برچسب: تهویه هوا

برای انتقال هوای مطبوع به فضای مورد نظر عامل حاملی لازم است که کانال نامیده می شود. این کانالها از ورقهای فلزی و بعضی مواد ساختمانی نسوز دیگر ساخته می شوند. کانالها بر مبنای اختلاف فشار هوا کار می کنند. هر گاه اختلاف فشاری بین هوای دو فضای همجوار یا مربوط به هم موجود باشد، هوا از فضای پر فشار بطرف فضای کم فشار به حرکت در می آید و هر چه مقدار اختلاف فشار بیشتر باشد سرعت حرکت هوا بیشتر می شود.

دونوع متداول کانال که در تاسیسات تهوبه به کار می روند عبارتند از : گردو چهارگوش، شکل زیر، کانال استوانه ای از نقطه نظر انتقال حجمی هوا موثرتر از کانال مستطیلی یا چهار گوش است. یعنی برای انتقال حجم معینی از هوا در کانال استوانه ای مصاالح ساختمانی کمتری نسبت به کانال چهارگوش به کار میرود. از طرفی کانال چهارگوش متناسب با سبک معماری ساختمانها است و بهتر از کانال گرد و استوانه ای با دیوارها، جرزها و سقف و کف ساختمان جور در می آید و نصب آن آسانتر است.

برای تطبیق و مقایسه ظرفیت کانالهای استوانه ای و چهار گوش، جداولی تدوین شده است.

تعدادی، اندازه معادل کانال استوانه ای هست که می توان به دلخواه انتخاب کرد. اندازه انتخابی ممکن است فقط نسبت به یکی از اضلاع کانال مستطیلی درست باشد، مثلا برای بهترکردن نمای خارجی و یا ایجاد امکان عبور از بین دو تیر(به فاصله 14 اینچ) کانالی به ارتفاع 11 اینچ مناسب خواهد بود.

برای پیدا کردن معادلهای مختلف به جدول رجوع کنید. یک کانال استوانه ای 18 اینچی، محیطی برابر با قطر  1416/3 یا 55/56=1416/3×18 اینچ دارد. کانالهای مستطیلی هم ظرفیت این کانال ابعادی برابر با 17×16 اینچ دارد و محیط این کانال اخیر 62=( 2×16)+(2×17) اینچ یا 45/9=55/56-66 اینچ. بیش از کانال قبلی به ازاء هر واحد طول، ماده ساختمانی لازم دارد که به ازاء هر فوت طول کانال می شود 4/113=45/9×12 اینچ مربع اضافه مصالح.

اندازه های متداول کانال

برای محاسبه اندازه کانال هر اتاق، ابتدا دانستن مقدار هوای مورد نیاز آن اتاق لازم است.

مقدار حجم هوای مورد نیاز اتاق به مقدار گرمایی که لازم است هوا در زمستان به اتاق برده و یا مقدار گرمایی که در تابستان باید از آن خارج کند بستگی دارد.

در بیشتر موارد این محاسبات مشکل وپیچیده نیست، ولی در تاسیسات تهویه مطبوع مرکزی(گرم) با واحد گرم جدا و مستقل کار محاسبه قدری پیچیده می شود.

به طور کلی مقدار هوایی که به اتاق فرستاده می شود، باید حداقل برابر و یا قدری بیشتر از حداقل الزامات تهویه(جابجایی هوای تازه) باشد.

 یک ضلع مستطیلی – بر حسب اینچ 

ضلع دیگر کانال مستطیلی – بر حسب اینچ

ش 11جدول تبدیل کانال استوانه ای به کانال مستطیلی(اعداد بر حسب اینچ هستند).

1- قطر کانال استوانه ای را روی جدول پیدا کنید.

2- از این نقطه در جهت بالا حرکت کنید تا ردیف بالایی جدول را قطع کند. عدد حاصله یکی از اضلاع کانال مستطیلی معادل است.

3- از محل اندازه قطر کانال استوانه ای خطی افقی بکشید تا ستون سمت چپ جدول را قطع کند. عدد به دست آمده ضلع دیگر کانال مستطیلی معادل است.

حجم هوای گرم کننده

در مواردی که هوای گرم تنها منبع گرماده یک اتاق باشد، برای تعیین حجم هوای مورد نیاز سه عامل زیر باید معلوم باشد :

1. بار گرمایی.
2. درجه حرارت دلخواه اتاق.
3. درجه حرارت کانال.

کوران

براحتی می توانیم کانالهای عریض بسازیم و پنکه هایی آنقدر بزرگ بکار ببریم که هوای کافی برای تهویه اتاق تامین کنند. ولی، رساندن هوا به اتاق و پخش آن به همه قسمتهای اتاق بدون ایجاد مدار کوتاه بین هوای ورودی و هوای برگشت بدون تولید کورانهای غیر قابل تحمل و صدای مزاحم و ناراحت کننده را مسئله پیچیده ای است.

هنگامی که هوا با سرعتی بیش از 25 فوت در دقیقه(تقریبا 1/3  مایل در ساعت) از کنار انسان بگذرد، بیشتر مردم احساس وجود کورانی مزاحم را می نمایند. یعنی اگر هوا با سرعتی بیش از 1/3 مایل در ساعت در عرض یک اتاق نشیمن 25 فوتی حرکت کند، احساس نا خوشایندی به ساکنان دست می دهد.

برای طرح شبکه ای که بتواند هوا را بین 8 تا 13 فوت در طول یا عرض اتاق حرکت دهد، سرعت هوایی معادل 500 فوت در دقیقه ( 6 مایل در ساعت ) لازم است. بنابراین برای این که افرادی که در اتاق هستند در معرض بادی به سرعت 25 فوت در دقیقه باشند، محل و طرح شبکه های ورود و خروج هوا باید طوری باشد که ساکنین اتاق در معرض کوران ناراحت کننده نباشند.

برای حرکت دادن هوا در طول اتاقی طویل و تحت سرعت معقول، پیش بینی محل برگشت هوا عامل مهمی است. شبکه کانالهای برگشت باید روبروی کانالهای ورودی باشند. در صورتی که تهویه یا خارج کردن هوای گرم مورد نظر باشد(فصل سرما) شبکه کانالهای برگشت باید در نزدیکی سقف و در فصل زمستان در مجاورت کف اتاق باشند.

در شکل 5 چند نمونه ترتیب و طرح کانالهای ورودی و نحوه پخش هوا و در شکل 6  نمونه هایی از طرح ها و ترتیب شبکه کانالهای برگشت نشان داده شده است.

سروصدا

سیستم و شبکه پخش و توزیع هوا باید طوری طرح شود که هم قادر به نقل هوای تازه و هم انتقال بار گرمایی باشد. ولی باید این کارها بنحوی صورت بگیرد که سبب ناراحتی ساکنان خانه نشود. دو عامل ایجاد ناراحتی و مزاحمت عبارتند از سروصدای زیاد و کوران.

شکایتهای متعددی به فروشندگان و سرویسکاران تجهیزات تهویه میرسد که از سر و صدای ناهنجار و گوش آزار دستگاه ها حکایت میکند.

اشکال پیدایش صدا را میتوان به سه عامل زیر نسبت داد :

عامل مولد صدا یا منبع صدا.

عامل حامل صدا و ناقل صدا.

بازتاباننده ها وتقویت کننده های صدا.

منبع صدا، یک ارتعاش قابل شنیدن است. این ارتعاش ممکن است از واحد گرم کننده، سرد کننده، مکانیزم پنکه، تلاطم جریان هوا، دیوارهای کانال و یا شبکه های کانال ناشی شود. سر و صدا و صوت نتیجه حرکت و ارتعاش و لرزش اشیا است. این حرکت ممکن است از لرزش جسمی در هوا و یا حرکت هوا در مقابل آن ایجاد شود. مانند حالتی که در کانالهای تاسیسات تهویه پیش می آید.

مثال خوبی برای درک چگونگی تولید صدا از حرکت، صدایی است که از پرواز زنبور و امثال آن شنیده می شود. با حرکت بالها به بالا ملکولها ی گاز(هوا) بالای بال فشرده شده و در جهت بالا به آنها انرژی یا نیرو وارد می شود. در همان حال ملکولهای هوای زیر بال منبسط شده فضای خالی مانده جای بالها را پر می کنند و از یکدیگر قدری فاصله می گیرند (هوا رقیق می شود) و در نتیجه در زیر بالها فشار کمتری بوجود می آید. این تراکم و انبساط هوا با هر بار بال زدن از یک سو به سوی دیگر بال منتقل می شود، یک بار بالا متراکم و پایین منبسط می شود و در مرحله پایین آمدن بالها عکس این حالت پیش می آید و این تراکم و انبساط هوا سبب بحرکت در آمدن موجی از فشار(صوت) در هوا می شود. دیواره یک کانال فلزی ارتعاش دار نیز امواج صورتی متناوبی می سازد که شبیه حالت بال زنبور است.

واحد اندازه گیری صدا “دسی بل” است و برای اندازه گیری سطوح مختلف صدا “دسی بل مترهای” زیادی موجود است. “دسی بل” db نماینده تعداد تواتر نوسان فشار هوا و دامنه و اندازه ارتعاشات آن است. اصوات منتشره در هوا را معمولا بر حسب تواتر در ثانیه بیان می کنند cps و پنکه ها منبع ایجاد صدا هستند، هوای تند و سریع، موتور برقی نیم سوز، کمپرسورها و جریان سریع ماده سرمازا(تخصص در خمهای تند لوله ها) منابع ایجاد صدا هستند. توسط دامنه و سطح صدای بعضی محلها و مکانها در جدول شکل 4 قید شده است. یک منبع دیگر مولد صدا که سبب شکوه می شود، سر و صدای ناشی از سرعت زیاد هوا در کانالها است که به تلاطم و گرد باد تبدیل می شود و اغلب نتیجه کوچک بودن کانال نسبت به قدرت دمندگی پنکه است که سبب سرعت گرفتن هوا در کانال می گردد.

ش4 سطح صدا(بر حسب دسی بل) در مکانهای مختلف

ناقلین صوت و سروصدا، مواد و مصالح جامدی هستند که ارتعاشات تولید شده در مولد را به جاهایی می برند که ایجاد مزاحمت می کند. کف، سقف، کانالها، درها و لوله ها همه و همه می توانند ناقل و حامل این ارتعاشات باشند.

تشدید کننده ها و باز تاباننده های صوت و سروصدا، معمولا سطوح سخت و صاف و صیقلی هستند. دیوارها، سقف، کف و احیانا اثاثیه منزل ممکن است مقداری جزیی از این ارتعاشات را بگیرد. همچنین تواتر آنرا بالا برده و در جهتی منعکس کنند که عملا قسمتی از فضا را تحمل ناپذیر کنند.

مشکلات ناشی از بازتاب صدا و حفظ شدت صدا در حدود قابل تحمل پیوسته تحت مطالعه و بررسی است و روز بروز نتایج امیدوارکننده تری به دست می آید. پارچه ها و منسوجات نرم مانند پرده ها و روکش مبلمان ، جاذب صدا هستند. کانالهای نمد پوش شده یا عایق پوش شده(از داخل) نیز صدا را جذب و خفه می کنند.

در بعضی از ایالات و شهرهای ایالات متحده آمریکا حدود صدای مکانیزمهای مختلف طبق قانون مشخص و محدود شده است. برای مثال در یکی از شهرها، حد قابل صدای یک کولر گازی پنجره ای را 50 دسی بل از فاصله 10 فوتی محدود کرده اند. برای رعایت این قانون به صداکشهای بسیار قوی نیاز است.

حد مجاز سرعت حرکت هوا(بر حسب فوت در دقیقه) تا حدودی به نوع ساختمان مورد تهویه بستگی دارد. بیمارستانها، مساجد، کلیساها، سالنهای نمایش و سخنرانی، مکانهای مسکونی و غیره. در جاهایی که شدت صدا عامل مورد توجه باشد، باید سرعت حرکت هوا در حداقل ممکن حفظ شود. اگر امکان کاهش سرعت هوا موجود نباشد، می توان با استفاده از دریچه های تخلیه صدا و یا پوششهای نرم و صداکش مانند نمد و پارچه و غیره سطح صدا را پایین آورد.

همانطور که قبلا اشاره شد ، هوا مخلوطی از چند گاز است که تقریبا 21 درصد آن اکسیژن میباشد.

بدن انسان بنا به دو دلیل زیر به مقدار معینی اکسیژن نیاز دارد، برای ادامه حیات و احساس آسایش و راحتی.

اگر انسان دراتاقی کاملا بسته و نفوذ ناپذیر بماند، بتدریج اکسیژن اتاق را مصرف کرده و به مقدار دی اکسید کربن و سایر ناخالصیهای جز افزوده، احساس گنگی و خواب آلودگی نموده و اگر مدتی ادامه دهد، احیانا می میرد.

باید به خاطر داشت که هوای محیط مسکونی باید حاوی مقدار کافی اکسیژن و در درجه حرارت معقولی باشد.

برای تامین اکسیژن، گردش هوا و جایگزینی هوای قدیمی با هوای تازه حاوی اکسیژن زیاد، نهایت اهمیت را دارد.

در گذشته، این هوای تازه از درز درب و پنجره ها وارد ساختمان می شد، ولی اخیرا نوع ساختمانها طوری است که اینگونه منافذ و درزها به حد اقل ممکن کاهش یافته و سبب نیاز به وجود دستگاه تامین هوای تازه(دستگاه های تهویه و تصفیه) شده است.

مقدار هوای ورودی دستگاه های تهویه جدید محدود و کنترل شده است، پس از تصفیه و مطبوع شدن این مقدار هوا، با هوای برگشتی که از اتاق می آید مخلوط شده و مخلوط دو هوا به اتاق می رود.

مقدار هوای تازه مورد نیاز در این موارد، به نحوه استفاده از محیط و فضای تهویه شده و مقدار هوای نفوذی از سایر منافذ و مجاری بستگی دارد. پایه معقولی که معمولا مبنای محاسبه مقدار هوای تازه قرار می گیرد و گفته می شود که می توان اکسیژن کافی تامین و دی اکسید کربن حاصله را پاک کند، 4 فوت مکعب در دقیقه به ازاء هر نفر است. باید به خاطر داشت که بر حسب نحوه به کار بردن هوا، می توان در ساختمان فشار مثبت(بیش از فشار جو) و یا فشار منفی(کمتر از فشار جو) ایجاد نمود. ایجاد فشار مثبت در ساختمان با استفاده از دهانه های ورودی مخصوصی که روی پنکه ها سوار میشود صورت می گیرد و این حسن را دارد که جلوی ورود هوای نفوذی و هجومی از درز و بالای در و پنجره ها را می گیرد و اطمینان میدهد که هوای وارده کلا و تماما تصفیه و مطبوع شده است. در حالیکه تحت فشار منفی هجوم و نفوذ هوا از در و پنجره افزایش می یابد.

در خانه های مسکونی از بخاری نفت سوز استفاده میشود، این بخاریها هوای داخلی را مصرف کرده و فشار داخلی را قدری در جهت منفی نگاه می دارند.

در شکل 2 دیاگرام نشان دهنده شرایط فشاری یک خانه دیده می شود.

اگر مقدار ناخالصیهای هوا، مانند ریاح و بوهای بد، دود، باکتریها و امثال آنها به حدی بالا رفته باشد که نیاز به تغییر این هوا پیش آید، راه چاره یا تهویه(به گردش در آوردن و خارج کردن هوای آلوده و وارد کردن هوای تازه) و یا نظافت و تصفیه بهتر هوای موجود است.

تهویه به معنای فوق معمولا عبارت است از تعداد دفعات تغییر و جابجایی هوای فضای مورد نظر در ساعت.

مثلا اگر فضایی 1000 فوت مکعب باشد. سه بار تهویه در ساعت به معنای جابجایی 3000 فوت مکعب هوا در ساعت و یا 50 فوت مکعب دردقیقه خواهد بود. سه بار تهویه در ساعت حداقل تهویه ایمن برای منازلی است که فقط گرم میشوند و تا 12 بار در ساعت(برای مثال فوق 200 فوت مکعب در دقیقه) برای موارد خنک کردن.

در جدول 3 دفعات درست تهویه هوای محلهای مختلف در ساعت، برای سرد کردن و گرم کردن نشان داده شده است.

Use   Air changes/Hour

Heating        Cooling

ش 3 تعداد دفعات تعویض و تغییر هوا در ساختمانهای مختلف

اصولا درجه حرارت هوایی معادل 0 درجه فارنهایت، درجه حرارت خوب و موثری است.

برای کنترل درجه حرارت هوا در حد دلخواه، داشتن هوای تازه کافی بهترین وسیله است. از آنجا که سه عامل تبخیر، وزش و تشعشع آسایش و احساس راحتی بدن در هوا را کنترل می کنند، برای ایجاد شرایط هوایی ایده آل، در حد مناسب نگهداشتن درجه حرارت سقف، کف و دیوارها نه تنها کفایت نمیکند(تشعشع)، بلکه باید منبع کافی هوای تازه در دسترس باشد و به خانه راه یابد تا به تبخیر عرق بدن و ایجاد وزش یا گردش هوا کمک کند.

اگر مقادیر لازم برای ایجاد وضع ویژه هوا معلوم نباشد، بهترین محاسبه، پیش بینی جابجایی 2 فوت مکعب هوا به ازا هر فوت مربع سطح اتاق در دقیقه و یا 12 با رتهویه در ساعت است. همچنین توجه به این امر که افراد ساکن یک اتاق بسته گرمای قابل ملاحظه ای از خود دفع میکنند نهایت اهمیت را دارد.

یک فرد عادی در هنگام خواب، 200 بی تی یو و هنگام انجام کارهای شاق تا 2400 بی تی یو / ساعت گرما به محیط پس میدهد.

تهویه مطبوع

مکانیزم تاسیسات تهویه مطبوع طوری طرح شده است که :

• اولا” هوا را در داخل سیستم، تصفیه و تهویه نماید.
• ثانیا” هوای مطبوع را به مقادیر صحیح و با کمترین امکان ایجاد ناراحتی برای مصرف کننده به فضای مورد نظر پخش کند.
• در مواردی که سیستم رادیاتوری مانند سیستم های شوفاژ بخاری و یا آبی به کار میرود، پخش و تولید هوا امری ساده است.

مبدلهای گرما(رادیاتور یا فن کویل) در مجاورت دیوارهای خارجی ساختمان نصب شده و در فصل سرما، یا هنگام استفاده ازحرارت مرکزی هوای گرمی که از رادیاتور برمی خیزد با هوای سرد مجاور دیوار سرد مخلوط شده و سپس تحت وزش و جابجایی طبیعی، هوا در تمام فضای اتاق پخش میشود.

در فصل گرما، یا هنگام استفاده از هوای مطبوع خنک، آب بسیار سرد در رادیاتورها و یا فن کویلها جریان می یابد. سپس پنکه ای که در قاب رادیاتور نصب شده هوای اتاق را می گیرد، و از روی سطوح سرد رادیاتور یا کلاف فن کویل عبور می دهد و آنرا در تمام فضا پخش می کند.

در سیستمهای حرارت مرکزی مجهز به کوره هوای گرم ورزش طبیعی(جابجایی جاذبه ای)، کار پخش هوا با اشکالاتی مواجه می شود. در این سیستم اگرچه هوا تحت وزش طبیعی جابجا و پخش میشود ولی مجاری عبوری هوا طویلتر و بزرگتر هستند و هرچه اتاق بزرگتر باشد به کانال بزرگتر نیاز خواهد داشت و علاوه بر این به وسایل و تجهیزاتی احتیاج است که از برگشت هوای اتاقها به کوره جلوگیری کنند.

توسعه و تکمیل این سیستم از یک سیستم ساده یک برگشتی به سیستم پیچیده و چند برگشتی از هر اتاق نیاز مطالعه و بررسی چگونگی پخش و توزیع هوا را روشن میکند.

بیشتر تاسیسات حرارت مرکزی و تهویه مطبوع ترکیبی از یک سیستم شوفاژ آبی و یک سیستم کانال هوای گرم هستند.

یکی از وظایف مهم تاسیسات تهویه مطبوع و حرارت مرکزی، تامین و توزیع هوای تصفیه شده و تمیز برای فضاهای مورد تهویه است.

کاربرد هوا

در تاسیسات تهویه مطبوع، هوا هنگام عبور از داخل مکانیزم گرم یا سرد شده، رطوبت آن گرفته و یا رطوبت به آن افزوده میشود و پس از تصفیه و نظافت به محل های مورد نیاز هدایت و پخش میشود.

اگر نتوان هوای مطبوع یک واحد تهویه را بنحو صحیح پخش نمود، صرفنظر از کارآیی و بازدهی و اندازه سیستم، آن سیستم بیمصرف خواهد بود.

تطبیق متناسب مقدار هوا با فضای مورد نظر و دستگاه مطبوع کننده اهمیت زیادی دارد. هوایی که پخش کردیم باید تمیز بوده و بخوبی تهویه و تخلیه شود. همچنین باید گرمای کافی با خود حمل کند تا فضای مورد نظر را گرم، و یا به اندازه کافی سرد باشد تا بتواند گرمای فضای مورد نظر را جذب کند.

وزن هوا

هوا وزن معین و مشخصی دارد. اگرچه هوا قابل رویت نیست، ولی گازهای متشکله آن، جرم مشخصی دارند و طبق قانون حرکت اجسام، برای به حرکت در آوردن هوا نیرو و انرژی لازم است.

در 70 درجه فارنهایت 34/13 فوت مکعب هوای خشک یک پوند وزن دارد و اگر این هوا تا 50 درصد از رطوبت اشباع شود 51/13 فوت مکعب مخلوط هوا و رطوبت یک پوند وزن خواهد داشت.

هوا جسمی گازی است لذا تا حد زیادی تابع قوانین چارلز و بویل می باشد. بدین ترتیب که با افزایش درجه حرارت، حجم بیشتری از آن یک پوند وزن خواهد داشت و با کاهش فشارنیز این امر صادق است.

هوا و گرما

هوا جسمی فیزیکی است بنابراین قدرت انتقال گرما دارد.

از هوا می توان برای جابجایی گرما با جذب آن از یک محیط و یا حمل آن به محیطی دیگر استفاده کرد.

مطالعه کیفیات سایکرومتری هوا مقادیر مختلف گرمای هوا تحت تغییرات دما و رطوبت را نشان می دهد.

گرمای ویژه هوای خشک 24 بی تی یو درهر پوند است.

اضافه گرمای موجود در هوا که به خاطر وجود رطوبت هوا است، با نسبتهای مختلف اشباع هوا متغیر است.

برای مثال یک پوند هوای خشک در 100 درجه فارنهایت 24 بی تی یو گرما دارد، اگر 04293/0 پوند رطوبت به هوای خشک افزوده شود(درجه اشباع)، گرمای این مقدار رطوبت 40/47 بی تی یو(گرمای نهان و گرمای محسوس) و گرمای کل 04293/1 پوند مخلوط هوا و رطوبت 40/71 بی تی یو خواهد بود.

ولی تا آنجا که به پخش هوا مربوط میشود، فقط گرمای محسوس مخلوط است که به حساب می آید، مگر اینکه در مجاری هوا و یا اتاقهای مورد تهویه تبخیر و یا تقطیر رطوبت صورت بگیرد.

هر پوند 7000 گندم است و چون برای تبدیل یک پوند آب به بخار، 1000 بی تی یو گرما، لازم است. پس هر گرم آب برای تبدیل شدن به بخار 1000/7000 یا 143/0 بی تی یو گرمای نهان لازم دارد.

اگر در کانالهای هوای سرد و یا سطوح خارجی آنها میعان و تقطیر رطوبت صورت بگیرد، گرمای رها شده از این عمل نسبتا زیاد و قابل توجه خواهد بود و میتواند سبب تغییر شدید درجه حرارت هوای تهویه شده و احیانا از کار افتادن تجهیزات سیستم شود.

درخارج از دستگاه تهویه هوا فقط گرمای محسوس باید تغییر کند .