醫(yī)院建筑地下停車場能耗現(xiàn)狀及節(jié)能措施淺析
摘要:本文首先從設計和運行角度對目前我國醫(yī)院建筑地下停車庫的通風系統(tǒng)進行了簡要綜述。并根據(jù)通風系統(tǒng)和設備的運行實際情況以及環(huán)境要求,提出了醫(yī)院類建筑地下停車庫開展節(jié)能改造的方向和技術措施,對地下停車庫能耗系統(tǒng)的實際運行管理提供了借鑒。
關鍵詞:醫(yī)院建筑地下停車庫,使用率,通風系統(tǒng),節(jié)能
1.前言
隨著現(xiàn)代化醫(yī)院建設的不斷發(fā)展,使用的中小型汽車數(shù)量飛速增長,醫(yī)院建筑地下停車庫的建設隨之迅速發(fā)展,數(shù)量不斷增多。地下車庫密閉程度高,存在著空氣污染、自然通風困難等問題需要解決。為此,在設計過程中需要按照相關最不利的運行情況下所對應的室內空氣和照度等地下室環(huán)境要求,進行通風環(huán)控系統(tǒng)的設計和設備的選取,同時還必須要兼顧使用、安全和消防等相關規(guī)定和要求。地下車庫通風系統(tǒng)一般主要涉及設計和施工安裝階段。另外,通風系統(tǒng)設備需要消耗大量的電能,又涉及到運行管理方式是否合理等問題。從滿足地下車庫的環(huán)境控制和節(jié)能運行的角度,需要在設計基礎上,采用環(huán)控系統(tǒng)和設備的節(jié)能運行控制策略。然而這方面的關注度還很不足,并且筆者發(fā)現(xiàn)在一些地下停車庫的實際運行過程中,有較為嚴重的能耗浪費現(xiàn)象,存在較大的節(jié)能潛力。針對地下車庫實際存在的問題,本文通過分析提出了節(jié)能運行和管理方面的建議,以期為車庫通風系統(tǒng)的節(jié)能運行管理提供參考和借鑒。
2.醫(yī)院建筑地下停車庫通風系統(tǒng)在設計階段的要求
車輛在車庫內啟動和停車的過程中會產生有害氣體,對人體的健康和安全的危害很大。有害氣體來源于曲軸箱及排氣系統(tǒng),主要包括一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOX)等有害物質。汽車在地下停車場內的啟動、加速過程均為怠速運轉。文獻[1]指出,在怠速狀態(tài)下,CO、HC、NOX三種有害物散發(fā)量的比例大約為7:1.5:0.2。由此可以認為,CO是主要的污染物質。根據(jù)TT36-79《工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準》,只要提供充足的新鮮的空氣,將空氣中的CO濃度稀釋到《標準》規(guī)定的范圍以下,其他污染物質均能滿足環(huán)境控制的要求。因此,一般地下車庫以CO濃度作為空氣環(huán)境的評價和控制指標。
目前,我國尚無針對醫(yī)院建筑地下車庫的CO濃度允許限制的規(guī)定,可以參考有《室內空氣質量標準》和《工作場所有害因素職業(yè)接觸限制》,分別對CO的允許濃度作了規(guī)定:前者規(guī)定CO的1h平均限值為10 mg/m3,后者規(guī)定8h平均允許濃度為20 mg/m3,短時間為30 mg/m3。筆者認為,除了車庫運行管理人員外,一般車主在地下車庫的逗留時間不長,所以地下車庫的環(huán)境可按照《工作場所有害因素職業(yè)接觸限制》中規(guī)定的短時間CO的濃度要求來進行控制。
然而在車庫實際的通風系統(tǒng)設計過程中很少去校核車庫內CO濃度是否滿足標準規(guī)定的允許濃度要求。目前從簡便的角度,通風系統(tǒng)設計中多采用換氣次數(shù)的方法確定通風量。《全國民用建筑工程設計技術措施(暖通空調·動力)》中規(guī)定對于汽車出入頻繁的停車庫,機械排風量按照換氣次數(shù)6次/h來設計,對于出入一般的建筑停車庫按5次/h設計,對于汽車出入頻率較低的住宅類建筑,可按4次/h設計!睹裼媒ㄖ┡L與空氣調節(jié)設計規(guī)范》規(guī)定采用換氣次數(shù)法計算車庫通風量時,排風量按換氣次數(shù)不小于6次/h,送風量按5次/h計算。另外,地下車庫還必須設置排煙系統(tǒng),根據(jù)《汽車庫、修車庫、停車場設計防火規(guī)范》中關于風機的排煙量的規(guī)定,排煙量是換氣次數(shù)不小于6次/h,該數(shù)值與排風量相近,因此一般地下停車庫普通采用機械排煙與排風合用的形式。
3.醫(yī)院建筑地下停車庫在運行階段的環(huán)控方式
3.1 定風量通風
通常地下車庫采用定風量通風系統(tǒng),即按照一般的6次/h設計換氣次數(shù)來確定地下車庫的平時通風量。用該種方法確定的通風量是最大通風量,對應于車庫最大的車輛進出數(shù)量。通常情況下,車庫中車輛進出數(shù)量是隨著時間有顯著的變化,且絕大多數(shù)時間內進入的車輛數(shù)量會遠遠小于最大設計車輛數(shù)。采用定風量通風運行方式的車庫風機,一般在工作時段甚至是全天都不間斷運行,屬于最不節(jié)能的一種運行方式。因此,通風量也應當隨時間而改變。
3.2 簡單變風量通風
簡單變風量控制:間歇控制——根據(jù)不同時段出入地下車庫的車輛數(shù)目的變化,確定開啟或關閉風機的臺數(shù),當車輛出入頻繁時,增加風機運行臺數(shù),反之則減少風機運行臺數(shù)。雙速風機則是控制風機風量的設備。兩種方法的控制策略簡單,操作性強,但不能很好的挖掘最大的節(jié)能潛力。
3.3 變風量通風
根據(jù)文獻[1]的計算分析,地下車庫非峰值時間的排風量僅為采用換氣次數(shù)確定的排風量的1/7左右,而峰值時段很短,僅在10%左右的時間,其余90%左右的時間只需要較小的排風量即可以滿足室內關于污染物濃度的要求。可見,隨室內污染物濃度水平控制通風系統(tǒng)風機的運行完全可以取得良好的運行節(jié)能效果。
此外,根據(jù)有關研究,雖然汽車尾氣中有多種污染物質,但只要對CO進行了有效稀釋控制,其他有害成份也不會產生危害。因此,可以用CO濃度作為指標來衡量地下車庫內的空氣環(huán)境。根據(jù)CO水平,實時控制通風機的風量。
控制通風機風量可以采用控制風閥開度和采用變頻技術兩種。然而,從節(jié)能運行的角度來看,用閥門調節(jié)風量節(jié)能量非常有限,僅有5%左右;采用變頻技術后,風機實際能耗可近似認為與風量成正比(取決于風機類型等因素),節(jié)能量可顯著提高。此外,通過變頻減少通風量可以降低風機產生的噪聲,對改善地下停車庫的聲環(huán)境更為有效;采用變頻,可實現(xiàn)風機的軟啟動,降低啟動電流對風機設備的電流沖擊,延長風機使用壽命。因此,地下室車庫應優(yōu)先采用風機變頻技術。
在上、下班車輛進入車庫的高峰時段,車庫所需通風量較大,通風機以較大轉速運行,而在其他大部分時間里,車庫進入的車輛較少,風機以較低轉速運行。同時,為了防止風機因CO濃度變化頻繁變頻,變頻風機需采用一定的抗干擾措施。在通風系統(tǒng)兼作排煙用時,應慎用變頻技術,必須采用可靠措施以確;馂陌l(fā)生時機械排煙系統(tǒng)能夠自動轉換為最大風量運行模式。
4.醫(yī)院建筑地下停車庫節(jié)能運行策略及建議
筆者通過調研地下車庫的運行現(xiàn)場了解到,目前很多地下車庫的管理人員技術水平不高,節(jié)能管理的認識和積極性不足,能耗管理缺乏監(jiān)督和獎懲措施。主要體現(xiàn)在,車庫的通風機采用全天運行模式,多臺通風機輪流開啟運行,這樣一方面,無法實現(xiàn)根據(jù)實際的車輛進入情況實現(xiàn)節(jié)能運行,另一方面在高峰時刻,車庫內的CO等污染物質的濃度存在超標的危險。
因此,筆者建議根據(jù)車庫中車輛的進入及停放特點,采用分時控制或濃度控制的方式。采用分時控制,操作簡單無需投入改造成本,根據(jù)車庫的實際情況確定需要的最大通風量和最小通風量,根據(jù)車流的特點,設計出逐時的風機啟停表,通過人工或加裝時間繼電控制器便可實現(xiàn)。采用濃度控制,是根據(jù)車庫內的CO濃度控制送排風系統(tǒng)的運行,一般風機需要加裝變頻裝置,是地下停車庫通風系統(tǒng)運行的一種較好的優(yōu)化控制方式,在新建項目已較為廣泛的使用,也是最值得推薦的一種方式。