پیمانکار رتبه یک تاسیسات

موتورلینک – تکنولوژی منحصر به فرد کنترل موتورلینک هوشمند پنجره ها
1397-10-15
اتوماسیون صنعتی – مفهوم اتوماسیون صنعتی و دلایل استفاده از آن چیست؟
1397-10-17
Show all

سیستم های HVAC – روش های کارآمد برای کاهش انرژی سیستم HVAC بیمارستان ها

مترجم: فاطمه زارعی
دی ماه 97

 

سیستم hvac در بیمارستان

 

مقدمه

استفاده انرژی در جهان به طور قابل توجهی با توجه به افزایش مصرف سرانه انرژی و افزایش جمعیت در حال افزایش است. با توجه به افزایش تقاضای انرژی و کاهش منابع فسیلی موجود، لازم به مصرف کارآمدتر انرژی است. تحقیقات نشان می دهد، بیمارستان ها تقریبا 6% از کل انرژی مصرفی در بخش ساختمان های سودمند را به خود اختصاص می دهند. ساختمان های سودمند مکان هایی نظیر ادارات به فضای بزرگ، مراکز خرید، هتل ها، رستوران ها، مراکز آموزشی و درمانی هستند.

سیستم های گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC) بخش اصلی مصرف کننده انرژی الکتریکی در این گونه ساختمان های سودمند هستند. تقریبا 60% کل انرژی مصرفی در یک ساختمان مربوط به سیستم های HVAC است. اگر چیلر در ساختمان خاموش باشد، در این صورت سیستم تهویه هوا 70% از انرژی الکتریکی را مصرف می کند. در حالی که، در یک چیلر، پمپ های آب سرد و فن های برج خنک کننده 43.94% از کل انرژی الکتریکی را احتیاج دارند. استفاده از موتورهای الکتریکی با مصرف انرژی بهینه و دارای سرعت های مختلف بهترین و کارآمدترین روش برای کاهش انرژی مصرفی به خصوص در سیستم های HVAC بیمارستان ها است. سیستم های HVAC به منظور تهویه هوا (سرمایش، گرمایش، تهویه و کنترل رطوبت) استفاده می شوند.

در تحقیقات صورت گرفته اثرات لوله حرارتی و مبدل های حرارتی در سیستم های تهویه هوای موجود در بخش عمومی بیمارستان بررسی شده است.

سیستم HVAC در بیمارستان – سیستم سرمایش

سیستم های سرمایش مختلفی در بیمارستان ها، صنایع و بخش های دیگر استفاده می شود. یکی از سیستم های سرمایش در شکل زیر آورده شده است.

 

سیستم های HVAC

عملیات صورت گرفته در این سیستم سرمایشی بسیار ساده است. آب سرد در برج خنک کننده توسط پمپ های آب چگالنده به واحد چگالنده منتقل می شود. چگالنده گاز همراه با آب را که بخار نامیده می شود به مایع تبدیل می کند. کمپرسور این مایع را به درون سیستم سرمایشی پمپاژ می کند. همچنین از کمپرسور به منظور فشرده کردن گازهای سرد سازی استفاده می شود. بنابراین می توان گفت کمپرسور قلب یک سیستم سرمایشی است. بخار توسط کمپرسور از تبخیر کننده پمپاژ می شود. در واقع وظیفه اصلی کمپرسور پمپاژ مایع خنک ساز به درون سیستم سرمایشی و فشرده سازی گازهای سرد ساز در سیستم است. از واحد air handling برای مطبوع کردن هوا استفاده می شود. در یک سیستم سرمایشی واحد چیلر که شامل کمپرسور، چگالنده و تبخیر کننده است، بیشترین مصرف انرژی را دارد. در این واحد در زمان سرد سازی آب، گرما تولید می شود که به چگالنده فرستاده شده و در آن از این گرما به منظور تبدیل بخار به مایع استفاده می شود. این امر سبب تولید آب گرم می شود که به منظور سرد سازی به برج خنک کننده ارسال می شود. همانطور که اشاره شد این سیستم وظیفه سرمایش آب و خنک سازی هوا را بر عهده دارد. در ساختمان های بزرگ چگالنده آب سرد و در ساختمان های کوچک چگالنده هوای سرد مناسب است.

با اعمال طراحی بهینه، انتخاب اجزای بهینه و کنترل و راه اندازی سیستم می توان انرژی مصرفی را 30 تا 50 درصد کاهش داد. انتخاب درست مواد خنک کننده در یک سیستم سرمایشی بسیار حائز اهمیت است. میزان مصرف انرژی الکتریکی سیستم سرمایشی برخی ساختمان های عمومی شامل بیمارستان در یک منطقه گرم و مرطوب در جنوب ایران در طول چند ماه پر مصرف از سال را ضبط کرده اند. طبق این آمارها در طول ماه های پر مصرف سال، سیستم سرمایشی 60 درصد از کل انرژی مصرفی را به خود اختصاص می دهد. استفاده از پنجره های دو جداره، دیوارها و سقف های با رنگ روشن و دیوارها و سقف های ایزوله شده می تواند انرژی مصرفی را تا 40 درصد کاهش دهد.

سیستم های HVAC در بیمارستان – سیستم گرمایش

مهمترین بخش یک سیستم گرمایشی بویلر است. بویلرها بر اساس دما، فشار، ظرفیت، سوخت مصرفی و غیره به انواع مختلفی تقسیم می شوند. بویلرها به منظور تولید بخار و آب گرم طراحی شده اند. آب گرم تولید شده در بویلر توسط خطوط لوله بخار آب در ساختمان پخش می شود. از کلکتور برای جلوگیری از افت فشار در خطوط لوله کشی استفاده می شود. نقاط کلکتور در ساختمان ها جای گرفته اند و بخار آب را دریافت کرده و به سایر نقاط انتقال می دهند.

 

سیستم های HVAC

سیستم های HVAC

در یک بویلر، احتراق مستقیما بر مصرف انرژی اثر داشته و کوره وسیله ای به منظور ایجاد احتراق است. در احتراق فاکتور های مهمی نظیر هوای ورودی، مخلوط کردن هوا و سوخت، دما و  مدت زمان احتراق وجود دارند. تقریبا 40 درصد ساختمان های تجاری از بویلر به منظور گرمایش هوا استفاده می کنند. سوخت 65 درصد بویلرها گاز، 28 درصد مواد نفتی و 7 درصد الکتریسیته است. کارآیی احتراق در بویلرهای قدیمی معمولا بین 65 و 75 درصد است، اگرچه در بویلرهای ناکارآمد، کارآیی احتراق بین 40 و 60 درصد خواهد بود. بهبود انرژی در سیستم بویلر با سوخت گاز یا سوخت نفت موجب کارآیی بین 84 و 95 درصد خواهد شد. نصب پمپ حرارتی موجب افزایش بهره وری انرژی روزانه در یک سیستم HVAC می شود. در یک بیمارستان در دانمارک بهره وری انرژی مورد بررسی قرار گرفته است. در این بیمارستان سیستم خنک کننده غیر متمرکز قدیمی را با یک سیستم متمرکز و یکپارچه تعویض کرده اند. میزان ذخیره انرژی در این سیستم در سال 800,000 kWh است. این سیستم شامل 2 پمپ حرارتی بزرگ، 9 چیلر خنک کننده و تعدادی کمپرسور است. مقرون به صرفه ترین سیستم در زمینه کاهش انرژی مصرفی، سیستم های عایق بخار با دریچه عایق شده است. در شکل زیر نمونه ای از سیستم بخار عایق بندی شده نشان داده شده است.

ذخیره انرژی در سیستم های HVAC می تواند از طریق استفاده از منابع انرژی طبیعی مانند انرژی خورشید و باد صورت گیرد. استفاده از انرژی خورشیدی می تواند بخش عظیمی از منابع نفتی و الکتریسیته را حفظ کند. هدف اصلی این سیستم ها تولید گرما و سرما مورد نیاز ساختمان بوسیله ذخیره انرژی خورشید در تابستان و باد در زمستان است. استفاده از این گونه سیستم ها در ساختمان های پر مصرف مانند بیمارستان ها سبب کاهش انرژی مصرفی شود.

نتیجه گیری

در سیستم های HVAC قلب بخش سرمایشی چیلر و قلب بخش گرمایشی بویلر است. چیلرها براساس نوع چگالنده دو نوع هستند یکی خنک کننده با آب و دیگری خنک کنننده با هوا. برخلاف تصورات عمومی، انرژی مصرفی در یک چیلر خنک کننده با آب بیشتر از چیلر خنک کننده با هوا است. در صورت استفاده از چیلر خنک کننده با هوا 58 درصد انرژی در سال صرفه جویی می شود. همچنین در صورت استفاده از تجهیزات موثرتر در یک سیستم خنک کننده، انرژی مصرفی توسط چیلر می تواند 30-50 درصد کاهش یابد. به همین ترتیب در سیستم گرمایشی در بویلر کم مصرف ترین در زمینه انرژی سیستم بویلر گازی است. در سیستم بویلر گازی 85 تا 95 درصد در زمینه انرژی صرفه جویی می شود.

سیستم های HVAC

سیستم های HVAC

همچنین در تمام سیستم ها باید با استفاده از عایق بندی از تلفات تا حد ممکن جلوگیری  شود. باید حفاظت و تعمیرات مرتب انجام شود و فیلترها باید به موقع تعویض شوند.

در بیمارستان ها باید نواحی تقسیم بندی شوند و با توجه به کاربرد محیط دما کنترل شود. برای مثال اتاق دارو و اتاق های مهم و بحرانی باید به وسیله سیستمی که رطوبت هوا و دما را اندازه گیری می کنند، کنترل شوند. بیمارستان ها 360 روز سال و 24 ساعت روز در حال انجام عملیات هستند. میانگین مصرف انرژی روزانه در یک بیمارستان در روزهای هفته بیشتر از آخر هفته است(با توجه به تعداد کمتر پرسنل در آخر هفته). بنابراین باید در سیستم تهویه این امر در نظر گرفته شود و منابع تهویه با این شرایط تنظیم شوند.

منابع:

         A. Teke and O. Timur, “Assessing the energy efficiency improvement potentials of HVAC systems considering economic and environmental aspects at the hospitals,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 33, pp. 224–235, 2014.

        F. Ascione, N. Bianco, R. F. De Masi, and G. P. Vanoli, “Rehabilitation of the building envelope of hospitals: Achievable energy savings and microclimatic control on varying the HVAC systems in Mediterranean climates,” Energy Build., vol. 60, pp. 125–138, 2013.

 

یک دیدگاه