اهمیت تهویه هوا در ساختمان های تجاری
استانداردها و کدهای ساختمانی برای تهویه هوا از بیرون ساختمان به منظور کاهش تمرکز آلاینده‌های تولیدشده در داخل ساختمان جزو ملزومات می باشد. میزان کم تهویه از بیرون ساختمان با کاهش رضایت از کیفیت هوای داخل (IAQ) و افزایش علائم مشکلات جسمی مربوط به شرایط محیط کار کارمندان اداری در ارتباط است. با کاهش میزان تهویه هوا شاهد کاهش عملکرد اداری و آموزشی و همچنین افزایش میزان غیبت کاری یا آموزشی خواهیم بود. علی رغم شواهد موجود در اهمیت تهویه هوا، اغلب اوقات دمپر هوای خارجی در ساختمان های تجاری بسته است و امکان هرگونه تهویه سیستم های HVAC را از بین می‌برد.
من و تیم کاری ام بازدید های میدانی بسیاری از صدها ساختمان تجاری با دمپرهای بسته هوای خروجی داشتیم؛ نه صرفاً از ساختمان هایی قدیمی با اجاره بهای کم، بلکه از فضاهای اداری کلاس A، ساختمان های دولتی و دانشگاه ها. مدیران سرویس و نگهداری ساختمان ها دلایل مختلفی برای بسته نگه داشتن دمپرهای هوای خارجی دارند که در ادامه مهم ترین آن‌ها آورده شده است.
این دلایل عمدتاً با دو مسئله مدیریتی سرویس و نگهداری در ارتباط هستند؛ آسایش و هزینه. ازآن‌جایی که کیفیت هوای داخلی در مقایسه با آسایش حرارتی در مرتبه پایین تری از اهمیت قرار دارد، عملکرد سیستم های HVAC یا «گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع» طوری تنظیم می گردد تا آسایش به بیشینه و شکایت ها به کمینه برسد، به طوری که برخی مواقع کیفیت هوای داخلی قربانی این شرایط می‌شود.
به طور مشابه اندازه گیری هزینه های انرژی بسیار آسان تر از اندازه گیری بهره‌وری کارکنان یا میزان آثار سوء بر یادگیری دانش آموزان است، بنابراین عملکرد سیستم ها تنها بر پایه کاهش مصرف انرژی بهینه می گردد.
طراحی سیستم‌های HVAC با ظرفیت بسیار کم
بیشتر ساختمان ها بر اساس یکی از سه مقدار ظرفیت HVAC ممکن طراحی می شوند: ٪۹۹.۶ یا ٪۹۹ یا ٪۹۸ فراوانی تجمعی سالانه پیشامد های دمایی و رطوبتی مربوط به محل احداث ساختمان؛ بنابراین طراحی بر اساس میزان ٪۹۹ به معنی عدم پاسخگویی طراحی ها برای بار عملکردی به میزان ٪۱ از هرسال خواهد بود، یعنی ۸۸ ساعت در هر سال.
برای یک سیستم خنک کننده، این به معنای حدود ۳ ساعت در هر روز از گرم ترین ۳۰ روز تابستان است. یک مدیر سرویس و نگهداری، تحمل شکایت های روزانه از گرمی هوای ساختمان را ندارد، بنابر این تمایل به بستن دمپر هوای خارجی پیدا می‌کند.
مشکل اصلی زمانی به وجود می آید که برای بستن یا باز کردن دمپر هوای خارجی هر روز باید تصمیم گیری و بحث و جدل شود، پس ترجیح بر بسته نگه داشتن دمپر در کل طول تابستان تا زمانی است که شرایط برای تنظیمات حالت صرفه‌جویی مساعد گردد.
در آب‌وهوایی که کل سال گرم باشد، ممکن است دمپر در کل طول سال بسته بماند.
همین شرایط در آب وهوای سرد نیز اتفاق می‌افتد. زمانی که دوباره ٪۱ طراحی منجر به ۸۸ ساعتی شود که سیستم های HVAC برای آن مقدار بار حرارتی طراحی نشده است و دمپر بسته شده و در کل طول زمستان بسته می ماند؛ بنابراین بیشتر ساختمان ها در طول ۳ یا ۴ ماه تابستان و نیز ۳ یا ۴ ماه زمستان و حتی در حالتی وخیم تر، در ۱۲ ماه سال در شرایط اقلیمی گرم آمریکا، از تهویه هوا برخوردار نمی‌باشند.
مالکان ساختمان ها انتظار عمر ۲۰ الی ۲۵ سال از تجهیزات HVAC دارند و بر اساس داده های سال ۲۰۱۶ اداره ملی اقیانوس شناسی و جوی NOAA، گزارشات آژانس حفاظت از محیط زیست EPA نشان می دهند که اقلیم آب و هوایی ایالات متحده در طول ۲۰ الی ۲۵ سال گذشته دچار افزایش میانگین دمایی به میزان ۱ الی ۳ درجه فارنهایت (۱.۸ الی ۵.۴ درجه سانتی گراد) شده است.
این تغییرات دمایی می تواند طراحی ٪۹۹ را به طراحی ٪۹۸ تغییر دهد. این یعنی به طور ناگهانی ۸۸ ساعت یاد شده به ۱۷۶ ساعت افزایش پیدا می‌کند و یک ساختمان با مشکل عدم پاسخگویی به بار حرارتی به مدت ۳ ساعت در طول ۵۹ روز مواجه می شود.
در نهایت داده های ورودی از سوی مهندسین ساختمان در بیشتر اوقات در پروسه طراحی HVAC دخیل نمی گردد. اگر آن‌ها در باز بینی طراحی HVAC دخیل شوند، ممکن است بر معیار طراحی ٪۹۹.۶ اصرار نمایند؛ یعنی ۳۵ ساعت از سال سیستم های HVAC دچار گرمی یا سردی مضاعف شود. در عین حال مالک ساختمان در بازبینی طراحی HVAC مشارکت دارد.
تجهیزات فرسوده یا نگهداری ضعیف سیستم‌ها
با گذر عمر تجهیزات HVAC نه تنها بهره‌وری آن کاهش می‌یابد بلکه فقدان نگهداری و تعمیرات
سیستم HVAC
دوره‌ای کافی بر ظرفیت آن نیز اثر سوئی می گذارد. مثال های عمده می توانند چنین باشند: کویل ها با گرد و غبار پوشیده شوند؛ فیلترها تعویض نگردند که باعث کاهش جریان هوا از میان سیستم می‌شود (در سیستم های حجم ثابت)؛ تهویه های بازیاب انرژی یا ERV ها دچاری خرابی شده و تعمیر نگردند؛ و سنسورهای مورد استفاده برای کنترل از کالیبراسیون خارج شوند. این مشکلات به همراهی کاهش بهره‌وری کلی باعث می شود تا برخی سیستم های HVAC نتوانند به بار حرارتی در آن روزهای بسیار گرم (سرد) پاسخگو باشند. زمانی که این مشکلات اتفاق افتاد، اولین خط دفاعی می تواند بستن دمپر هوای خارجی باشد.
انگیزه های مالی برای کاهش مصرف انرژی
بسیار معمول است که مدیران تدارکات و مدیران سرویس و نگهداری فوق‌العاده، پاداش‌هایی برای کاهش مصرف انرژی دریافت کنند. در بیشتر این برنامه ها به کاهش مبلغ قبوض نگاه می‌کنند و به سادگی بر این اساس تصور می‌کنند که بهره‌وری ساختمان افزایش یافته است؛ اما این برنامه ها نیاز به مستند سازی دقیق کارهای انجام گرفته دارند و از همین رو یکی از ساده ترین راه‌های صرفه جویی در انرژی بدون شنیدن شکایات ساکنین در باب آسایش، متوقف کردن تهویه هوای خارجی است.
در واقع هوای خارجی عموماً ۳۰ الی ۵۰ درصد بار حرارتی HVAC را تشکیل می دهد، بنابراین تقریباً بدون نیاز به هیچ تلاش اضافی، این متوقف نمودن می تواند کاهش قابل توجهی را حاصل نماید. اگر چه با این کار مالکین مقداری صرفه جویی مالی می‌کنند، ولی خود را در معرض خطر مسئولیتی قرار می‌دهند.
اجتناب از فعال نمودن فریز استات‌ها
در طول زمستان، جریان هوای سرد خارجی می‌تواند «فریز استات ها» را فعال نماید که ابزار حسگر دمایی هستند که با خاموش کردن واحد هواساز یا AHU از منجمد شدن کویل های آن ممانعت می‌کنند.
فریز استات ها معمولاً بر روی دمای ۳۸ درجه فار نهایت (۳.۳ درجه سانتی‌گراد) تنظیم می شوند و اگر به درستی نصب و تعمیر نشوند، می توانند باعث خاموشی بی دلیل سیستم گردند. به عنوان مثال زمانی که فریز استات در محلی بسیار نزدیک به ورودی هوای خارجی به جای محلی در پایین دست جریان اولین کویل گرمایشی (بالا دست اولین کویل غیر گرمایشی) نصب شود، بدون هیچ الزام و دلیلی فعال خواهد شد.
واحدهای AHU نیز می توانند دچار جریان هوای لایه لایه شده در جعبه اختلاط شود که منجر به ترکیب نشدن هوای سرد خارجی و هوای گرم برگشتی شود و باعث فعال شدن فریز استات در روزهای سرد گردد.
برای اجتناب از این خاموش شدن های غیر لازم واحد هواساز، مدیریت سرویس و نگهداری برای کاهش هوای خارجی در روزهای سرد ممکن است تصمیم بر بستن دمپر هوای خارجی بگیرد؛ و به‌جای تکیه بر شانس، دمپر را در کل طول زمستان بسته نگه دارد.
آلودگی هوای خارجی
آلودگی هوای خارجی
آلودگی هوای خارجی در مناطق کلان شهری و حتی در شهرهای کوچک، درصورتی که نزدیک به بزرگ راه یا فرودگاه باشید، بسیار شدید می‌باشد.
شهرداری ها می توانند هشدار روز عامل ازن یا Ozone Action Day را اعلام نمایند که می تواند مدیر سرویس و نگهداری را سریعاً وادار به بستن دمپر هوای خارجی نماید.
مطالعات نشان می دهد که آلودگی هوای خارجی اثر سویی بر بهره‌روی کارکنان دارد و صرف کار کردن در ساختمانی نزدیک به یک بزرگ راه می‌تواند برای سلامتی شما زیان آور باشد.
با اینکه استاندارد ۶۲.۱ سال ۲۰۱۶ ASHRAE مقابله با تهدید ازن را لازم می‌داند، اما تنها در محل هایی که سطح ازن بسیار وخیم‌تر و بالاتر از سطح دسته بندی غیر حصولی EPA باشد، آن را لازم می داند.
همچنین دیگر آلاینده های خارجی مانند کربن مونوکسید یا NOX یا SOX در بیشتر تکنولوژی های فیلترینگ قابل جدایش نیستند.
اگر ساختمانی دریچه هوای خارجی اش نزدیک به ایستگاه اتوبوس یا یک جاده اصلی باشد، شکایات ساکنین از دودهای اگزوز وسایل نقلیه می تواند مدیر سرویس و نگهداری ساختمان را مجبور به بستن دمپر هوای خارجی نماید.
کیفیت هوای داخل ساختمان(IAQ)
فقدان ارزش دهی و جوابگویی مسئولیتی برای کیفیت هوای داخلی یا IAQ
اغلب مواقع عدم آگاهی در باب اهمیت کیفیت هوای داخلی و چگونگی حل مشکل کیفیت هوا وجود دارد. تدارک کیفیت قابل قبول هوای داخلی نیاز به تلاشی وظیفه شناسانه از سوی مالکین و مدیران ساختمان‌ها دارد.
شروع این راه با سیاست گذاری تدبیرنامه های IAQ دارد، یعنی ارائه آموزش، ابزار و مسئولیت به پرسنل به‌گونه‌ای که در مورد کیفیت هوای داخلی فعالانه تلاش نمایند و تجهیزات معیوب و ناکارآمد یا حوادث اتفاقی منجر به مشکل کیفیت هوای داخلی را تشخیص دهند.
برنامه های تشویقی نباید صرفاً بر محور صرفه جویی انرژی باشند و باید برنامه هایی با محوریت کیفیت هوای داخلی ایجاد گردد.
نتیجه‌گیری
اغلب اوقات اشکالی سیستمی در عملکرد تهویه ساختمان وجود دارد. این اشکالات اثری مستقیم و منفی بر کیفیت هوای داخلی دارند. پیام های اصلی برای اجتناب از این اشکالات این گونه هستند:
- پارامتر IAQ در ابتدای پروسه طراحی مطرح شود تا پارامترهایی نظیر IAQ و انرژی و دیگر اهداف پروژه این فرصت را داشته باشند که به‌جای تکیه بر شانس و اقبال، این پارامترها قادر به تقویت متقابل یکدیگر باشند.
راهنمای کیفیت هوای داخلی ASHRAE منبعی غنی و بی‌نظیر برای چگونگی طراحی با هدف IAQ است.
- راه‌اندازی، عملیات و نگهداری مناسب سیستم های ساختمان بر اساس IAQ به‌عنوان یکی از فاکتورهای بهینه‌سازی.
- داشتن پرسنلی با آموزش، علم، ابزار و مهارت های مناسب برای پیگیری تدبیر نامه IAQ و برخورد کارآمد و سریع با مشکلاتی که کیفیت هوای داخلی را به خطر بیاندازند.
به‌عنوان مهندسین طراح وظیفه داریم تا بهترین تلاشمان را به‌کار ببندیم تا مطمئن گردیم سلامتی و بهره وری ساکنین، کارکنان، مشتریان، دانش آموزان و بازدید کنندگان تحت تأثیر منفی کیفیت بد هوای داخلی قرار نگیرد.
