آجرهای سفالی خنک کننده
2016-09-24
نمایشگاه بین المللی تبرید(CHILLVENTA)
2016-09-25

سیستم‌های گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC) و یکپارچه سازی

گرد آورنده: فاطمه زارعی
مهر ۹۵

ابتدا سیستم‌های گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC) را مورد بررسی قرار می‌دهیم. عبارت HVAC مخفف (Heating, ventilating, and air-conditioning) بوده و معادل فارسی آن گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع است. HVAC به مجموعه تکنولوژی ‌‌های مربوط به “گرمایش، تهویه و تهویه‌ مطبوع” اطلاق می‌شود که در برگیرنده فناوری ‌های مربوط به ایجاد آسایش از طریق تهویه و ایجاد شرایط دمایی مطبوع برای محیط ‌های داخلی ساختمان است.

پایه و اساس صنعت گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع توسط اختراعات و اکتشافات افرادی مانند نیکولای لواو، مایکل فارادی، ویلیس کریر، اودین روود، روبن ترین، جیمز ژول، ویلیام رانکین و نیکولا سعدی کارنو گذاشته شده است.

سیستم‌های (HVAC) و یکپارچه سازی طراحی سیستم ‌های HVAC یکی از زیرگروه ‌های اصلی مهندسی مکانیک و بر اساس اصول ترمودینامیک، مکانیک شاره ‌ها و انتقال گرما شکل گرفته است. گاهی بحث مربوط به سردسازی (Refrigeration) نیز به آن اضافه می‌شود و نام آن بصورتHVACR  یا HVAC&R بیان می‌شود حتی در برخی موارد بحث تهویه(ventilating)  از آن حذف شده و بصورتHACR  نیز به‌کار می‌رود.

HVAC نقش مهمی در طراحی ساختمان ‌های اداری و صنعتی متوسط تا بزرگ مانند آسمان‌خراش‌ ها و محیط ‌های دریایی مانند آکواریوم‌ ها که ایمنی و سلامت محیطی تابع تغییرات رطوبتی و دما است، دارد.

سیستم‌ های HVAC به سه شاخه گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع اشاره دارد. یک شاخه چهارم، کنترل، بر تمام زمینه ‌های HVAC سایه افکنده است. در‌واقع کنترل برای تعیین چگونگی عملکرد سیستم‌های HVAC بمنظور دستیابی به اهداف طراحی نظیر راحتی، ایمنی و کاهش هزینه بهره برداری استفاده می‌شود.

گرمایش

گرمایش به فرآیند افزایش دمای هوای درون یک فضا (به عنوان مثال رادیاتورها یا شوفاژ منازل و اماکن)، یا تابش مستقیم اشعه گرمایی به ساکنین (به عنوان مثال تابش اشعه توسط کف/سقف/دیوار و یا پانل ‌های تابشی گرمایشی ) اتلاق می شود.

سیستم‌های (HVAC) و یکپارچه سازیتابش اشعه توسط کف/سقف/دیوار                                                                                                     شوفاژ

سیستم‌های (HVAC) و یکپارچه سازیپانل‌های تابشی گرمایشی

تهویه

تهویه فرآیندی بمنظور حفظ تناسب گازهای موجود در هوایی که تنفس می کنیم (به عنوان مثال بیش از حد نبودن گاز ) است. تهویه برای زدودن بو، دود، گرما، گردوغبار و باکتری ‌ها توسط تعویض و جابه‌جایی هوای یک محیط است. تهویه شامل تبادل هوا بین خارج و داخل ساختمان و ایجاد گردش هوا در آن و همچنین یکی از عوامل مهم در حفظ کیفیت هوای داخل ساختمان است. هوای تمیز به سالم ماندن ساکنین و محصولات کمک می کند. تهویه در ساختمان ‌ها به دو صورت مکانیکی و طبیعی صورت می‌گیرد.

سیستم‌های (HVAC) و یکپارچه سازی                                  تهویه طبیعی                                                                                                                   تهویه مکانیکی

تهویه مطبوع

air_conditioningتهویه مطبوع به خنک کننده محسوس و نهان هوا اشاره دارد. خنک کننده محسوس کنترل دمای هوا را برعهده می‌گیرد، در حالی که خنک کننده نهان کنترل رطوبت را شامل می‌شود. خنک سازی هوای اتاق توسط انتقال گرما بین فضاها، مثلاً بوسیله سیستم پمپاژ حرارتی حلقه آب، یا توسط خارج کردن هوای گرم به بیرون، مثلاً تجهیزات خنک سازی بوسیله هوا یا آب، صورت می‌گیرد.

همچنین با استفاده از تبادل حرارت مرکزی زمین، می توان گرما را به زمین منتقل کرد. هوای خنک اگر بیش از حد مرطوب باشد، مناسب نیست. رطوبت هوا در اثر برخورد با سطحی سرد (به عنوان مثال کویل خنک کننده) متراکم شده و یا بوسیله جذب، رطوبت گیر، رطوبت هوا کاهش می یابد. در هوای خشک، رطوبت هوا کم بوده و رطوبت باید افزایش یابد. در این شرایط باید از سیستم های خنک کننده تابشی و تجهیزات خنک کننده تلفیقی مناسب استفاده شود.

کنترل

از کنترل بمنظور ایجاد اطمینان از عملکرد صحیح سیستم، راحتی مصرف کنندگان و استفاده صحیح از منابع انرژی در یک سیستم کنترل HVAC بهره گرفته می شود.

سیستم ‌های گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC) و یکپارچه سازی آن ها

یکپارچه سازی

در سال ۱۹۹۹ تورپین (Turpin)  قابلیت همکاری یا یکپارچگی را بدین صورت تعریف کرد:

قابلیت سیستم های شامل تجهیزات و اجزا از سازندگان مختلف در اشتراک گذاری داده ها و اطلاعات برای تحقق هدفی مشترک

قابلیت همکاری شرطی اساسی برای یکپارچه سازی سیستم ها محسوب می شود. برای یکپارچه سازی سیستم های HVAC با سازندگان مختلف (برای مثال یکپارچه سازی سیستم های HVAC با سیستم های روشنایی، ایمنی، آسانسور، اتفاع حریق و سیستم های الکتریکی در یک ساختمان) استراتژی قابلیت همکاری مطرح می شود.

فواید یکپارچه سازی سیستم از دیدگاه Robertson و Moult (1999) در زیر آورده شده است:

  •         کاهش هزینه نصب سیستم اتوماسیون ساختمان
  •         افزایش تنظیم انرژی
  •         قابلیت اضافه کردن سیستم اتوماسیون ساختمان
  •         وجود تنها یک رابط کاربری

یکی از اهداف صنعت HVAC قابلیت همکاری و یکپارچه سازی سیستم های موجود است. هرچه تعداد سیستم ‌هایی که بمنظور همکاری با هم یکپارچه سازی می‌شوند بیشتر باشد، فرآیند یکپارچه سازی پیچیده‌ تر و گران ‌تر می ‌شود.

فواید

سیستم ‌های HVAC بکار رفته در ساختمان ‌های تجاری ایالات متحده نزدیک به ۴۰% سبب کاهش مصرف انرژی شده ‌اند. بدین ترتیب، اگر هر کسب و کار یا سازمان دولتی به قابلیت ذخیره بالای انرژی توسط بهبود کنترل و کارایی سیستم HVAC پی ببرد، برای آن سازمان بسیار مقرون به صرفه است.

بمنظور یکپارچه سازی اگر در یک ساختمان از پنجره با جداره و طراحی مناسب استفاده شود، نه تنها باعث کاهش اتلاف انرژی می شود، همچنین به کاهش سایز و هزینه در سیستم های HVAC نیز کمک می کند.

یک جزء اغلب نادیده گرفته شده در پوشش ساختمانی ارتباط مستقیم سقف و تجهیزات سیستم HVAC بزرگی است، که اغلب بر روی سقف نصب می شوند. فرآیند یکپارچه سازی سبب در نظر گرفتن ملاحظات اولیه مربوط به بارگذاری باد، ارتعاش، انفجار و لرزه مربوط به تجهیزات سیستم HVAC که بر روی پشت بام قرار دارند، می شود.

منابع

https://www.wbdg.org/resources/env_hvac_integration.php

https://en.wikipedia.org/wiki/HVAC

 Shan K. Wang, ” Handbook of Air Conditioning And Refrigeration”, Second Edition.

یک دیدگاه