智能誘導風機結合分級控制系統在車庫通風中的應用

李玉洋

摘 要：對風管通風系統及誘導通風系統進行比較，并對車庫通風主要的控制系統進行分析。利用智能誘導風機結合分級控制系統，即采用智能分散式控制與集中控制相結合的方式設定分級。優先利用誘導風機吹散稀釋作用，解決局部污染物短時濃度超標問題，限定時間內濃度仍然超標時，再開啟系統所有風機全面通風。充分發揮誘導式通風系統的優勢，不僅節省一次性投資及配電容量、減少設備運行費用，還能精細化改善通風效果，節約能耗，具有良好的經濟效益。

關鍵詞：誘導風機；CO監測；通風系統；車庫；分級控制

中圖分類號：TU834? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2023）05-0062-03

0 引言

地下車庫普遍較為封閉，自然通風效果差，所以建立針對地下車庫合理有效的通風換氣系統顯得尤為重要。

當前，風管式通風與無風管誘導式通風為主要的兩種通風方式。其中風管式通風系統屬于傳統做法，具有可與排煙系統合并兼用、控制邏輯簡單等優點。但其風道數量較多、尺寸較大，對建筑層高要求較高，通風效果不理想，設備運行費用較高。相比之下，無風管噴流誘導通風系統，尤其搭配智能分級控制系統，可以提升通風效率，在節能、降本與改善通風效果方面均有良好的表現。

1 無風管誘導式通風與風管式通風的比較

1.1 管材成本對比

傳統風管通風系統多采用將防排煙系統與通風系統結合的形式。雖然提高了風管利用率，但因排煙系統與通風系統各自要求不同，融合后成本卻并未有實質的降低。排煙系統風管有耐火極限要求，鍍鋅鐵皮風管需做防火措施或采用復合風管[1]。這使得所有與排煙共用的通風管道均需按耐火極限要求改進管材，這無疑會造成相當大的管材成本增加。而對于誘導通風系統，由于排風系統不再與排煙系統捆綁，原排煙系統管道可設置一個較高的風速值，從而縮減管道尺寸。同時，由于排煙風口覆蓋范圍更廣（最大可達30m），相較于原排煙排風共用系統，管道長度也縮減約40%。因而在管道耗材方面可有效節省初投資。

1.2 凈高的占用及土建成本對比

風管通風系統因受平時排風風速（常選用5～10 m/s）的制約[2]，風管厚度大多在400 mm左右，加上防火包覆、支吊架、風管下加裝噴頭的因素，綜合凈高占用約500～600 mm。

采用誘導通風系統，風管（金屬）最大可按消防要求風速滿足20 m/s，因此管道可做到250 mm左右。同時因其風口覆蓋面更大，管道可以布置在靠墻或次梁等對凈高要求不高的區域。誘導風機布置靈活，可設置在梁窩里，不會對空間凈高造成額外的負擔，從而使地下建筑層高可適當縮短約200 mm左右，有效節約土建成本。

結合工程實例及河北省建設工程造價管理協會的相關測算成果，可知地下室層高每降低100 mm，綜合單方造價降低約10元/m2左右。智能誘導風機市場價約300～400元/臺，常規覆蓋面積為150～200 m2，平均單方設備成本增加約2～2.5元。由此可知，單土建成本（按層高降低200 mm計算）扣除設備增加量仍可節約17.5～18元左右。

1.3 通風效果對比

受規范限制，風管通風系統單位耗功率不能超標，因此風機風壓通常在400 Pa左右。而對于地下車庫這種大空間，管道長度動輒50～60 m，加上各種彎頭帶來的局部阻力，末端風口風速風量通常很難保證。而汽車廢氣中氮氧化物及CO密度較空氣密度略大，風口僅布置在上部，對部分沉積在底部的污染物及空氣渦流區域的污染物難以有效排除，實際通風效率較差。誘導風機安裝在樓板下，噴射氣流由上向下送出，因此可充分攪動車庫下部氣體，推動著污染物隨著誘導風機產生的主氣流一起向排風口運動，排至室外，避免了空氣死角，通風效果及效率均得到有效提升。

1.4 組裝功率及設備數量對比

傳統風管通風系統，按規范要求設噴淋的汽車庫防煙分區不大于2 000 m2，故通風與排煙系統共用時，超2 000 m2的區域需劃分為2套系統。加上防火分隔單元、人防分區等影響，使得風管通風通常一個系統僅負擔約1 200～1 500 m2左右。同時通風風管式通風系統與排煙共用時采用雙速風機，通風設備除了滿足通風量還需滿足消防風量要求。以上種種原因，造成實際設備容量普遍偏大。

以杭州某住宅小區地下室為例，排煙量按實際層高3.8 m計算，利用坡道自然補風，排風量按3 m層高及4次/h換氣次數計算。通風設備及配電容量對比如表1所示。由表1可以看出，使用誘導風機輔助通風系統，在平時通風人防門及防火卷簾常開時，因沒有管道限制，排風按3 000～4 000 m2一個區域劃分即可。這樣有效減少平時通風所需的風機數量，而且因其沒有管道阻力及漏風情況，故其可選用低壓高效的風機系統，總配電容量較風管式通風有明顯的減小。

1.5 施工難度對比

風管通風系統的管道常與各種水電管道交叉或者沖突，施工安裝的時候協調處理復雜，且影響車庫的美觀，易在視覺上造成錯亂壓抑。而誘導通風系統因為無風管，對施工安裝相當友好，有效節省工期，并提升車庫視覺觀感。

2 車庫通風的控制模式及應用

2.1 CO監測的興起

在汽車尾氣中以一氧化碳（CO），占比6.4%，氮氧化物（NOx）占比78.7%為主要污染物，給人類健康也帶來了極大的危害。然而結合工業場所有害因素職業接觸限值標準中CO及NOx的允許濃度進行分析計算，得出將汽車排出的CO稀釋到容許濃度時，氮氧化物等其他污染物遠遠低于它們相應的允許濃度。這樣，只要保證CO濃度滿足要求，其他有害物即使有一些分布不均勻，也有足夠的安全系數保證將其通過排風帶走。

因車庫污染物排放隨車流量變化較大，污染物超標時間占比并不高，如果一直以最大峰值通風量來長時間運行設備，會浪費大量的電能。因此設置CO監測來控制通風，并逐漸被投入使用，甚至已成為部分地區對車庫通風的基本要求。如浙江省《綠色建筑設計標準》DB33/1092-2021第8.1.9條即規定地下車庫應設置與排風設備聯動的一氧化碳濃度監測裝置[3]。

2.2 常規CO監測控制的特點及問題

結合當前實際工程應用，利用CO監測控制主要分為分測集控與集測集控兩種。

2.2.1 分測集控

主要應用傳統風管式車庫通風系統中，常在車庫進行分散布置CO監測器，當監測到濃度超標時，即開啟排風機及補風機。

此做法相對于手動開關，送排風機運行時長大為縮減，在一定程度上起到了節能的效果。然而因其無法解決污染物濃度不均勻的問題，加上前文所提風管式通風系統本身的限制導致排放效率低，實際運行中常出現局部區域污染物濃度超標而未啟動風機或CO監測器受短時擾動出現頻繁啟停的情況。

2.2.2集測集控

此控制方式主要應用在常規誘導通風系統中，即排風口設一個CO集中監測來聯動控制通風系統。

通過誘導通風系統的原理可知：在整個誘導通風系統中，送風機產生一定的正壓，排風機產生一定的負壓會，正負壓差同時作用會產生一定的定向氣流，同時誘導風機機組的噴流接力也形成了一個定向氣流。這兩種定向氣流合二為一共同作用，推動著氣體從進風口向排風口運動。中途由于誘導風機的擾動作用，均勻帶動了車庫內的空氣，消除了空氣滯留現象，同時也推動了污染物、沉淀物等有害物質定向向排風口運動，因此CO濃度在排風口處達到峰值。故將CO監測器設置排風口處，并聯動控制排風機啟停原理上是可行的。然而這種集中監測、集中控制的模式，卻存在如下問題。

第一，若要使排風口處CO監測精準，必須確保誘導風機處于長期開啟狀態，即始終保證污染物聚集在排風口附近，從而獲得較為精準的污染物濃度數據。然而大量誘導風機長期開啟勢必又帶來相應的能耗增加，與利用誘導通風實現節能的目標相違背。

第二，如果利用排風口處CO監測集中控制整個系統誘導風機及送排風機，則在誘導風機關閉時，因污染物排風不均勻的限制，未開啟通風時，氣流流動緩慢，更加劇了這種不均勻性。利用單個CO監測的數據顯然不能代表大面積車庫中所有的區域，從而無法實現改善空氣品質的效果。

2.3 智能分級控制模式的優勢及應用

為了解決上述問題，針對誘導風機進行智能分級控制顯得尤為重要。該控制系統能對污染物質的發生進行有效、準確的追蹤，靈活地自動控制對應誘導風機的開關，確保通風效果。控制系統由局部模塊和集中模塊兩部分組成，實現分級控制。

2.3.1一級控制

一級控制即智能型誘導風機自帶CO濃度監測對尾氣濃度監測和自行控制。每臺智能型誘導風機帶個尾氣監測器，當尾氣濃度到達設定值后，該誘導風機就啟動工作，吹散該區域的尾氣。如在規定的時間尾氣濃度降至設下限值，該風機就停止工作；如在規定的時間內濃度沒有降至設定下限值，則向集中控制器發出聯動請求信號，開啟本區域內所有誘導風機和送排風機，直到局部區域尾氣濃度降至設定下限值后解除聯動信號。

2.3.2二級控制

二級控制即區域內智能型誘導風機與送排風機集中聯動控制系統，可提供手動模式及聯動消防報警啟閉等多種模式。集中控制器可制成有線、無線兩種聯網形式，對各個誘導風機的反饋信號進行集中處理，同時與送排風控制系統聯動。具有以下3種模式選擇。控制流程如圖1所示。

第一，自動模式。如局部控制系統輸出聯動請求信號，則開啟本區域內的所有智能型誘導風機，并向送排風系統輸出聯動信號。當所有智能型誘導風機在自行區域尾氣濃度降至設定下限值后，所有聯動信號解除。

第二，手動模式。手動開啟，此狀態開啟送排風機。手動開啟區域內所有智能誘導風機；手動關閉，此狀態所有智能誘導風機和送排風機關閉。

第三，聯動消防報警系統。當消防報警系統監測到火災警情，即時關閉所有通風系統，開啟排煙系統。

4 結束語

誘導通風系統具有系統簡單、安裝靈活方便、節省投資等優點，在成本、通風效果、節能、施工難度方面均優于風管通風系統。在一些發達國家已經得到有效推廣，成為一種普遍使用的通風設備。

結合分級控制系統利用分散式CO監測智能控制誘導風機，并遞進控制送排風機，會更加有效的提升通風效率，發揮誘導通風系統節能效果。當下已有不少設備廠商開發出相應的智能產品，同時因其集成的模塊特性，在產品成本、穩定性方面也有較大改善。相信智能誘導風機結合分級控制系統在車庫通風中能夠很快得到廣泛應用。

參考文獻

[1]（浙消〔2020〕166號）浙江省消防難點問題操作技術指南2020版[S].

[2] GB50736-2012，《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》[S].

[3] DB33/1092-2021，浙江省《綠色建筑設計標準》[S].