多層地下停車場通風系統設計改進探索

丁春雷 吳瑞 項原馳 李童

摘 要：該文利用CFD 數值模擬，對地下停車場的排煙通風系統進行了研究。由于機動車的一氧化碳排放量受環境溫度影響較大，提出了根據溫度計算地下停車場通風量的方法。通過對北京四環宜家家居的地下停車場的運行情況進行調查與測試得知，多數情況下，熱壓作用形成的自然通風量較大，基本能滿足地下停車場的通風要求，并通過CFD模擬得到驗證。

關鍵詞：地下停車場 通風系統 CFD模擬 熱壓 排煙

中圖分類號：tu2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）02（b）-0057-01

當前，為了解決城市內汽車數量的劇增和停車場地嚴重不足的矛盾，大中型高層建筑都設有底下停車場，以滿足其自身使用者的停車需要。而地下停車場屬于地下建筑，具有封閉性的特點，如何解決好地下停車場的通風和防排煙設計就成了地下停車場設計的一個重要問題。如果這個問題解決不好，將極有可能給地下停車場的人員帶來人身傷害，且地面上層建筑也會受到波及，形成巨大的安全問題。

1 本文研究主要內容及研究特點

本文基于地下停車場的通風要求，綜合考慮安全有效、經濟合理的基本要求，從風管布置、分區設計、風機選擇等方面對地下停車場通風系統進行改進設計。

本文以北京四環宜家家居的地下停車場作為實際操作對象，對其地下停車場的通風系統進行改進設計，形成改進方案。本文通過實驗方法對地下停車場的運行狀態進行現場測試，分析測試結果，并利用統計理論對測試結果進行統計分析；對地下停車場的通風量進行優化，并通過CFD理論，模擬地下停車場的氣流速度分布、煙氣或CO濃度分布、溫度分布，尋找氣流與煙氣的流動規律。

2 地下停車場通風的數值模擬

根據流體力學，針對地下停車場的通風防排煙進行CFD模擬。針對北京宜家家居的地下停車場模擬分析與驗證其自然通風情況，分析自然通風的可能性與其效果。為了確定用于地下停車場的通風防排煙形式，根據一些經典的機械排煙通風模型，對其氣流的分布特性進行具體分析與相互對比，優化排煙和通風方案。

2.1 機械通風模型的建立

針對帶有地上建筑的地下停車場，其擴散通道以及不可預見因素非常多，模型的建立較困難。本文針對北京宜家家居地下停車場的實際模型進行簡化處理，去掉地下停車場端部的附屬區域，地下停車場內尺寸（X×Y×Z）為 250×4×300m。

采用可以專門的零室內湍流模型，進行室內空氣流動的模擬分析，在暖氣通風工程上應用方便、實用，并可節省用于計算的資源，它用以下公式計算湍流粘度：

（1）

通過邊界表面的對流換熱系數計算傳熱量：

（2）

這里：

（3）

該模型可以應用于理想情況下室內空氣流動的預測，可以進行自然情況下的對流以及置換通風的模擬。

2.2 機械通風模型的邊界條件

設置地下停車場外空氣溫度，不設置流量等其他邊界條件。將周圍土壤與地下停車場接觸的部位看作絕熱墻體，而將地下停車場頂部的樓板按穩定傳熱計算。由于熱壓是自然通風的驅動力，啟動重力向量因素，需輸入進行操作的壓力和進行操作的密度。

2.3 設定模擬中的相關參數

在本次模擬中，能量方程的收斂標準為：10-7，流動方程的收斂標準為：0.001，收斂標準反應了模擬計算的精度。

2.4 模擬結果分析

由FLUENT模擬分析結果可知：按穩態流動計算的條件下，截取壁面切應力分布圖、速度場分布圖、壓力場分布圖可以看出，入風口處空氣流速最快，并以所設四個出風口呈現對稱分布。

整個地下地下停車場內空氣風速由加設機械通風之前的1.5 m/s變為2.7 m/s，空氣中CO更換速度由之前的每秒 30×10-6mg左右變為約為每秒35×10-6 mg，壓力場減小，地下地下停車場中的CO濃度明顯下降，加設機械通風對整個通風有明顯的改善效果，符合預期。

2.5 機械通風性能分析

改進后地下停車場頂棚設置排風管道，機械排風與自然補風位于立體對稱方位；與機械送風系統比較，自然補風系統的通風效果較好，其通風效率最大。在自然通風已經能基本滿足法律規定及人體健康所需的基礎上，通過機械排風，使地下停車場內的CO等有害污染物濃度達到更高標準。

3 結語

由于各種條件的限制，該文關于地下停車場的排煙通風系統的研究工作還需在以下方面展開更深入的研究：利用自然通風的原理，設計出自然通風豎井，最大限度利用自然通風，并且避免地下污染物擴散到地上建筑內，并造成新的污染。

由于所測試的地下停車場通風排煙系統沒有全部打開，無法對全部的 CFD 模擬結果進行具體驗證，隨著測試范圍的增大，完成對現場實際具體的地下停車場通風與排煙系統運行狀態的實驗驗證與模擬。

參考文獻

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