توزیع مناسب هوای تازه در اتاق های مختلف در سیستم های گوناگون تهویه مطبوع
تامین کل هوای تازه مورد نیاز ساختمان در سیستم تاسیسات تهویه مطبوع یک سوی قضیه است. مساله مهم دیگر توزیع مناسب هوای تازه به اتاقهای مختلف در سیستم های گوناگون تهویه مطبوع است. چنانچه هواسازی بخواهد هوای تازه مورد نیاز را به نحوی مناسب میان اتاق هایی تقسیم کند لازم است مساله ی نحوه محاسبه هوای تازه مورد نیاز مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد.
عواملی که در مساله ی محاسبه هوای تازه مورد نیاز حائز اهمیت هستند عبارتند از:
- سطح زیربنای هر اتاق (فوت مربع)
- نسبت مقدار هوای ورودی به اتاق به سطح زیربنای اتاق (۲/CFM)
- نسبت سطح اتاق به تعداد نفرات در اتاق (f/per)
- مقدار هوای تازه مورد نیاز هر نفر که از فرمول ۶۲٫ ASH به دست می آید.
حال چنانچه در مورد اتاق های مختلفی که به توسط یک هواساز تغذیه میشوند کلیه پارامترهای بالا با هم هماهنگ باشند، مشکلی در زمینه مقدار هوای تازه اتاق ها پیش نمی آید، زیرا مقدار هوای تازه به نسبت مقدار هوادهی هر اتاق تقسیم می شود که آن هم با تعداد نفرات اتاق متناسب است.
ولی چنانچه پارامترهای بالا در اتاق های مختلف با هم هماهنگ نباشند، روشن است که توزیع هوای تازه که به نسبت CFM اتاقها صورت می گیرد با مقدار هوای تازه طراحی برای هر اتاق تفاوت خواهد داشت.
این حالت به ویژه برای سیستمهای VAV که مقدار هوادهی آنها متغیر است، از اهمیت بیشتری برخوردار می باشد. در این حالت لازم است تاکل مقدار هوای تازه هوا ساز مورد نظر به قسمی محاسبه شود که مقدار آن برای کلیه اتاقها در حالت های بار کامل و پاره بار مناسب و قابل قبول باشد.
بررسی نحوه محاسبه هوای تازه مورد نیاز
تصاویر (۱۵)، (۱۶) و (۱۷) پارامترهای بالا را که در هر حالت در آنها تغییری داده شده است و اثرات این تغییر را روی مقدار هوای تازه نشان می دهند. تصویر (۱۵) دو اتاق را که عوامل یاد شده در آن ها در هماهنگی هستند نشان می دهد.
محاسبات زیر شکل نشان می دهد که چنانچه مقدار هوای تازه ۲۰ درصد هوای کل، باشد مقدار هوای تازه مربوط به هر اتاق متناسب با نیاز افراد آن اتاق و برابر با ۲۰CFM به ازای هر نفر خواهد بود. در سیستم VAV که یکی از مطرح ترین سیستم های تاسیسات تهویه مطبوع می باشد، همراه با کاهش بار اتاق مقدار هوادهی به اتاق کاهش می یابد.
چنانچه مقدار هوای ورودی به اتاق (B) در تصویر (۱۵) به ۰٫۲cfm/f2 کاهش یابد مقدار هوای تازه ورودی به این اتاق به ازای هر نفر به ۴CFM/per تقلیل خواهد یافت. در حالی که مقدار هوای تازه به ازا هر نفر در اتاق به per به جای ۲۰CFM/per) افزایش می یابد.
وضعیت چنانچه عوامل دیگر موثر در مقدار هوای تازه دخالت داده شوند بدتر می گردد. دو تصویر (۱۶) و (۱۷) بیانگر این مطلب است. در مثال دیگر سیستم ا و سیستم ll را داریم (تصویرهای ۱۸ و ۱۹) .
پارامترهای مختلف در آنها نشان داده شده است. در هر دو سیستم از سیستم های تاسیسات تهویه مطبوع مقدار هوای تازه به ازای هر نفر ۲۰CFM است. ولی ملاحظه میشود که در سیستم ا که سطح زیربنای اتاق کنفرانس در آن ۱۰ درصد سطح زیربنای کل را تشکیل می دهد، مقدار هوای تازه به ازای هر نفر در عمل به ۶٫۶CFM کاهش می یابد.
در عوض در قسمت اداری این مقدار به ۳۰٫۹CFM به ازای هر نفر افزایش پیدا می کند. در سیستم (تصویر ۱۹) سطح دو قسمت برابر شده است و درصد هوای تازه به ۴۶ درصد هوای کل افزایش یافته است. در این حالت مشاهده می شود که هوای تازه به ازای هر نفر در اتاق کنفرانس به ۱۳٫۸CFM و در قسمت اداری به ۶۳٫۹CFM افزایش می یابد.
راه حل مساله ی توزیع هوای تازه در اتاق ها
در واقع دو راه حل وجود دارد. اول آن که مقدار هوای تازه را تا آنجا بالا ببریم که میزان آن به ازای هر نفر در اتاقی که وضعیت مطلوب ندارد تا حد قابل قبول بهبود یابد. راه حل دوم این است که مقدار CFM هوادهی اتاق نامطلوب را افزایش دهیم تا بدین ترتیب درصد بیشتری هوای تازه به آن برسد و بدین طریق مقدار هوای تازه به ازا هر نفر در آن افزایش یابد. در مناطق گرم و مرطوب راه حل دوم معقول تر است زیرا باعث کاهش مقدار هوای تازه خواهد شد که بار زیادی را بر دستگاههای تبرید و هواسازها تحمیل می کند ولی در مناطقی که بار هوای تازه در آن جا زیاد نیست راه اول به صلاح است.
کاهش مقدار هوای تازه در زونهایی با بارهای متفاوت
اغلب در ساختمان ها سیستم های تاسیسات تهویه مطبوع باید چند زون را تغذیه کند. زمانی که نیاز هوای تازه اتاق ها یا زون های مختلف متفاوت است و بخشی از هوا به زون ها برگشت داده می شود و بخشی دیگر به بیرون تخلیه می شود این امکان وجود دارد که درصد مقدار هوای تازه در کل هوادهی به میزانی کم تر از آن چه نیاز است تا هوای تازه بحرانی ترین زون را پاسخ دهد کاهش داده شود. این کاهش به صورت زیر مشخص می شود. برای مثال، دو فضا مطابق تصویر (۲۰) را در نظر بگیرید، فضایی که با اندیس C نشان داده شده است، نشان دهنده فضای بحرانی است یعنی فضایی که به بیشترین مقدار هوای تازه در مقایسه با هوادهی خود احتیاج دارد. فضای دیگر در شکل نشان دهنده سایر فضاها و اتاق هایی است که نیاز به مقدار هوای تازه کمتری دارند.
مقدار هوای تخلیه از سیستم = Ve
مقدار هوای تازه تصحیح شده = Vot
مقدار هوای کل = Vst
مقدار هوای برگشت =Vr
مقدار هوای تازه مربوط به زون Voi = i
جمع هوای تازه ورودی به کلیه زونها = Von
مقدار هوای ورودی به زون Vsi = i
جمع مقدار هوای ورودی به کلیه زونها = Vsn
مقدار هوای تازه ورودی به زون بحرانی = Voc
مقدار هوای ورودی به زون بحرانی = VSC
نسبت هوای تازه به هوای ورودی به زون بحرانی = F
بدین ترتیب چنانچه هوای ورودی به سیستم بتواند هوای تازه مورد نیاز زون بحرانی را تامین کند سایر زونها هوای تازه بیشتری دریافت خواهند کرد و هوای برگشت آنها مقدار بیشتری هوای مصرف نشده (هوایی شامل هوای تازه که مورد استفاده قرار نگرفته است خواهد داشت.
از این رو میتوان بخشی از هوای برگشت R را به عنوان هوای تازه به هوا ساز تلقی کرد و مقدار هوای تازه هواساز را قدری کاهش داد.
چنانچه F نسبت مقدار هوای تازه به هوای ورودی به زون بحرانی باشد.
مقدار هوای مورد استفاده قرار نگرفته از زونهایی که بیش از حد هوای تازه دریافت کرده اند به قرار زیر به دست می آید.
نسبت این هوا که برگشت داده شده است نیز برابر است با:
بنابراین کل مقدار هوای برگشت قابل استفاده در هوای ورودی به فضاها Vst برابر است با:
مقدار هوای تازه مورد نیاز بحرانی ترین فضا زمانی برآورد می شود که Vst شامل مقدار هوای تازه ای برابر با زیر باشد.
حال با توجه به رابطه ی زیر خواهیم داشت:
مقدار هوای تازه کل Vot را می توان از رابطه بالا به دست آورد.
چنانچه در رابطه بالا مقدار F را قرار دهیم و دو طرف معادله را برVst تقسیم کنیم خواهیم داشت:
رابطه ی بالا را می توان به صورت ساده نوشت :
که در آن:
نسبت مقدار هوای تازه اصلاح شده در کل هوادهی :
نسبت مقدار هوای تازه اصلاح نشده در کل هوادهی:
نسبت مقدار هوای تازه به هوادهی بحرانی ترین زون :
برای مثال در فضایی که ۱۰ درصد سطح زیربنای آن اتاق کنفرانس و ۹۰ درصد سطح زیربنای آن اتاقهای اداری است مطابق جدول زیر داریم:
و یا مقدار هوای تازه کل برابر است با:
در این مورد مقدار هوای تازه واقعی به هر یک از فضاها به قرار زیر خواهد بود:
یادآوری میشود که محاسبه هوای تازه مورد نیاز فوق برای زمانی است که اتاق های مختلف با ویژگی های های بار متفاوت به توســط یک هواساز تغذیه شوند. ولی قبل از این که طراح از رابطه فوق استفاده کند باید گزینه های دیگر را (از جمله جدا کردن اتاق کنفرانس از قسمت اداری) مورد توجه قرار دهد.
مطالعه ی بیشتر با همین موضوع: اهمیت سیستم تهویه مطبوع چقدر است ؟