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学术活动

医院建筑地下停车场能耗现状及节能措施浅析

来源:卜润冬 关键字: 绿色医院设计 发布时间:2014-08-21

  摘要:本文首先从设计和运行角度对目前我国医院建筑地下停车库的通风系统进行了简要综述。并根据通风系统和设备的运行实际情况以及环境要求,提出了医院类建筑地下停车库开展节能改造的方向和技术措施,对地下停车库能耗系统的实际运行管理提供了借鉴。

   

  关键词:医院建筑地下停车库,使用率,通风系统,节能

   

  1.前言

  随着现代化医院建设的不断发展,使用的中小型汽车数量飞速增长,医院建筑地下停车库的建设随之迅速发展,数量不断增多。地下车库密闭程度高,存在着空气污染、自然通风困难等问题需要解决。为此,在设计过程中需要按照相关最不利的运行情况下所对应的室内空气和照度等地下室环境要求,进行通风环控系统的设计和设备的选取,同时还必须要兼顾使用、安全和消防等相关规定和要求。地下车库通风系统一般主要涉及设计和施工安装阶段。另外,通风系统设备需要消耗大量的电能,又涉及到运行管理方式是否合理等问题。从满足地下车库的环境控制和节能运行的角度,需要在设计基础上,采用环控系统和设备的节能运行控制策略。然而这方面的关注度还很不足,并且笔者发现在一些地下停车库的实际运行过程中,有较为严重的能耗浪费现象,存在较大的节能潜力。针对地下车库实际存在的问题,本文通过分析提出了节能运行和管理方面的建议,以期为车库通风系统的节能运行管理提供参考和借鉴。

   

  2.医院建筑地下停车库通风系统在设计阶段的要求

  车辆在车库内启动和停车的过程中会产生有害气体,对人体的健康和安全的危害很大。有害气体来源于曲轴箱及排气系统,主要包括一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOX)等有害物质。汽车在地下停车场内的启动、加速过程均为怠速运转。文献[1]指出,在怠速状态下,COHCNOX三种有害物散发量的比例大约为7:1.5:0.2。由此可以认为,CO是主要的污染物质。根据TT3679《工业企业设计卫生标准》,只要提供充足的新鲜的空气,将空气中的CO浓度稀释到《标准》规定的范围以下,其他污染物质均能满足环境控制的要求。因此,一般地下车库以CO浓度作为空气环境的评价和控制指标。

  目前,我国尚无针对医院建筑地下车库的CO浓度允许限制的规定,可以参考有《室内空气质量标准》和《工作场所有害因素职业接触限制》,分别对CO的允许浓度作了规定:前者规定CO1h平均限值为10 mg/m3,后者规定8h平均允许浓度为20 mg/m3,短时间为30 mg/m3。笔者认为,除了车库运行管理人员外,一般车主在地下车库的逗留时间不长,所以地下车库的环境可按照《工作场所有害因素职业接触限制》中规定的短时间CO的浓度要求来进行控制。

  然而在车库实际的通风系统设计过程中很少去校核车库内CO浓度是否满足标准规定的允许浓度要求。目前从简便的角度,通风系统设计中多采用换气次数的方法确定通风量。《全国民用建筑工程设计技术措施(暖通空调·动力)》中规定对于汽车出入频繁的停车库,机械排风量按照换气次数6/h来设计,对于出入一般的建筑停车库按5/h设计,对于汽车出入频率较低的住宅类建筑,可按4/h设计。《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》规定采用换气次数法计算车库通风量时,排风量按换气次数不小于6/h,送风量按5/h计算。另外,地下车库还必须设置排烟系统,根据《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》中关于风机的排烟量的规定,排烟量是换气次数不小于6/h,该数值与排风量相近,因此一般地下停车库普通采用机械排烟与排风合用的形式。

   

  3.医院建筑地下停车库在运行阶段的环控方式

  3.1 定风量通风

  通常地下车库采用定风量通风系统,即按照一般的6/h设计换气次数来确定地下车库的平时通风量。用该种方法确定的通风量是最大通风量,对应于车库最大的车辆进出数量。通常情况下,车库中车辆进出数量是随着时间有显著的变化,且绝大多数时间内进入的车辆数量会远远小于最大设计车辆数。采用定风量通风运行方式的车库风机,一般在工作时段甚至是全天都不间断运行,属于最不节能的一种运行方式。因此,通风量也应当随时间而改变。

  3.2 简单变风量通风

  简单变风量控制:间歇控制——根据不同时段出入地下车库的车辆数目的变化,确定开启或关闭风机的台数,当车辆出入频繁时,增加风机运行台数,反之则减少风机运行台数。双速风机则是控制风机风量的设备。两种方法的控制策略简单,操作性强,但不能很好的挖掘最大的节能潜力。

  3.3 变风量通风

  根据文献[1]的计算分析,地下车库非峰值时间的排风量仅为采用换气次数确定的排风量的1/7左右,而峰值时段很短,仅在10%左右的时间,其余90%左右的时间只需要较小的排风量即可以满足室内关于污染物浓度的要求。可见,随室内污染物浓度水平控制通风系统风机的运行完全可以取得良好的运行节能效果。

  此外,根据有关研究,虽然汽车尾气中有多种污染物质,但只要对CO进行了有效稀释控制,其他有害成份也不会产生危害。因此,可以用CO浓度作为指标来衡量地下车库内的空气环境。根据CO水平,实时控制通风机的风量。

  控制通风机风量可以采用控制风阀开度和采用变频技术两种。然而,从节能运行的角度来看,用阀门调节风量节能量非常有限,仅有5%左右;采用变频技术后,风机实际能耗可近似认为与风量成正比(取决于风机类型等因素),节能量可显著提高。此外,通过变频减少通风量可以降低风机产生的噪声,对改善地下停车库的声环境更为有效;采用变频,可实现风机的软启动,降低启动电流对风机设备的电流冲击,延长风机使用寿命。因此,地下室车库应优先采用风机变频技术。

  在上、下班车辆进入车库的高峰时段,车库所需通风量较大,通风机以较大转速运行,而在其他大部分时间里,车库进入的车辆较少,风机以较低转速运行。同时,为了防止风机因CO浓度变化频繁变频,变频风机需采用一定的抗干扰措施。在通风系统兼作排烟用时,应慎用变频技术,必须采用可靠措施以确保火灾发生时机械排烟系统能够自动转换为最大风量运行模式。

   

  4.医院建筑地下停车库节能运行策略及建议

  笔者通过调研地下车库的运行现场了解到,目前很多地下车库的管理人员技术水平不高,节能管理的认识和积极性不足,能耗管理缺乏监督和奖惩措施。主要体现在,车库的通风机采用全天运行模式,多台通风机轮流开启运行,这样一方面,无法实现根据实际的车辆进入情况实现节能运行,另一方面在高峰时刻,车库内的CO等污染物质的浓度存在超标的危险。

  因此,笔者建议根据车库中车辆的进入及停放特点,采用分时控制或浓度控制的方式。采用分时控制,操作简单无需投入改造成本,根据车库的实际情况确定需要的最大通风量和最小通风量,根据车流的特点,设计出逐时的风机启停表,通过人工或加装时间继电控制器便可实现。采用浓度控制,是根据车库内的CO浓度控制送排风系统的运行,一般风机需要加装变频装置,是地下停车库通风系统运行的一种较好的优化控制方式,在新建项目已较为广泛的使用,也是最值得推荐的一种方式。

   



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