تهویه پارکینگ بسته مطابق نشریه اشره و حل یک مثال

زمان تقریبی مطالعه این مقاله : 10 دقیقه

مقدمه:

برای اینکه یک سامانه تهویه مناسب برای پارکینگ های بسته و زیر زمینی طراحی شود لازم است که ابتدا نرخ تهویه مناسب تعیین شود. برای تعیین نرخ تهویه کافی برای پارکینگ ها دو عامل را باید در نظر گرفت. : تعداد خودرو هایی که کار می کنند و مقدار ذرات منتشر شده از اتومبیل در هوا.

در این مقاله با در نظر گرفتن عواملی مختلفی که در تهویه پارکینگ های زیر زمینی موثر هستند ضمن بررسی این عوامل ، یک روش طراحی برای تعیین نرخ تهویه مناسب ارئه شده است. همپنین نشان داده است که نرخ تهویه واقعی استفاده شده در پارکینگ های بسته به صورت قابل توجهی پایین تر از نرخ های پیش نهادی توسط استانداردها است.  استفاده از نرخ تهویه به دست آمده از این روش موجب کاهش ظرفیت سامانه تهویه و به تبع آن کاهش هزینه های اولیه سامانه خواهد شد.

پارکینگ های اتومبیل ممکن است کاملا بسته باشد یا بخشی از آن ها باز باشد.  پارکینگ هایی که بخشی از آنها باز باشد معمولا روی سطح زمین قرار دارند. و اطرافشان باز است. نیازی به تهویه مکانیکی ندارند. از طرف دیگر پارکینگ که زیر زمین قرار دارند معمولا کاملا بسته و نیازمند به تهویه مکانیکی هستند. در واقع در نبود تهویه در تاسیسات پارکینگ های بسته، کیفیت هوای داخل دچار مشکلات زیادی میشود.

جدی ترین مشکل، افزایش سطح مونوکسید کربنی است. که توسط خودرو ها تولید میشود. خطرات دیگر مربوط به پارکینگ های بسته عبارتند از دود بنزین و گازئیل و ترکیباتی دیگر چون اکسیدهای نیتروژن و دود موتورهای دیزلی. لذا نیاز نیست که تهویه مناسبی برای پارکینگ های زیر زمینی صورت گیرد.

تعیین نرخ تهویه

برای مشخص کردن نرخ تهویه کافی برای پارکینگها، دو عامل به طور کامل باید در نظر گرفته شوند. تعداد اتومبیل های که  روشن می باشند و مقدار پخش آیالنده ها توسط این خودرو ها.

تعداد اتومبیل های روشن بستگی به نوع کاربری ساختمان دارد که پارکینگ مورد نظر به آن  سرویس می دهد  و ممکن است از ۳%  کل خودرو ها  در فروشگاه ها  تا ۲۰% کل خودرو ها در استادیوم ورزشی تغییر کند . انتشار CO به خصوصیات مجزای هر خودرو بستگی دارد وتابع عامل های مثل عمر ماشین ،قدرت موتور و سطح تعمیر و نگه داری ماشین است.

استاندارد فوق  ANSI/ASHRAE62-1989با عنوان ” تهویه جهت کیفیت قابل قبول هوای داخل” نرخ ثابت را برای پارکینگ های بسته FT²)/CFM 1.5 )m²  .S  / L 7.62   از مساحت ناخالص کف تعیین کرده است. بنابر این جریان تهویه در حدود ۲۵/۱۱ تعویض هوا در ساعت (ACH) برای پارکینگی با  (8FT²) 2/5M²  ارتفاع سقف مورد نیاز است . با این وجود بعضی از دستور العمل های قانونی نرخ تعویض هوا  را ۴ تا ۶ تعویض هوا در ساعت معین کرده اند.

علاوه بر این در مواقعی که مقدار تهویه بر اساس کنترل منوکسید کربن انجام می شود بعضی دستورالعمل ها برای کاهش توان مصرفی دمنده ها اجازه می دهند نرخ تهویه تغییر کند یا کاهش یابد. بدین صورت که توسط یک سامانه پایش که به صورت شبکه با تجهیزات مکانیکی خروجی در ارتباط باشد بتوانیم بطور پیوسته   CO راکنترل کنیم و توسط این سامانه هشدار دهنده تمرکز آن را هدایت کنیم.

سطح قابل قبول غلظت آلاینده ها به طور قابل توجه از یک مجموعه قوانین به مجموعه دیگر تغییر می کند . یک اجماع نظر در مورد سطح قابل قبول آلودگی برای پارکینگ های بسته مورد نیاز است .

متاسفانه استاندارد ۶۲-۱۹۸۹ بحث کنترل تهویه به وسیله پایش آلودگی برای گاراژ های بسته مورد توجه قرار نداده است . بنابراین در این مقاله به این موضوع به صورت گسترده تری پرداخته می شود.

مقررات تهویه:

جدول ۱ خلاصه ای از کد های موجود و استاندارد ها را برای تهویه پارکینگ هی بسته در آمریکا و چند کشور دیگر را نشان می دهد . همان طوری که در جدول ۱ نشان داده شده است ، محدوده قرار داشتن در معرض CO  بین مقررات موجود در آمریکا و سایر کشور ها یکسان نیست.

با این حال دستورالعمل ها میزانی برای خطر قرار گرفتن در معرض CO را در پارکینگ معرفی می کنند . محدودیت ۲۵ PPM برای در معرض CO قرار گرفتن در دراز مدت تقریبا بین کدها و استاندارد های جدول شماره۱ مشترک است. نرخ تهویه مورد نیاز پیشنهادی توسط ASHARE و سایر کدها مستقل از مشخصات پارکینگ است و پارامترهای مختلفی را که ممکن است بر روی کیفیت هوای داخلی تاثیر بگذارند  مثل نرخ تولید و انتشار سطح قابل قبول آلاینده را در نظر نمی گیرد.

یک روش طراحی جدید نیاز است که نرخ تهویه مورد نیاز برای محدوده گسترده از پارکینگ ها را تعیین کند . این روش طراحی باید انعطاف پذیر باشد و نه تنها با محدودیت های قرار گرفتن در معرض CO  که به وسیله استاندارد ها تعریف می شوند تطابق داشته باشد ، بلکه با تغییرات میزان انتشار آلاینده ها از موتور وسایل نقلیه مطابقت کند.

در این مقاله از نتایج یک آزمایش که در آمریکا انجام شده است برای بررسی و به دست آوردن روش طراحی استفاده شده است.حوزه اندازه گیری برای مشخصات ۷ پارکینگ امتحان شده است . مقادیر تعویض هوا با استفاده از تکنیک گاز رد یاب اندازه گیری شده اند.

ابتدا گاز ردیاب (SF 6) مستقیما یا از میان دمنده های تغذیه به داخل ساختمان تزیق مشود . سپس غلظت گاز رسام با استفاده  از دستگاه پر تابل کروماتوگراف گازی جاذب الکترون پایش و اندازه گیری شده است .

جدول ۲ تعدادی از نتایج گرفته شده در خلال آزمایش برای ۷ پارکینگ گفته شده را خلاصه کرده است . مقادیر ACH، بیانگر نرخ تعویض هوا در ساختمان است که با استفاده از تکنولوژی گاز رد یاب  اندازه گیری شده است و مقادیر (CFM/FT²) نرخ تهویه کل را معرفی می کند.

در جدول ۲ ، حداکثر  و متوسط تمرکز CO اندازه گیری شده در طول روز برای توصیف کیفیت هوای داخل پارکینگ های آزمایش شده آمده است. همانطور که در جدول ۲ نشان داده شده  است . نرخ های تهویه همه موارد زیرFT²)/CFM  1.5 )  M² .S /L  7.62 بوده که توسط استاندارد ۱۹۸۹-۶۲ پیشنهاد داده شده است ولی سطح CO در تمام پارکینگ ها هرگز از ۳۵PPM  تجاوز نمی کند .

تنها پارکینگی که نرخ تهویه آن نزدیک به  (1.5CFM/FT) است ، گاراژ E  است که به یک مرکز خرید بزرگ در طول روز بسیار مورد استفاده قرار می گیرد ، سرویس می دهد.

توجه شود که همه پارکینگ ها بجز پارکینگ B به طور پیوسته تهویه می شوند  در پارکینگ B از سنسور های CO  برای کنترل عمل فن ها تغزیه می شود .

از مطالعاتی که انجام شد نتایج زیر به دست آمد:

1- مقدار آلاینده ها در تمام پارکینگ های بسته ای که مورد بررسی قرارگرفته اند ، کمتر از مقداری بود که در سخت گیرانه ترین  مقررات ، مجاز شناخته  شده بود    به عبارت دیگر غلظت منواکسیدکربن در طول ۸ ساعت اندازه گیری کمتر از 25ppm  می باشد.

2- نرخ تهویه واقعی که برای پارکینگ های مورد بررسی انجام می گرفت بسیار کمتر از پیشنهادی  بود  که  توسط  استاندارد  ۱۹۸۹-۶۲  داده شده  است،به عبارت دیگر  (CFM/FT²)  7.62 L/S.M² 1.5

3-  در هر نقطه که  کنترل میزان تهویه  بطور خودکار متناسب با نیاز انجام گرفته بود کیفیت هوای داخل در حد قابل قبولی بود.

4-عامل های مهمی که بر کارایی سامانه تهویه در برقراری سطح co ( NOx) قابل قبول در پارکینگ های بسته تاثیر می گذارند عبارتند ازمکان دمنده های تغذیه و تخلیه، الگوی کشش ترافیک و تردد خودروها، تعداد ماشین های در حال حرکت و مدت زمانی که هر خودرو در پارکینگ حرکت می کند.

هر طراحی کاربردی برای معین کردن تهویه مورد نیاز برای پارکینگ های بسته باید در برابر این عامل ها مسئول باشد.

از نتایج مطالعه شده واضح است که نرخ جریان تهویه تعیین شده در استاندارد ۱۹۸۹-۶۲ برای پارکینگ های بسته منسوخ شده است.

جدول شماره 1 – استانداردهای تهویه مورد نیاز برای پارکینگ های سربسته

برای اینکه غلظت آلاینده ها در پارکینگ ها در حد قابل قبولی باشد که توسط مراجع ذی صلاح بهداشتی تعیین شده .لازم است که دستوالعمل های طراحی جدیدی تهیه شود تا میزان انرژی مصرفی دمنده نیز بیش از حد نباشد . این دستورالعمل باید تغییرات عواملی مانند الگوی تردد خودروها مدت زمان حرکت خودرو ها در پارکینگ و تعداد خودرو های در حال تردد را به حساب اورد.

جدول شماره 2 – خلاصه از نتایج تست 7 پارکینگ

 

جدول شماره 3 – نرخ انتشار CO  برای خودرو

روش طراحی

بر اساس نتایج چندین آنالیز پارامتریک و مطالب گفته شده یک روش طراحی ساده برای تعیین نرخ جریان تهویه مورد نیاز برای بر قراری یک سطح قابل قبول co  در داخل پارکینگ ها را ارائه می کنیم. نرخ تهویه برای پارکینگ ها ی بسته در دو قالب می تواند بیان شود :

1- نرخ جریان بر واحد سطح (1.5cfm/ft²)  ۲ L/s.m7.62 .

2- حجم هوای تعویض شده در واحد زمان (ACH)  .

نرخ تهویه طراحی شده مورد نیاز برای پارکینگ های بسته به چهار عامل زیر وابسته است:

• حد مجاز آلایندها در پارکینگ.
• تعداد خودرو های روشن در بد ترین حالت (اوج).
• طول مسیر حرکت و زمان روشن بودن اتومبیل ها.
• نرخ انتشار آلایندها از یک اتومبیل معمولی در شرایط مختلف.

برای تعیین درست نرخ طراحی تهویه برای پارکینگهای بسته اطلاعات و داده هایی برای این عامل ها باید موجود باشند .

دستورالعمل  کلی برای روش طراحی

برای محاسبه نرخ تهویه طراحی مورد نیاز برای پارکینگ های بسته می توان رویه های زیر را دنبال کرد:

مرحله ۱ :جمع کردن اطلاعات زیر:

۱-تعداد خودرو های روشن در ساعت اوج استفاده ( N) برای تخمین مقدار از انجمن     (NITI TRIP GENERAION HAND BOOK)  استفاده می کنیم .

۲-متوسط نرخ co خروجی برای یک خودرو معمولی در ساعت ER  (gr/hr)

نرخ انتشار co برای خودرو به چند عامل مثل مشخصات وسیله نقلیه ، انواع سوخت ، شرایط عملکرد وسیله نقلیه و شرایط محیطی بستگی دارد . اطلاعات حاضر شده در ASHAREHandbook که در جدول ۳ خلاصه شده است ، می تواند برای تخمین نرخ انتشار co برای یک خودروی معمولی استفاده شود.

به طور کلی انتشار آلایندهای داغ برای جایی که ماشین ها برای مدت کوتاهی پارک شده اند معمول است ، مانند مراکز خرید.

اما انتشار آلاینده های سرد  برای جایی که ماشین ها برای یک مدت طولانی پارک شده اند مانند ساختمان های اداری معمول است .

۳-  میانگین طول حرکت اتومبیل در پارکینگ و زمان روشن بودن آن که در این خصوص از هند بوک اشره برای تعیین تعداد دفعات ورود و خروج اتومبیل ها می توان استفاده کرد. مقادیر بالا برای بدترین سناریو ها مانند ساعات پر ازدحام و یا وقایع خاص مورد استفاده قرار می گیرند.

۴ – سطح غلظت قابل قبول co در داخل پارکینگ ها (co max ppm).

۵ – مساحت کل کف پارکینگ Aꜰ  ( m²).

مرحله ۲:

برای معین کردن بالاترین نرخ تولیدی)( gr/hr.m²)۲ (gr/hr.ft   GR

پارکینگ ها در واحد مساحت کف از معادله ۱ استفاده می کنیم.

معادله: 1                                               f=GR/GR◦ *100

مقدارنرمال نرخ تولیدی با استفاده از مقدار مرجع

GR◦=26.8 gr/hr.m² (GR◦=2.48 gr/hr.ft²)

این مقدارمرجع با استفاده از بد ترین شرایط انتشار و خروج (انتشار در فصل زمستان ) برای پارکینگ های واقعی بسته در نظر گرفته شده است .

معادله  : 2                                                GR=N*ER/AF

مرحله ۳:

محاسبه نرخ  تهویه مورد نیاز در واحد مساحت کف(cfm/ft² or L/s.m²)  را به وسیله معادله ۳ تعیین کنید.  ارتباط موجود به وسیله معادله ۳ به حداکثر سطح قابل قبول انباشت CO (COMAX) بستگی دارد.

معادله:3                    C.f.T =L/s.m²

که: ضریب همبستگی ، C  از طریق زیر بدست میاید:

Where, the correlation coefficient, C is given below:

1.204´10^–3 L/m²·s² (2.370´10^–4 cfm/ft²·s) for CO=15 ppm

C=  0.692´10^–3 L/m²·s² (1.363´10^–4 cfm/ft²·s) for CO_max =25 ppm

0.482´10^–3 L/m²·s² (0.948´10^–4 cfm/ft²·s) for CO=35 ppm

جدول 4 –  نرخ انتشار گاز مونواکسید کربن برای یک اتومبیل

Tمتوسط زمان روشن بودن ماشین ها در داخل پارکینگ بر حسب ثانیه است

مثال نمونه:

برای 2 طبقه پارکینگ سربسته و با ظرفیت کل 450 ماشین و مساحت کل طبقات برابر 89300 فوت مربع ( 8300 مترمربع ) و ارتفاع میانگین سقف برابر با 9 فوت که معادل 2.75 متر میباشد و کل زمان کارکرد یک ماشین برابر 2 دقیقه خواهد بود ، محاسبه کنید نرخ تهویه هوای مورد نیاز برای این پارکینگ سربسته به دو شکل L/S.m²  و تعداد دفعات تعویض ( ACH  ) به شرطی که حداکثر سطح منواکسید کربن ( CO ) از ppm  25 در محیط بیشتر نشود.فرض کنید که تعداد ماشین های روشن درحال کار  40% کل  ظرفیت پارکینگ مورد نظر باشد(ضمنا پارکینگ یک فروشگاه بزرگ میباشد).

مرحله اول :

N=450*0.4=180 تعداد ماشین ها

متوسط نرخ انتشار در یک روزهای  زمستان بوسیله استفاده از دادهای جدول 3:

*** میانگین چهار عدد در زمستان را در نظر گرفته اند:

ER=3.61+3.38+20.74+18.96=11.66gr/min

T=120 s ,COmax=25 ppm

مرحله دوم :

محاسبه نرخ انتشار منواکسید تولیدی عبارت است از:

GR=180*11.66 gr/min *60 /8300 m²=15.17 gr/h.m²

F=15.17/26.8*100=56.60

مرحله سوم :

محاسبه نرخ تهویه مورد نیاز:

استفاده از همبستگی معادله 3 برای حداکثر COmax=25 ppm   نرخ تهویه بر حسب( لیتر بر ثانیه .متر مربع بدست می آوریم:

L/s.m²=0.692*10¯³*56.60*120s=4.7

و نوع دوم با (ACH ) تعدادتعویض در ساعت.

ACH=4.7L/s.m²*10¯³L/m³*3600s/h//2.75m=6.1

ACH=6

توجه:

*اگر نرخ آلاینده ها بر اساس عدد ER=6.6 gr/min  ( که برابر 80% آلاینده داغ و 20% آلاینده سرد خواهد بود که بر اساس اطلاعات مرجع تهیه شده از جدول 3 و تهویه حداقل مورد نیاز 3.5ACH  و یا به عبارت دیگر 2.67L/s.m²)

*فرض براینکه زمان حرکت بزرگتر از مقدار تهیه شده توسط استاندارد ASHRAE  و استفاده میشود برای بیان بدترین شرایط ( رویداد کریسمس و یا هر اتفاق غیر عادی دیگری).

اگر زمان حرکت  بیش از 3 دقیقه در نظر گرفته شود ، محاسبه نرخ تهویه باید 7.05L/s.m² or 9.2 ACH و بستگی به جریان نرخ تهویه پیشنهاد شده در استاندارد اشره 1989-62 دارد.

نتیجه گیری:

خلاصه و نتیجه گیری در این مقاله روش طراحی جدیدی برای تعیین حداقل نرخ تهویه مورد نیاز برای پارکینگ های بسته بیان شد . روش طراحی جدید قابل انعطاف است و می تواند جوابگوی چندین عامل زیر در داخل پارکینگ ها باشد:

الف -سطح قابل قبول co

ب- تعداد ماشین های در حال حرکت

ج- متوسط انتشار co

د- متوسط زمان حرکت در داخل پارکینگ ها .

مطالعاتی که انجام شده و نتایجی که در مکان های مختلف U.C نشان داد که نرخ تهویه واقعی استفاده شده در پارکینگ های بسته  به صورت قابل توجهی پایین تر از نرخ های پیشنهادی توسط استاندارد (۶۲-۱۹۸۹) یعنی1.5 CFM/FT²

7.62 L/s.m² است. با کاهش پیوسته در نرخ انتشار آلودگی وسایل نقلیه موتوری ، انتظار می رود که نرخ تهویه مورد نیاز برای پارکینگ های بسته کاهش یابد . بنابراین هزینه اولیه سامانه تهویه مکانیکی می تواند کاهش یابد.

علاوه بر این استفاده از سامانه تهویه کنترل کننده آلودگی به طور قابل توجه در هزینه عملکرد سامانه تهویه پارکینگ صرفه جویی خواهد کرد.

به هر حال برای تعیین سطح حداکثر  قابل قبول آلودگی در داخل پارکینگ ها به خاطر دود خروجی ماشین ها، که گاز های بنزین و بخارات روغن است ، تحقیق بیشتری نیاز است.