תכנון מבנים חניה כדי אופטימיזציה של תנודות טבעית ולהפחית אנרגיה

אתגר האנרגיה ב- Modern החנייה

מבני החנייה הם בין סוגי הבנייה האנרגטיים ביותר בשל הצורך המתמשך שלהם עבור אוורור מכני לדלל ולהסיר את פליטת הרכב, במיוחד פחמן חד תחמוצת (CO) וחנקן דו חמצני (NO2) מוסך חניה רגיל יכול לצרוך בין 20% ל-40% של האנרגיה הכוללת שלה רק על פעולת המעריצים, עם כמה עיצובים ישנים הדורשים עד 0.5-1.0 וואט רגל קבוע עבור ventation מכנית בלבד.

הצורך באוורור מונע על ידי קודים בריאותיים ובטיחות חיים, כגון קוד הבניין הבינלאומי (IBC) ו- ASHRAE סטנדרטי 62.1, אשר מחייב שערי חליפין אוויר לשמור ריכוזים מזוהמים מתחת לגבולות הסף.אך מוסך רבים נועדו עם מעט התייחסות לזרימת אוויר טבעית, להסתמך במקום על מעריצים גדולים ופעולות דוקטרקט ש 24/7.

מעצבים המשלבים אוורור טבעי מן ההתחלה יכולים להפחית באופן דרמטי עומסי מערכת מכנית, לקצץ חשבונות אנרגיה על ידי 30-60%, ולשפר את חוויית המשתמש.מנף ventilation טבעי ממינוף לחץ רוח וכוחות buoyancy לספק אוויר טרי ולהסיר contaminants ללא כוח מעריצים. בשילוב עם אסטרטגיות אדריכליות מתחשבות, מבנים חניה יכולים להשיג איכות אוויר בריאה תוך הפעלת אנרגיה נמוכה או נטו אפילו מבנים, כדי צמצום של אנרגיה, כלומר, כדי צמצום של תכונות אנרגיה טבעית, ולהפחית את עקרונות אנרגיה, עיצוב.

עקרונות של תנודות טבעית למבנהי חנייה

אוורור טבעי במוסך החניה מסתמך על שני כוחות נהיגה עיקריים: לחץ רוח ובקרות (אפקט הערימה) ההבנה כיצד כוחות אלה מתקשרים עם גאומטריה בנייה חיוני להשגת אוורור יעיל ללא סיוע מכני.

Wind-Driven Ventilation

הרוח יוצרת לחץ חיובי בצד הרוח של בניין ולחץ שלילי על הצד הדליף.על ידי הצבת פתחים על פני מול פנים מנוגדות של מבנה החניה, מעצבים יכולים ליצור לחץ שונה שמניעה ventilation זרימה חוצה-זרם. במוסך, זה מושג לעתים קרובות באמצעות פתחי היקפי (חלונות, פריחה או קירות פתוחים) ופירים פנימיים המאפשרים אוויר שלם של רצפת הרוח, תלוי בגודל של ריצוף הרוח, תלוי בגודל של טמפרטורות סגורות, ומבנה מקומי.

Buoyancy-Driven Ventilation (Stack Effect)

אוויר חם עולה באופן טבעי כי זה פחות צפוף מאשר אוויר קריר יותר.בחניון, חום שנוצר על ידי מנועי רכב, קרינה סולארית על הגג, וקליטת חום על ידי אלמנטים מבניים ליצור ⁇ טמפרטורה.אם למוסך יש גג גבוה או פירים אנכיים פתוח אל מחוץ לשדות התעופה העליון, אוויר חם יכול לברוח דרך פתחים גבוהים, ציור מחוץ אוויר קריר באמצעות פתחים נמוכים יותר.

מערכות היברידיות (Mixed-Mode)

באקלים רבים, ventilation טבעי לבד לא יכול לעמוד בדרישות איכות אוויר של שעות ביממה, במיוחד במהלך חום קיצוני, קר, או עדיין-אווירי תנאים. מערכות היברידיות או מעורבות להשתמש חיישנים כדי לפקח על רמות מזוהות, טמפרטורה ולחות, ולאחר מכן לפתוח באופן אוטומטי חלונות או להפעיל מאווררים עזר רק כאשר יש צורך. גישה זו מאפשרת למוסך לפעול באופן טבעי לחלוטין עבור רוב השנה, עם גיבוי מכני הראו כי יש צורך היטב.

(FLT:0Key to SuccessFLT:1) הוא ניתוח יסודי של נתונים אקלים מקומיים - עליות רוח, דפוסי טמפרטורה, והוראות רוח דומיננטיות - כדי לקבוע את האיזון האופטימלי בין טבעי מכני כלי כמו דינמיקות נוזל חישובי (CFD) ובניית מודל אנרגיה מודל אנרגיה מסייע לחזות דפוסי זרימת אוויר והחלטות עיצוב.

אסטרטגיות עיצוב עבור אופטימיזציה טבעית

האסטרטגיות האדריכליות והמבניות הבאות הוכחו כדי לשפר את האוורור הטבעי במבנים חנייה.הם צריכים להיחשב מוקדם בעיצוב קונספט, שכן החלטות רבות משפיעות על הפריסה מבנית ומחזור.

פתחים ו-Volilation Shafts

מקום וחיתוך של פתחים הם קריטיים. פתיחת מעגל - בין אם הצדדים פתוחים לחלוטין, פריחה גדולה או חלונות אופרות - צריך להיות מחולק בשני הצדדים ארוכים של המוסך לקדם אוורור צלב. כלל משותף של אצבע הוא לספק לפחות 10-20% של הרצפה כשטח פתוח על כל חזיתות.

(ב) ,0) פרטים על עיצוב כדי למקסם את היעילות: FLT:1ua

פתחים אוריינטיים בפני רוחות קיץ דומיננטיות; גוון מתאים מאפשר כוונון עונתי.
השתמש במנזרים מרווחים אופקיים לאורך אבני חן כדי לשמור על שלמות מבנית תוך מתן זרימת אוויר בין מפרץ חניה.
להימנע ממגדלים סגורים שחוסמים את זרימת האוויר; במקום זאת, השתמשו בעיצובים פתוחים של מדרגות עם קריאות חדורות או פתחי אוורור נפרדים.
ברמת הגג, להתקין מחסניות או vents טורבינות מונעות רוח כדי להציף אוויר חם עולה ללא חשמל.

דוגמה בולטת אחת היא מבנה החניה של ה-FLT:0 (National Renewable Energy Laboratory) (NREL) 1Felot 1FLT: מבנה חניה בגולדן, קולורדו, אשר משתמש בשילוב של קירות פתוחים, פירים של אוורור, ואור מרכזי היטב כדי באופן טבעי לאלץ את כל שבעת הרמות.העיצוב פוגש תקני ASHRAE ללא אוהדים מכניים באזורי החניה העיקריים, ובכך לחסוך כ- 30,000 דולר לשנה בעלויות אנרגיה.

בניית אוריינטציה ו-Leleout

ציר האורך של המוסך צריך להיות מחויב באופן אידיאלי לכיוון הרוח השורר במהלך עונות החמים והמפוזה ביותר.צורה מלבנית ארוכה עם הצד הארוך העומד בפני הרוח ממקסמת את הלחץ השונה.עבור אתרים שבהם אוריינטציה היא מחוספסת, באפיים פנימיים או הותני הדרכה יכולים להפנות את זרימת האוויר.

(ב) ,0) שיקולים:

מינימיזציה של מחיצות פנים וקירות מוצקים; השתמש בבניית מסגרת פתוחה עם עמודות בטון או פלדה וזחלים.
עיצוב מתהפך להיות פתוח למפרץ חניה סמוך ולא מנהרות סגורות, כך שרמות פועלות כאזורי מיזוג אוויר.
פירים ממצה בצד הדליף של הבניין כדי לנצל את הלחץ השלילי.
על מדרונות או אתרים רב-דרגיים, להתאים את המוסך לשימוש בפתיחה ברמת כיתה שבו ניתן.

מחקר מ-HVAC Applications (פרק 15, En Closed Vehicular) מספק הדרכה על יחסי שטח פתוחים מינימליים המבוססים על פריסת חנייה ושיעורי מחזור. Adhering להנחיות אלה תוך שמירה על המינימום שבו ניתן לשפר את איכות האוויר ואת ביצועי האנרגיה.

אפקט ומבנה

ventilation עובד הכי טוב כאשר גובה הבניין הוא לפחות שניים עד שלושה סיפורים, ואת המרחק אנכי בין פתחים נמוכים וגבוהים ממקסמים. במוסך החניה, זה יכול להיות מושג על ידי העלאת מבנה הגג או הוספת גג צג עם מחסניות רציפה. הגג צריך להיות מבודד כדי להפחית את רווח החום, אבל משטח בהיר או רפלקטיבי להפחית את חימום השמש ומשפר את הטמפרטורה הנדרשת לערה.

תוספת של אטריום מרכזי או אור לא רק מביאה אור יום עמוק לתוך המוסך, אלא גם מתנהג כמו פיר אנכי ענק עבור אוויר חם לברוח. אלה אריות יכול להיות מטופס עם גוון אוטומטי פתוח במהלך מזג אוויר חם קרוב במהלך גשם או קר קיצוני. השילוב של אפקט ערמה וכוחות רוח לעתים קרובות יוצר מערכת רגולציה עצמית: על ימים חמים, עדיין, את ההשפעה היא חזקה, על ימים רוח, על ימים, על ימים, על רוחות, על ימים, על רוחות, על ימים, לשלוט, ימים, על רוחות, לעתים קרובות.

המונחים: inside place

כל אלמנט בתוך המוסך עוזר או מעכב את זרימת האוויר.מרכיבים מבניים חיוניים - קירות הרה, ליבות מעלית - חייב להיות ממוקם אסטרטגית כדי למנוע חסימת נתיבי אוויר מרכזיים. דוכני חניה עצמם ליצור שכבת ⁇ ; המרחב הפתוח בין כלי רכב (בדרך כלל 2.4-2.7 מ') מאפשר אוויר לעבור, אבל תצורה הדוקה של חניה יכול להפחית את שטח זרימתם יעיל.

(ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

המשיכו לנהוג אליטות היישרות עם כיוון הרוח השורר; אם הרוח היא זרימה, ודאו כיסים הם רחבים מספיק (6–7 מ' מינימום) כדי לאפשר תנועה בלתי מאובחנת.
להימנע מאתרי חדרים מכניים או אזורי אחסון באמצע הצלחת הרצפה; לדחוף אותם אל המטר או ליצור נתיבי אוורור ייעודיים סביבם.
השתמש בגליל בוהק או מתגלגל ולא קירות מוצקים סביב מדרגות וגביבות מעלית.
עבור מבני חניה מעל 5 רמות, לשקול vents אנכי ביניים בכל קומה שנייה כדי למנוע קיפאון ברמה בינונית.

חומרים ו-Thermal Mass

חומרים עם מסה תרמית גבוהה - כגון בטון או מנדרי - חום כבד במהלך היום לשחרר אותו לאט בלילה, מזג תנודות טמפרטורה ממתינות וצמצום העומס הריבועי קירור. במוסך טבעי מאוורר, אינרטיה תרמית זו יכולה להיות מועילה במיוחד כי זה לחט את הטמפרטורה ⁇ שמניעה את אפקט ערימה.עם זאת, עיכובים מסיבי חייב להיות יחד עם מספיק זמן לילה מאווררים כדי לצבור חום, רק כדי לשמור על חום, רק את החום שלה, רק את החום, רק את החום, רק את החום שלה.

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

תקרה בטון אקספוז ואלמנטים מבניים לא מפזמים מסה תרמית.
השתמש משטחים בטון בצבע בהיר כדי לשקף קרינה סולארית להגביל ספיגת חום.
משלבים גגות ירוקים או ירוק אנכי על קירות חשופים כדי להוריד את הטמפרטורות האוויר הסובבות באמצעות evapotranspiration.
לוחות מתכת מבוזרים המשמשים עבור חזיתות louvers ניתן למצופה עם סימור רפלקטיבי כדי למזער את רווח החום בעת מתן זרימת אוויר.

הדו"ח "Natural Ventilation in החנייה" מדגיש מחקרים שבהם מבנים פתוחים באקלים הים התיכון השיגו תנאים נוחים עם קירור מכני אפס.

טכניקות מתקדמות: CFD Modeling and Commissioning

בעוד כללים של אגודל ושיטות קוד מרשם מספקים נקודת התחלה, השגת אוורור טבעי אמין במבנים חניה לעתים קרובות דורש ניתוח מתקדם. סימולציות נוזלים Computational נוזל (CFD) סימולציות מאפשרות למתכננים מודל זרימת אוויר, פיזור מזוההההה, וחלוקות טמפרטורה עבור טווח של מהירויות רוח, כיוונים, תרחישים דיקור מסייע אופטימיזציה של גדלים, לבדוק עיצובים שונים, ולוודא כי אין רמות אבטחה מתחת לסף מתחת לסף מתחת לרמה של בטיחות מתחת לרמה נמוכה יותר.

(ב) ויקרא י"ד:

שיעורי פליטת רכב אופייניים (גרם לכל רכב לדקה) בהתבסס על שיעורי מחזור וסוגים מנועים (גזול, דיזל, חשמל - אם כי EVs לייצר פליטות רשלנות, נוכחותם עדיין משפיעה על עומס חום).
לחץ הרוח יעיל עבור הגיאומטריה הספציפית והבניינים הסובבים.
חום פנימי מרוויח תאורה, כלי רכב, מבנה בנייה.
נתוני אקלים מקומיים בצורת תיקי שנה מטאורולוגית טיפוסית (TMY)

לאחר בנייה, מעקב אחר ביצועים הם קריטיים כדי להבטיח כי ventilation טבעי פועל כפי שנועד.זה כולל בדיקות לחץ שונות, מדידה של שערי חליפין אוויר באמצעות דעיכה גז מעקב, והתקנת חיישנים CO /NO2 עם משוב בזמן אמת כדי להתאים באופן אוטומטי את הגוון או לעסוק אוהדים היברידיים.מערכות ניהול חניה מודרני רבות יכול להשתלב עם בניית מערכות אוטומציה (BAS) כדי להתאים את הבשלה על בסיס בזמן אמת דיקור וחיזוי מזג אוויר.

שילוב עם תכונות קיימות אחרות

ventilation טבעי הוא יעיל ביותר בשילוב עם אסטרטגיות בנייה ירוקה אחרות. גישה הוליסטית מניבה הטבות סינרגיסטיות המפחיתות את השימוש באנרגיה הכוללת, לשפר את איכות הסביבה הפנימית, ועלויות מחזור חיים נמוכות יותר.

יום סיור

הפותח גם אור יום, צמצום הצורך בתאורה מלאכותית.מבני חניה עם בארות אור, גגות ראוותניות, או clerestories יכולים להשיג גורמים אור יום מעל 2%, אשר מספיק כדי לכסות נראות בסיסית.

האי החום מיטיג

מבנים חניה תורמים לאיים חמים עירוניים באמצעות סולמה כהה ו בטון מתפתל חום.שימוש בציפויים הרהרטיביים גבוהים, גגות ירוקים, או לוחות סולאריים גגות מפחיתים את הטמפרטורות פני השטח תוך שיפור הטמפרטורה שונה לערעור.גגות ירוקות מסננות גם מים גשם ומספקות בית גידול, לתרום לניהול מים סוער ומגוון ביולוגי.

רכב חשמלי וקידום עתידי

ככל שמכוניות חשמליות (EVs) הופכות נפוצות יותר, פולטות לא מזוהות זנב, ומייצרות פחות חום, דרישות אוורור טבעיות עלולות להשתנות.עם זאת, תחנות טעינה EV עצמן יכולות לייצר חום ולעתים קרובות מרוכזות באזורים ספציפיים. מעצבים צריכים לתכנן עבור אוורור מוכח בעתיד על ידי הבטחת כי נתיבי זרימת האוויר יכולים להיות מאוזנים מחדש - אומצמים על ידי הוספת ממצה מקומית שבה עומסים גבוהים - ללא מערכת תאורה מלאה.

יעילות אינטגרלית

בנייה פתוחה מסגרת לא רק מקלה על זרימת האוויר, אלא גם משתמשת פחות חומר מאשר עיצובים סגורים.הקטנת השימוש בטון ופלדה מורידה את עלויות פחמן והקמה ממותגות.עמודות ודבורים במוסך חניה טבעי ניתן לייעל עבור ביצועים מבניים וזרימה אווירודינמיקה, למשל על ידי שימוש בצורות מפלט המפחיתות את ההפרעות.

דוגמאות מעשיות ו Case Studies

1 West Coast Garage, סן פרנסיסקו

מוסך בן שש קומות משתמש בחזית כפולה: שכבה חיצונית של פריחה אופקית שניתן להתאים עונתית, ושכבה פנימית של גריל פתוח למניעת כניסת פסולת.סימולציה CFD אישרה כי ventilation רק עונה שינויים אוויריים בקוד-required עבור 85% של השנה הגיבוי מעריצים מופעל רק כאשר התנועה עולה על 50 כלי רכב לשעה לכל נתיב אנרגיה.

אוניברסיטת טקסס בניין חניה, אוסטין

Atrium מרכזי עם קאנופיית translucent משמש גם אור וגם ממצה כימטי.המבנה מוכוון מדרום מערב כדי ללכוד רוחות דומיננטיות מן המפרץ. משני הצדדים, vents בעלות נמוכה יותר מוגנים מפני גשם על ידי יתר, בעוד vents ברמה גבוהה בסיפון הגג משמשים כמתישות טבעית. Post- דיקור הראה רמות CO מתחת ל -9 שעות בממוצע מתחת ל ; p מ קיבולת בינונית פחות מ -50 שעות בממוצע).

דוגמה: Car Park Bismarckstrasse, Berlin

מוסך בטון קיים לאחר חתומה עם פתחים חדשים נחתכו לתוך קירות חיצוניים, מחסנית גג, ומערכת התאוששות חום (לגביע חורף) עלות רטרוfit פחות ממחצית מחיר של מערכת אוורור מכני חדש ולהפחית צריכת חשמל עבור ventilation על ידי 75%.שיעורים למדו כוללים את החשיבות של איטום דליפות אוויר לא מאומתים לטסישות בחורף להימנע מצריכת חשמל קיצונית עבור שליטה אווירית.

שיקולים וקוד

קודי בנייה מאפשרים ventilation טבעי כאלטרנטיבה למערכות מכניות אם המעצב יכול להפגין ביצועים מקבילים. בארצות הברית, IBC (סעיף 406.3.3) מאפשר ventilation טבעי במוסך פתוח, מוגדר כבעל לפחות 40% משטח הקיר חד מילימטר פתוח.עבור מחסנים סגורים, ASHRAE 62.1 דורש מינימום של 0.75 מטר / גניבת של מחסנית, עם זאת, עם זאת, יש צורך במקרים של בדיקות קיסרי תיבות של ציוד טבעי (A) עם זאת, עם זאת, עם זאת, עם ביצועים קבועים, עם זאת, עם זאת, עם זאת, עם זאת, עם אספקת דלקות CD) עם מחסנים, עם מחסנים, עם אספקת דלקות, עם מחסנים C.

מסקנה

תכנון מבני חניה לייעל את האוורור הטבעי אינו רק אסטרטגיה מוכחת לצמצום צריכת האנרגיה והעלויות התפעוליות, אלא גם תואם מטרות קיימות רחבות יותר ונוחות של הדיירים.באמצעות תשומת לב זהירה לבניית אוריינטציה, מיקום פתיחה, פריסה פנימית, ובקרת מערכת היברידית, אדריכלים ומהנדסים יכולים ליצור מוסך באופן טבעי עבור רוב השנה תוך שמירה על רשת בטיחות מכנית עבור תנאים קיצוניים.

התוצאה היא סוג בניין שאינו יותר ניקוז ברשת, אלא מודל של עיצוב פסיבי בפועל.כפי שחשמל ובקרות בנייה חכמות מראש, הסינרגיה בין אוורור טבעי, אור יום ואנרגיה מתחדשת תהפוך אפילו יותר חזקה. מעצבים שמשקיעים באוורור טבעי היום בונים עבור עתיד נמוך יותר, בריא יותר.