評中級工程師條件論文范文地下車庫通風變頻調節(jié)的原理
近年來，地下車庫的建設項目迅速增加。地下車庫的通風排煙系統(tǒng)通常采用定風量通風排煙系統(tǒng)。根據(jù)《汽車庫、修車庫、停車場設計防火規(guī)范》(GB50067-97)，排煙風機的排煙量應按換氣次數(shù)不小于6次/h計算確定。
摘要 本文分析了地下車庫定風量通風系統(tǒng)和簡單變風量調節(jié)系統(tǒng)的優(yōu)缺點;闡述了地下車庫通風變頻調節(jié)的原理;說明了變頻調節(jié)應用于地下車庫通風的具體方法;介紹了變頻調節(jié)應用的具體工程實例。
關鍵詞 評中級工程師條件,地下車庫,通風排煙系統(tǒng),定風量,變風量,變頻調節(jié),節(jié)能
1 引言
設計者往往按以上規(guī)定確定車庫的排煙量，并采用單風機單風道系統(tǒng)，即把排風和排煙系統(tǒng)合用，平時排風量與火災時排煙量相同。這種做法，具有系統(tǒng)簡單、初期投資少的優(yōu)點，但卻往往不能根據(jù)車庫具體情況對其通風系統(tǒng)進行管理和控制，有時不能滿足車庫內的空氣品質要求，也不節(jié)能。
目前，一些地下車庫采用了簡單變風量調節(jié)方法，主要有間歇控制法和雙速風機法。前者根據(jù)不同時段出入地下車庫車輛數(shù)的變化，來確定開啟或關閉風機。當車庫內汽車出入頻繁時，開啟風機，反之，關閉風機。后者則是采用雙速風機，當車庫內汽車出入頻繁時，開啟風機的高速擋，反之，開啟風機的低速擋。但是，這兩種控制方法都過于簡單，不能很好地改善地下車庫內的空氣品質，也不能最大限度地節(jié)能。
隨著科技的發(fā)展，變頻技術在暖通空調行業(yè)中得到應用，使地下車庫通風排煙系統(tǒng)克服上述缺點成為可能。
2 風機變頻調節(jié)的原理
由流體力學知識可知，風機的風量與轉速成正比，壓頭與轉速的2次方成正比，軸功率與轉速的3次方成正比。改變轉速，風機的風量、壓頭和軸功率也隨之改變。而電機轉速與輸入頻率成正比，改變頻率就能改變電機轉速，從而達到風機調節(jié)的目的。當風機風量為原來的75%時，風機消耗功率僅為原來的42.2%，節(jié)能57.8%。而用閥門調節(jié)時，僅節(jié)能5%左右。因此，地下車庫采用風機變頻調節(jié)技術，節(jié)能效果顯著。
而且，對風機進行變頻控制，還可以實現(xiàn)風機電機的軟啟動、軟停機，減小電流對電機的沖擊以及設備的振動、噪聲和磨損，延長設備的使用壽命，并減小對電網(wǎng)的沖擊，提高系統(tǒng)的可靠性。
3 應用風機變頻調節(jié)的設計方案
地下車庫通風的主要目的是排除和稀釋汽車排放的有害物質，主要有CO、HC及NOX等。測試表明，在低速狀態(tài)下，以上污染物發(fā)散量的體積比分別為 7：1.5：0.2。由此可見，只要把CO的濃度稀釋到衛(wèi)生標準規(guī)定的濃度，其他污染物的濃度也能滿足衛(wèi)生要求。對于地下車庫來說，汽車出入地下車庫的情況往往隨時間的不同而變化，其所需通風量也相應不同。根據(jù)特征和用途，各種性質的地下停車場停車情況也有很大的區(qū)別。一般地，商務、辦公大樓地下車庫，上下班時間段內是汽車出入車庫的高峰時期，也是汽車污染物排放的高峰時期，此時，為排除和稀釋汽車排放的有害物質，車庫需要通風量就多些;而在其他時間里，需要的通風量會少些。
采用風機變頻調節(jié)的通風系統(tǒng)風道與單風道單風機系統(tǒng)完全相同，排風機采用高溫消防排煙風機，平時排風，火災時排煙，風機風量按換氣次數(shù)不小于6次/h選取。圖1為風機變頻調節(jié)原理圖。在排風機進口前的風道內安裝一個CO傳感器，測得車庫內實時CO的濃度
后，反饋給中央控制器PCD。通過與設定值的比較，PCD發(fā)出指令，指示變頻器對風機實行變頻調速，改變風機的轉速，從而改變風機的風量，使其與實際需要的通風量相匹配。同時，
圖1風機變頻調節(jié)原理圖
送風機PCD對送風機變頻器發(fā)出指令，改變送風機的風量，使其始終占排風機風量的80%-85%，以保持車庫內有一定的負壓。系統(tǒng)的CO濃度設定值對于不同使用性質和用途的地下車庫有不同的規(guī)律性，需要在運行管理過程中進行觀察和調試，才能達到理想的效果。在車庫發(fā)生火災煙氣被排除后，要及時檢查和更換 CO傳感器，以保證系統(tǒng)能重新正常運行。
4 工程實例
某辦公樓地下車庫，面積為2000m²，層高為3m，設計停車量為60 輛。原設計通風系統(tǒng)，排風機風量按6次/h換氣次數(shù)計算，為36000m³/h，壓頭為700Pa，電機功率為11kW;送風機風量按5次/h換氣次數(shù)計算，為30000m³/h，壓頭為550Pa，電機功率為7.5kW。原設計系統(tǒng)按定風量運行。
系統(tǒng)投入運行后發(fā)現(xiàn)，由于車庫的形狀不規(guī)則及車道布置的不合理，使得各車道上的車流量分布很不均勻，從而導致各車道上方的CO濃度有很大差異;同時各時段里車庫內各車道上方的CO濃度也不同。在每天的大部分時間里，車庫內進出的車輛較少，所需的通風量也較少。在上、下班時間段里，車庫進出的車輛最多，車庫所需的通風量最大。在這種情況下，系統(tǒng)定風量運行，每天運行18小時，每度電費0.8元，每年的運行電費約為9.76萬元。后因系統(tǒng)和設備老化需要更新，出于節(jié)能的考慮建設單位要求改造成變風量系統(tǒng)。
經(jīng)方案比較，對上述工程進行了風機變頻改造，根據(jù)CO實際濃度對風機進行變頻調節(jié)。按照ASHRAE的標準，地下車庫CO允許最高體積分數(shù)為35×10-6(40.55mg/m³)。通風系統(tǒng)各風閥始終處于最大開度位置(滿足系統(tǒng)平衡需要)，以減小系統(tǒng)阻力。在總風管道長度的2/3處安裝壓差傳感器，設定風機的最低運行頻率以保證系統(tǒng)所需的最小壓力。系統(tǒng)改造完成投入使用后，風機在每天18小時的運行時間內約有5小時的風量為設計風量，8小時的風量為設計風量的80%，另外5小時的風量為設計風量的50%。經(jīng)計算，當風機風量為設計風量的80%時，實際能耗為設計能耗的51%;當風機風量為設計風量的50%時，實際能耗為設計能耗的15%。這樣，每年的運行電費約為5.28萬元，可節(jié)約4.48萬元。如果變頻器的價格按1000元 /kW計算，初期變頻器投資要增加1.85萬元，一年節(jié)約的運行電費即可收回增加的投資�？梢姴捎蔑L機變頻調節(jié)具有顯著的節(jié)能效果，可以獲得可觀的經(jīng)濟效益。
5 結語
地下車庫平時的通風量與汽車的進出頻率有關，如果把通風排煙系統(tǒng)設計成定風量系統(tǒng)，運行時風機風量固定不變，必然造成能源浪費，且運行費用過高。如果把系統(tǒng)設計成采用風機變頻調節(jié)的變風量系統(tǒng)，風機的總風量仍按原設計風量選取，運行時根據(jù)CO濃度，調節(jié)送、排風機轉速，改變送、排風量。這種設計方案可以顯著地節(jié)能，大大節(jié)省運行費用，同時也滿足相關規(guī)范的要求。因此，地下車庫通風排煙系統(tǒng)的風機變頻調節(jié)技術具有廣闊的應用前景。
