丁春雷 吳瑞 項原馳 李童

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

關(guān)鍵詞：地下停車場 通風(fēng)系統(tǒng) CFD模擬 熱壓 排煙

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

當(dāng)前，為了解決城市內(nèi)汽車數(shù)量的劇增和停車場地嚴(yán)重不足的矛盾，大中型高層建筑都設(shè)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(fēng)和防排煙設(shè)計就成了地下停車場設(shè)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(nèi)容及研究特點

本文基于地下停車場的通風(fēng)要求，綜合考慮安全有效、經(jīng)濟合理的基本要求，從風(fēng)管布置、分區(qū)設(shè)計、風(fēng)機選擇等方面對地下停車場通風(fēng)系統(tǒng)進行改進設(shè)計。

本文以北京四環(huán)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(fēng)系統(tǒng)進行改進設(shè)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(tài)進行現(xiàn)場測試，分析測試結(jié)果，并利用統(tǒng)計理論對測試結(jié)果進行統(tǒng)計分析；對地下停車場的通風(fēng)量進行優(yōu)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(guī)律。

2 地下停車場通風(fēng)的數(shù)值模擬

根據(jù)流體力學(xué)，針對地下停車場的通風(fēng)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(fēng)情況，分析自然通風(fēng)的可能性與其效果。為了確定用于地下停車場的通風(fēng)防排煙形式，根據(jù)一些經(jīng)典的機械排煙通風(fēng)模型，對其氣流的分布特性進行具體分析與相互對比，優(yōu)化排煙和通風(fēng)方案。

2.1 機械通風(fēng)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(yù)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(qū)域，地下停車場內(nèi)尺寸（X×Y×Z）為 250×4×300m。

采用可以專門的零室內(nèi)湍流模型，進行室內(nèi)空氣流動的模擬分析，在暖氣通風(fēng)工程上應(yīng)用方便、實用，并可節(jié)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(shù)計算傳熱量：

（2）

這里：

（3）

該模型可以應(yīng)用于理想情況下室內(nèi)空氣流動的預(yù)測，可以進行自然情況下的對流以及置換通風(fēng)的模擬。

2.2 機械通風(fēng)模型的邊界條件

設(shè)置地下停車場外空氣溫度，不設(shè)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(wěn)定傳熱計算。由于熱壓是自然通風(fēng)的驅(qū)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(shè)定模擬中的相關(guān)參數(shù)

在本次模擬中，能量方程的收斂標(biāo)準(zhǔn)為：10-7，流動方程的收斂標(biāo)準(zhǔn)為：0.001，收斂標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)了模擬計算的精度。

2.4 模擬結(jié)果分析

由FLUENT模擬分析結(jié)果可知：按穩(wěn)態(tài)流動計算的條件下，截取壁面切應(yīng)力分布圖、速度場分布圖、壓力場分布圖可以看出，入風(fēng)口處空氣流速最快，并以所設(shè)四個出風(fēng)口呈現(xiàn)對稱分布。

整個地下地下停車場內(nèi)空氣風(fēng)速由加設(shè)機械通風(fēng)之前的1.5 m/s變?yōu)?.7 m/s，空氣中CO更換速度由之前的每秒 30×10-6mg左右變?yōu)榧s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(shè)機械通風(fēng)對整個通風(fēng)有明顯的改善效果，符合預(yù)期。

2.5 機械通風(fēng)性能分析

改進后地下停車場頂棚設(shè)置排風(fēng)管道，機械排風(fēng)與自然補風(fēng)位于立體對稱方位；與機械送風(fēng)系統(tǒng)比較，自然補風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)效果較好，其通風(fēng)效率最大。在自然通風(fēng)已經(jīng)能基本滿足法律規(guī)定及人體健康所需的基礎(chǔ)上，通過機械排風(fēng)，使地下停車場內(nèi)的CO等有害污染物濃度達到更高標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)語

由于各種條件的限制，該文關(guān)于地下停車場的排煙通風(fēng)系統(tǒng)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(fēng)的原理，設(shè)計出自然通風(fēng)豎井，最大限度利用自然通風(fēng)，并且避免地下污染物擴散到地上建筑內(nèi)，并造成新的污染。

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

參考文獻

[1] 馬仁民.通風(fēng)的有效性與室內(nèi)空氣品質(zhì)[J]，暖通空調(diào)，2000，32（5）：20-23.

[2] 劉巽俊.內(nèi)燃機的排放與控制[M].北京，機械工業(yè)出版社，2003：267-277.