آسایش حرارتی چیست؟
امروزه با توجه به پیشرفت های بشر در زمینه های مختلف، به ویژه آسایش حرارتی افراد در ساختمان‌ها (اعم از منازل ، دفاتر کار ، فروشگاه ها و… )، تمهیداتی قرار گرفته که از مهم‌ترین آن‌ها تهویه مطبوع است.
در این مقاله به برخی موارد مهم در خصوص تهویه مطبوع ساختمان و آسایش حرارتی طبق استاندارد برجسته تهویه مطبوع جهان، ASHRAE مطالبی ارائه می شود.
ASHRAE مخفف American Society of Refrigeration Air-conditioning Engineers (انجمن آمریکایی مهندسین گرمایش، تبرید و تهویه مطبوع) است.
این شامل کتاب ها، هندبوک ها، استاندارد های مختلف در این خصوص (که خود دسته بندی های مختلف Application (کاربرد ها) Fundamental (شامل موارد محاسباتی بیشتر ) و… است.
تعریف تهویه مطبوع طبق استاندارد ANSI/ASHRAE62.1، فرآیند رفتار هوا جهت مواجه با الزامات فضایی مشروط توسط کنترل دما، رطوبت، تمیزی و پخش آن است. در شکل زیر نمونه ای از تجهیزات و بخش های یک سیستم تهویه مطبوع ساختمان، طبق همین استاندارد، نشان داده شده است.
نمونه سیستم تهویه استاندارد اشری
گرمایش در ساختمان
به طور کلی ، این تجهیزات شامل دو بحث گرمایش و سرمایش اند که می توانند به 3 بخش اصلی تقسیم شوند :
مولد انرژی (مثل چیلر و بویلر)
خطوط انتقال (مثل کانال ها ، لوله ها و . . .)
توزیع کننده ها ( ترمینال ها مثل رادیاتور)
در گرمایش ساختمان، جهت محاسبه بار حرارتی لازم ، دو مورد تلفات گرما از جداره ساختمان و تلفات گرما ناشی از ورود هوای تازه مطرح می شوند.
در اصل، امروزه رویکرد سلامتی و IAQ که مخفف Indoor Air Quality (کیفیت هوای داخل) اهمیت ویژه ای یافته، به نحوی که می تواند عامل مهم دیگر (صرفه جویی در مصرف انرژی) را توجیه کرده است.
جهت استخراج مقدار هوای لازم ورودی در ساختمان ، علاوه بر استفاده از موارد مختلف استاندارد مذکور، می بایست از صفحات 40 تا 43 مقررات ملی ساختمان، مبحث 14 استفاده کرد.
همانگونه که ذکر شد، دو عامل فوق در طراحی سامانه گرمایش ساختمان اهمیت دارند که هر دو به دمای بیرون وابسته اند (متغیر اصلی در گرمایش دمای طرح خارج است) در نتیجه طراحی آن بر اساس بار Peak (بیشترین بار ملزم جهت گرمایش ساختمان) انجام می‌شود.
در نتیجه زمانی که به گرمای کمتر نیاز باشد، افراد می توانند مقدار گرما را مثلا با بستن شیر یک رادیاتور کمتر کنند.
در حالی که در سرمایش جدا از دو عامل، عوامل بیشتری مطرح است (7 عامل مهم جهت تعیین بارهای حرارتی محاسبه می شوند که شامل توان ناشی از بدن هر انسان که می تواند به حدود یک پره رادیاتور باشد، گرمای ناشی از تجهیزات، اثر تابش خورشید و… که در ساختمان های عمومی مثل سینما تاثیر ویژه تری می یابد)
امروزه از نرم افزارهای شبیه سازی انرژی (مانند Carrier ، Design Builder و… برای سهولت محاسبات فوق استفاده می شود.
سرمایش در ساختمان
خود سرمایش در ساختمان را به طور کلی می توان به 3 بخش تقسیم کرد :
سرمایش تبخیری
سرمایش تراکمی
سرمایش جذبی
نموار سایکرومتریک
سرمایش تبخیری
در این سرمایش آشنایی با نمودار سایکرومتریک اهمیت ویژه ای دارد.
این نمودار شامل ترکیبی از مشخصات ترمودینامیکی هوا (آنتالپی، حجم مخصوص، رطوبت نسبی، رطوبت مطلق، دمای حباب تر، دمای حباب خشک و دمای نقطه شبنم) است که با داشتن تنها دو مورد از این 7 مورد، با استفاده از نمودار می‌توان موارد دیگر را استخراج کرد.
به این بخش در بخش های انتهایی این مقاله (بحث آسایش حرارتی ) مجدد پرداخته می‌شود (در شکل زیر محدوده آسایش روی این نمودار نشان داده شده است).
سرمایش تراکمی
در این روش یک سیکل تبرید مطرح می شود که سیال عامل (مبرد) با استفاده از کمپرسور متراکم شده و پس از میعان در چگالنده (کندانسور) و کاهش فشار در اثر عبور از شیر انبساط (و پدیده خفگی)، در اواپراتور با گرفتن گرمای محیط تبخیر شده و سرمایش ایجاد می‌شود.
در شکل زیر یک نمونه از سیکل تبرید نمایش داده شده است :
نمونه سیکل تهویه مطبوع در سرمایش تراکمی
سرمایش جذبی
در این روش با استفاده از ژنراتور و ایجاد گرما (به جای کمپرسور و تراکم سیال) ، در واحد اواپراتور سرمایش ایجاد می شود. (مانند یخچال های نفتی در گذشته) که در کشورهایی مثل ایران که عمدتا از گاز برای تولید برق استفاده می شود می تواند روش بسیار به صرفه ای باشد.
(البته هر کدام از این روش ها مزایا و معایبی دارند) ولی در کل، در بخش هایی که می توان از انرژی waste استفاده کرد، مثل گرمای خروجی از نیروگاه ها یا حتی گرمای عمق زمین، گرمای ناشی از زباله سوزی و… نیز روش مناسبی است.
در کل مکانیزم عملکرد در اواپراتور این است که زمانی که در مبرد فشار کاهش می یابد ، نقطه جوش نیز کاهش می یابد و با تبخیر مبرد سرمایش ایجاد می شود. در سیستم های تهویه مطبوع جذبی ساختمان ، آب مبرد و لیتیم برماید نقش جاذب را دارد.
