【暖通课堂】地下车库变频通风设计的分享

车库通风标志污染物的确定
　　地下车库通风的目的是稀释汽车排出的CO，CmHn及NOx等有害物。在汽车低速状态下，三者的体积比为7∶1.5∶0.2。因此，将CO稀释到容许浓度时，NOx和CmHn远低于它们相应的允许浓度。通风专业规范提出了CO质量浓度的控制限值——30 mg/m3。

　　变频通风技术的关键问题
　　1 通风兼用排烟时的变频措施
　　由于地下车库通风系统一般均与火灾排烟系统合设，而GB 50016—2013《火灾自动报警系统设计规范》明确提出：风机控制柜等消防电气控制装置不应采用变频启动方式。因此，通风机的变频器在火灾时需进行跨接，如图1所示。

图1　风机变频器排烟跨接示意图

　　2 CO传感器的设置
　　风管式通风系统可以将CO传感器均匀设置在车库内（传感器数量根据需求来确定，一般每500～800 m2设置一个传感器），取值采用同一防火分区内探测到的CO最高浓度或平均浓度；诱导式通风系统的CO传感器则可设置在靠近排风机房的集中排风口处。
　　根据探测到的CO浓度与预设值比较，按探测值与预设值的差值调节排风机频率，同时调节送风机频率。变频通风系统的风量与CO浓度的预设值有密切关系。

　　CO质量浓度预设值
　　GB 50736—2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》中提出了CO质量浓度的控制限值——30 mg/m3，而对于变频通风系统中CO浓度预设值没有约定。因此，确定CO质量浓度的预设值在变频通风系统的设计中尤为关键。
　　1　目前地下车库的CO质量浓度值
　　目前地下车库的现状见表1。

表1　地下车库CO质量浓度

注：表内数据均为1 h实时测量后的平均值，以上车库均未根据CO浓度控制通风系统变频运行。

　　测量仪器采用电化学检测原理，测量范围0～37.5 mg/m3，精度1.25 mg/m3。
　　从实测结果可以看出：
　　1）即使在最不利条件下（汽车在坡道处怠速等候，且通风系统未开启），车库的CO质量浓度也能满足GB 50736—2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》规定的30 mg/m3限值。
　　2）车库CO质量浓度与车库性质有密切关系。
　　3）适时开启通风系统可有效降低车库内CO质量浓度。
　　4）同一车库内不同区域的CO质量浓度不一。

　　2　人体健康对CO质量浓度的要求
　　CO与血液中血红蛋白结合成碳氧血红蛋白（COHb）。通过实验研究发现：8 h接触CO的安全值为18.75 mg/m3。
　　同时，GBZ 2—2007《工作场所有害因素职业接触限值》规定，CO短时间接触容许质量浓度为30 mg/m3，8 h/工作日、40 h/工作周的时间加权平均容许质量浓度为20 mg/m3。
　　综合以上，CO质量浓度低于18.75 mg/m3是安全的。

　　3　CO质量浓度预设值建议
　　变频通风设计时，需设定CO质量浓度值，风机频率的变化按照CO质量浓度测量值与预设值进行比较确定。
　　目前地下车库变频通风设计中存在以下误区：
　　1）采用30 mg/m3的CO质量浓度数据进行设计计算，忽略了长时间在车库内工作的人员的需求。

　　2）CO质量浓度预设值过高，使得变频风机长时间处于不运转或低速运转状态，造成设备配置的浪费，也导致车库内环境舒适度较低。根据人体健康对CO浓度要求的规定以及对众多地下车库调研，笔者提出车库CO质量浓度预设值，如表2所示。

表2　地下车库CO浓度、运行状态和频率的关系

1）风机控制柜等消防电气控制装置不应采用变频启动方式，因此排烟时需对变频器进行跨接；

2）为频率设置方便，把18.75 mg/m3的安全值简化为18 mg/m3；

3）为保证风机的安全运行，需对风机运转的最低频率进行设定。

　　根据表2的设定：
　　1）车库内CO质量浓度始终控制在18.75 mg/m3以下，保证了车库工作人员的健康。
　　2）当室内CO质量浓度低于4 mg/m3时，已达到室外空气质量二级标准，此时可不采取通风措施。
　　3）当风机在设定的最低频率运行时，其通风量约为最大设计通风量的72％（以层高3.6 m计）。
　　4）为防止风机频繁启停，需设定延时。
　　5）运行初期车库的CO质量浓度未达风机启动最低设定浓度时，应定时开启风机，以利于防潮以及异味的排除。

地下车库通风设计的几点看法

一、通风量计算1.汽车库通风的目的：（1）使空气中汽油蒸汽浓度不致达到其最低爆炸浓度，对汽油蒸汽和空气混合物按体积计为1%.（2）把CO浓度控制在国家有关标准之内。一般情况下满足后者，则达到爆炸混合物的危险性就大大降低了。

　　2.通风量标准，只需确定以下两点：

　　（1）平均每辆车排出CO的量小型车：取1m3/h（318.4mg/s）

　　大、中、小混合型车：取2.6m3/h（2）同一时间内开动发动机的最高台数N假定车库内车辆总数为Z，并引入同时工作系数β，则同时工作系数β=N/Z×100%这里β值的确定是一个比较复杂的问题，它受汽车库服务对象、时间、车库规模和布置方式等环境因素影响而有很大不同。根据现场调研，β小于等于10%.（说明：如果能对不同类型汽车库通过电视监控，计算机统计，会得出精确的β值，这样对于设计人员具有很大的积极意义。）

　　3.通风量的计算：

　　每台车通风量L=X/（y2-y0）（m3/s）

　　式中：X——CO排风量（mg/s）

　　y2——车库内空气中CO允许浓度，一般车库取200mg/m3 y0——送风空气中CO浓度，居住区取1mg/m3（说明：y2值在【4】中，英国标准为100pp m，即125mg/m3；因为是1980年颁布实施的，考虑到以后标准的提高，建议取y2=125mg/m3）

　　故每台车通风量：L=318.4/（200-1）=1.6（m3/s）=5760（m3/h）

　　4.实例：一居住区地下停车库面积为2200m2，额定停车数为68辆，净高2.8米，取值β=6%，则：

　　新风量Lx=5760×68×6%=23500（m3/h）

　　排风量Lp=1.2Lx=1.2×23500=28200（m3/h）

　　换气次数n=28200/（2200×2.8）=4.6次/小时二、通风机、排烟风机1.通风机：包括送风机和排风机。因为通风量是按某时刻最大通风量选定的，在大部分时间内，通风机不能满负荷工作，也没有必要，所以通风机宜设置成多台或变频风机—只要在普通风机上加一个可控硅变频控制器就完全可行。一般送风量是排风量的80～85%. 2.排烟风机：在很多地下停车库的排烟系统中，将排烟风机和排风机设计成两用风机，是不妥的。首先，排烟风机是按280摄氏度连续工作30分钟这一特定工况设计的，长年频繁启停将影响其寿命；第二，排烟风机噪声高、风压大，如果平时使用而没有专用的风机房，又将成为新的噪声污染源。所以，排烟风机和排风机最好单独设置。

　　三、风道1.因为新的规范【1】的实施，使防烟分区可扩大致2000M2，在小于2000M2的停车库，排烟风道可以和排风道合用；而大于2000M2时，停放车辆较多，建议分开设置。

　　2.排风口、排烟口的设置：应在下部三分之二，上部三分之一排风口的设置较为合理的。因为排风口的布置应使任何地方的烟雾都不致聚集不散，在汽车尾气中，有CO、CO2、醛类、NO2、SO2，除CO外，其余摩尔质量都比空气重；另一方面，通风量的计算是建立在室内气流组织及通风的有效性上；否则，必须大大增加通风量。排烟口宜独立设置，排烟时，低处排风口关闭、排烟口打开，这在现有技术手段上和可靠性是可以保障的。

　　3.风道材料：风道应优先选用难燃或不燃的金属复合材料或非金属材料。汽车尾气中的酸性气体对一般金属风道、连接法兰、挂件有较强的腐蚀作用，在沿海地区、南方地区尤为严重；既使在北京地区，没有很好进行防腐处理的金属风道，运行4～5年，其法兰接口已锈迹斑斑，此点应此起足够重视。

　　结论
　　1）对于有明显高峰期的办公类地下车库，可采用分时段通风的方式，节约运行成本。2）对于高峰期不甚明显的商业类地下车库，可采用变频通风的方式。3）变频通风需考虑设置合适的CO浓度预设值，以保证车库内的空气质量。4）当车库CO浓度长期达不到启动风机的最低设定浓度时，应定时开启风机，以利于防潮以及异味的排除。5）发生火灾时，通风、排烟系统兼用的风机可采用变频器跨接的方式保证排烟的可靠性。