رد کردن لینک ها

تهویه مطبوع چیست

گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع یک حیطه گسترده است. سیستم‌های تهویه مطبوع شامل ساده‌ترین بخاری برای گرم کردن محیط تا مطمئن‌ترین سیستم‌های تهویه مطبوع سفینه‌های فضایی است. تجهیزات خنک‌کننده شامل یونیت‌های خانگی تا دستگاههای تبرید (چیلر) با ظرفيت ۱۰۰۰۰ برابر است که در فرآیندهای صنعتی به کار می‌روند. بر اساس پیچیدگی الزامات، باید طراح سیستم تهویه مطبوع به مسایلی فراتر از حفظ دماهای آسایش توجه داشته باشد. این مقاله شما را با مفاهیم اساسی مورداستفاده طراحان آشنا می‌کند. از این مفاهیم برای تصمیم‌گیری درباره طراحی، بهره‌برداری و نگهداری سیستم‌ها استفاده می‌کنند.

سیستم تهویه مطبوع

 تاریخچه تهویه مطبوع

انسان هزاران سال از آتش برای گرم کردن استفاده کرده است. اساساً هوای موردنیاز آتش، برای تهویهک کافی بود. باوجوداین، با دسترسی انسان به کوره‌های مرکزی با لوله‌های بخار یا آب گرم برای گرم کردن، ضرورت تهویه مجزا آشکار شد. تا دهه ۱۸۸۰، قوانین سرانگشتی طراحی سیستم‌های تهویه ارایه شدند و کشورهای زیادی از آنها استفاده کردند.

در سال ۱۸۵۱، دکتر جان گوری حق ثبت شماره ۸۰۸۰ را برای یک دستگاه تبريد دریافت کرد. تا دهه ۱۸۸۰، تبرید مورداستفاده اهداف صنعتی قرار گرفت. اساساً دو کاربرد اصلی وجود داشت: منجمد کردن گوشت برای حمل‌ونقل آن و یخ‌سازی باوجوداین، در اوایل دهه ۱۹۰۰، یک انگیزه جدید برای خنک نگهداشتن ساختمان و آسایش انسان به وجود آمد. خنک کردن بازار بورس نیویورک در سال ۱۹۰۲، یکی از اولین سیستم‌های خنک‌کننده بود که اجرا شد. لذا خنک کردن به‌منظور آسایش انسان را تهویه مطبوع نامیدند.

واژه تهویه مطبوع با پیدایش صنعت در کشور ما همراه است. این واژه به‌تدریج از معنای خنک کردن به‌سوی کنترل موارد زیر تغییر کرده است:

  • دما
  • رطوبت هوا
  • میزان هوای تازه موردنیاز
  • فیلتر کردن ذرات خارجی موجود در هوا
  • جابه‌جایی هوا در فضاهایی که افراد در آن وجود دارند.

بررسی تاریخچه تهویه مطبوع هدف اصلی ما نیست، ولی مطالعه یک مقاله تحت عنوان مراحل مهم تهویه مطبوع توسط والتر گرانت یا کتاب ویلیس کریر، پدر تهویه مطبوع، ارزش خواندن را دارند. اصول گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع با بررسی خلاصه تاریخچه صنعت تهویه مطبوع آغاز می‌شود.

دستگاه های تهویه مطبوع

تهویه مطبوع بر اساس موارد زیر تکامل‌یافته است؛

  • کشف‌های فنی از قبیل صنعت تبرید که بلافاصله پس از کشف در ذخیره‌سازی مواد غذایی مورداستفاده قرار گرفت.
  • فشارهای اقتصادی از قبیل کاهش نرخ تهویه پس از بحران انرژی در سال ۱۹۷۳
  • استفاده از کامپیوتر و شبکه برای کنترل جامعه سیستم‌های بزرگ مجتمع‌های مسکونی
  • کشف‌های پزشکی از قبیل تأثیرات دود بر انسان و روش‌های تهویه

تهویه مطبوع مدرن

تهویه مطبوع مدرن برای تمام جنبه‌های فعالیت انسانی حیاتی است. هرچند پیشرفت‌های بزرگی در تهویه مطبوع وجود داشته است، چندین موضوع وجود دارد که هنوز هم با تحقیق و بحث و بررسی همراه هستند. کیفیت هوای داخلی تأثیر مستقیم بر ما دارد. در بسیاری از کشورهای جهان، یک افزایش در بیماری تنگی نفس (آسم و نارضایتی از کیفیت هوای داخلی ساختمان‌ها دیده می‌شود. علل و تأثیرات پیچیده‌ای وجود دارد. یک بخش علمی گسترده برای بررسی این مسایل و مشکلات به وجود آمده است.

تهویه مطبوع چیست

گازهای گلخانه‌ای و نابودی لایه ازن زمین مایه نگرانی هستند. قوانین جدید بازیافت را تشویق می‌کنند: استفاده مجدد از حالت‌های جدید انرژی، مصرف کمتر انرژی و مواد آلوده‌کننده کمتر. تمام این مسایل بر طراحی ساختمان، سیستم‌های تهویه مطبوع و آیین‌نامه‌های طراحی تأثیرگذارند.

حفظ انرژی یک چالش فعلی برای یافتن راه‌های جدید کاهش مصرف انرژی در ساختمان‌هاست که البته نباید با کاهش کیفیت هوای داخلی و آسایش انسان همراه باشد. حفظ انرژی به رعایت تمام موازین نیاز دارد.

برای مثال، محصولات روشنایی و گرما تولید می‌کنند. وقتی سیستم در حالت سرمایش باشد، این گرما به بار سرمایی افزوده می‌شود. برعکس، وقتی سیستم در حالت گرمایش باشد، گرمای روشنایی بار سیستم گرمایش را کم می‌کند. تعامل بین روشنایی و تهویه مطبوع همان دلیلی است که ASHRAE و جامعه مهندسی روشنایی آمریکای شمالی (IESNA) اقدام به ارایه استاندارد حفظ انرژی کرده‌اند؛ یعنی استاندارد ۹۰٫۱- ۲۰۰۴  استاندارد انرژی برای ساختمان‌ها به‌جز ساختمان‌های کم طبقه مسکونی.

حتما بخوانید!
انواع دیگ موتورخانه

مقدمه‌ای بر فرآیندهای تهویه مطبوع

واژه تهویه مطبوع با معنای صحیح چیزی جز کنترل دما، رطوبت هوا و هوای تازه فیلتر کردن ذرات خارجی موجود در هوا و جابه‌جایی هوا در فضاهای که افراد در آنجا حضور دارند، نیست. هفت فرآیند اصلی برای ایجاد تهویه مطبوع وجود دارد. این هفت فرآیند عبارتند از:

  1. گرمایش- فرآیند اضافه کردن انرژی گرمایی به یک فضا برای اهداف افزایش یا حفظ دما فضا( مانند فن کویل)
  2. سرمایش – فرآیند دفع انرژی گرمایی از یک فضا برای اهداف کاهش یا حفظ دمای فضا (مانند چیلر تراکمی و چیلر جذبی)
  3. رطوبت زنی فرآیند اضافه کردن بخارآب (رطوبت) به هوای یک فضا برای اهداف افزایش یا حفظ رطوبت هوا
  4. رطوبت‌گیری – فرآیند دفع بخارآب (رطوبت) از هوای یک فضا برای اهداف کاهش یا حفظ رطوبت هوا
  5. تمیز کردن – فرآیند دفع ذرات خارجی از قبیل گردوخاک و آلوده‌کننده‌های بیولوژیکی از قبیل حشرات از هوای تحویلی یک فضا برای اهداف بهبود یا حفظ کیفیت هوا
  6. تهویه – فرآیند تعویض هوا بین محیط بیرون و فضای تهویه شده برای اهداف رقيق کردن آلوده‌کننده‌های گازی موجود در هوا و بهبود یا حفظ کیفیت هوای تهویه می‌تواند به‌صورت طبیعی و یا جابه‌جایی اجباری (مکانیکی اجباری صورت پذیرد تهویه طبیعی مانند جابه‌جایی هوا توسط باز کردن پنجره و تهویه مکانیکی نیز توسط فن که هوا را از بیرون به داخل فضا و یا از داخل فضا به بیرون جابه‌جایی نماید.
  7. جابه‌جایی هوا – فرآیند گردش و اختلاط به‌وسیله هوای فضاهای تهویه شده یک ساختمان برای اهداف تهویه مناسب و تسهیل انتقال انرژی گرمایی.

الزامات و اهمیت این هفت فرآیند متفاوت است. در یک منطقه گرم در طول سال، نیازی به گرمایش نیست. برعکس، در یک منطقه سرد در طول سال، نیازی به سرمایش نیست. در یک ناحیه بیابانی خشک فرآیند رطوبت‌گیری وجود ندارد و در یک ناحیه گرم و مرطوب، رطوبت‌گیری مهم‌ترین بخش طراحی یک سیستم تهویه مطبوع است.

اجرای سیستم های تهویه مطبوع

تعریف تهویه مطبوع

استفاده از واژه و مطبوع بسیار متنوع است، بنابراین، درک معنای واقعی آن در شرایط مختلف مهم است. برای مثال، دستگاه‌های تهویه مطبوع پنجره‌ای آن‌ها سرمایش، کمی رطوبت‌گیری، کمی فیلتر کردن و کمی و به را در زمانی فراهم می‌کنند که دمای برای بالاتر از دمای آنان است، آنها نمی‌توانند یک فضا را گرم يا مرطوب کنند و اگر هوای برون سرد باشد، نمی‌توانند فضای داخل را خنک کنند.

در مناطق سردتر، گرمایش توسط یک سیستم گرمایش محیطی مجزا فراهم می‌شود که در داخل دیوارهای بیرونی است، وظایف سرمایش، رطوبت‌گیری، رطوبت زنی، تمیز کردن، تهویه و جابه‌جایی هوا توسط یک سیستم هوای مجزا به نام سیستم تهویه مطبوع فراهم می‌شوند. به یاد داشته باشید که سیستم هوا و گرمایش تواما می‌توانند در سیستم تهویه مطبوع یک فضا را تشکیل دهند.

هدف: چه سیستمی را می‌خواهید به دست آورید؟

قبل از آغاز طراحی یک سیستم، مهم است بدانید که چه سیستمی را می‌خواهید به دست آورید.

هدف این است که یک محیط راحت برای انسان فراهم شود که با اهداف دیگری نیز همراه است: ایجاد یک محیط مناسب برای حیوانات مزرعه، تنظیم دمای اتاق جراحی، حفظ دمای سرد برای منجمد کردن مواد غذایی یا حفظ دما و رطوبت آثار هنری چوبی و الیافی، معیارهای موفقیت سیستم در آغاز طراحی یک پروژه مشخص شوند؛ زیرا الزامات مختلف به ملاحظات طراحی متفاوت نیاز دارند.

حتما بخوانید!
معرفی انواع چیلر تراکمی و بررسی اجزای آن

اجازه دهید که به‌طور خلاصه بعضی از موقعیت‌های طراحی خاص و انواع الزامات عملکردی سیستم‌های تهویه مطبوع را بررسی کنیم.

مثال ۱: حیوانات مزرعه

مسایل طراحی عبارتند از: اقتصاد، سلامتی و آسایش حیوانات و کارگران و مقرارت فضاهای حیوانات مزرعه تهویه دارند. بر اساس شرایط آب و هوایی، سرمایش و گرمایش توسط یک ترموستات ساده کنترل می‌شوند. نرخ تهویه برای موارد زیر متفاوت است:

  • حفظ کیفیت هوای داخلی (دفع بوهای بد مدفوع حیوانات و عرق کارگران)
  • حفظ دمای طرح داخلی (واردکردن هوای خنک و خارج کردن هوای گرم)
  • دفع رطوبت (وارد کردن هوای خشک و خارج کردن هوای مرطوب)
  • جابه‌جایی هوای بالای حیوانات (تأمین خنکی توسط جابه‌جایی هوا)

کنترل کامل تهویه برای تأمین الزامات طراحی پرهزینه خواهد بود.

مثال ۲: اتاق جراحی بیمارستان

اتاق جراحی یک محیط بسیار حساس است که تحت پوشش یک سیستم اختصاصی تهویه مطبوع قرار دارد. اهداف طراحی عبارتند از:

  • گرمایش برای جلوگیری از احساس سردی در بیماران
  • سرمایش برای جلوگیری از گرم شدن اعضای تیم جراحی
  • تنظیم کنترل دما بین ۶۵ درجه فارنهایت تا ۸۰ درجه فارنهایت
  • رطوبت زنی برای جلوگیری از رطوبت کم و احتمال جرقه یا الکتریسیته ساکن
  • رطوبت‌گیری برای به حداقل رساندن احتمال قارچ و کپک گیاهی و عدم آسایش تیم جراحی
  • تمیز کردن هوای ورودی با فیلترهای با راندمان بالا برای دفع ارگانیسم‌های زنده موجود در هوا
  • جابه‌جایی هوای راکد از دریچه‌های سقفی به سمت بیماران و دریچه‌های نزدیک زمین تخلیه هوا برای به حداقل رسیدن آلوده‌کننده‌های هوا

تأمین این شرایط به یک سیستم تهویه مطبوع جامع و پیشرفته نیاز دارد.

مثال ۳: ذخیره‌سازی مواد منجمد

دمای ایده آل ذخیره‌سازی طولانی‌مدت مواد مختلف با یکدیگر متفاوت است؛ به‌عنوان‌مثال بستنی به دمای کمتر از -۱۲ درجه فارنهایت و گوشت به دمای کمتر از -۵ درجه فارنهایت نیاز دارد. باید طراحی اطمینان دهد که دما به‌طور دقیق حفظ می‌شود. سرمایش و جابه‌جایی هوای دقیق اهمیت زیادی دارند و ما از واژه سیستم فریزر به‌جای سیستم تهویه استفاده می‌کنیم؛ زیرا گرمایش، تهویه، رطوبت زنی و رطوبت‌گیری کنترل نمی‌شوند.

مثال ۴: نگهداری آثار هنری چوبی و الیافی

هدف این محیط چیزی جز به حداقل رساندن هرگونه کپک و قارچ احتمالی از طریق حفظ رطوبت کرده و به حداقل رساندن خشکی هوا از طریق حفظ رطوبت مطلوب نیست. انبساط و انقباض نمونه‌ها از تغییرات رطوبت به دست می‌آید که باید به حداقل برسد. چالش طراحی به حداقل تهویه ضروری از جانب یک سیستم داریم کار مربوط می‌شود. برای این موقعیت، کنترل رطوبت در مرتبه اول و کنترل دما در مرتبه دوم اهمیت قرار دارد. آن به هفت ویژگی تهویه مطبوع نیاز دارد. اکنون اجازه دهید که موضوع آسایش انسان در یک فضای معین را بررسی کنیم.

محیط آسایش انسان

یک محیط آسایش را برای انسان فراهم کنید و عوامل مختلف و تأثیرگذار بر آن را در نظر بگیرد. شکل زیر یک دیاگرام ساده از سه گروه عوامل تأثیرگذار برآسایش انسان را نشان می‌دهد.

شرایط تاثیر گذار بر آسایش و تهویه مطبوع

مدل محیط انسانی (محیط آسایش؛ یک چارچوب تحقیقی، توسط دابلیو. اس. کاین)

  • ویژگی‌های فضا – در سمت چپ
  • مشخصات فردی – در سمت راست
  • لباس و فعالیت فردی – در بالای قسمت مرکزی

ویژگی‌های تأثیرگذار فضا برآسایش انسان

شش ویژگی تأثیرگذار فضا برآسایش انسان عبارتند از: ویژگی‌های گرمایی، کیفیت هوا، آکوستیک، روشنایی، فیزیکی و روانی. شرایط گرمایی و کیفیت هوا به‌طور مستقیم توسط سیستم تهویه مطبوع کنترل می‌شوند. محیط آکوستیک (صدا) تا حدی تحت تأثیر قرار می‌گیرد. جنبه‌های روشنایی و معماری بر درک انسان از تهویه مطبوع تأثیرگذار هستند. محیط روانی (تعامل اجتماعی یا غیراجتماعی انسان یک فضا تا حد زیادی به افراد و تا حد کمی به طراحی فضا بستگی دارد.

حتما بخوانید!
پمپ برگشت آب گرم مصرفی چه کاربردی دارد؟

ما به‌طور خلاصه این شش ویژگی فضا و تأثیر آنها برآسایش انسان را بررسی می‌کنیم.

۱- شرايط گرمایی

شرايط گرمایی چیزی بیشتر از دمای هوای معمولی است. اگر جابه‌جایی هوا وجود نداشته باشد، انسان احساس خفگی می‌کند. سرعت هوا در یک فضا با تهویه مطبوع مکانیکی تا حد زیادی توسط طرح سیستم کنترل می‌شود. از طرف دیگر، فرض کنید که افراد در کنار یک پنجره بزرگ بدون سایبان نشسته باشند. اگر دمای هوا ثابت باشد، آنها در زمان تابیدن خورشید احساس گرما و در زمان آسمان ابری احساس سرما دارند. طراحی معماری فضا برآسایش گرمایی انسان تأثیرگذار است که مستقل از دمای فضا است.

۲- کیفیت هوا

کیفیت هوای فضا تحت تأثیر آلودگی حاصل از افراد و دیگر محتوای یک فضا است. این آلودگی کم‌وبیش توسط ورود هوای تازه به داخل فضا کاهش می‌یابد. فضاهای متراکم از قبیل تئاتر و فعالیت‌های آلوده‌کننده از قبیل آشپزی به هوای بیرونی بیشتر از ساختمان‌های اداری با مسکونی نیاز دارند.

اتاق استراحت

۳- محیط آکوستیک

محیط آکوستیک (صدا) تحت تأثیر صدای ترافیک بیرونی، افراد، تجهیزات و سیستم تهویه مطبوع است. الزامات طراحی بر اساس فضا تعیین می‌شوند. به‌عنوان‌مثال باید یک طراح بتواند یک سیستم تقریباً آرام و بی‌صدا را برای یک استودیو ضبط فراهم کند. از طرف دیگر، طراحی یک محیط پرسروصدا به ملاحظات طرح آکوستیک نیاز ندارد.

۴- روشنایی

روشنایی بر روی طراحی تهویه مطبوع تأثیرگذار است؛ زیرا آنها گرما تولید می‌کنند و بر درک انسان از آسایش تأثیرگذار است. اگر میزان شدت روشنایی زیاد باشد، افراد احساس ناراحتی می‌کنند.

۵- فیزیکی

جنبه‌های فیزیکی یک فضا از قبیل طرح معماری و طرح داخلی برآسایش انسان تأثیرگذارند. آسایش صندلی، ارتفاع کیبورد کامپیوتر یا انعکاس‌های مانیتور آن ارتباطی با طرح سیستم تهویه مطبوع ندارند. باوجوداین، آنها بر درک انسان از آسایش یک فضا تأثیرگذارند.

۶- روحی روانی

وضعیت روانی، تعامل بین افراد در یک فضا، یک مساله طراحی نیست، ولی آن می‌تواند احساسات قوی را نسبت به آسایش یک فضا ایجاد کند.

مشخصات فردی تأثیرگذار برآسایش انسان

اکنون اجازه دهید مشخصات افراد یک فضا را بررسی کنیم که با مسایل سلامتی، آسیب‌پذیری و انتظارات روبرو می‌شوند.

سلامتی افراد مهم است. ممکن است افراد متوجه مکش سیستم تهویه مطبوع نشوند. از طرف دیگر، اگر این افراد بیماران اتاق انتظار پزشک باشند، آنها مکش سرد را به‌صورت یک مکش اذیت کننده احساس می‌کنند.

آسیب‌پذیری افراد متفاوت است. برای مثال، کف‌های خنک بر یک فرد بزرگسال تأثیرگذار نیست که کفش به پا دارد. اگر همین فرد بر روی چنین کفی دراز بکشد احساس ناراحتی می‌کند.

وقتی ما وارد یک هتل درجه‌یک می‌شویم، ما انتظار یک محیط راحت را داریم. ما در زمان ورود به یک ساختمان با تهویه مطبوع در فصل تابستان انتظار یک محیط خنک را داریم. این انتظارات بر اساس تجربه مختلف ما از یک فضا و درک بصری از آن است. برای مثال، وقتی شما وارد اتاق تعویض لباس یک سالن ورزشی می‌شوید، انتظار یک محیط با هوای بدبو را دارید و قادر به تحمل آن هستید.

اتاق دارای تهویه مناسب

لباس و فعالیت تابعی از آسایش انسان

سومین گروه عوامل تاثیرگذار به لباس و میزان فعالیت افراد مربوط می‌شود. اگر ما لباس سبک و نازک بپوشیم، فضای گرم برای آسایش ما ضروری است. وقتی ما مشغول یک فعالیت شدید هستیم، ما به یک فضا با دمای کمتر نیاز داریم.

در تابستان در بسیاری از ادارات تجاری، مدیران لباس‌های سبک می‌پوشند و پرسنل از لباس‌های سبک آستین‌کوتاه یا بدون آستین استفاده می‌کنند. همان فضا از نظر گرمایی برای یک گروه راحت و برای یک گروه دیگر ناراحت‌کننده است.

تحریریه تیم خدمات فنی مهندسی به فیکس

نظرات

به گفتگو بپیوندید

بازگشت به بالای صفحه