گروه مهندسان جوان تاسیسات (مکانیک)

طراحی سیستم تهویه ساختمان

الف) ساختمان های تجاری – اداری

1-      در قسمت حسابداری و سایر قسمت های مشابه در ادارات عمومی، تعداد نفرات 75ft2 را حداکثر یک نفر در نظر می گیرند. در دفاتر خصوصی تراکم افراد به یک نفر درft2 200 کاهش می یابد. در اتاق های انتظار، اتاق های کنفرانس و اتاق های مدیران تعداد افراد ممکن است به یک نفر در    ft2 20 افزایش پیدا کند.

2-      بار سیستم روشنایی در این ساختمان ها تقریبا 2 تا5w/ft2  در نظر گرفته می شود.

3-      هنگامی که بارالکتریکی برابر یا بیشتر از 6w/ft2  باشد، باید با استفاده از تخلیه هوا مقداری از حرارت را از منبع تولید آن دفع کند

4-      مساحت مورد نیاز برای تجهیزات الکتریکی و مکانیکی ساختمان های اداری حدود 8 تا 10 درصد مساحت ناخالص ساختمان است. مساحت مورد نیاز برای تجهیزات الکتریکی و مکانیکی ساختمان های اداری حدود 8 تا 10 درصد مساحت ناخالص ساختمان است.

5-       برای عبور کانال ها، لوله ها و تجهیزات به 3 تا 5 درصد مساحت ناخالص هر طبقه مورد نیاز می باشد.

6-       برج های خنک کننده به ازای هر 400 ft2 از مساحت ساختمان حدود 1 ft2را اشغال می کنند. 

ب) ساختمان های تجمعی _ آمفی تاترها

1- در این ساختمان ها بار اصلی سرمایشی ناشی از حضور افرادو تغذیه هوای تازه است. تعداد افراد را می توان از تعداد صندلی ها و یا با تقریب حدود 7.5 تا  10 ft2به ازای هر نفر تخمین زد.

2- هوای تازه مورد نیاز افراد برای این ساختمان ها طبق استاندارد 62 انجمن ASHRAE بین 15 تا 60 CFM به ازای هر نفر است.

3- بازده فیلترهای هوای ساختمان های تجمعی باید 30% باشد.

4- در فصل سرمایشی معمولا هوای قسمت جایگاه ها از بالا تغذیه می شودو برگشت هوا می تواند از زیر صندلی ها و یا ارتفاع پایین در اطراف جایگاه ها صورت پذیرد. اگر دریچه های برگشت در زیر صندلی نصب شوند نباید سرعت هوا از275 FPM بیشتر باشد. استفاده از دریچه هایی که فاصله آن ها از یکدیگر 30 Cm است نتایج رضایت بخشی خواهد داشت.

ج) استادیوم ها

1-  معمولا در سالن های ورزشی کوچک از سیستم های تشعشعی در پیرامون و سیستم تهویه مرکزی با 4 تا6 بار تعویض هوا در ساعت استفاده می کنند.

2-  اتاق های رختکن نیاز به تهویه مطبوع دارند و به میزان تغذیه هوای تازه آن ها باید از 2 تا 3CFM  در هر فوت مربع باشد. 

د) استخرهای شنا

1 - هوارسان در استخرها معمولا برای سرمایش یا رطوبت زدایی با استفاده از 100% هوای تازه انتخاب می شود.

2-  شرایط طراحی استخرهای معمولی به شرح زیر می باشد:شرایط هوای داخل برای استخرهای معمولی و آب درمانی 80F  و  RH=60% می باشد. دمای آب برای استخرهای معمولی 75 تا 85F  برای استخرهای آب درمانی 85 تا 95F  و برای استخرهای مسابقه 72 تا 75 F است. این دما برای استخرهای نگهداری حیوانات دریایی 102 تا 117F   می باشد.

3-  در اغلب موارد باید هوای استخر را یک تا دوبار در ساعت تعویض کرد. در اکثر مقررات وقتی برای استخر سیستم تهویه مطبوع وجود نداشته باشد تعداد دفعات تعویض هوا 6 مرتبه در ساعت ذکر شده است.

4-  مقدار صدای مجاز محوطه استخر باید حدود NC45 تا NC50 باشد.

5-فشار محوطه استخر باید حدود 0.05 تا 0.15in WG کمتر از فضاهای مجاور باشد.

تهویه طبیعی

نیازهای طرح

-         با در نظر گرفتن درچه ها و مسیرهای هوای ورودی در محل مناسب از مکش داخلی جلوگیری می شود.

-         ازدیاد گرمایی داخلی به حداقل رسانده می شود.

-         گرمای ناشی از تابش خورشید از طریق نورگیرها محدود می شود.

-         تهویه طبیعی زمانی بهتر صورت میگیرد که فاصله کف تا سقف بیشتر باشد.

-         شکل ساختمان به گونه ای باشد که باد اختلاف فشار کافی را بین ورودی و خروجی به وجود آورد.

-         دریچه های خروجی نباید در مسیر باد باشد.

-         نشت هوا از قسمتهای دیگر ساختمان به حداقل برسد. برای کنترل بهتر عبور هوا از مسیرهای تعیین شده (ورودی و خروجی ها)، نشت هوا از سایر قسمتها نباید از m3/hr 5 با ازای هر متر تجاوز کند.

-         به دلیل اختلاف فشار ناشی از باد و خاصیت دودکشی در فصول زمستان و تابستان، بازشوها باید قابل تنظیم و به هنگام بسته شدن کاملا هوابند باشند.

-         برای بازشوهای دیوارهای حریق، دمپر ضد حریق در نظر گرفته می شود.

-         توصیه می شود برای جلوگیری سروصدای مزاحم از عایق صوتی استفاده کرد.

-         هوای رفت به فضاهای داخلی نباید ناقل آلودگی هوای بیرون باشد.

مراحل طراحی

1-      تعیین هوای مورد نیاز برای سرمایش در تابستان

2-      انتخاب ورودیها و خروجی های سیستم تهویه

3-      در نظر گرفتن فشار محرک بر اساس باد و خاصیت دودکشی

4-      مقاومت جریان

5-      تعیین اندازه بازشوها و دبی تهویه

جریان هوا

جریان مورد نیاز برای سرمایش محاسبه شده مانند تهویه مکانیکی است.

برای تهویه طبیعی، دمای اتاق می تواند بیشتر از حالت تهویه مطبوع کامل در نظر گرفته شود.

بازشوها

-         پنجره ها

-         دهانه ونتیلاتورها

-         بادگیرها

-         کانالهای کف خواب

-         شفت ها

-         دمپر دستی یا اتوماتیک

فشار محرک

الف) فشار باد

فشار محرک باد ناشی از اختلاف فشار بین داخل و خارج ساختمان است.

Pw = 0.5CpρVw²

  Pw= فشار باد (N/m² )

Cp = ضریب باد روی دیوار

Vw = سرعت باد (  m/s)

ρ = چگالی هوا( kg/m³)

اطلاعات مربوط به ضرایب باد از سوی موسسه Air Infiltration and Ventilation Centre  منتشر شده است.

ب) خاصیت دودکشی

فشار محرک بر اساس خاصیت دودکشی

∆Ps = ρi gh (Ti_To/To)

∆Ps = فشار محرک دودکشی( N/m² )

ρi = چگالی هوای داخل ( kg/m³ )

g = شتاب جاذبه (  9.81 m/s²)

h = اختلاف بلندترین ورودی و بازشوی خروجی ( m)

 Ti= دمای داخل (K°)

To = دمای خارج (°K)

مقاومت جریان

برای غلبه بر مقاومت، کانالها بر اساس سرعت کم با سطح مقطع بزرگ محاسبه می شود.

اندازه بازشوها

افت فشار مسیرهای داخل ساختمان – کل فشار محرک = افت فشار بازشو

A = Q/Cd [ρ/2∆P] ½

A = سطح بازشو ( m² )

Q = جریان هوا ( m³/s )

 Cd = ضریب تخلیه ( می تواان 0.61 در نظر گرفت )

ρ = چگالی هوای داخل (kg/m³ )

∆P = افت فشار بازشو ( N/m² )

انتخاب سیستم تهویه مطبوع

هرچه میزان کارایی و بازده سیستمهای تحویه بیشتر باشد، قیمت آن نیز بیشتر خواهد بود.  نصب سیستم تهویه مطبوع از جمله تسهیلاتی است که امروزه بسیاری از افراد نمیتوانند بدون آن زندگی کنند. اگر شما نیز از جمله کسانی هستید که به خرید و نصب یک دستگاه هواساز یا تهویه مطبوع فکر میکنید،باید قبل از خرید آن به نکاتی توجه نمایید.

طبیعی است که هنگام انتخاب، شما میل دارید بهترین سیستم را داشته باشید به خصوص که این خریدی است که شاید هر ده سال یک بار انجام شود. پس باید به دنبال چه باشید؟ شما باید میزان کارایی و آرامش بخشی آن را در نظر بگیرید.

اما چگونه میخواهید مدل و مارک دستگاه را انتخاب نمایید؟ یک راه مناسب برای دانستن پاسخ این سوالات شناخت استانداردها و درجه بندی سیستمهای تهویه مطبوع است. مطلب زیر در شناخت و انتخاب یک سیستم هواساز مناسب، به شما کمک میکند.

درجه بندی سیستم تهویه مطبوع از نظر میزان بازدهی

در کل، هرچه میزان کارایی و بازده یک دستگاه هوا ساز بیشتر باشد، قیمت آن بیشتر خواهد بود. با این وجود خرید یک دستگاه کارآمدتر و گرانتر، در دراز مدت نوعی صرفه جویی محسوب میشود زیرا برای خنک کردن منزل شما به سوخت کمتری نیاز دارد.

اگر در مناطق شرجی زندگی میکنید، باید عامل رطوبت را هم درنظر بگیرید و از مدلهایی استفاده کنید که علاوه بر خنک کنندگی، خاصیت رطوبت گیری نیز داشته باشند. در چنین آب و هوایی، خرید دستگاه ارزانتری که فاقد این خاصیت باشد، در واقع پول دور ریختن است.

بعضی از انواع تهویه مطبوع، هم خنک کننده و هم گرما زا هستند، اگر قصد دارید برای گرمایش خانه هم از آنها استفاده کنید، در مورد هزینه برق آن به خوبی تحقیق کنید. به خصوص اگر برق منطقه شما به صورت تصاعدی محاسبه میشود، استفاده زمستانی هواسازها مقرون به صرفه نخواهد بود.

میزان صدا

اگر سرو صدای موتور تهویه مطبوع به قدری باشد که هربار شما را به مرز جنون برساند، تاثیر خنک کننده آن چندان به چشم نمی آید. بسته به محل قرارگیری قسمت خارجی دستگاه و نقشه ساختمان شما، دستگاه تهویه مطبوع یا در داخل منزل و یا در خارج، سر و صدا ایجاد خواهد کرد. اگر دستگاه اصولا پر صدا باشد ممکن است آرامش حیاط خانه یا بالکن را بر هم زده و یا مانع استراحت فرزندانتان شود.

میزان صدای بخشهای خارجی دستگاه با واحد "بل" سنجیده میشود که از 0 (تقریبا نامحسوس) تا 10 (بسیار بلند) درجه بندی شده اند. صدای بیشتر سیستمهای تهویه مطبوع در حدود 8 تا 9 بل است و کم صداترین واحد ممکن، 6.8 بل درجه بندی شده است.

شاید تفاوت این اعداد چندان زیاد به نظر نرسد اما یک واحد 9 بل، ده مرتبه پر صداتر از واحد 8 بلی است. به عبارت دیگر، یک واحد 9 بلی به اندازه ده واحد 8 بل که همزمان روشن باشند، صدا تولید میکند.

ویژگیهای آرامش بخش

بعضی از سیستمهای تهویه مطبوع دارای بخشهای خاصی هستند که آسایش بیشتری برای شما فراهم میکنند. برای مثال دو سرعته بودن دستگاه میتواند با کار در سرعت پایین، در حدود 50% کمتر برق مصرف کند و برای رسیدن به دمای ثابت، کمتر روشن و خاموش شود. هنگام خرید، به وجود چنین امکاناتی توجه کنید. توجه کنید که امکانات جانبی هر دستگاه، مطابق با نیازهای شما باشد و واقعا برایتان کاربرد داشته باشد.

انتخاب اندازه مناسب

یکی از مهمترین نکات، اندازه دستگاه است. اگر خانه بزرگی دارید، به تهویه مطبوعی نیاز دارید که تمام آنرا خنک کند. اما به یاد داشته باشید که لزوما دستگاه بزرگتر، بهتر نیست. یک دستگاه بیش از حد بزرگ، فضا را به سرعت خنک میکند و قبل از اینکه امکان رطوبت گیری از هوای تصفیه شده را به دست بیاورد، خاموش میشود. به این ترتیب رطوبت محیط بالا رفته و کپک و قارچ در گوشه و کنار خانه رشد خواهند کرد.

بهتر است با داشتن اطلاعات مهمی چون متراژ خانه، بلندی یا کوتاهی سقف و همچنین تعداد و اندازه پنجره ها به فروشنده مراجعه کنید و از او بخواهید که با احتساب تمام این موارد، بهترین اندازه را به شما معرفی کند. در ضمن فراموش نکنید که برای نصب تهویه مطبوع هرگز شخصا اقدام نکنید (مگر اینکه اصلا در کار نصب آن باشید) و از یک شخص متبحر کمک بگیرید.

در هنگام نصب، تکنیسین مذکور را به نکاتی از منزل –مانند سقف کاذب، دیواری که بعدا اضافه شده و مانند اینها- آشنا کنید تا او بهتر بتواند به شما کمک کند.

طراحی هواساز

برای انتخاب دستگاه هواساز نیاز به اطلاعات زیر می باشد :

1- بارهای سرمایی و گرمایی کلی ساختمان (اگر برای ساختمان بیش از یک هواساز استفاده می شود باید سهم هر هواساز از بارهای سرمایی و گرمایی کلی مشخص شود).

2- حجم هوایی که در واحد زمان از هواساز عبور می کند

3- افت فشار استاتیکی طولانی ترین مسیر کانال یا هد استاتیکی فن

با اطلاعات فوق و مراجعه به کاتالوگ کارخانه سازنده مدل دستگاه و سپس سایر مشخصات دستگاه مانند : نوع فیلترها ، ظرفیت حرارتی کویل پیش گرم کن و اینکه با بخار آب یا آب داغ گرم می شود ، ظرفیت حرارتی کویل گرم کننده و اینکه با بخار یا آب داغ گرم می شود ، ظرفیت رطوبت زن (اگر از نوع بخاری است پوند در ساعت بخار و نیز فشار بخار که اغلب 15 پاوند بر اینچ مربع است) ، قدرت موتور بادزن و غیره تعیین می شوند .

همانگونه که اصطلاح بکار برده شده نشان می دهد، اجزاء اصلی که اساس واحد فن کویل را تشکیل می دهند، عبارتند از یک فن که تولید جریان هوا می کند و یک کویل آب سرد کننده یا انبساط مستقیم که هوا را سرد و رطوبت زدایی می نماید. معمولا متعلقاتی چون کویل گرمایش، رطوبت زن و بخش فیلتر نیز در اختیار قرار می گیرند تا در صورت لزوم اهداف باقیمانده تهویه مطبوع را برآورده سازند .اجزا مورد نیاز ممکن است در درون محفظه پیش ساخته ای که بشکل کابینت می باشد نصب گردند.

چون چنین تجهیزاتی برای اتصال به یک دستگاه غیر قابل انتقال طرح و ساخته شده اند، نمی توان  آنها را جزو تجهیزات فن کویل به حساب آورد. در عین حال بدلیل تشابه بین کاربرد تجهیزات کویل اسپری با تجهیزات فن – کویل این تجهیزات در این بخش مورد بحث قرار گرفته اند .

تفاوت کاربرد و طرح این تجهیزات به همان شکلی که در واقعیت وجود دارد ذکر خواهد شد .

تفاوت فیزیکی واحدهای فن کویل یک منطقه و چند منطقه در محل نصب فن نسبت به کویل سرمایش است . در واحد یک منطقه ای فن در پایین دست کویل سرمایش نصب می گردد ، بنابراین غالبا این واحد را واحد مکشی می نامند . یک واحد چند منطقه ای را می توان واحد دهشی نامید ، زیرا فن در بالا دست کویل قرار دارد . استفاده از فنی که مجهز به پخش کننده باشد، در تبدیل فشار سرعت به فشار استاتیکی کمک کرده و افت انرژی را نیز به حداقل می رساند .

واحدهای فن کویل با هر دو نوع پره خم به جلو و خم به عقب تولید می شوند. فن هایی که دارای پره های خم به جلو هستند، برای چنین مصارفی مناسبند، زیرا اینگونه فن ها نسبت به سایر انواع فن در سرعتهای پایین تری کار می کنند. ساختمان چرخ اینگونه فن ها سبک تر، کم حجم تر و ارزانتر از پره های خم به عقب می باشد. چون سرعت این فن ها کم است ، می توان از محورهای طولانی تر استفاده کرد .

کاربرد تجهیزات تهویه مطبوع متاثر از مشخصه های بار سرمایش فضای مورد نظر و میزان کنترل لازم برای درجه حرارت و رطوبت آن است .

واحد یک منطقه ای بطور موثرتری بارهای فضایی که دارای مشخصه های نسبتا ثابت یا بارهایی با تغییرات یکنواخت است را جبرانمی کند . مثال ایده آل چنین فضایی یک اتاق بزرگ است . در عین حال استفاده از این سیستم برای کاربردهای چند اطاقه نیز عملی است ، مشروط بر اینکه تغییرات بار د رتمام اطاقها مشابه بوده و به یک نسبت باشد . اگر لازم باشد میتوان با قرار دادن کنترل به طریق گرمایش مجدد یا کنترل حجم هوا در کانالهای انشعابی سیستم منطقه ای بوجود آ ورد .

در کاربرد چند اتاقه که مولفه هایی بار تابعی از زمان بوده و بطور مستقل از یکدیگر تغییر می کنند، دستگاه چند منطقه ای که دارای یک فن باشد، قادر است کنترل خاص هر منطقه را انجام دهد . برای اینگونه بارها استفاده از واحد چند منطقه ای ارزانتر از واحد یک منطقه ای که در کانالهایش از کویلهای گرمایش مجدد استفاده شده باشد، خواهد بود.

چون واحد چند منطقه ای این امکان را می دهد که در هنگام بار جزئی هوای تازه از اطراف کویل سرمایش بای پس شود . از این واحد بویژه در مواردی که نسبت حرارت احتیاج به کنترل رطوبت باشد، می توان یک کویل پیش سرمایش را در کانالی که حداقل هوای تازه را تامین می کند قرار داد.

واحد استاندارد فن کویل فقط کنترل محدود درجه حرارت را عملی می کند . کنترل مقدار رطوبت را می توان با افزودن یک واحد رطوبت زن ، همانند واحدهای اسپری آب شهر ، که بصورت آماده نصب عرضه می شوند، انجام داد. در عین حال اگر در کاربردی نیاز باشد که رطوبت دقیق تر کنترل شود،استفاده از واحدهای کویل اسپری یا واحد فن کویل اسپری مناسب تر خواهد بود.

از تجهیزات کویل اسپری می توان در تابستان برای سرمایش و رطوبت زدایی ، در زمستان برای رطوبت زنی و در فصول معتدله برای سرمایش تبخیری استفاده کرد.

ترجیح داده می شود که این تجهیزات در کاربردهایی که بایستی رطوبت نیز کنترل گردد از قبیل فرآیندهای صنعتی، بیمارستان ، موزه ها و کتابخانه بکار برده شود. می توان تجهیزات کویل اسپری را به گرمکن آب اسپری تجهیز کرد تا امکان سرمایش و گرمایش را همزمان با رطوبت زنی بوجود  آورد .

منبع : http://hvacr.persianblog.ir/