پایش کیفیت هوای داخل

 

از:  Gareth Evans

مأخذ: ACHR News, May 2012

مترجم: دکتر سید علی اکبر طباطبایی

 

برقراری توازن بین صرفه جویی انرژی و حفظ یک محیط داخلی سالم و آسایش بخش امر بسیار دشواری است.

یک راه حل منطقی برای کنترل آلودگی هوای داخل تهویه مناسب به همراه  پایش کیفیت هوای داخل (IAQ)  با  استفاده از سنسورهای گاز است. این می‌تواند هوای سالم داخل و همچنین یک سیستم HVAC  کارآمد را تضمین کند.

IAQ به تعدادی فاکتورهای محیطی داخل یک ساختمان وابسته است که می‌توانند بر سلامت، آسایش یا کارایی و بهره وری ساکنین ساختمان تأثیر بگذارند. پایش IAQ امری ضروری است، زیرا برآورد می‌شود که افراد به‌طور متوسط  ۹۰ درصد اوقات تنفس خود را در محیط  داخل سپری می‌کنند.

IAQ یک دغدغه مهم برای مدیران ساکنین و کارکنان ساختمان‌ها به حساب می‌آید چرا که می‌تواند بر سلامت آسایش، رفاه و بهره وری ساکنین تأثیر گذار باشد. این مخصوصاً در  مکان‌هایی حائز اهمیت است که مردم  بیشتر وقت خود را در محیط‌های داخل می‌گذرانند ( مانند کارمندان ادارات که کل روزهای کاری را در محیط داخل سپری می‌کنند ). کارمندانی که در یک محیط  سالم و آسایش بخش کار می‌کنند از  رضایت و بهره‌وری بیشتری برخوردار خواهند بود.

طراحان، معماران و مدیران تسهیلات ساختمان‌ها به اهمیت IAQ واقف بوده و در طراحی و مدیریت ساختمان‌های مدرن و سیستم‌های HVAC  آن را در مدنظر قرار می‌دهند.

سندرم ساختمان بیمار 

سندرم ساختمان بیمار یا SBS هنگامی اتفاق می‌افتد که تعداد زیادی از ساکنین ساختمان علائمی مرتبط با عدم آسایش را تجربه می‌کنند که معمولاً بعد از ترک ساختمان برطرف می‌شوند.

تا قرن گذشته IAQ غالباً توسط  متخصصین ساختمان مورد غفلت قرار  می‌گرفت و حتی بسیاری از آن‌ها هرگز به آلاینده های کربنی منتشره در ساختمان توجهی نمی‌کردند؛ تنها همین اواخر بود که متخصصین و عامه مردم تأثیرات IAQ  بر سلامت و کیفیت زندگی را به‌طور جدی مورد توجه قرار دادند.

SBS معمولاً در فضاهای اداری بزرگ با نقشه باز اتفاق می‌افتد. فاکتورهای بسیاری وجود دارند که می‌توانند به یک محیط داخل ناسالم و متعاقباً SBS منجر شوند؛ از جمله :

• تهویه ضعیف یا ناکافی
• دما و رطوبت نامناسب
• آلاینده های هوایی و شیمیایی
• انتشار ازن از پرینترها و دستگاه‌های کپی؛
• غلظت‌های بالای ترکیبات آلی فرار (VOCs)
• فرمالدئید؛ و
• آلودگی از منابع خارجی (مانند دود وسایل نقلیه که وارد ساختمان می‌شود ).

ساختمان‌های سبز 

در چند دهه گذشته اقدامات صرفه گر انرژی منجر به ساختمان‌های سبز شده اند. این ساختمان‌ها یک ساختار کیپ و هوابند را ایجاب می‌کنند که این می‌تواند مشکلاتی را در خصوص IAQ ایجاد نماید. در این ساختمان‌ها معمولاً سیستم‌های تهویه طوری تنظیم می‌شوند که مقدار  هوای تازه ورودی و چرخشی در ساختمان را به حداقل برسانند. این محدودیت ورود هوا بر کیفیت هوای داخل تأثیر می‌گذارد زیرا اجازه می‌دهد تا آلاینده های مضر در داخل ساختمان تجمع یابند.

گرچه در بسیاری موارد به موضوع کیفیت هوای داخل توجه می شود اما دغدغه اصلی در ساختمان‌های سبز تأثیری است که ساختمان و فرآیندهای داخل آن بر محیط زیست ایجاد می‌کنند. در این ساختمان‌ها سلامت ساکنین به عنوان اولویت مورد توجه قرار نمی‌گیرد که این می‌تواند به قیمت کیفیت ضعیف هوای داخل و نهایتاً تأثیر منفی بر سلامت ساکنین ساختمان تمام شود.

تأثیر بر سلامت 

مشکلات و عوارض ناشی از آلاینده‌های هوای داخل ممکن است بلافاصله پس از قرار گرفتن در معرض آلاینده تظاهر پیدا کنند. این مشکلات که معمولاً کوتاه مدت و قابل تحمل اند عبارتند از :

• تحریک و سوزش چشم‌ها، پوست، بینی و گلو؛
• احتقان سیستم تنفس فوقانی؛
• سردرد؛
• سرگیجه؛ و
• خستگی

قرار گرفتن طولانی مدت در معرض سطوح کمی از آلاینده های خاص می‌تواند تأثیراتی را بر سلامت افراد در سال‌های آینده ایجاد کند. بنابر اعلام آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده  (EPA) این تأثیرات می‌توانند شدیداً ناتوان کننده بوده یا به بیماری‌های کشنده‌ای از قبیل بیماری‌های تنفسی، قلبی و سرطان منجر شوند. قرار گرفتن در معرض سطوح بالای آلاینده هایی همچون مونوکسید کربن (CO) می‌تواند به مرگ آنی منجر گردد.

پایش مستمر کیفیت  هوای داخل 

بررسی و کنترل IAQ به‌طور معمول شامل سنجش‌های تک نقطه ای با موضعی از سطوح آلاینده هاست. این روش پایش غیر قابل اطمینان است زیرا سطوح آلاینده ها در معرض نوسانات ساعتی روزانه و فصلی قرار دارند.

ابزارهای پایش پیوسته IAQ مشکلات مرتبط با سنجش‌های تک نقطه ای را بر طرف می‌کنند. با  این ابزارها چندین پارامتر IAQ  را  می‌توان به‌طور مستمر در زمان واقعی مورد پایش قرار داد. این امر مدیریت ساده مؤثر و انعطاف پذیر کیفیت هوای داخل را امکان پذیر می‌سازد. این ابزارها  قادرند اطلاعات کامل و دقیقی از IA را جمع آوری کرده و داده‌های مورد نیاز برای مدیریت مؤثر کیفیت هوای داخل ساختمان‌ها را فراهم کنند.

این ابزارها می‌توانند به‌طور پیوسته تعداد زیادی از فاکتورهای مؤثر بر محیط داخل ساختمان را شناسایی و اندازه گیری کنند؛

فاکتورهایی از قبیل دما، رطوبت و گازها  و ترکیبات سمی شامل :

• دی اکسید کربن (CO₂)
• مونوکسید کربن (CO)
• دی اکسید نیتروژن (NO₂)
• دی اکسید گوگرد (SO₂)
• ازن
• آمونیاک (NH₃)
• VOC ها
• متاز
• فرمالدئید؛ و
• گلوتار الدئید.

در نرم افزار این ابزارها می‌توان استانداردهای دما رطوبت و غلظت‌های گازهای خطرناک را تنظیم نمود. وقتی پارامترهای کیفیت هوا از استانداردهای پیش تنظیم شده تجاوز کنند یا اینکه کمتر از حد استاندارد باشند، ابزار پایش می‌تواند سیستم‌های تهویه و تهویه مطبوع را فعال ساخته و کنترل کند. این همچنین می‌تواند سیستم گرمایش را روشن و خاموش کرده و به عنوان آخرین چاره  آلارم‌های ساختمان را فعال سازد.

داده های جمع آوری شده بر روی  PC / لپ تاپ کنترل کننده در زمان واقعی نمایش داده می‌شوند. نمایش  گرافیکی داده ها ( شکل ۱) کاربر را  قادر می سازد تا تغییرات در روند و  الگوهای پارامترها را شناسایی کند.

حدودی را می توان برای هر پارامتر تعیین نمود که با تجاوز از این حدود یک آلارم روی صفحه نمایش روشن  خواهد شد. همچنین می‌توان رله‌هایی را نصب نمود تا در صورت تجاوز از حدود تعیین شده هشدارهای دیداری و  یا شنیداری ایجاد کنند. کاربران می‌توانند برنامه های زمان‌بندی پایش را با استفاده از نرم افزار تدوین کنند که این در مواردی ایده آل است که پایش فقط برای یک دوره زمانی خاص (مثلاً فقط طی  ساعات کاری ) مورد نیاز باشد.

یک شبکه گسترده از واحدهای پایش در سراسر ساختمان نیز امکان پذیر است که تصویر جامع تری از IAQ را در اختیار قرار می‌دهد (شکل ۲).  تعداد زیادی از واحدهای پایش را می‌توان با استفاده از ارتباط بی‌سیم به یکدیگر متصل نمود؛ این سیستم می‌تواند تغییرات دقیق در غلظت‌های پارامترهای منتخب IAQ  در نقاط مختلف را در طول زمان نشان دهد.

سیستم  HVAC

دی اکسید کربن شاخص خوبی از نحوه  کارایی و تأثیر سیستم تهویه در یک ساختمان است. نتایج جمع آوری شده از سنسور دی اکسید کربن به همراه مقادیر  قرائت شده دما و رطوبت نشانه هایی از میزان اثر بخشی سیستم HVAC در ساختمان را فراهم خواهند کرد.

مطابق با استانداردهای ASHRAE  سطوح دی اکسید کربن کمتر از ppm ۸۰۰  نشانه این است که تهویه کافی در ساختمان برقرار است.

به منظور رقیق کردن آلاینده های هوای داخل یک سیستم تهویه مناسب باید در ساختمان وجود داشته باشد. ساختمانی که بیش از حد تهویه شود از نظر مصرف انرژی کارآمد نیست. برای حصول اطمینان از اینکه اهداف پیش بینی شده کیفیت هوای داخل تأمین می‌شوند اما نه بیشتر یا کمتر، می‌توان سیگنال‌هایی را از واحدهای پایش در زمان واقعی به کنترل سیستم HVAC ارسال نمود تا از اتلاف انرژی جلوگیری شود.

اخیراً تست سیستم پایشگر IAQ ساخت کمپانی PPM Technology در هنگ کنگ  اجرا شد؛ داده ها در فواصل منظم یک دقیقه‌ای با استفاده از چهار واحد پایشگر  IAQ در چهار روز متوالی جمع آوری شدند. این واحدها در نقاط مختلف ساختمان مستقر شدند تا تحلیل جامع‌تری از محیط داخل ساختمان ارائه دهند. نتایج  بدست آمده از این تست نشان داد که برای صرفه جویی انرژی و کاهش انتشار  ₂CO در ساختمان کار بیشتری می‌توان انجام داد. توان مورد نیاز برای تهویه مطبوع  یک ساختمان اداری ۵۰ طبقه – نظیر همین ساختمانی که تست در آن اجرا شد ، می‌تواند از ۱۰ میلیون کیلو وات ساعت در سال تجاوز کند. مجهز کردن یک ساختمان به سیستم پایش IAC می‌تواند برای متخصصین امور ساختمان و مدیران  تأسیات داده های مورد نیاز جهت مدیریت مؤثر کیفیت هوای داخل ساختمان را فراهم کند و دستیابی به ۱۰ تا ۲۰  درصد کاهش در انتشار آلاینده ها را میسر سازد که این نهایتاً موجب صرفه جویی پول خواهد شد.

نتیجه گیری 

پایش مستمر IAQ ایجاد پروفایلی از محیط داخل را امکان پذیر می‌سازد و تحلیل داده های ثبت شده توسط نرم افزار واحد پایش IAQ امکان مدیریت مؤثرتر انرژی و منابع را فراهم می‌کند. این نرم افزار می‌تواند به عنوان یک ابزار تحلیلی برای شناسایی روند تغییر پارامترها و اصلاح مشکلات مورد استفاده قرار گیرد که این به یک محیط داخلی بهتر و شرایط کاری سالم تر و راحت تر منجر خواهد شد.

اگر متخصصین امور ساختمان و تأسیسات اطلاعات صحیحی درباره عملکرد روزانه سیستم HVAC در اختیار داشته باشند می‌توانند اصلاحات لازم در طراحی و  مدیریت سیستم تهویه را اعمال نمایند.  یک سیستم HVAC  کارآمدتر نیز تأثیر  مثبتی بر محیط داخل داشته و آسایش بهينه انسان‌ها، صرفه جویی انرژی و سلامت و رفاه ساکنین ساختمان را تضمین خواهد کرد.

به نقل از مجله صنعت تاسیسات (شماره صد و شصتم)