برای جلب رضایت غیرسیگاری‌های گله‌مند، لازم است که میزان دود سیگار در هوای محیط کمتر از 1 m3/g باشد. بدین منظور پروژه‌ای انجام گرفت و در آن یک اتاق استراحت در قسمت قابل سکونت کشتی نروژی در دریای شمال جهت سیستم تهویه مناسب انتخاب گردید.
مقدمه:

چرا یک تهویه خوب لازم است؟

بر طبق قانون نروژ، مردم به جز در محل‌های خصوصی که پیش‌بینی شده است، اجازه سیگار کشیدن در بیشتر اماکن را ندارند. بنابراین، موضوع انتخاب مطرح بود که در اتاق مزبور یک دیوار شیشه‌ای نصب شود که ارزان تمام می‌شود و یا یک سیستم تهویه در نظر گرفته شود تا میزان محسوس دود سیگار را در محدوده در نظر گرفته شده در حدود 1g/m3 حفظ کند، که پر هزینه بود.

سابقه‌ی کارهای پیشین

ما قبلا 4 سیستم با ترتیبات مختلف برای محل قرار گرفتن سیگاری‌ها و غیرسیگاری‌ها در نظر گرفته بودیم.
در سه مورد امکان بسته شدن در بین دو ناحیه سیگاری و غیرسیگاری‌ها پیش‌بینی شده بود. در این طراحی، هوای تازه به ناحیه غیرسیگاری وارد می‌شد و خروجی هوا از طریق سقف و در انتهای ناحیه سیگاری‌ها انجام می‌گرفت.
هوا با میزان تقریبی 50 متر مکعب در ساعت (m3/h) برای هر نفر یا به عبارت دیگر 9.13 لیتر بر ثانیه (Lit/s) برای هر شخص در نظر گرفته شده بود. در ترتیب دیگر هیچ دری پیش‌بینی نشده بود ولی محدودیتی برای فضای باز بین دو ناحیه ایجاد کرده بودند؛ به طوری که سرعت حرکت هوا در بین فضای باز دو ناحیه در حدود 0.25 m/s بود.
پس از گذشت یک سال، در قسمت تمیز غیرسیگاری‌ها سقف کاملا سفید باقی ماند و در منطقه سیگاری‌ها، دود سقف را به رنگ زرد درآورد.

دود در منطقه غیرسیگاری‌ها- تهویه کنترل شده

این پروژه به منظور برآورده کردن خواست‌های اجتماعی و با تقاضای مشتری به صورت یک آزمایش صورت گرفت. مشتری مایل نبود که محل سیگاری‌ها و غیرسیگاری‌ها در دو اتاق جداگانه باشد.
آن‌ها مدعی بودند که تنها دو ناراضی در بین 285 نفر پرسنل وجود دارد، ولی چون آن‌ها از نظر اجتماعی افراد پسندیده‌ای بودند برای جلب رضایتشان می‌خواستند تا بهترین سیستم تهویه را انتخاب کنند.
بنابراین پیام روشن مشتری این بود که محلی برای غیرسیگاری‌ها ایجاد شود که بو و دود سیگار در آن حس نشود. قصد ما این بود که برای هر نفر، میزان هوا در هر ساعت 100 (3m) یا 27.81 (lit) در هر ثانیه در نظر گرفته شود.
ولی برای رسیدن به هدف لازم بود که یک پارامتر ایمنی نیز به آن اضافه شود، که میزان هوای لازم را 23.000 m3/h بالا برد و پیش از تست نهایی مقدار هوای لازم بالغ بر میزان 30000 m3/h گردید.
برای استفاده کمتر از انرژی و حذف انرژی غیر لازم، تصمیم گرفتیم که از سیستم حجم متغیر (ورودی هوا) با استفاده از حسگر برای تشخیص کیفیت هوا (میزان دود) و تنظیم کمک بگیریم.
این حسگر تنظیم ورود هوا را بر عهده دارد به نحوی که ماده موجود در دود سیگار Toluene در محدوده بین 0-100 ppm قرار داشته باشد.
شکل شماره 1 یک نمونه بارز از منحنی میزان غلظت‌های متفاوت دود می‌باشد. محل نصب حسگر دود در نزدیکی قسمت محل خروجی هوا و دود در نزدیک ناحیه غیرسیگاری‌ها است.

الگوی جریان

چیدمان کانال‌های هوای خروجی و ورودی در شکل 2 نشان داده شده است. منظور این بود که یک جابه‌جایی خطی جریان بدون منطقه راکد وجود داشته باشد و همچنین در آن برگشت جریان هوا از سمت ناحیه آلوده نباشد.
هوای ورودی از بالای محل سقف زیرین (سقف کاذب مشبک) از گوشه اتاق دمیده می‌شود. هوای خروجی از گوشه مقابل اتاق از طریق پنجره‌های مشبکی تعبیه شده تخلیه می‌شود.

با این شیوه هوا به طور مناسب در بالای سقف توزیع می‌شود و اثر مثبت دو پیستون جهت پمپ کردن هوا به محل اسکان افراد مشخص است. این دو پیستون یکی برای ورود و دیگری برای خروج دود در نظر گرفته شده‌اند.
عملکرد این پیستون‌ها به این ترتیب می‌باشد که یکی به صورت عمودی از سقف هوای ورودی را وارد و دیگری در جهت افقی از محل ورودی هوا به طرف خروجی امتداد می‌یابد.
بیشترین مقدار هوا از سقف و نزدیک‌ترین محل ورود هوا وارد می‌شود؛ با این وجود هوا از تمام ناحیه سقف وارد می‌گردد، ولی به مقدار کم آن به طرف شبکه خروجی می‌رود.
این جریان در اتاق با سرعت فزاینده‌ای به تمام سطح مقطع‌های مابین ورودی و خروجی هوا می‌دهد که حداکثر آن در حاشیه خروجی دود به 0.23 m2/s و یا 30000 m2/h می‌باشد.
یک مشکل اساسی که نمی‌توان بر آن غلبه کرد عبارت است از افرادی که از قسمت سیگاری‌ها به قسمت غیرسیگاری‌ها می‌روند. سرعت شخص می‌تواند 1m/s باشد که باعث جریان حلقوی دود در پشت سر او می‌شود.
بنابراین لازم است شخصی طرحی برای راه عبور بین این دو ناحیه بدهد تا دود حاصل از حرکت یک سیگاری به ناحیه آلوده برگردد بدون آن که برای غیرسیگاری‌ها ایجاد مزاحمت کند.
مهم‌ترین مسئله برای این که هوا از قسمت سقف وارد شود، این است که قسمت‌های مختلف سقف تمیز نگه داشته شود.

تغییر حجم هوا VAV

سیستم تغییر حجم هوا دو فایده اساسی دارد. اولین فایده، صرفه‌جویی در انرژی است و دومی در اختیار داشتن یک سیستم پاسخگو به نیاز است در صورتی که تعداد استفاده کننده‌ها کم باشد.
با زیاد شدن تعداد افراد، میزان صدای ایجاد شده از طرف دستگاه زیاد می‌شود. البته باید توجه داشت که زیاد شدن صدا از 30 db تا میزان 35-40 db در زمانی که تعداد نفرات از 5 تا 100 زیاد می‌شود، قابل توجه نخواهد بود.
میزان هوا با در نظر گرفتن این تعداد بین 2000-3000 m3/h (معادل 0.55-8.3 m3/s) تغییر می‌کند. تنها مشکل در این مکان این است که افراد زیادی دارای آچار پیچ‌گوشتی می‌باشند.
این افراد کارگران قسمت‌های خدماتی و تعمیراتی برای قسمت‌های مختلف هستند، و به‌طور معمول می‌دانند که می‌توانند از آچار پیچ‌گوشتی خود برای تنظیم دما، جریان هوا و غیره استفاده کنند.
در این مورد نیز فکر می‌کنند که آن‌ها می‌توانند با پیچاندن پیچی در حسگر جریان را بهتر یا بیشتر کنند؛ لذا آن را در مورد ابزار حسگر دود نیز استفاده می‌کنند و حسگر که امکان تنظیم ندارد، خراب می‌شود که به این ترتیب دستگاه حس گر 3-4 مرتبه از کار افتاد. اکنون بر روی حسگرها به طور روشنی علامت زده شده است.
با وجود 15-20 سیگاری در منطقه سیگاری‌ها، مقدار هوا به میزان 5000-6000 m3/h (معادل 250-300 m3/s برای هر نفر و یا 83-68 Lit/s برای هر نفر) با سرعت کشش جریان هوا بین 0.04-0.046 m/s باید می‌بود.
در این حالت یک سیگاری و یک غیرسیگاری می‌توانستند در کنار هم بنشینند در حالی که دود سیگار با سرعت مناسب به سمت بالا می‌رفت. به این ترتیب افراد گله‌مند هم قانع شدند و این پروژه پرخرج نیز همه را راضی نمود.

تغییر نرخ هوا

ظرفیت سیستم برای نرخ تغییرات هوا بین 8-120 در هر ساعت می‌باشد ( با توجه به میزان حجم هوایی که برای هر فرد در نظر گرفته می‌شود)، با در نظر گرفتن این که میزان کل تغییرات هوا برابر 2000-30000 m3/h(.055-8.3 m3/s) می‌باشد و در حالی که سرعت هوا 0.015-0.231 m3/s است.
در حالی که 15-20 نفر سیگاری در محل سیگاری‌ها موجود باشد، نرخ تغییرات هوا بین 20-24 در هر ساعت می‌باشد (با توجه به میزان حجم هوایی که برای هر فرد در نظر گرفته می‌شود 250-300 m3/h و به عبارتی 69-83 Lit/s) و کل هوای مورد نیاز به مقدار 5000-6000 m3/h می‌باشد.

کنترل دما

هوا به وسیله یک سیستم حرارت مرکزی الکتریکی با یک تنظیم کننده از 0-100 درصد حرارت می‌بیند. یک تنظیم کننده مینیمم دما را تعیین می‌کند، که دمای در نظر گرفته شده 19 درجه سانتیگراد برای کانال ورودی و 21 درجه سانتیگراد برای دمای اتاق تعیین شده است.
دمای اتاق توسط دماسنج در پشت ناحیه سیگاری‌ها (1.8 متر بالاتر از سطح زمین) مشخص می‌شود. میزان دمای تعیین شده بر روی صفحه کنترل در اتاق تجهیزات تنظیم شده است.

بالا بردن فشار همراه با تغییرات حجم

این اتاق نیاز به فشار بالاتری نسبت به مکان‌های مجاور به نسبت 50-100 Pa دارد. بعضی اوقات تنظیم فشار در محدوده در نظر گرفته شده با توجه به تغییرات حجم هوا مشکل است، ولی با تنظیم تناوب دو تا پروانه ونتیلاتور که عملکرد یکسان دارند، کنترل آسان می‌شود.

تجسم و مدون‌سازی جهت مشترک

در یک نمایش ویدیو CD طرح به مشتری ارائه شده است، و ما کوشش کردیم با استفاده از آن نشان دهیم که چگونه هوا و دود جریان مناسب خود را در این مکان دارند. در اینجا ما سعی کردیم هر چه بیشتر تعداد زیادی سیگاری را در آنجا جمع نماییم تا حسگرها و تنظیم کننده‌های مواد موجود در دود سیگار (Tuluene/Vocantile) عملکرد خود را کاملا نشان دهند.
ولی به هر صورت میزان طوری نبود که تغییرات حجم هوای لازم به میزان حداکثر خود برسد، بنابراین ما حدود تنظیم شده برای صفحه ی تنظیم‌گر را تغییر دادیم تا حداکثر هوای لازم وارد اتاق شود.

مراجع :
1. Thermal Comfort P.O.Fanger 1970
2. Ashrae Handbook-Fundamentals 2001

مقاله را در اینجا بخوانید