22 آبان 1399
15 views
نظر %

تهویه مطبوع عبارت است از ایجاد شرایط آسایش انسان در محیط‌های مختلف از طریق اجرای عملیات بر روی هوا از قبیل افزایش و کاهش دما. تغییر رطوبت و کاهش میزان گازها و ترکیبات مضر موجود درهوا .در واقع تهویه مطبوع فرایندی است جهت دگرگونی شرایط محیط به شرایط دلخواه براین اساس. سامانه تهویه سیستمی است که بتواند سه فاکتور،رطوبت،دما و سرعت جریان هوا را کنترل کند.به صورت کلی تمام سیستم‌های تهویه مطبوع دارای یک سیال عامل هستند که گرما را به محل مورد نظر منتقل یا از آن دفع می‌کند.

فرآیندهای تهویه مطبوع

ایجاد درجه حرارت مناسب برای محیط زندگی با محیط صنعتی محتاج فرآیندهایی است که تهویه مطبوع نامیده می‌شود. این فرایند شامل گرم کردن ساده (افزایش دما)سردکردن ساده (پایین آوردن دما) رطوبت دادن به هوا (افزایش رطوبت) و رطوبت‌گیری می‌باشد. بعضی اوقات دو یا چند فرآیند برای رساندن هوا به مرحله مطلوبی از درجه حرارت و شبنم مورد نیاز می‌باشد.

سیستم‌های تهویه دارای سه جز اصلی و یک جز فرعی هستند:

  • تولید
  • انتقال
  • توزیع
  • مناسب سازی کیفیت هوای داخل

تعریف شرایط آسایش تهویه مطبوع

یکی از مهم‌ترین موارد در طراحی مطلوب ساختمان، تامین آسایش حرارتی است. در واقع حالتی که فرد برای تغییر شرایط محیط هیچ اقدام رفتاری انجام ندهد. در تعریف استاندارد اشری(استاندارد۵۵)آسایش حرارتی شرایط ذهنی است که احساس رضایت از شرایط حرارتی محیط را بیان می کند. حفظ این استاندارد اسایش حرارتی برای ساکنان ساختمان. یکی از اهداف مهم مهندسان طراح می باشد.خنثی بودن حرارتی هنگامی حفظ می شود که گرمای تولید شده در بدن(در اثر متابولیسم)بتواند به محیط دفع شود تا به این صورت تعادل حرارتی محیط اطراف حفظ شود. فاکتورهای اصلی که بر اساس آسایش حرارتی تاثیر می‌گذارند آنهایی هستند که اتلاف و کسب گرما را تعیین می کنند این عوامل شامل شش فاکتور زیر هستند: نرخ متابولیک بدن ناشی از فعالیت.نوع پوشش و میزان مقاومت حرارتی لباس دمای هوا.دمای متوسط تابشی.سرعت جریان هوا و رطوبت نسبی.

تهویه مطبوع و پارامترهای روانشناسی از قبیل توقعات فردی نیز بر آسایش حرارتی تاثیر می گذارند. مدل در میان مدل های آسایش حرارتی شناخته شده یکی از ساده ترین و متداول ترین مدلها محسوب می شود.مدل می تواند برای ساختمان های دارای سیستم تهویه مطبوع مورد استفاده قرار گیرد این در حالی است که برای ساختمان هایی که هیچ سیستم مکانیکی و تهویه مطبوعی ندارند.نمی توان از مدل استفاده کرد و باید به جای آن از مدل تطبیقی استفاده گردد. البته اتفاق نظری بر سر این موضوع وجود ندارد که کدام مدل آسایشی باید برای ساختمان هایی که تا قسمتی دارای تهویه موقتی و یا مکانی هستند به کار رود.در این خصوص می توان به استانداردهای رجوع نمود.

سطح فعالیت

بدن انسان پیوسته از خود حرارت ساطع می کند که این حرارت ناشی از سوخت و ساز بدن یا متابولیسم است. این حرارت برای حفظ دمای داخل بدن و یکسان نگه داشتن آن در یک شرایط آسایش است. در هنگام خواب میزان تولید حرارت بدن به حداقل می رسد.با افزایش فعالیت بدن مثل راه رفتن و دویدن و تولید حرارت متابولیک بدن افزایش می یابد. واحد اندازه گیری حرارت متابولیک بدن متMet است که برابر با نرخ متابولیک ( گرمای خارج شدخ در هر واحد پوست بدن) برای فردی در حالت نشسته و در حالت استراحت در نژر گرفته شده است. چند نوع فعالیت معمول و میزان واحد مت آن ها در جدول زیر آمده است.

جدول 1-1 تهویه مطبوع

پوشش تهویه مطبوع

لباس مانند یک عایق عمل می کند. در هوای سرعگد با پوشش لباس نی توانیم احساس راحتی داشته باشیم و از حرارت تولید شده بدن استفاده کنیم. برای پیش بینی آسایش حرارتی باید از عادات پوششی منطقه مورد نظر اطلاع داشت. برای هر واحد لباس واحدی به نتم کلوclo  وجود دارد که نشان دهنده میزان عایق بودن آن است. جمع مقادیر کلو برای چند لباس معمول در جدول زیر آماده است که شامل کفش  جوراب و لباس خنک هم می شود.

جدول 2-1 تهویه مطبوع

انتظاران و رفتار ساکنان

انتظارات ساکنام بر درک آن ها از راحتی تاثیر دارد. به سه وضعیت زیر در یک روز گرم توجه کنید:

شخصی به یک ساختمان اداری مجهز به سیستم تهویه مطبوع وارد می شود. انتظار او در هنگام ورود به ساختمان وجود یک هوا مطبوع در داخل ساختمان است.

شخص که به یک هتل لوگس وارد می شود فارغ از شرایط وضعیت هوا خارج انتظار هوا و محیطی مطبوعی را دارد.

شخصی که به یک ساختمان معمولی با درزهای باز وارد می شود انتظار تامین شرایط مانند یک هتل لوکس یا تامین هوا بسیار مطبوع را ندارد. اما به این حال انتظار دارد که هوا داخل ساختمان از هوا خارج خنک تر باشد. در ایتانداردASHARE55بین مکان هایی که ساکن قادر به باز و بسته کردن پنجره آن ها هستند و مکان هایی که مجهز به سیستم تهویه مطبوع  هستند تفاوت در نظر گرفته شده است. از این رو در استاندارد یادشده ضوابط متفاوتی برای ساختمان های با تهویه طبیعی و ساختمان های مجهز به تهویه مطبوع  در نظر گرفته شده است. این تفاوت زمانی بیشتر خود نمایی می کند که ساکنان توانایی کنترل دما را داشته باشند. مثلا اگر ساکنان بتوانند دمای اتاق را تنظیم کنند رضایت بیشتری از شرایط داخل خواهند داشت.

آسایش حرارتی خانم و آقایان

بخش مهمی از انرژی در ساختمان‌های مسکونی و تجاری صرف سیستم تهویه مطبوع می‌شود. مصرف انرژی در منازل مسکونی و تجاری باعث متصاعد شدن حدود ۳۰% کل دی اکسید کربن می‌گردد. بنابراین طراحی بهینه و ناسب سیستم تهویه مطبوع باعث کاهش مصرف انرژی و هم چنین کاهش آلودگی محیط زیست خواهد شد.

تهویه مطبوع درون ساختمان ها براساس مدل های تجربی احساس آسایش  حرارتی که در دهه ۱۹۶۰ به دست آمده اند پایه گذاری شده است. مقادیر اساندارد برای یک از اساسی ترین متغیر های نرخ متابلیسم (میزان  سوخت ساز بدن و گرما  تولید هر انسان) بر پایه متابولیسم یک مرد متوسط پایه گذاری شده است. این مقدار۳۵% بیش از پیش بینی متابولیسم پایه ای یک زن متوسط است. برایاس نتایج جدید به دست آمده نرخ متابولیسم خانم در حالی که کار سبک اداری انجام می دهند. در حدود ۴۸ وات بر متر مربع حرارت  تولید شده بر واحد سطح پوستبدن است. که حدود ۲۵% کمتر از مقدار گفته شده در سیستم استاندارد ASHRAEاست. همین موضوه باعث خواهد شد که ساختمان‌ها به طور ذاتی از دیدگاه انرژی در تامین آسایش حرارتی زنان کا آمد نباشند.

تفسیر تهویه متطوع ساختمان چیست؟

از آن جایی که در اغلب ساختمان ها سعی بر این است که مصرف انرژی بهینه باشد(برای مثال در ساختمان های با انرژی صفر ) باید میزان حرارت نیاز(حرارتی که باید گفته یا داده شود) برای همه ساکنان با دقت مورد بررسی قرار بگیرد.براساس  نتایج به دست آمده آسایش خانم ها و  آقایان می تواند تا ۳ درجه سلسیوس متفاوت باشد. به طور که دمای آسایش آقایون در بسیاری از شرایط حدود۲۲ درجه سلسیوس و دمای آسایش خانم ها در همان شرایط ۲۵ درجه سلیسیوس است. این اختلاف به خاطر تفاوت نرخ متابولیسم پایه ای آقایان و خانم هایت.( همان طور که گفته شد حدود۲۵%متابولیسم پایه ای خانم کمتراز آقایون است).  جالب اینجایت که دمای متوسط پوست آقایون و خانم ها چندان  متفاوت نیست. ( آقایون بین ۳۲/۸ تا ۳۳/۸ درجه سلیسوس  و خانم ها بین ۳۲/۴ تا ۳۳/۶ درجه سلسیوس).

این تفاوت  دمای آسایش باعث می شود که در متازل مسکونی یا ساختمان های اداری خانمها احساس سرمای بیشتری بکنند و همچنین موضوع می توانند باعث چالش بین خانم و آقایون شود! ضمن این که مصرف انرژی سیستم تهویه مطبوع نیز بیش از میزان مورد نیاز خوهد شد. به همین خصوص اگر تعدا خانم ها قابل توجه باشد.

دمای هوا:

طبق تعریف استاندارد۵۵ اشری منطور از دمای هوا متوسط زمانی و مکانی دمای هوا اطراف شخص می باشد. براساس همین استاندارد متوسط مکانی یعنی متوسط دمای هوا در اطرافمچ پا دکر کمر و یر است.که در حالت نشسته و ایستاده متفاوت خواهد بود . متوسط زمانی بر پایه بازه های زمانی سه دقیقه در حداقل ۱۸ زمان با فواصل یکسان می باشد. به این دما اصطلاحا دمای حباب خشک هم می گویند.

میانگین دمای تابشی:

این دما مرتبط با میزان حرارت منتقل شده ناشی از یک سطح است که وابسته به قابلیت  مواد  در جذب و نشر ( یا تشعش) حرارت است. این دما وابسته به دمای و تشعشع سطوح اطراف و سطوحی که توسط شی مورد نظر دیده می‌شوند. گرمای تشعشعی یا همان Radian Heat به گزمای گفته می شود که از طریق امواج الکترو مغتاطیس از یک جسم گرم به یک جسم سرد منتقل می‌شود. بدون این که این گرما برای انتقال به وجود اجسام و محیط میانی محتاج باشد مانند تابش خورشید. در یک محیط شاید دیوارها زمین و سقف در دمای نزدیک به دمای اتاق باشند. در این حالت دمای تشعشعی ثابت و برابر با دماب اتاق است. یا به عبارتی انتقال حرارت بین اجسام صورت نمی‌گیرد.

دمای موثر :

در واقع نحوه وزش هوا و میزان سرعت و جهت آن در زمان وزیدن به یدن انسان باعث ایجاد سطوح متفاوتی از رضایتمندی نی شود. چرا که جهت وزش هوا بر قسمتهای مختلف بدن باعث ایجاد احساس متفاوتی در انسان می شود. سرعت بالاتر هوا احساس خنکی بیشتر را برای فرد به همراه دارد. جریان هوای سرد اگر سرعتی بیشتر از ۰/۲ متر برثانیه داشته باشد ممکن است برای ساکنان ناراحت کننده باشد. این حالت این سروپا که معمولا پوشش کمتری برای آن ها برای در نظر نمیگیرند بیشتر رخ می دهد.

رطوبت نسبی :

که نسبت بخار اب موجود در هوا به بخار آبی است که هوا در دمای و فشار مشخص می تواند در حود نگه دارد. در حالی که بدن برای احساس سرما و گرما سنسورهایی دارد. رطوبت به صورت غیر مستقیم احساس می شود. تعریق یکی از مکانیزم هایب است که بدن حرارت خود را از طریق آن و به خاطر تبخیر و رطوبیت نسبی زیاد  باشد. امکان تبخیر کاهش می یابد و بدن نمی تواند به راحتی حرارت خود را دفع کند. در هوای خیلی خشک (رطوب نسبی کمتر از ۲۰ درصد) میزان تبخیر به شدت افزایش می یابد که باعث احساس عدم آسایش به خاطر تاثیری که بر غشای مخاطی می گذارد می شود. با توجه به اینکه افراد در شرایط اقلیمی یکسان احساس آسایش حرارتی نسبتا مشابهی دارند. لازم است که برای هر منطقه  اقلیمی محدوده آسایش حرارتی به طور دقیق مشخص شود.

چهار عمل محیطی دما رطوبت نسبی سرعت جریان هوا یا باد و تابش از جداره های داخلی در تعیین محدوده آسایش حرارتی موثر هستند.

نمودار سایکرومتریک تهویه مطبوع

اگر چه این چهار عامل محیطی در تعیین محدوده آسایش حرارتی تاثیر گذارند. ولی همان گونه که در تعریف اشری نیز آمده است .آسایش حرارتی  بسیار وابسته به شرایط ذهنی فرد است. ولی به هر حال تخمین آسایش حرارتی متاثر از عوامل  موثر  بر میزان انتقال حرارت بین فرد و محیط اطرف و هم چنین تبادل جرم(که بیشتر به واسطه تعریق اتفاق می افتد) نیز  می باشد.

تاثیر تهویه مطبوع بر آرامش روان

متداول ترین روش برای مشخص کردن شرایط آسایش حرارتی مناسب برای طراحی ساختمان و سیستم تهویه مطبوع مرتبط کردن نتایج حاصل از آزمایش های روانشناسی  و تحلیل متغیبر های حرارتی است. تاکنون آزمایش‌های زیادی در این زمینه  برروی افراد و جوانع انسانی انجام شده است. در این آزمایش ها سوژه های انسانی  با میزان و نوع پوشش‌های مختلف و هم چنین با میزان فعالیت‌های مختلف در مکان هایب با دمای متفاوت هوا و سطح (دیوارها) رطوبت مختلف سرعت‌های جریان هوا متفاوت و الگوهای متفاوت جریان هوا  قرار داده شده‌اند. سپس از این افراد خواسته شده تا میران احساس آسایش خود را بیان کنند. این میزان احساس آسایش براساس مقایس احساس دمایی اشری طبقه بندی شده که به صورت جدول زیر می‌باشد.

جدول احساس و میزان

پاسخ افراد نسبت به احساس حرارتی شان در بین تعدازیادی از افراد با استفاده از مقیاس اسری متوسط گیری می شود که به آن متوسط رای پیش بینی شده برای افراد (pMV) می گویند. انجام شده است. نحلیل های او مشخص کرده که احساس آسایش حرارتی در یک محدوده بسیار کوچکی از دمای  پوست نرخ تبخیر عرق که براساس میزان فعالیت مشخص می شود. اعیین شده است.( مثلا افراد با سطحح فعالیت بالا در دمای پوست پایین و نرخ های تبخیر بالا احساس آسایش می کنند). با ترکیب این اطلاعات با معادله توازن انرژی گرمایی فانگر مجموعه ای از ارتباط بین PMV برحسب شش متغییر را به دست آورد دمای هوا  دمای متوسط تابش  سرعت هوا  رطوبت هوا نوع پوشش و میزان فعالیت.

نمودار آسایش انسانی

منطقه آسایش چیست؟

تهویه مطبوع ترکیب مطلوبی از دما هوا مقدار رطوبت نسبی حرکت  هوا و دمای متوسط تابشی محدوده مشخصی را ارایه می کند. اکثریت افراد د آن محدوده احساس  آسایش می‌کنند. این محدوده را در تهویه مطبوع زون یا منطقه آسایش می‌نامند. تعیین و تخمین محدود آسایش یکی از مهم‌ترین کارهایی است که باید قبل از ساخت یک بنا انجام شود. تا قابلیت بنای طراحی شده برای تامین شرایط آسایش حرارتی  استفاده کنندگان ارزیابی  شده و در صورت نیاز تغییرات لازم صورت پذیرد. یکی از عوامل مهم طبیعی که آسایش انسان را تحت تاثیر قرار می دهد.  با تغییر آن شرایط آسایش نیز تغییر خواهد کرد. تغییر در اقلیم هاست که هم به صورت بزرگ اقلیم و هم به صورت ریز اقلیم این تاثیر را نشان می‌دهد و بشر در مقابل این تغییر واکنش‌های متفاوتی دارد.

و نیز با توجه به تاثیرات زیاد اقلیم بر آسایش همواره در جستجوی استفاده بهینه از اقلیم محل خود بوده است. با توجه به تنوع شرایط آب و هوایی در کشور ایران وجود اقلیم‌های متفاوت بررسی تهویه مطبوع و شرایط آسایش انسان در آب و هواهای مختلف لازم می‌نماید. در ایران محققان نیز در این زمینه تحقیقات و اقدامات قابل توجهی انجام داده اند که نتایج بدست آمده بیانگر آن است که ۴۰ درصد از مواقع سال برای ایجاد آسایش به وسایل گرمایشی و ۳۵ درصد از واقع یال برای ایجاد آسایش به وسیله سرمایشی نیاز است و فقط ۲۵ درصد از موقع سال شرایط آسایش طبیعی حاکم است و با توجه به اینکه افراد در شرایط اقلیمی یکسان احساس آسایش و دمای مشابهی دارند.  لازم است برای هر منطقه اقلیمی محدود آسایش حرارتی باید به طور دقیق مشخص شود.

اهمیت آسایش حرارتی تهویه مطبوع

رضایت از محیط حرارتی به دلیل اهمیت دارد که به بهره‌وری و سلامت انسان اثر می گذارند. کارمندان دفتری که از محیط حرارتی خود رضایت دارند  پرکارترند. مشخص شده است که ناراحتی حرارتی منجر به نشانه‌های سندرم خانه بیمار (Sick Building Syndrome) می‌شود. ترکیب دمای بالا و رطوبت نسبی بالا باعث کاهش آسایش حرارتی و کاهش کیفیت هوا داخل ساختمان می‌شود. اگر چه یک دمای ثابت می‌تواند رضایت بخش باشد ولی رضایت حرارتی  (پدیده آلیستز یا ) معمولا بوسیله تغییر حرارتی ابجاد می‌شود. مدل های تطبیقی آسایش حرارتی سبب طراحی انعطاف پذیر در ساختمان‌های دارای تهویه مطبوع بطور طبیعی نسبت به ساختمانهای با شرایط درون ساختمان متغیر می کردد. چنین ساختمان هایی از اتلاف انرژی جلوگیری کرده و این پناسیل را دارند.گه ساکنانشان رضایت بیشتری داشته باشند.

فاکتور های تاثیر گذار بر آسایش حرارتی

از آنجایی که تفاوت‌هایی گوناگونی میان افراد در خصوص رضایت روانشناسی و فیزیولوژیکی وجود دارد. پیدا کردن دمای ایده آل برای هر فرد در یک فصای مشخص کار سختی می‌باشد. ادههای آزمایشگاهی و میدانی برای شرایط تعریف شده برای آسایش در صد خاصی از ساکنان جمع آوری ضخامت عایق و جنس مصالح و به طورکلی بر میزان مصرف و اتلاف انرژی تهویه مطبوع تاثیر مستقیم دارد. هدف می توان به دو دسته تقسیم کرد:

۱فاکتور شخصی: دلیل اینکه این فاکتورها ویژگی‌های ساکنان که شامل سرعت متابولیک و سرعت پوشش و جنسیت می‌باشند.

۲-فاکتورهای محیطی: که شرایط محیطی حرارتی که شامل دمای هوا دمای میانگین تابشی سرعت هوا و رطوبت می‌باشد.

اثرات تهویه مطبوع طبیعی بر آسایش حرارتی 

بسیاری از ساختمان HVAC (تکنولوژی مربوطه گرمایش و تهویه مطبوع ) برای کنترل محیط حرارتی استفاده می کنند. سایر ساختمان‌ها اداری تهویه مطبوع بوده و برای تامین ایتیش حرارتی متکی به چنین سیستم مکانیکی نیستند. بسته به نوع آب و هوا این امر می تواند به شدت مصرف انرژی را کاهش دهد. هرجند کهگاهی اوقات این امر به عنوان ریسک دیده می شود زیرا اگر ساختمان به صورت ضعیف طراحی شده باشد دمای داخلی می تواند به مقدار مطلوب نرسد. ساختمان هایی که برای تهویه مطبوع طبیعی به صورت صحیح طراحی شده اند شرایط داخلی را در محدوده معینی حفظ می‌کنند. به صورتی که پنجره‌های باز و استفاده از پنکه در تابستان و پوشیدن لباس‌های اضافی در زمستان می‌تواند آسایش حرارتی افراد را تامین کند.روشهای مطالعاتی اسایش حرارتی روشهای برای اسایش حرارتی رایج است.


نویسنده مطلب تجهیز صنعت تتا تولید کننده