معادله آسایش(اهمیت رطوبت در کیفیت هوای داخل منازل)

تاریخ انتشار: ۱۳ دی ۱۴۰۴
بدون دیدگاه

از: Gord Cooke

مقدمه

چیزی که ساکنین ساختمان ها به ویژه در طول فصل سرد در می یابند این است که “آسایش” تنها با افزایش دما و تنظیم ترموستات حاصل نمیشود بلکه عامل دیگری به نام رطوبت هوا نیز در این امر دخیل است که باید آن را هم مثل دما تحت کنترل داشت. کاهش رطوبت یا خشکی هوا چیزی است که کاملاً محسوس بوده و ایجاد ناراحتی میکند.
در واقع شرایط آسایش ترکیب پیچیده ای است که در آن حواس پنجگانه انسان باید لحاظ شوند و برآیند چند عامل است:

دما (دمای هوا دمای سطوح اطراف و اشیاء)
رطوبت
جابجایی هوا
وسعت محل
جنسیت انسان

مضاف بر اینها عوامل ثانویه ای هم دخیلند که عبارتند از:

میزان فعالیت
سن ساکنین
شرایط هوای خارج
نوع لباس
سایر عوامل محیطی

بنابراین آسایش دمایی با تغییر هر یک از عوامل مذكور تحت تأثیر قرار گرفته و در طول زمان متغیر است؛ مثلاً اگر دمای هوا در یک روز اوایل ماه مارچ 10 درجه باشد، بعد از یک دوره طولانی سرما در ماه فوریه معمولاً همین هوای ۱۰ درجه بسیار گرم تر از هوای ۱۰ درجه در آخر آگوست به نظر می رسد.

شدت تبخیر

در معادله آسایش دمایی سطح رطوبت بسیار مهم است چرا که تقریباً – دفع گرما از بدن انسان از طریق تبخیر رطوبت از سطح پوست لباس و تنفس صورت میگیرد. هرچه سطح رطوبت در محیط اطراف پایین تر باشد شدت تبخیر از بدن انسان بیشتر خواهد بود. جدای از موضوع آسایش دمایی پایین بودن سطح رطوبت هوای داخل ساختمان برای افراد عوارضی مثل خشکی پوست گلودرد افزایش تشنگی و تولید الکتریسیته ساکن را در پی دارد. مضافاً بعضی اجزاء یا مصالح ساختمانی مثل کف های چوبی مستعد کاهش رطوبت و خشکی بوده و برای این که صدمه نبینند نیازمند کنترل دقیق رطوبتند.

سال های سال است که رطوبت نسبی ( (RH) بین ۴۰ تا ۶۰ درصد از دو جنبه بهداشت و آسایش مورد تأیید قرار گرفته است. هرچه رطوبت نسبی به حد پایینی آن نزدیک تر باشد احساس آسایش در افراد بیشتر است. بنابراین برای حصول بهترین کیفیت هوای داخل ضمن پالایش آلودگی های هوا و پاکسازی آن باید رطوبت نسبی را نیز به حد ۴۰ درصد نزدیک تر ساخت. اغلب گفته میشود که رطوبت هوا برای ساکنین خوب و برای اجزاء ساختمان بد است. سطح RH باید آنقدر بالا باشد که آسایش افراد را تأمین کند؛ و آنقدر پایین باشد که روی پنجره ها بخار نکرده یا روی دیوارهای سرد فونداسیون چگالش رطوبت صورت نگیرد. در صورتی که چنین شد یعنی روی این سطوح رطوبت چگالیده شد معنی اش این است که یا رطوبت خیلی زیاد است و یا سطوح بیش از حد سردند.

تعادل در نگهداری

این مهم است که درک شود رطوبت در داخل ساختمان ناشی از حضور ساکنین فعالیت آنها و رطوبت آزاد شده از مصالح و مواد ساختمانی است. این رطوبت با تهویه مکانیکی و نشت طبیعی هوا از درزها از ساختمان خارج میشود هوای سرد بیرون پتانسیل بسیار زیادی برای رطوبت گیری دارد مثلاً حتی وقتی که دمای هوای بیرون ۵ و هوا بارانی (یعنی رطوبت نسبی (۱۰۰) و از طرفی دمای هوای داخل ۲۰ با رطوبت نسبی ۵۰ درصد است تبادل هوای داخل و خارج ساختمان رطوبت گیری را ایجاب میکند.

از دیدگاه مهندسی تأسیسات هوابندی دقیق ساختمان و جلوگیری از نشت هوای داخل به بیرون و بالعکس همراه با تهویه کنترل شده خیلی بهتر از این است که ساختمان نفوذ پذیر باشد و هوا به طور کنترل نشده وارد یا خارج شود و در عوض هوای داخل ساختمان دائم رطوبت زنی شود. ولی البته از نظر عملی نفوذ ناپذیر کردن ساختمان های بزرگ یا قدیمی ممکن است دشوار باشد.

جدول ۱: نتایج محاسبه میزان رطوبت لازم برای جبران رطوبت از دست رفته هوا هنگام تهویه داخل با نرخ ۱۰۰CFM و شرایط طرح ۲۰ و رطوبت نسبی ۴۰ درصد

رطوبت زنی

چنانچه بر حسب شرایط رطوبت زنی هوا ضروری باشد باید ظرفیت سیستم رطوبت زنی دقیقاً متناسب با نیاز منظور شود تا رطوبت داخل ساختمان از حد مطلوب فراتر نرود. در این خصوص وجود آب راکد؛ سطوح خیس در کانال ها کنترل هایی که نیاز به تنظیم دارند ولی دسترسی به آنها برای ساکنین دشوار است؛ نیاز به بازبینی و نگهداری منظم و پتانسیل نشت آب، از جمله مسائل مطرح در امر کنترل کیفیت هوای داخل ساختمان اند.

اندازه‌گیری رطوبت‌زنی

برای این کار لازم است همه پیمانکاران تأسیسات تهویه مطبوع یک رطوبت سنج قابل اطمینان برای اندازه گیری رطوبت نسبی داخل ساختمان داشته باشند. این مهم است که بدانیم بسیاری از علائم بیماری که ساکنین ساختمان ها از خود بروز میدهند ناشی از خشکی بیش از حد هوای داخل است. برخی از نشانه های بیماری هوای خشک ممکن است در نتیجه سایر عوامل مربوط به کیفیت هوا از قبیل آلودگی های شیمیایی یا کپک ها و چیزهایی بی ربط با میزان رطوبت هوا باشند.

متأسفانه دقت اندازه گیری اغلب رطوبت سنج های موجود در بازار ۵ است. در بسیاری از موارد رطوبت سنجهای ارزان قیمتی که مورد استفاده قرار میگیرند حتی بیش از۲۰ درصد خطا دارند. اما لازم است اول خاطر جمع شوید که رطوبت سنج شما کالیبره است حتی اگر از نوع گران قیمت آن باشد.

شکل۲: نوع دیگری از رطوبت زن های مستقل

انواع رطوبت زن خانگی

باید تجربه کنید که مدت زمان لازم برای نشان دادن رطوبت هوا توسط رطوبت سنج چقدر است. من بر حسب تجربه دریافته ام که رطوبت سنج ۲۰۰ دلاری ام برای سنجش صحیح و نشان دادن رطوبت واقعی هوا به چیزی حدود ۱۰ دقیقه وقت نیاز دارد.

موضوع مهم دیگر تعیین دقیق ظرفیت دستگاه رطوبت زنی است. میزان رطوبت مورد نیاز همواره تابعی از شدت تعویض هوای داخل در شرایط طرح منهای مقدار رطوبت تولید شده توسط ساکنین و وسایل داخل ساختمان است که تأسفانه هر دو اینها اغلب ناشناخته اند. میزان رطوبت لازم جهت جبران رطوبت از دست رفته در فرآیند تهویه مکانیکی با استفاده از نمودار سایکرومتریک قابل محاسبه است. جدول ۱ نتایج محاسبه رطوبت لازم برای دو شرایط مختلف هوای خارج را به طور نمونه نشان میدهد پیش بینی هوای نفوذی به داخل ساختمان از طریق درزها یا تهویه طبیعی مشکل تر است. نشت هوا در ساختمان تابعی از اندازه و محل منافذ جداره های بیرونی ساختمان و فشار باد و اثر دودکشی است در یک روز سرد هوای گرم به سمت بالا متصاعد شده و از فراز ساختمان خارج میشود و جای خود را به هوای سرد نفوذی به پایین ساختمان میدهد. از آنجا که موقعیت، ساختار و قدمت ساختمان ها متفاوتند، تعیین میزان هوای نفوذی و شدت تعویض هوا برای جدول ۲ نمونه ای از فرمول های تعیین ظرفیت رطوبت زن هر ساختمان باید با آزمون و یا شبیه سازی فرایند نفوذ هوا در شرایط طرح صورت گیرد که این برای بیشتر منازل مستلزم کار و صرف وقت زیاد است اما کارخانجات سازنده دستگاه های رطوبت زن تعیین ظرفیت دستگاه را ساده کرده اند؛ مثلاً با طبقه بندی نفوذ پذیری خانه، نو و کهنه بودن آن و غیره.

انواع رطوبت زن های خانگی

دقت در برآورد

در خانه های بزرگ یا ساختمانهای تجاری جهت نیل به پایین ترین هزینه اولیه و هزینه عملیاتی باید در تعیین ظرفیت رطوبت زن بیشتر دقت کرد. من اخیراً روی تأسیسات یک خانه نسبتاً تازه ساز با زیربنای ۸۰۰۰ فوت مربع کار میکردم که قبلاً سه دستگاه رطوبت زن خانگی در آن نصب شده بود ولی هنوز رطوبت نسبی آن از ۲۰درصد فراتر نمی رفت. محاسبه نشان میداد که در این خانه نشتی هوا بسیار زیاد است؛ از راه دودکش های متعدد منافذ وحشتناک شبکه کانال و دستگاه هواساز نصب شده در اتاق زیر شیروانی.بیشتر تولید کنندگان دستگاه های رطوبت زن فرمول های خاص خودشان را برای تعیین ظرفیت رطوبت زن ارائه میدهند.
مؤسسه گرمایش، تبرید و تهویه مطبوع کانادا نیز در هندبوک های خود روش هایی را برای محاسبه ظرفیت رطوبت زن پیشنهاد کرده است. جدول ۲ به طور نمونه یکی از این فرمول ها را برای شرایط دمای طرح خارج منفی۲۰درجه، دمای طرح داخل ۲۱درجه و رطوبت نسبی داخل ۴۵درجه ارائه می دهد.
رطوبت زن های خانگی غالباً در ظرفیت های۱۰ تا ۲۰۵ (گالن در روز) عرضه می شوند.

رطوبت زن های خانگی اصولاً به دو دسته طبقه بندی میشوند:

رطوبت زن هایی که برای نصب در سیستم های گرمایش از طریق کانال طراحی شده اند
رطوبت زن هایی که مستقل از سیستم کانال به کار میروند

1- این رطوبت زن ها خود بر چند نوع اند:

رطوبت زن های تشتی:

این نوع رطوبت زن که ظرفیت آن بر حسب دما، رطوبت و شدت جریان هوا متغیر است در انواع زیر عرضه می شود:

تشت پایه: تشت کم عمقی است که داخل محفظه کوره هوای گرم نصب شده و آب از طریق یک وسیله کنترل به آن وارد میشود.
تشت با گرمکن الکتریکی: این نوع هم شبیه تشت پایه است اما جهت افزایش دمای آب و شدت تبخیر به یک گرمکن الکتریکی مجهز شده است.
نشت با صفحات فتیله ای: این نوع رطوبت زن هم شبیه همان تشت پایه است با این تفاوت که در آن صفحات جاذب آب نصب شده اند تا با افزایش سطح تماس هوا با آب شدت تبخیر بیشتر شود.

رطوبت زنهای آلمان مرطوب:

ظرفیت این نوع رطوبت زن بر حسب دما، رطوبت و شدت جریان هوا متغیر است. هوا از رو یا میان یک المان مرطوب عبور میکند و از آن رطوبت میگیرد.

سطح تبخیر ممکن است با اسپری یا جریان ثقلی آب خیس شود. این سطح مرطوب هم می تواند یک چرخ پارویی ، استوانه ، یا تسمهٔ چرخنده در یک مخزن آب باشد.

این نوع رطوبت زن ها بر حسب چگونگی جریان هوا از درون آنها متفاوتند:

نوع بادزن دار:

یک بادزن کوچک هوا را از داخل محفظه کوره هوای گرم و از میان یک المان خیس کشیده و هوای مرطوب شده را به محفظه بر می گرداند.

نوع کنار گذری:

این نوع رطوبت زن فاقد بادزن است اما روی محفظه رفت یا برگشت کوره نصب شده توسط یک کانال با محفظه برگشت مرتبط می شود. در اینجا عامل جریان هوا در رطوبت زن همان بادزن کوره است.

نوع نصب شونده روی کانال:

این نوع رطوبت زن دارای یک المان خیس استوانه ای است که یا با جریان هوای کانال و یا توسط یک موتور الکتریکی کوچک می چرخد.

رطوبت زن های پودر پاش:

ظرفیت رطوبت زن هایی که آب را به صورت پودر به هوا اضافه میکنند مستقل از سیستم تهویه مطبوع است. اما باید دقت کرد که ظرفیت رطوبت زن بیش از حد لازم نباشد چرا که این موجب تجمع آب در داخل کانال های هوا خواهد شد.

2- این نوع رطوبت زن همانطور که از نامش پیداست به سیستم هوای گرم وابسته نبوده و قابل حمل و نقل است و معمولاً در خانه هایی مورد استفاده قرار میگیرد که توسط سیستم های گرمایش آبی با رادیاتور یا الکتریکی گرم میشوند. البته این رطوبت زن ها نیز ممکن است به سیستم کنترل رطوبت مجهز باشند. تبخیر آب در آنها به یکی از روش هایی که قبلاً ذکر شد صورت میگیرد. جهت تنظیم رطوبت خروجی از دستگاه معمولاً از یک بادزن چند سرعته استفاده میشود. شکل ۲ نمونه دیگری از رطوبت زنهای مستقل را نشان میدهد.

منبع: مجله صنعت تاسیسات شماره 57
ترجمه و اقتباس: مهندس سیدمجتبی طباطبایی

اگر شما هم مشتاق یادگیری تخصصی و حرفه ای دوره های تاسیسات مکانیکی با اساتیدی مجرب هستید میتوانید فیلم آموزشی مهندسی تهویه و تهویه مطبوع را از آکادمی کاشانه تهیه کنید.