تهویه هوای خارج

کیفیت هوای داخل ساختمان‌های آموزشی نقش مستقیمی در سلامت، تمرکز و عملکرد دانش‌آموزان و کارکنان دارد. حضور تعداد زیاد افراد در فضاهای بسته، استفاده از مواد شیمیایی پاک‌کننده و فعالیت‌های روزمره انسانی، منجر به تولید آلاینده‌هایی می‌شود که در صورت عدم تهویه مناسب، می‌توانند اثرات نامطلوبی بر سلامت افراد داشته باشند. در این مقاله، الزامات تهویه هوای خارج در مدارس بر اساس استاندارد ASHRAE 62.1 و تبصره 24 کدهای ساختمانی ایالت کالیفرنیا مورد بررسی قرار گرفته و روش‌های تهویه طبیعی و مکانیکی، کنترل بر مبنای دی‌اکسیدکربن و ملاحظات طراحی ورودی و خروجی هوا تشریح می‌شود.

مقدمه

فضاهای آموزشی به دلیل تراکم بالای جمعیت و ساعات بهره‌برداری طولانی، از حساس‌ترین ساختمان‌ها از نظر کیفیت هوای داخل محسوب می‌شوند. تهویه ناکافی می‌تواند منجر به افزایش غلظت دی‌اکسیدکربن، تجمع بوهای نامطبوع و انتشار آلاینده‌های شیمیایی شود. به همین دلیل، استانداردهای بین‌المللی و کدهای ساختمانی، ضوابط مشخصی را برای تأمین هوای تازه در این فضاها تدوین کرده‌اند. یکی از مهم‌ترین این ضوابط، استاندارد ASHRAE 62.1 و الزامات تبصره 24 کالیفرنیاست که مبنای طراحی بسیاری از ساختمان‌های آموزشی مدرن قرار گرفته است.

بــه منظــور خــارج کــردن آلاینده هایــی از قبیل دی اکســیدکربن ناشــی از بازدم افراد، بوی بدن، بوهای ناشــی از مواد پاک کننده شیمیایی و سایر آلاینده هایی که در اثر فعالیت های انسانی در داخل ساختمان تولید میشود، کالسه ای درس و ســایر مکان های مدرسه باید به خوبی تهویه شوند. در ایالات متحده استاندارد 62.1 ASHRAE به عنوان یک اســتاندارد ملی در زمینــه تهویه هوای خارج تدوین شده است. این استاندارد پایه و اساس الزامات تبصره 24 کدهای ساختمانی کالیفرنیا است. در تبصره 24 عنوان شده اســت که تهویه هوای خارج در کلیه ساختمان ها باید با استفاده از تهویه طبیعی یا ابزارهای مکانیکی تامین شود.

در صورتی که هوای خارج با استفاده از تهویه طبیعی تامین شود تمامی مکان های داخل اتاق باید به اندازه 20 فوت از یک پنجره، در یا ســایر دریچه های تهویه فاصله داشــته باشند و مجموع مســاحت دریچه های تهویه باید بیش از 5 درصد مســاحت کف اتاق باشد. به عنوان مثال یک کلاس درس با مســاحت 960 فوت مربــع (ft32×ft30) را در نظر بگیرید. در چنین کلاسی حداقل سطح تهویه آزاد باید 48 فوت مربع باشد.
قانون 20 فوت نیز ایجاب میکند که دریچه های تهویه در هر دو ســمت اتاق تعبیه شــوند، در غیر این صورت فاصله برخی از قسمت های کلاس درس تا پنجره بیش از 20 فوت خواهد بود.

در صورتی که هوای خارج با اســتفاده از یک سیستم تهویه مکانیکی تامین شــود در ازای هر یک از افراد ساکن در اتاق جریان هوای 15 فوت مکعب در دقیقه (cfm)باید تامین شــود. به عنوان مثال در یک کلاس درس بــا 30 دانشآموز جریان هوای 450 فوت مکعب در دقیقه (30×15) در ازای هر دانشآموز موردنیاز است. اگرچه حداقل نرخ تهویه تعیین شده برای یک کلاس درس در کدها برابر با 360 فوت مکعب در دقیقه اســت.
سایر مکان های مدرسه نیازمند مقادیر مختلفی از هوای تهویه خارج هستند که این مقادیر برمبنای تعداد افرادی که انتظار میرود در آن مکان حضور داشته باشند و نرخ تهویه توصیه شده 15 فوت مکعب در دقیقه در ازای هر یک از افراد تعیین میشود.

در برخی از محوطه های مدارس مانند ســالن های ورزش، سالن های سخنرانی و سالن های چندمنظوره تعداد افراد حاضر در اتاق به شدت متغیر است. طبق تبصره 24 در چنین مکان هایی باید سیستم هایی مورد استفاده قرار گیرد که مقدار هوای تهویه خارج در آنها با توجه به تعداد افراد حاضر در محل تغییر کند. یکی از روش هایی که برای در نظر گرفتن این مسئله مورد اســتفاده قرار میگیرد نصب حســگرهای دی اکسیدکربن در محل است. روش کار بدین صورت است که این حسگرها مقدار دی اکسیدکربن موجود در محل را اندازه گیری نموده و هوای خارجی موردنیاز را بر مبنای آن تنظیم میکنند. به عنوان مثال اگر ظرفیت سالن سخنرانی یک مدرسه کاملا پر شود، مقدار گاز دی اکسیدکربن محل افزایش یافته و حسگرهای نصب شــده در محل یک سیگنال به سیســتم HVAC ارسال میکنند و بدین ترتیب حجم هوای خــارج افزایش مییابد. این روش کنترل علاوه بر کاهش مصرف انرژی سیستم، کیفیت هوای داخل را نیز به میزان قابل توجهی بهبود میبخشــد. علاوه بر آن در مکان های بزرگ استفاده از این روش همراه با بادزن های ســرعت متغیر میتواند به میزان چشمگیری در کاهش مصرف برق تاثیرگذار باشد.

تبصره 24 علاوه بر آنکه حداقل حجم هوای موردنیاز برای مکان های مختلــف را تعییــن میکند، تاکیــد دارد که این مقدار هــوای در تمامی ســاعت هایی که تعداد افراد حاضر در مکل در حد معمول اســت نیز باشد حفظ شــود. بنابراین سیستم های تهویه باید به گونه ای طراحی شده باشند که حداقل توانایی ســه بار تعویض هوا در هر ساعت و یا تامین نرخ تهویه موردنیاز را داشته باشــد. رعایت این الزامات تضمین کننده آن خواهد بود که آلاینده هایی که به دلیل خاموش بودن سیســتم در طول مدت شب در ساختمان تجمع یافته اند، با به کار افتادن سیستم از ساختمان خارج شود.

چگونگــی قرارگیری و موقعیت ورودی ها و خروجی های هوای تهویه یکی از جنبه های بسیار مهم طراحی یکپارچه ساختمان به شمار میرود و تعیین و بهینه ســازی آن گاهی بسیار دشوار خواهد بود. دمپرهای ورودی هوای خارج بایســتی به گونه ای در جای خود قرار داده شــوند که از ورود آلاینده های خارجی ناشــی از محوطــه پارکینگ، ســکوهای بارگیری، خیابان های مجــاور، مجراهای فاضلاب یا دودهای خروجی از دیگ ها به داخل ساختمان جلوگیری به عمل آورند. الگوهای جابه جایی هوا پیرامون ســاختمان اغلب بســیار پیچیده و متغیر هستند. از این رو مهندسان طراح استفاده از فصل 15 هندبوک مقدماتی ASHRAE که به بررسی الگوهای جریان هوا میپردازد را توصیه میکنند. در صورتی که منابع عمده آلودگی صنعتی در نزدیکی محل وجود داشــته باشد، اغلب برای پیش بینی میزان تجمع آلاینده ها از مدل های پیچیده تر و پیشــرفته تر اســتفاده میشوند.
در بدترین شــرایط موجود در شهرها با ســاختمان هایی با ارتفاع مختلف، طراحان باید مدل های معیار ســاختمان را در تونل های باد مورد آزمایش قرار دهند.
کیفیت هوای داخل نیز بســته به نوع مواد و پرداخت ســطوح داخل ســاختمان تحت تاثیر قرار میگیرد. این موارد در فصلی که به ســطوح و پرداخت ســطح اختصاص داده شده است به صورت مشروح مورد بررسی قرار خواهد گرفــت. طراحی کانال های توزیع هوا و سیســتم های بادزن نیز تاثیر قابل ملاحظه ای بر کیفیت هوای داخل برجای خواهد گذاشــت.
نکته ای که باید مورد توجه قرار گیرد آن اســت که هرگز در سطوح داخل کانال ها نباید از پشم شیشــه و ســایر مواد متخلخل استفاده کرد مگر در مواردی که این سطوح با یک روکش بسیار سخت پوشیده شده باشند که در معرض ازن موجود در جو (دود و غبار) تجزیه نشود و قابلیت تمیز کردن با برس های مکانیکی را داشته باشند.

جمع‌بندی و نتیجه‌گیری

بررسی الزامات تهویه هوای خارج در مدارس نشان می‌دهد که رعایت استانداردهای معتبر بین‌المللی مانند ASHRAE 62.1 و تبصره 24، نقش تعیین‌کننده‌ای در تأمین کیفیت هوای داخل، کاهش آلاینده‌ها و افزایش بهره‌وری انرژی دارد. انتخاب صحیح بین تهویه طبیعی و مکانیکی، استفاده از سیستم‌های کنترل هوشمند بر پایه دی‌اکسیدکربن و توجه ویژه به جانمایی ورودی‌ها و خروجی‌های هوا، از جمله عوامل کلیدی در طراحی موفق سیستم‌های تهویه ساختمان‌های آموزشی هستند. اجرای صحیح این الزامات نه‌تنها سلامت کاربران ساختمان را تضمین می‌کند، بلکه باعث کاهش مصرف انرژی و افزایش عمر مفید تجهیزات HVAC نیز خواهد شد.

منبع: فصلنامه صنعت تهویه‌مطبوع شماره 11

اگر شما هم مشتاق یادگیری تخصصی و حرفه ای دوره های تاسیسات مکانیکی با اساتیدی مجرب هستید میتوانید در دوره آموزشی اصول طراحی تاسیسات مکانیکی ساختمانی، بیمارستانی و صنعتی در آکادمی کاشانه شرکت کنید.

همچنین میتوانید فیلم آموزشی مهندسی تهویه و تهویه مطبوع را به صورت تخصصی تهیه کنید.