智能诱导风机结合分级控制系统在车库通风中的应用

李玉洋

摘 要：对风管通风系统及诱导通风系统进行比较，并对车库通风主要的控制系统进行分析。利用智能诱导风机结合分级控制系统，即采用智能分散式控制与集中控制相结合的方式设定分级。优先利用诱导风机吹散稀释作用，解决局部污染物短时浓度超标问题，限定时间内浓度仍然超标时，再开启系统所有风机全面通风。充分发挥诱导式通风系统的优势，不仅节省一次性投资及配电容量、减少设备运行费用，还能精细化改善通风效果，节约能耗，具有良好的经济效益。

关键词：诱导风机；CO监测；通风系统；车库；分级控制

中图分类号：TU834                                  文献标识码：A                               文章编号：2096-6903（2023）05-0062-03

0 引言

地下车库普遍较为封闭，自然通风效果差，所以建立针对地下车库合理有效的通风换气系统显得尤为重要。

当前，风管式通风与无风管诱导式通风为主要的两种通风方式。其中风管式通风系统属于传统做法，具有可与排烟系统合并兼用、控制逻辑简单等优点。但其风道数量较多、尺寸较大，对建筑层高要求较高，通风效果不理想，设备运行费用较高。相比之下，无风管喷流诱导通风系统，尤其搭配智能分级控制系统，可以提升通风效率，在节能、降本与改善通风效果方面均有良好的表现。

1 无风管诱导式通风与风管式通风的比较

1.1 管材成本对比

传统风管通风系统多采用将防排烟系统与通风系统结合的形式。虽然提高了风管利用率，但因排烟系统与通风系统各自要求不同，融合后成本却并未有实质的降低。排烟系统风管有耐火极限要求，镀锌铁皮风管需做防火措施或采用复合风管[1]。这使得所有与排烟共用的通风管道均需按耐火极限要求改进管材，这无疑会造成相当大的管材成本增加。而对于诱导通风系统，由于排风系统不再与排烟系统捆绑，原排烟系统管道可设置一个较高的风速值，从而缩减管道尺寸。同时，由于排烟风口覆盖范围更广（最大可达30m），相较于原排烟排风共用系统，管道长度也缩减约40%。因而在管道耗材方面可有效节省初投资。

1.2 净高的占用及土建成本对比

风管通风系统因受平時排风风速（常选用5～10 m/s）的制约[2]，风管厚度大多在400 mm左右，加上防火包覆、支吊架、风管下加装喷头的因素，综合净高占用约500～600 mm。

采用诱导通风系统，风管（金属）最大可按消防要求风速满足20 m/s，因此管道可做到250 mm左右。同时因其风口覆盖面更大，管道可以布置在靠墙或次梁等对净高要求不高的区域。诱导风机布置灵活，可设置在梁窝里，不会对空间净高造成额外的负担，从而使地下建筑层高可适当缩短约200 mm左右，有效节约土建成本。

结合工程实例及河北省建设工程造价管理协会的相关测算成果，可知地下室层高每降低100 mm，综合单方造价降低约10元/m2左右。智能诱导风机市场价约300～400元/台，常规覆盖面积为150～200 m2，平均单方设备成本增加约2～2.5元。由此可知，单土建成本（按层高降低200 mm计算）扣除设备增加量仍可节约17.5～18元左右。

1.3 通风效果对比

受规范限制，风管通风系统单位耗功率不能超标，因此风机风压通常在400 Pa左右。而对于地下车库这种大空间，管道长度动辄50～60 m，加上各种弯头带来的局部阻力，末端风口风速风量通常很难保证。而汽车废气中氮氧化物及CO密度较空气密度略大，风口仅布置在上部，对部分沉积在底部的污染物及空气涡流区域的污染物难以有效排除，实际通风效率较差。诱导风机安装在楼板下，喷射气流由上向下送出，因此可充分搅动车库下部气体，推动着污染物随着诱导风机产生的主气流一起向排风口运动，排至室外，避免了空气死角，通风效果及效率均得到有效提升。

1.4 组装功率及设备数量对比

传统风管通风系统，按规范要求设喷淋的汽车库防烟分区不大于2 000 m2，故通风与排烟系统共用时，超2 000 m2的区域需划分为2套系统。加上防火分隔单元、人防分区等影响，使得风管通风通常一个系统仅负担约1 200～1 500 m2左右。同时通风风管式通风系统与排烟共用时采用双速风机，通风设备除了满足通风量还需满足消防风量要求。以上种种原因，造成实际设备容量普遍偏大。

以杭州某住宅小区地下室为例，排烟量按实际层高3.8 m计算，利用坡道自然补风，排风量按3 m层高及4次/h换气次数计算。通风设备及配电容量对比如表1所示。由表1可以看出，使用诱导风机辅助通风系统，在平时通风人防门及防火卷帘常开时，因没有管道限制，排风按3 000～4 000 m2一个区域划分即可。这样有效减少平时通风所需的风机数量，而且因其没有管道阻力及漏风情况，故其可选用低压高效的风机系统，总配电容量较风管式通风有明显的减小。

1.5 施工难度对比

风管通风系统的管道常与各种水电管道交叉或者冲突，施工安装的时候协调处理复杂，且影响车库的美观，易在视觉上造成错乱压抑。而诱导通风系统因为无风管，对施工安装相当友好，有效节省工期，并提升车库视觉观感。

2 车库通风的控制模式及应用

2.1 CO监测的兴起

在汽车尾气中以一氧化碳（CO），占比6.4%，氮氧化物（NOx）占比78.7%为主要污染物，给人类健康也带来了极大的危害。然而结合工业场所有害因素职业接触限值标准中CO及NOx的允许浓度进行分析计算，得出将汽车排出的CO稀释到容许浓度时，氮氧化物等其他污染物远远低于它们相应的允许浓度。这样，只要保证CO浓度满足要求，其他有害物即使有一些分布不均匀，也有足够的安全系数保证将其通过排风带走。

因车库污染物排放随车流量变化较大，污染物超标时间占比并不高，如果一直以最大峰值通风量来长时间运行设备，会浪费大量的电能。因此设置CO监测来控制通风，并逐渐被投入使用，甚至已成为部分地区对车库通风的基本要求。如浙江省《绿色建筑设计标准》DB33/1092-2021第8.1.9条即规定地下车库应设置与排风设备联动的一氧化碳浓度监测装置[3]。

2.2 常规CO监测控制的特点及问题

结合当前实际工程应用，利用CO监测控制主要分为分测集控与集测集控两种。

2.2.1 分测集控

主要应用传统风管式车库通风系统中，常在车库进行分散布置CO监测器，当监测到浓度超标时，即开启排风机及补风机。

此做法相对于手动开关，送排风机运行时长大为缩减，在一定程度上起到了节能的效果。然而因其无法解决污染物浓度不均匀的问题，加上前文所提风管式通风系统本身的限制导致排放效率低，实际运行中常出现局部区域污染物浓度超标而未启动风机或CO监测器受短时扰动出现频繁启停的情况。

2.2.2集测集控

此控制方式主要应用在常规诱导通风系统中，即排风口设一个CO集中监测来联动控制通风系统。

通过诱导通风系统的原理可知：在整个诱导通风系统中，送风机产生一定的正压，排风机产生一定的负压会，正负压差同时作用会产生一定的定向气流，同时诱导风机机组的喷流接力也形成了一个定向气流。这两种定向气流合二为一共同作用，推动着气体从进风口向排风口运动。中途由于诱导风机的扰动作用，均匀带动了车库内的空气，消除了空气滞留现象，同时也推动了污染物、沉淀物等有害物质定向向排风口运动，因此CO浓度在排风口处达到峰值。故将CO监测器设置排风口处，并联动控制排风机启停原理上是可行的。然而这种集中监测、集中控制的模式，却存在如下问题。

第一，若要使排风口处CO监测精准，必须确保诱导风机处于长期开启状态，即始终保证污染物聚集在排风口附近，从而获得较为精准的污染物浓度数据。然而大量诱导风机长期开启势必又带来相应的能耗增加，与利用诱导通风实现节能的目标相违背。

第二，如果利用排风口处CO监测集中控制整个系统誘导风机及送排风机，则在诱导风机关闭时，因污染物排风不均匀的限制，未开启通风时，气流流动缓慢，更加剧了这种不均匀性。利用单个CO监测的数据显然不能代表大面积车库中所有的区域，从而无法实现改善空气品质的效果。

2.3 智能分级控制模式的优势及应用

为了解决上述问题，针对诱导风机进行智能分级控制显得尤为重要。该控制系统能对污染物质的发生进行有效、准确的追踪，灵活地自动控制对应诱导风机的开关，确保通风效果。控制系统由局部模块和集中模块两部分组成，实现分级控制。

2.3.1一级控制

一级控制即智能型诱导风机自带CO浓度监测对尾气浓度监测和自行控制。每台智能型诱导风机带个尾气监测器，当尾气浓度到达设定值后，该诱导风机就启动工作，吹散该区域的尾气。如在规定的时间尾气浓度降至设下限值，该风机就停止工作；如在规定的时间内浓度没有降至设定下限值，则向集中控制器发出联动请求信号，开启本区域内所有诱导风机和送排风机，直到局部区域尾气浓度降至设定下限值后解除联动信号。

2.3.2二级控制

二级控制即区域内智能型诱导风机与送排风机集中联动控制系统，可提供手动模式及联动消防报警启闭等多种模式。集中控制器可制成有线、无线两种联网形式，对各个诱导风机的反馈信号进行集中处理，同时与送排风控制系统联动。具有以下3种模式选择。控制流程如图1所示。

第一，自动模式。如局部控制系统输出联动请求信号，则开启本区域内的所有智能型诱导风机，并向送排风系统输出联动信号。当所有智能型诱导风机在自行区域尾气浓度降至设定下限值后，所有联动信号解除。

第二，手动模式。手动开启，此状态开启送排风机。手动开启区域内所有智能诱导风机；手动关闭，此状态所有智能诱导风机和送排风机关闭。

第三，联动消防报警系统。当消防报警系统监测到火灾警情，即时关闭所有通风系统，开启排烟系统。

4 结束语

诱导通风系统具有系统简单、安装灵活方便、节省投资等优点，在成本、通风效果、节能、施工难度方面均优于风管通风系统。在一些发达国家已经得到有效推广，成为一种普遍使用的通风设备。

结合分级控制系统利用分散式CO监测智能控制诱导风机，并递进控制送排风机，会更加有效的提升通风效率，发挥诱导通风系统节能效果。当下已有不少设备厂商开发出相应的智能产品，同时因其集成的模块特性，在产品成本、稳定性方面也有较大改善。相信智能诱导风机结合分级控制系统在车库通风中能够很快得到广泛应用。

参考文献

[1]（浙消〔2020〕166号）浙江省消防难点问题操作技术指南2020版[S].

[2] GB50736-2012，《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》[S].

[3] DB33/1092-2021，浙江省《绿色建筑设计标准》[S].