计时尽量减少排风管道在停位和车道上通过。

排风系统采用诱导风机结合集中排风的复合通风形式（图 2），排风风口靠近机房，尽量减少对车道和位净高的影响。地下一层车库的补风系统通过汽车道和采光井自然补风，一层车库为半开敞侧墙自然风。另外排烟风管风速较高，风管高度占用较小，为证消防排烟的可靠性，排烟系统仍然使用排烟风管。烟风管设 BEC 阀和 FDH 阀，排风风管设 BED 阀和D 阀。平时通风时，排烟风管阀门常闭，排风风管阀常开。消防时，排风风管上 BED 阀门关闭，排烟风管 BEC 阀门开启。

（1）通风量

根据《2009 全国民用建筑工程设计技术措施》和汽车库 、修车库、停车场设计防火规范》B50067-2014规定，汽车库的机械排风量，可按下列种方法计算：

①用于停放单层汽车的换气次数法：汽出入较频繁的商业类等建筑，按6次 /h 换气选取；

②当全部或部分为双层停放汽车时，宜采用单车排风法：汽车出入较频繁的商业类等建筑，按每辆500m3/h 选取。《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012规定单层停放的车库可采用换次数法计算，并采用稀释浓度法计算，比较两者后取值。

文献认为，一个 4000 m2 防火分区的车库根据境温度，车辆进出频度和具体用途不同，通风量可 40000~60000 m3/h 范围内选取。本项目取一个地下层防烟分区面积为 1700 m2，换气次数为 6 次 /h 时，风量为 30600 m3/h。该防烟分区有 19 个车位，全部满时所需通风量为 9500 m3/h。稀释浓度法计算得到风量为 14704 m3/h，通风量取大值为换气次数法。

针对农产品物流交易中心项目，车辆运输大量蔬菜水果并且停放在车库内卸货、交易，夏天会散发废，产生废液和垃圾，业主要求适量放大通风量，可以出蔬菜水果交易时散发的异味，保证室内空气质量。设计时，将换气次数6次 /h，提升为7次 /h，地下一层通风量由30600m3/h 放大到35700m3/h，通风量提117%。

（2）排烟量

根据《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》B50067-2014，汽车库每个防烟分区排烟风机的排量不应小于表 8.2.5 的规定。即地下一层板底高度为5.91 m，选取排烟量为 34500 m3/h，一层板底高度为7.55 m，选取排烟量为 37500 m3/h。

在车库通风设计中气流分布方式起着十分重要的作用，如果设计不合理就容易形成气流组织短路，成死角，使得有害物浓度得不到稀释，积聚在车库。气流组织的合理性以及车库内污染物排放效果取于诱导风机的布置、诱导风机喷嘴角度、排风口位、补风口位置、补风形式等。

本项目主要通过诱导风机将附近空气向前推动，形成主导气流，在主导气流之间，加入若干个诱导风，通过诱导风机之间的接力，搅动周围有害空气，将有害空气推送到排风机房附近的排风处，然后由排风房边的上部排风口和预留的下部风口排出有害气，而地下一层采用通过坡道和大面积采光井补充新空气，将室外空气补充到地下一层。

考虑到地下一层和一层车库行驶车辆有柴油货和汽油货车，排放尾气污染物有碳氢化合物)，一氧碳，碳烟颗粒物（PM），氮氧化合物和二氧化碳等情况较复杂，有比空气重的也有比空气轻的。所以在排风风管靠近机房位置，预留了下排风风口，可承担排风总风量 1/4~1/3，根据业主运营情况确定是否使用下排风。

诱导风机安装的位置和喷嘴的角度影响有害气体是否能被有效稀释和推动。鲁文在文中通过模拟认为，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。在射流边界与周围介质间的存在湍流动量交换，周围空气不断被卷入，射流边界不断扩大，流量沿射程方向不断增加，从而形成持续的气流卷吸和导引作用，使作用空间产生持续流动的速度场。所以诱导风机的布置较大程度上影响通风对车库内气流扰动的作用，以及汽车尾气稀释排除的效果。

本节选取一空间，通过不同诱导风机的布置方法，分析可能影响诱导风机通风效果的因素。最终确定合适的安装高度、安装方式、诱导风机喷嘴角度等。

根据常用货车高度最高不超过 4 m，本项目中为了保证货车通行，将诱导风机设置在 4.2 m 的位置，提供侧墙安装和平面吊装如图 3、图 4 两种方式，现场根据现场车辆进出和停靠的具体情况选择安装。

单台诱导风机射流断面速度场剖面如图 5，距离风口直线距离 10 m 的地方风速达到 0.5 m/s，距离风口直线距离 12 m 的地方风速达到 0.2 m/s。通过剖面气流分析示意图可知，设 1~1.5 m 为人员呼吸高度，在这个高度风速宜取 0.2~0.5 m/s，不会产生明显吹风感使人员感到不适，也不会将地面上的尘土吹起来，影响车库内的空气环境。所以诱导风机安装下倾角度选择70~75°，较符合设计要求。

同时通过平面气流分析示意图可知，诱导风机安装与水平方向倾角成 15°时两侧安装，气流向前推送有较好的接力，但是在两台诱导风机之间存在气流减弱的区域。而倾角为 30°时两侧安装，气流在向前推送和两侧混流都有较好的效果。

根据图 6、7，本项目中将诱导风机安装在 4.2 m的高度，可根据现场情况选择墙柱侧装和水平吊装，同时建议墙柱侧装时诱导风机与墙柱竖向倾角选择70~75°安装，风口倾角向外倾角 30°。水平吊装时诱导风机与向外倾角 30°，风口倾角向下倾斜 25~30°。这样可以对气流在水平方向和竖向都有较好的搅动和推动效果。

根据王福军和 A Duci 的研究[8-9]，诱导风机下倾角选取可参考下列推荐值（H 是喷嘴中心距离地面的高度）：H＜2.5 m 时，a=90°。2.5 m≤H＜3.0 m 时，a=85°。3.0 m≤H≤4.0 m 时，a=80°；4.0 m≤H ≤4.5 m 时 ，a=70°。

根据本工程诱导风机距地 4.2 m，建议喷嘴倾角取 30~35°。

通过对大型农副产品物流交易中心车库的特点分析和业主的净高要求，排风系统采用诱导风机结合集中排风的复合通风形式，排风风口靠近机房，减少对车道和车位净高的影响。地下一层车库的补风通过汽车坡道和采光井自然补风，一层车库为半开敞侧墙自然补风。通风换气次数增加为 7 次 /h，通风量比常规汽车库增加 117%。同时在机房附近预留下排风口，根据业主运营情况确定是否使用。

将诱导风机安装在 4.2 m 的高度，可根据现场情况选择墙柱侧装和水平吊装，同时建议墙柱侧装时诱导风机与墙柱竖向倾角选择 70~75°安装，风口倾角向外倾角 30°。水平吊装时诱导风机与中心轴线倾角30°，风口倾角向下倾斜 30°。这样可以对气流在水平方向和竖向都有较好推动效果。

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