بیایید بابیان یک مثال واقعی، اهمیت طراحی مناسب اگزاست پارکینگ را بررسی کنیم. در اولین روز سال ۲۰۱۸، حدود هزار و چهارصد خودرو در یک پارکینگ مسقف در شهر لیورپول انگلستان، به خاکستر تبدیل شدند. این مثال نشان می دهد، حتی با وجود تجهیزات پیچیده تشخیص دود و گاز، این حوادث گاهاً رخ می دهند و البته بر اهمیت ویژه طراحی اگزاست پارکینگ صحه می گذارد.
در شرایط آتش سوزی، سیستم تهویه پارکینگ باید توانایی تخلیه موفق دود و گاز را داشته باشد. از طرفی، وجود مسیری امن برای خروج افراد از پارکینگ در شرایط اضطراری نیز ضروری است. از طرفی سیستم های تهویه می توانند تا حدی پیشرفته باشند که حتی دما را کاهش داده و با تخلیه سریع دود، کار را برای آتش نشانان ساده‌تر کنند. تأمین هوای تازه برای فضای بسته نیز از دیگر وظایف حیاتی یک سیستم تهویه در پارکینگ های مسقف است.
می توان گفت مهم ترین وظیفه سیستم تهویه یک پارکینگ، عملکرد صحیح در زمان آتش سوزی و ممانعت از ایجاد مکان هایی با غلظت بالای مواد مضر و سمی است. امّا چطور می توانیم به ساده ترین روش، سیستم اگزاست یک پارکینگ را طراحی کنیم؟ برای یافتن پاسخ این سؤال، حتماً در ادامه مقاله با ما همراه باشید.
با اینکه الزامات و مقررات طراحی اگزاست پارکینگ معمولاً بر مبنای استانداردهای مختلف محلی است، اما یک سیستم تهویه یا اگزاست باید دو وظیفه را به طور موفقیت آمیز انجام دهد:
محافظت از مسیرهای اضطراری فرار و حفظ دسترسی ساده برای تیم های اورژانس
در یک پارکینگ مسقف با تهویه ناکافی و یا تعمیر نشده، دود خودروهای ورودی، خروجی و در حال رانندگی در داخل پارکینگ، می تواند منجر به تغییر سطح مواد سمی شود. سیستم های سنتی تهویه پارکینگ، ترکیبی از فن های تأمین هوای تازه و فن های اگزاست به همراه کانال کشی است. در این نوع از سیستم ها، فن های تأمین‌کننده، هوا را با فشار از یک سو وارد کرده و منجر به خروج دود و آلاینده ها در سمت دیگر می شود. وظیفه اصلی در این سیستم های اگزاست پارکینگ، تخلیه گاز‌هایی همچون مونواکسید کربن (CO)، انواع اکسید نیتروژن (NOx) و انواع اکسید سولفور (SOx) است. این گازها کیفیت هوای درون پارکینگ را پایین می آورند.
در یک پارکینگ مسقف با تهویه ناکافی و یا تعمیر نشده، دود خودروهای ورودی، خروجی و در حال رانندگی در داخل پارکینگ، می تواند منجر به تغییر سطح مواد سمی در محیط شود.
حداکثر غلظت گاز مونواکسید در فضاهای مسقف بر اساس استانداردها مختلف تعریف شده است. اگرچه هر کشور استانداردهای مختص خود را دارد، بیان برخی از استانداردها در آمریکا، خالی از لطف نیست.
بر طبق این استاندارد، میزان مونواکسید کربن در هوا نباید بیشتر از ۲۰۰ ppm باشد. البته در حالتی که مونواکسید کربن به این میزان برسد، حداکثر در معرض قرار گرفتن برای افراد، ۱۵ دقیقه است.
بر طبق این استاندارد، حداکثر میزان غلظت کربن مونواکسید برای قرار گرفتن مداوم کارگر در هر دوره هشت‌ساعته کاری، ۵۰ ppm در نظر گرفته شده است.
این استاندارد توصیه های مربوط به فعال سازی سیستم اگزاست مکانیکی را برای مقادیر مختلف تجمع گاز CO تعیین می کند.
بر طبق این استاندارد، به منظور مطلوب بودن کیفیت هوا برای حضور یک ساعته افراد، حداکثر غلظت CO را ۳۵ ppm تعریف کرده است.
استاندارد ASHRAE انجمن گمایش، سرمایش و تهویه مطبوع آمریکا، بر روی حجم CO بسیار حساس است. به طوری که برای حضور ۸ ساعته یک کارگر در محیط کارگر، حداکثر میزان مونو اکسید کربن را ۹ ppm در نظر گرفته است. امّا رنج نرمال در اکثر استانداردهای مهندسی دنیا، برای حضور هشت ساعته کارگران در پارکینگ ها بین ۹ الی ۳۵ PPM و برای حضور کوتاه مدت افراد، عددی بین ۱۰۰ تا ۲۰۰ PPM تعیین شده است. به همین دلیل است که، یکی از چالش های جدی برای طراحان سیستم اگزاست پارکینگ، همین مسئله کنترل غلظت مونواکسید کربن است.
در روش گام به گام طراحی اگزاست پارکینگ، تعیین مکان، تعداد و پیکربندی بهینه فن های اگزاست موردنیاز برای تهویه با قابلیت پایدار نگه داشتن سطح مونواکسید کربن بر مبنای استانداردها، می تواند بسیار چالش برانگیز باشد.
(Computational Fluid Dynamics (CFD یا دینامیک سیالات محاسباتی که یکی از شاخه های مکانیک سیالات است، می تواند راه حل مناسب را ارائه دهد.
اگرچه ممکن است در پارکینگ های روباز یا نیمه‌باز، تهویه طبیعی هوا کافی باشد، اما در پارکینگ های زیرزمینی و مسقف، به منظور جلوگیری از تمرکز بیش از حد مونواکسید کربن، استفاده از فن های مکانیکی کانال کشی شده و سیستم های تهویه هوا ضروری است. استفاده از جت فن ها برای کاهش غلظت CO یکی از رایج ترین روش ها در جهان است.
با مطالعه این تحقیق و شبیه سازی های صورت گرفته در آن، خواهید دید که مدل سازی CFD چطور می‌تواند به دقت مکان نصب جت فن ها برای کاهش غلظت CO را تعیین کند. البته در استفاده از جت فن ها، دیگر نیازی به کانال کشی های پیچیده نیست و همین مسئله کار را ساده تر می کند.
در روش گام به گام طراحی اگزاست پارکینگ، تعیین مکان، تعداد و پیکربندی بهینه فن های اگزاست مورد نیاز برای تهویه با قابلیت پایدار نگه داشتن سطح مونواکسید کربن بر مبنای استانداردها، می تواند بسیار چالش برانگیز باشد.
نمونه موردی که در ادامه بررسی شده، برگرفته از کتابخانه شبیه سازی های شرکت SimScale است. می توانید یک نسخه از اطلاعات موردنیاز را از این لینک دریافت کرده و در تحلیل های شخصی خود به کار بگیرید. هدف این پروژه، ارزیابی عملکرد تهویه در یک پارکینگ مسقف و بررسی این است که آیا سیستم تهویه با جت فن، منجر به کاهش غلظت CO به میزان کافی می شود یا خیر؟
در پارکینگ فوق علامت‌های سبز محل ورودی هوای تازه با فن های تأمین کننده، نشانه های قرمز دریچه های خروجی اگزاست و شش علامت زرد نشان از محل های در نظر گرفته شده برای نصب جت فن ها است. می‌خواهیم با دو روش مختلف طراحی اگزاست، نتایج شبیه سازی CFD را مقایسه کنیم:
ارتفاع مکان در نظر گرفته شده برای پارکینگ، ۳٫۵ متر و حجم کل فضا ۲۳۶۴۲ مترمکعب است. دیگر پارامترها عبارت اند از:
– تعداد خودروهای پارک شده: ۲۰۰ خودرو
– درصد خودروهای در حال حرکت در زمان پیک (با فرض بدترین سناریو): ۴۰%
– تعداد خودروهای در حال حرکت: ۸۰
– میزان انتشار گاز CO در هر خودرو: ۸٫۱۹۴۴ میلی‌گرم در ثانیه
نتایج حاصل شده پس از شبیه سازی، اهمیت نصب جت فن ها در طراحی اگزاست پارکینگ را به اثبات می رساند. مهم ترین نتایج به دست آمده را در تصاویر زیر می بینید.
همان طور که در تصویر فوق می بینید، حداکثر غلظت CO در حالت عدم وجود جت فن ها ۱۶۳٫۹ PPM است در حالی که با استفاده از جت فن ها این عدد به ۷۳٫۶۷ PPM کاهش می یابد. به علاوه محل های قرمز در نقشه حاکی از بیشتر بودن نقاط بسیار خطرناک در حالت عدم وجود جت فن ها است.
نمونه موردی فوق تنها یک مثال ساده در استفاده از ابزارهای CFD برای طراحی اگزاست پارکینگ بود. ابزارهای آنلاین نیز برای این نوع تحلیل های مهندسی وجود دارند و مهندسان به کمک آن و با جابجایی ساده تجهیزات تهویه، می توانند نتایج را مقایسه کنند. برای تحلیل نمونه فوق، تقریباً ۱۳ ساعت زمان صرف شده است که برای پروژه ای به این وسعت، بسیار عالی است.
درهرحال، ابزارهای کامپیوتری به حدی توسعه یافته اند که طراحی اگزاست پارکینگ را بسیار راحت می کنند و می توان گفت، استفاده از آن ها در طراحی، ضروری است.