珠海市某人防工程口部超压排风优化设计

颜永民，陈佳明，尧 勇，曹健舞

（1.广东中人工程设计有限公司珠海分公司，珠海 519000;2.华南理工大学建筑节能研究中心，广州 510641;3.解放军理工大学人防工程设计研究院，南京 210007;4.总参工程兵第四设计研究院，北京 100850）

1 项目概况

某人防地下室位于广东省珠海市，平时为车库，战时为六级二等人员掩蔽部，有效掩蔽面积为2091m2，室内净高为3.8m，掩蔽人数为1200人。项目设有三个战时人员出入口:口部一为战时主要人员出入口，设战时盥洗室和干厕、简易洗消间、排风扩散室等（图1）;口部二为进风口，设有进风机房、滤毒室、除尘室和进风扩散室;口部三为战时次要人员出入口，设平时排风机房和排风竖井。

图1 口部一平面图

2 战时通风量计算

项目为二等人员掩蔽部，通风计算参数［1－3］取值见表1。

项目的战时清洁式和滤毒式通风量计算见表2。

项目的战时超压排风量计算见表3。表3中，选3个PS－D250超压排气活门，每个排风量为694 m3/h，其阻力为38Pa;防爆波活门选用HK600（5），排风量为2082 m3/h;其他阻力包括扩散室、排风管、阀门等的阻力计为70Pa。综上所述，工程超压值为超压排风系统的阻力之和，即108Pa。

表1 战时通风标准

表2 战时清洁式和滤毒式通风量计算

表3 战时超压排风量计算

3 气流组织分析

项目的口部一为战时主要人员出入口，设战时超压排风系统，其防毒通道净尺寸为4.745m×2.2m×3.8m，防毒通道内设简易洗消 （图2）。根据人防工程技术要求［1－4］和工程条件，防毒通道超压排风系统以3个PS－D250超压排气活门为送风口，排风管设于扩散室侧墙净长的1/3处。

针对不同的超压排风方案，本文利用计算流体力学软件 PHOENICS［5，6］对室内气流组织进行数值模拟，并对计算结果进行分析对比，选择出最优的超压排风方案。

为了简化计算，对计算模型做出假设:空气物性参数为常数;流场为稳态流，流体为不可压缩流体;室内为无温差送风，且温度场均匀分布;室内无内热源，围护结构绝热;忽略风管道管和阀门等的阻力。

模型进口边界采用速度边界，送风速度为3.93m/s，且速度均匀分布，送风温度为28.6℃;出口边界采用自由出流边界条件;在固体壁面上采用无滑移粘性条件。

图2 口部一模型及网格划分图

图3 超压排风方案1

图4 方案1室内风速矢量图

图5 方案1室内空气龄分布图

3.1 方案1气流组织分析

口部超压排风方案1如图3，方案1采用上送上排方式。在战时超压排风时，开启活门2、阀门3b和3c，关闭阀门3a和风机4。

图4为方案1的室内风速矢量图。在图4中，房间入射气流遇到壁面后改变方向，沿壁面分别向上或向下绕流，在口部防毒通道的工作区内和顶板附近形成较大的回旋气流，不利于染毒空气的快速排除。在y=2.05m剖面处，部分入射气流未与防毒通道内的染毒空气充分混合，直接至排风口流出（图4b）。

图5为方案1的室内空气龄分布图。在图5中，口部防毒通道的工作区和顶板附近处于涡流区，涡流区的空气龄较大。在防毒通道内，方案1的平均空气龄为74.28s。

图6 超压排风方案2

图7 方案2室内风速矢量图

图8 方案2室内空气龄分布图

3.2 2 方案气流组织分析

口部超压排风方案2如图6，方案2采用下送上排方式。在战时超压排风时，开启活门2、阀门3b和3c，关闭阀门3a和风机4。

图7为方案2的室内风速矢量图。在图7中，房间入射气流遇到障碍物后改变方向，向上爬升，在口部防毒通道的工作区内形成较大的回旋气流。在y=2.05m剖面处，部分入射气流未与防毒通道内的染毒空气充分混合，直接至排风口流出 （图7b）。

图8为方案2的室内空气龄分布图。在图8中，口部防毒通道的涡流区的空气龄较大。在防毒通道内，方案2的平均空气龄为62.26s。

图9 超压排风方案3

图10 方案3室内风速矢量图

图11 方案3室内空气龄分布图

3.3 方案3气流组织分析

口部超压排风方案3如图9，方案3送、排风口采用侧送上排、左右错开布置的方式。在战时超压排风时，开启活门2、阀门3b和3c，关闭阀门3a和风机4。

图10为方案3的室内风速矢量图。在靠近送风口一侧 （y=0.85m剖面），房间入射气流遇到障碍物后，沿壁面向四周扩散，在防毒通道的顶板附近形成局部涡流 （图10a）。在远离送风口一侧（y=2.05m剖面），入射气流由右下侧向室内扩散，与染毒空气充分混合，并在防毒通道的左上侧形成局部涡流 （图10b）。

图11为方案3的室内空气龄分布图。方案3送、排风口采用左右错开布置的方式，入射气流与染毒空气充分混合，未形成较大的涡流，空气龄分布较均匀。在防毒通道内，方案3的平均空气龄为61.15s。

4 结语

经模拟计算，方案1在防毒通道内的平均空气龄为 74.28s，方案 2为 62.26s，而方案 3为61.15s，因此方案3为最优方案。同时模拟结果也显示:方案2和方案3按照送、排风口在垂直、水平方向错开布置的原则，能得到良好的气流组织，但方案2的入射气流在防毒通道的工作区内形成了较大的涡流，方案3略优于方案2。

［1］马吉民，朱培根，耿世彬，等.人民防空工程通风空调设计 ［M］.北京:中国计划出版社，2006年:1－25

［2］GB 50225－2005.人民防空工程设计规范 ［S］

［3］GB50038－2005.人民防空地下室设计规范 ［S］

［4］中国建筑标准设计研究院.防空地下室设计手册—暖通、给排水、电气分册［M］.北京:中国建筑工业出版社，2005:83－92

［5］姚征，陈康民.CFD通用软件综述［J］.上海理工大学学报，2002，24（2）:137－144

［6］翟耀华.计算流体力学 （CFD）的通用软件 ［J］.河北科技大学学报，2005，26（2）:160－165