به نام خداوند جان و خرد
شاپا1735−5648 : سال ششم −شمار ه شصت و چهارم -بهمن 1388
د ه گواهینام ه ISO 9001در ایران اولین نشری ه دارن
منب�ع تمام�ی نوش�تار و مق�االت درج ش�ده در ای�ن ماهنامه ،انجمن مهندس�ان تهویه مطبوع ،گرمایش و تهویه و تبرید آمریکاست. ASHRAE HANDBOOK FUNDAMENTALS - 2005 REFRIGERATION - 2002 APPLICATIONS - 2007 SYSTEMS AND EQUIPMENT - 2008 ASHRAE NEWSLETTER - 2009 -2010
ماهنامه فنی ،مهندسی صاحب امتیاز و مدیر مسوول :مهندس محمدحسین دهقان سردبیر :مهندس رامین تابان فهرست: 2 3
تازههای نشر اشری _________________________3 ASHRAE PUBLICATIONS
10
اخبار محصوالت __________________________________10 PRODUCT NEWS
● سیستمهای تمامآب
12
ASHRAE JOURNAL 2006-2007-2008 -2009-2010 مترجمین متون فوق ،بدون استثنا صاحب اثر چاپشده در حوزه HVACهس�تند و تمام متون نشریه توسط یکی از بزرگان و اس�اتید بیچون وچرای این صنعت، م�ورد انتخاب ،بازنگری و ویرای�ش نهایی قرار گرفته است.
اخبار اشری _________________________________________2 ASHRAE NEWS
کاربردهای تهویه مطبوع _______________________12 HVAC APPLICATIONS
● ارزشگذاری مصرف انرژی
● موزهها ،کتابخانهها و آرشیوها 37
اخبار صنعت _______________________________________37 INDUSTRY NEWS
39
سیستمها و تجهیزات _____________________39 SYSTEMS & EQUIPMENT
● سیستمهای الکتریکی
● طراحی سیستمهای گرمایشی -سرمایشی آبی 55
مبانی تبرید _______________________________________55 REFRIGERATION
64
واژگان تاسیسات 64 ASHRAE Terminology ________________ ASHRAE
● بار سرمایشی 66
نشریه اختصاصی اشری __________________________66 ASHRAE JOURNAL
● طراحی سیستمهای تخلیه برای به حداقل رساندن هزینههای انرژی
تهران ،سیدخندان ،خیابان ارسباران ،کوچ ه ستاری ،شمار ه 22 تهران -صندوقپستی14335-536 : تلفن22885647 : دورنگار22885651 : امور مشترکین22885649 : URL: WWW. HVAC. IR
مدیر تولید :محمد پیروزمند صفحهآرایی و گرافیک :نرگس فرقانی خطاطی لوگو :نادر خسروانی لیتوگرافی :سحر گرافیک چاپ و صحافی :روشنا (سهروردی شمالی ،بعد از هویزه ،کوچه افشار جوان ،شماره 2 پیامک )0912 - 448 - 0 - 416 : (SMS
تلفن)88507518 -19 :
استفاده مکتوب از مقاالت این نشریه امکانپذیر نیست.
مهکوه تهویه
سبالن هیدروشیمی
تلفن66903533 :
تلفن88614798-9 :
ASHRAE NEWS
ASHRAE شمار ه −64بهمن 1388
2
ASHRAE PUBLICATIONS
HVAC FUNDAMENTALS
ASHRAE JOURNAL
REFRIGERATION
بوران تهویه
یکتا تهویه اروند
تلفن88847796 :
تلفن88739880 :
PRODUCT NEWS
HVAC APPLICATIONS
SYSTEMS & EQUIPMENT
INDUSTRY NEWS
ASHRAE NEWS خبرهای اختصاصی انجمن ASHRAE ASHRAE NEWSLETTER − 2010
انجم�ن ASHRAEدرص�دد اصلاح اس�تاندارد تهوی�ه س�اختمانهای مسکونی
کارشناس��ان انجم��ن ASHRAEب��ر این باورن��د ک��ه در موقعیت کنون��ی ،بهکارگیری
هشداردهندههای مونواکسیدکربن در س��اختمانهای مسکونی یک ضرورت به شمار میرود. در همین راس��تا ،انجمن ASHRAEپیوس��ت پیش��نهادی خود را برای اس��تاندارد ANSI/ ASHRAE 62.2-2007تح��ت عن��وان «تهوی��ه و کیفی��ت قاب��ل قبول ه��وای داخل برای س��اختمانهای با ارتفاع کم» ارائه کرده است که در آن بر مبنای آن ،نصب هشداردهندههای مونواکس��یدکربن در خروجی تمامی اتاقهای خواب س��اختمانهای مس��کونی به عنوان یک ضرورت مطرح شده است .الزم به ذکر است که این پیوست پیشنهادی تا تاریخ بیست و ششم اکتبر س��ال جاری به همراه نه پیوس��ت دیگری غیر مرتبط با مونواکس��یدکربن برای بازنگری عمومی منتشر شده بود.
استاندارد ساختمانهای کارآمد به زودی منتشر خواهد شد.
گزارشهای رس��یده حاکی از آن است که اس��تاندارد BSR/ASHRAE/USGBC/IES
،189.1Pاس��تاندارد «طراحی ساختمانهای سبز کارآمد به استثنای ساختمانهای با ارتفاع کم» در اوایل س��ال 2010منتش��ر خواهد شد .این اس��تاندارد همانند یک بسته پیشنهادی کامل درباره س��اختمانهای خودکفاست که در آن معیارهای طراحی و اجرای ساختمانهای س��بز کارآمد ارائه شده است .این استاندارد توس��ط انجمن ASHRAEو با همکاری انجمن مهندسان روش��نایی ( )IESو انجمن ساختمانهای س��بز ایاالت متحده ( )USGBCتدوین ش��ده است .الزم به ذکر است که چهارمین بازنگری عمومی این استاندارد تا تاریخ دوم نوامبر سال 2009به انجام رسید. تهويه مطبوع استوكر
آكوستيك
نانوسيال و مهندسي انتقال گرما
مرجع جيبي لولهكشي
محاسبات سرانگشتي تهويه مطبوع
مرجع جيبي گرمايش و تهويه مطبوع
خانه تاسیسات 22885647-50
دستنامه تاسيسات
راهنماي طراحي استخر
راهنماي جيبي ASHRAE
مهندسي شبكههاي آبرساني
مراجعات سريع (ويرايش جديد)
اخالق مهندسي و مهندسي اخالق
هواسپاس
پارسنسیمصحرا
تلفن88444209 :
تلفن22921800 :
HVAC APPLICATIONS INDUSTRY NEWS
خانه تاسیسات
دورههای آموزشی 3
PRODUCT NEWS SYSTEMS & EQUIPMENT
رويال بوران
نیما تهویه
تلفن88848027 :
تلفن021-22881962 :
HVAC FUNDAMENTALS
ASHRAE PUBLICATIONS
REFRIGERATION
ASHRAE JOURNAL
ASHRAE NEWS
سیستمهای تمامآب ()2 Air Conditioning System Design Manual, 2nd Edition, ASHRAE Publication برگردان :مهندس رامین تابان∗
در یک سیس��تم تغذیه از باال ،44پایینترین واحد س��ردترین دمای آب
ترمینالها
رف��ت و گرمترین دمای آب برگش��ت را دارد .بنابراین ظرفیت واحدها
واحدهای فنکویل
فنکویل یکی از متداولترین واحدهای ترمینال مورد استفاده در
سیس��تمهای تمامآب به شمار میرود .فنکویل شامل یک فن کوپله
مس��تقیم یا محرک تس��مهای اس��ت که جریان هوای آن پس از عبور
از روی س��طح کویل و یک بس��تر فیلتر به داخل اتاق ارسال میشود. منبع هوا در این مورد همان هوای اتاق یا ترکیبی از هوای اتاق و هوا
خارجی اس��ت که از طریق اتصال مس��تقیم واحد فنکویل به محیط
خارج تامین میشود .برای جمعآوری چگالیده کویل سرمایی ،از یک
س��ینی تخلیه چگالیده در زیر کویل اس��تفاده میش��ود .این واحدها
ممکن اس��ت در پاییندس��ت خود مجهز به کویلهای گرمایی از نوع برقی ،بخار یا آب گرم باشند.
فنکویلهای قائم ش��امل یک س��طح انتقال حرارت گس��ترده با
یک رایزر برای مس��یر رفت و برگش��ت آب سرد هس��تند .در صورتی اس��تفاده از این واحدها در یک س��اختمان چندخان��وار دیگر نیازی
به اس��تفاده از رایزرهای توزیع آب مجزا به همراه سیس��تم دولولهای
نخواه��د ب��ود .به این ترتی��ب آب در میان مبدلهای حرارتی س��ری جریان پیدا میکند .با یک رایزر برگش��ت مس��تقیم ،میانگین دمای آب در تمام��ی واحدهای مرتبط با رایزر تقریبا یکس��ان خواهد ش��د.
مستقل از موقعیت آنها نسبت به رایزر خواهد بود .برای یک سیستم چهارلول��های ،کویلهای گرمایی اضافی به صورت موازی به رایزرهای
آب گ��رم اختصاص��ی متصل میش��وند .طراحی برخ��ی از واحدهای س��تونی به هم��راه کویلهای موازی که در داخ��ل کارخانه به مقاطع
رای��زر داخلی متصل میش��وند صورت میگیرد که ای��ن نوع واحدها ش��باهت بس��یاری به واحدهای متداول دارند .محفظه واحد نیز در
واق��ع همان محفظه رایزر اس��ت .هوا از طریق دریچ��ه یا دریچههای نزدیک سقف و دریچههای برگشت نزدیک به کف جریان پیدا میکند. در واحدهای��ی که روی دیوار خارجی ق��رار گرفتهاند به منظور جبران
بخش��ی از تلفات یا بهرههای گرمایی دی��وار ،جهت تخلیه هوا معموال موازی با دیوار است .ساختارهای مختلف واحد فنکویل در راهنمای
ASHRAE HVAC Systems and Equipmentب��ه ط��ور مفصل مورد بررسی قرار گرفته است.
واحدهای تهویهکننده
واحدهای تهویهکننده شباهت زیادی به واحدهای فنکویل دارند
با این تف��اوت که واحده��ای تهویهکننده الزامات س��ختگیرانهتری در زمینه اس��تفاده مس��تقیم از هوای خارج ب��رای تامین تهویه دارند
گرمايش تابشي
چيلر جذبي
تهويه مطبوع مراكز آموزشي
اتاق تميز
دستيار مهندس تاسيسات
فيلتراسيون و آمادهسازي هوا
مبدلهاي حرارتي صفحهاي
تجهيزات تبريد
بازرسي و ارزيابي شبكههاي لولهكشي
نيروگاه حرارتي
طراحي تاسيسات AutoCAD MEPفنها و كمپرسورهاي جريانمحوري
22885647-50
مهکوه تهویه
سبالن هیدروشیمی
تلفن66903533 :
تلفن88614798-9 :
ASHRAE شمار ه −64بهمن 1388
4
و ب��ه عنوان یک گزینه پیش��نهادی میتوان از آنها برای س��رمایش
مس��تقل (سرمایش رایگان )45با اس��تفاده از هوای خارج بهره گرفت. واحده��ای تهویهکننده اغلب در س��النهای اجتماعات و مکانهایی
مانند کالسهای درس ،اتاقهای جلس��ه و مانند آن مورد اس��تفاده قرار میگیرند .در گذشته و پیش از آن که سرمایش مکانهایی مانند کالس درس مورد توجه قرار گیرد ،این واحدهای به عنوان تنها گزینه مناس��ب برای گرمایش و تهویه کالسها مطرح بودند .در حال حاضر
نیز این سیستمها همچنان به عنوان بخشی از سیستمهای تمام هوا یا ب��ه عنوان یکی از تجهیزات یکپارچ��ه در کاربردهای مختلف مورد
استفاده قرار میگیرند.
واحدهای طاقچهای
بوران تهویه
یکتا تهویه اروند
تلفن88847796 :
تلفن88739880 :
ش��امل منجمد ش��دن کویلها و جریان هوای سرد ناشی از موقعیت هوای خارج اس��ت .کیفیت س��اخت و نصب دمپرهای واحد ترمینال و کنترلکنندههای دمپر نی��ز از جمله عوامل تاثیرگذار در این زمینه اس��ت .در سمتی از ساختمان که بیش��تر در معرض وزش باد است، جریان هوا حتا با وج��ود کارکرد فن نیز در داخل دریچههای ورودی به صورت معکوس ایجاد میش��ود .در س��اختمانهای بلندمرتبه در فصل زمس��تان ،مقدار زیاد هوای خارج میتوان از طریق دریچههای واحد که در قسمتهای پایین کف تعبیه میشود به داخل ساختمان وارد ش��ده و موجب خروج بخش��ی از هوای مطبوع داخل ساختمان به خارج ش��ود .معایب این روش تهویه شامل عدم دقت برای کنترل رطوب��ت ،ات�لاف انرژی ،ورود حش��رات و جانوران م��وذی به داخل
46
عملکرد واحدهای ترمینال طاقچهای اساسا مبتنی بر جابهجایی
طبیعی است و در آنها یک کویل واقع در منطقه طاقچه که معموال
ساختمان و احتمال ورود دود در هنگام آتشسوزی به طبقات پایین ساختمان است.
در صورت اس��تفاده از سیس��تم تمامآب به عنوان سیستم
در نزدیکی س��قف و دورتادور دیوارهای ساختمان قرار میگیرد
تهوی��ه مطب��وع (و سیس��تم کنت��رل کیفیت هوای
به کار گرفته میشود .در این واحدها از فیلتر استفاده
داخ��ل) ،تامی��ن تهویه موردنی��از امری
نمیش��ود و امکان تامین ه��وای تهویه نیز
ض��روری اس��ت .متداولتری��ن
وجود ندارد .دم��ای فضای داخل
روش ب��رای تامین تهوی��ه موردنیاز
ب��ر مبن��ای جری��ان آب در داخل
ساختمان ،استفاده از سیستمهای
س کنت��رل میش��ود .در صورتی
تخلیه 50اس��ت که به عنوان مثال
که س��رمایش از طریق واحدهای
میت��وان ب��ه سیس��تمهای
طاقچ��های تامی��ن ش��ود،
تخلی��ه آش��پزخانه و حمام
باید تمهی��دات الزم برای
اش��اره کرد .یکی استفاده از
جمعآوری و تخلیه محصوالت
سیستمهای تخلیه با عملکرد مناسب
چگالیده نیز در نظر گرفته شود.
یکی از بهترین روشهای تامین هوای جبرانی 51موردنیاز فضای
تهویه
در صورت��ی که در یک واحد ترمینال از هوای پیشتهویه ش��ده
47
اس��تفاده شود ،با یک سیستم آب -هوا 48س��روکار خواهیم داشت.
داخل به ش��مار میرود .در کدهای ساختمانی ،باز کردن پنجرههای
س��اختمان نیز معموال به عنوان یکی از روشهای تامین تهویه مورد
اشاره قرار گرفته است .البته این روش تنها در زمان باز بودن پنجرهها
بنابرای��ن اگر در ترمینالهای تمامآب ،هوای تهویه نیز تامین ش��ود،
قابل استفاده خواهد بود و یا در صورتی که درزهای حاشیه پنجره به
ش��ده به داخل ساختمان هدایت میشود .باز و بسته شدن این دمپر
بخشی از تهویه موردنیاز تامین میشود که البته روش اخیر از دیدگاه
اس��ت ،دمپر نیز بسته میش��ود .تنظیم دقیق مقدای هوای تهویهای
موردنیاز از طریق پنجرهها ش��امل کنترل رطوبت نامناسب ،گرمایش
فضای داخل ارس��ال میش��ود به دلیل تاثیر عواملی مانند فش��ار باد
به فضاهای داخل س��اختمان است .در عمل ،بسیاری از افراد حاضر
این مقدار هوا معموال از طریق دمپری که روی دیوار ساختمان تعبیه
اندازه کافی نش��تی داشته باش��د ،در هنگام بسته بودن پنجرهها نیز
ب��ا اس��تفاده از موتوردمپر انجام میش��ود و هنگامی که فن خاموش
مصرف انرژی چن��دان مقرون به صرفه نیس��ت .معایب تامین تهویه
که مس��تقیما از طریق دریچه تعبیه ش��ده روی دیوار س��اختمان به
و سرمایش بیش از حد و ورود مستقیم آالیندهها و سروصدای خارج
و تاثیر دودکش��ی 49تقریبا غیرممکن است .مشکالت این روش تهویه
در ساختمان ترجیح میدهند در فضایی با تهویه بسیار محدود حضور
تهويه مطبوع استوكر
آكوستيك
نانوسيال و مهندسي انتقال گرما
مرجع جيبي لولهكشي
محاسبات سرانگشتي تهويه مطبوع
مرجع جيبي گرمايش و تهويه مطبوع
خانه تاسیسات 22885647-50
دستنامه تاسيسات
راهنماي طراحي استخر
راهنماي جيبي ASHRAE
مهندسي شبكههاي آبرساني
مراجعات سريع (ويرايش جديد)
اخالق مهندسي و مهندسي اخالق
هواسپاس
پارسنسیمصحرا
تلفن88444209 :
تلفن22921800 :
خانه تاسیسات
دورههای آموزشی 5
رويال بوران
نیما تهویه
تلفن88848027 :
تلفن021-22881962 :
داشته باشند تا این که با باز کردن پنجرهها مجبور به تحمل سروصدا و آالیندههای خارجی باش��ند .در صورتی که پنجرهها کامال بس��ته و به خوبی هوابند باش��ند ،حجم هوای تخلیه موردنیاز بس��یار بیش��تر خواهد بود (مانند س��اختمانهای مسکونی) که این مساله در نهایت موجب ایجاد فشار منفی 52در ساختمان خواهد شد .بخشی از هوای جبرانی را میتوان از طریق راهروها و سرسرای ساختمان تامین کرد، هرچند که طبق بسیاری از کدهای ساختمانی ،کاهش ابعاد و اندازه مسیرهای ورودی یا استفاده از مسیرهای خروجی به عنوان پلنومهای هوای جبرانی مجاز نیست .شومینههای آپارتمانی نیز گاهی به صورت ناخواسته تبدیل به مسیری برای تامین هوای جبرانی میشوند. متداولترین مش��کلی که در هنگام طراحی سیستمهای تمامآب رخ میدهد ،عدم تامین مقدار تهویه موردنیاز س��اختمان اس��ت .در بس��یاری از انواع ساختمانها ،راهحل مناسب برای رفع این مشکل،
● این سیستمها از نظر بازده انرژی وضعیت مطلوبتری دارند.
● در این سیستمها اس��تفاده از سیستم مرکزی بازچرخانی هوا
تامین هوای رفت با استفاده از فن و شبکه کانال است که در حداقل
ضرورتی ندارد.
نیاز تا دمای مش��خصی گرم شود .البته استفاده از این روش موجب
بخشهای مختلف ساختمان به حداقل مقدار خود میرسد.
موقعیت ،هوای ارس��ال به داخل س��اختمان باید فیلتر و در صورت
● در صورت اس��تفاده از این سیس��تمها ،انتقال آالیندهها بین
افزایش هزینههای پروژه میش��ود که ممکن اس��ت گاهی به واسطه
● در برخی کاربردها ،هزینه اولیه این سیس��تمها پایینتر از دیگر
ناآگاه��ی کارفرما و به منظور کاهش هزینهها نادیده گرفته ش��ود .در حالی که پس از پایان پروژه و عدم کارآیی سیستم ممکن است همین کارفرما ،طراح را مقصر اصلی بداند.
سیستمهاست.
● در این سیستمها شبکه کانال اجرا نمیشود و نیازی به درنظر
گرفتن موانع حریق در قسمتهای مختلف کانال نیست.
● با اس��تفاده از این سیس��تمها ،جلوگیری از نفوذ دود ،آتش و
مقایسه و ارزیابی عملکرد سیستم
تمامی انواع سیس��تم تهویه مطبوع مزای��ا و معایب مخصوص به
خود را دارند که هر یک در کاربردهای مختلف درجه اهمیت متفاوتی دارن��د .بنابراین ارائه حکمهای کلی در این مورد باید با دقت بس��یار زی��اد و در نظر گرفتن تمامی موقعیته��ای موجود صورت پذیرد .در هر ص��ورت ،در ادامه این مقاله ،سیس��تمهای فنکوی��ل تمامآب با دیگر انواع سیستمهای تهویه مطبوع مقایسه شدهاند .این مقایسهها میتواند چکلیس��ت مناسبی برای بررسی مش��خصات سیستمهای مختلف را در اختیار طراح قرار دهند.
مقایسه سیستم فنکویل تمامآب با سیستم تمام هوا، سیستم با حجم هوای متغیر و گرمایش پیرامونی مزایای سیستم فنکویل تمامآب عبارتند از:
بوهای مختلف به قسمتهای مختلف ساختمان به نحو مطلوبتری
امکانپذیر است.
● این سیس��تمها از نوع سیستمهای محلی هستند و به محض
خالی شدن هر یک از بخشهای ساختمان میتوان ،سیستم مربوط
به آن بخش بهخصوص را خاموش کرد.
مزایای سیستمهای تمام هوا با حجم هوای متغیر عبارتند از: ● قابلیت تهویه مثبت به صورت یکپارچه ● بهبود خلوص هوا
● تخلیه بهتر آالیندهها فضای داخل
● قابلیت استفاده از سرمایش مستقل در مواقعی که دمای هوای
خارج به اندازه کافی پایین است. ● کنترل رطوبت بهتر
● جریان هوا در فضای داخل س��اختمان به وضعیت کنترل دما
● ع��دم رطوبتگی��ری در ترمیناله��ا (عدم نیاز به س��ینیهای
● این سیستمها نیازی به اجرای شبکه کانال ندارند.
● عدم وجود مش��کالتی مانند بوی ناخوش��ایند متصاعد شده از
(جریان آب یا کنترل کنارگذر کویل) وابسته نیست.
جمعآوری چگالیده و نبود مشکالت مرتبط با نگهداری از آنها)
گرمايش تابشي
چيلر جذبي
تهويه مطبوع مراكز آموزشي
اتاق تميز
دستيار مهندس تاسيسات
فيلتراسيون و آمادهسازي هوا
مبدلهاي حرارتي صفحهاي
تجهيزات تبريد
بازرسي و ارزيابي شبكههاي لولهكشي
نيروگاه حرارتي
طراحي تاسيسات AutoCAD MEPفنها و كمپرسورهاي جريانمحوري
22885647-50
مهکوه تهویه
سبالن هیدروشیمی
تلفن66903533 :
تلفن88614798-9 :
ASHRAE شمار ه −64بهمن 1388
6
بوران تهویه
یکتا تهویه اروند
تلفن88847796 :
تلفن88739880 :
● کاهش نیاز به نگهداری از فیلتر ترمینال ● مقدار انرژی حرارتی منتقل شده کمتر
● مطبوعس��ازی ه��وا در زمانهایی غیر از س��اعات اوج مصرف
مستلزم بهکارگیری سیستم توزیع هوای مرکزی نیست.
● قابلی��ت توق��ف کارک��رد سیس��تم در مناطق اش��غال نش��ده
ساختمان
مزایای سیستم القایی آب و هوا عبارتند از: ● تامین تهویه مثبت و یکپارچه ● کنترل مطلوب رطوبت
● تامین هوا با درجه خلوص مناسب
● عدم وجود مشکالتی مانند تقطیر بخار آب روی کویل سرمایی ● امکان گرمایش و سرمایش در فصلهای معتدل سال با استفاده
از ساختار دولولهای (در مقایسه با فنکویل دولولهای ساده)
● س��ادهتر بودن امکان تمیز کردن کویل به واسطه کاهش عمق
کویل
● عدم استفاده از موتورها ،محرکها و فنها در فضاهای اشغال
کویلهای مرطوب ترمینال اتاقی ● عدم اس��تفاده از موتورها ،فنها یا کویلها در فضاهای اشغال
شده داخل ساختمان
● کارکرد با سروصدای کمتر
شده ● کاهش احتمال رشد و تکثیر قارچها و باکتریهای بیماریزا ● احتمال نش��ت آب صرفا محدود به اتاق تجهیزات مکانیکی و
● واحده��ای تعبی��ه ش��ده در زیر پنج��ره عمق چن��دان زیادی
ندارند. مزایای فنکویل تمامآب عبارتند از:
محل قرارگیری فن است.
● عملکرد آرامتر
● این سیستمها ذاتا سروصدای بسیار کمتری ایجاد میکنند.
● بازده سرمایش و گرمایش بیشتر در بسیاری از کاربردها
● اس��تقرار این سیستمها روی سقف یا در منطقهای با فاصله از
● مقدار کمتر آب در گردش
محل واحدهای ترمینال امکانپذیر است.
● لولهها و پمپهای کوچکتر
● این سیس��تمها هم برای فضاهای داخلی و هم برای فضاهای
● هزینه پمپاژ کمتر
پیرامونی مناسب هستند.
● هزینه پایینتر ترمینالها
● انعطافپذیری این سیستمها برای ایجاد تغییر در فضای داخلی
● امکان استفاده از ترمینالهای با ظرفیت پایین
ساختمان بسیار بیشتر است.
● نیاز کمتر به تعمیر و نگهداری
مقایسه سیستم فنکویل تمامآب با سیستم القایی آب و هوا
● پایینتر بودن هزینه کارکرد تجهیزات در دوره کارکرد ● پایینتر بودن هزینه سیستمها دولولهای
مزایای سیستم فنکویل تمامآب عبارتند از:
● تطبیقپذیری مناسب به لحاظ جانمایی و ساختار ترمینال ● عدم نیاز به اتصال کانال
● پایینتر بودن برق مصرفی در فصل زمس��تان (در صورت عدم استفاده از کویل برقی برای گرمایش) مزایای سیستم پمپ حرارتی منبع آبی عبارتند از:
● هزینه معموال پایین
● امکان سرمایش و گرمایش در تمام طول سال تنها با استفاده
● کاهش مصرف انرژی الکتریکی هر یک از مصرفکنندگان تهويه مطبوع استوكر
آكوستيك
نانوسيال و مهندسي انتقال گرما
مرجع جيبي لولهكشي
محاسبات سرانگشتي تهويه مطبوع
مرجع جيبي گرمايش و تهويه مطبوع
از دو لوله آب
خانه تاسیسات 22885647-50
دستنامه تاسيسات
راهنماي طراحي استخر
راهنماي جيبي ASHRAE
مهندسي شبكههاي آبرساني
مراجعات سريع (ويرايش جديد)
اخالق مهندسي و مهندسي اخالق
هواسپاس
پارسنسیمصحرا
تلفن88444209 :
تلفن22921800 :
خانه تاسیسات
دورههای آموزشی 7
رويال بوران
نیما تهویه
تلفن88848027 :
تلفن021-22881962 :
● عمد نیاز به تغییر عملکرد فصلی
معموال برمبنای کاربرد و موقعیت موردنظر صورت میگیرد .در مراجع
● عدم نیاز به عای��قکاری لولهها به دلیل محدوده دمای آب در
و کتب مختلف از جمله "راهنمای جیبی ،”ASHRAEروش محاسبه
گردش
بار س��رمایی برای کاربردهای مختلف ارائه شده است .البته بسیاری
● تامین س��رمایش موردنیاز بدون کارکرد تجهیزات مولد مرکزی
از طراح��ان ترجیح میدهند تا صح��ت ارزیابیهای خود را بر مبنای
ک��ه در نهایت منج��ر به افزایش انعطافپذیری سیس��تم در بار جزیی
تجربیات پروژههای قبلی خود مورد س��نجش قرار دهند .عوامل موثر
میشود.
بر مقدار بار ساختمان شامل مش��خصات فضای پیرامونی ساختمان
● امکان انتق��ال انرژی از فضاهای تحت س��رمایش به فضاهای تحت گرمایش
(مانند و نوع و تعداد بازش��وها) ،وضعیت تاسیس��ات روشنایی به کار رفت��ه ،تعداد افراد حاضر در س��اختمان ،وضعی��ت تهویه و محدوده
● امکان بازیابی انرژی گرمایی آب
متداول برای دس��تیابی به موقعیت آسایش حرارتی متفاوت خواهد
● ع��دم نیاز به پرداخت ش��ارژ ماهیانه مانن��د تجهیزات مرکزی
بود.
تولید سرما ● کاه��ش وابس��تگی به تجهی��زات مرکزی برای دس��تیابی به سرمایش و گرمایش قابل اطمینان ● مناس��ب بودن ب��رای تهویه مطبوع مناط��ق پیرامونی و داخل ساختمان ● کاهش الزامات عملکردی سیس��تم و ع��دم نیاز به متصدیان حرفهای برای راهاندازی سیستم
سیستمهای تمامآب
در صورت استفاده از سیس��تمهای تمامآب ،باید تمهیدات الزم
برای تامین تهویه موردنیاز نیز پیشبینی ش��ود .الزم به ذکر است که این مس��اله باید در مراحل ابتدایی طراحی سیس��تم مورد توجه قرار گی��رد .نکته دیگری که بای��د از جانب طراح مورد توج��ه قرار گیرد، چگونگی س��رمایش و گرمایش هوای تهویه و ارسال آن به واحدهای ترمین��ال اس��ت .در ادامه ،سیس��تم انتخاب ش��ده باید ب��ه همراه
مراحل طراحی
ان��واع ترمینالهای مرتبط با آن مورد اس��تفاده قرار گیرد .در مرحله تصمیمگیری برای استفاده از واحدهای فنکویل یا سیستمهای توزیع
اولین گام :انتخاب سیستم در هر پروژه ،پیش از ورود به مرحله طراحی ،سیس��تمهای تهویه مطبوع مختلفی مورد بررس��ی قرار گرفت��ه و مزایا و معایب هر یک با یکدیگر مقایس��ه میش��ود .به طور معمول ،نقطه شروع برای بررسی مزای��ا و معایب سیس��تمها با در نظ��ر گرفتن مالحظ��ات زیر انجام میگیرد: .1تعیین ه��دف طراحی و معیارهایی که باید در طراحی در نظر گرفته شود. .2ارزیابی بارهای سرمایشی و گرمایشی برای بخشی از ساختمان که قرار است سیستم خاصی در آن به کار گرفته شود .این ارزیابی را میتوان با محاسبات بار و استفاده از تخمینهای سرانگشتی مبتنی ب��ر تجربه نی��ز انجام داد .به ای��ن منظور ،طراح��ان معموال ظرفیت برودتی موردنیاز بر حس��ب تنتبرید (یا بیتییو بر س��اعت) را به ازای هر فوت مربع از زیربنای س��اختمان (مقدار ظرفیت برودتی موردنیاز بر حس��ب کیلووات ب��ه ازای هر متر مربع زیربنای س��اختمان) مورد
دولولهای باید به نکاتی مانند س��اختار فیزیکی ،عملکرد و مالحظات اقتصادی نیز توجه شود. روش کنت��رل سیس��تم نیز یکی دیگر از مس��ایلی اس��ت که باید متناس��ب با قابلیتهای سیستم باشد .پرسشهایی که طراح در این مرحله باید مطرح نماید عبارتند از: ● رطوبت فضای داخل چگونه باید کنترل شود؟ ● نقطه تغییر وضعیت عملکرد سیس��تم (گرمایش /س��رمایش) کجاست؟ ● آیا منطقهبندی ساختمان ضرورت دارد؟ ● آیا منطقهبندی صورت گرفته از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است و به لحاظ کاربردی پاسخگوی نیازهای طراحی خواهد بود؟ پ��س از تعیین دقیق هدف و معیارهای طراحی ،نوبت به انتخاب اجزای مختلف سیستم میرسد.
نقطه تغییر عملکرد
پی��ش از ادامه فرآیند طراحی در مرحله طراحی اولیه ،باید نقطه
ارزیابی قرار میدهند. البت��ه بهکارگیری محاس��بات سرانگش��تی و تخمینهای تجربی
تغییر عملکرد سیس��تم به طور دقیق تعیین شود .به عبارت سادهتر،
گرمايش تابشي
چيلر جذبي
تهويه مطبوع مراكز آموزشي
اتاق تميز
دستيار مهندس تاسيسات
فيلتراسيون و آمادهسازي هوا
مبدلهاي حرارتي صفحهاي
تجهيزات تبريد
بازرسي و ارزيابي شبكههاي لولهكشي
نيروگاه حرارتي
طراحي تاسيسات AutoCAD MEPفنها و كمپرسورهاي جريانمحوري
22885647-50
مهکوه تهویه
سبالن هیدروشیمی
تلفن66903533 :
تلفن88614798-9 :
ASHRAE شمار ه −64بهمن 1388
8
بوران تهویه
یکتا تهویه اروند
تلفن88847796 :
تلفن88739880 :
نقطه تغییر عملکرد در وضعیت سرمایشی برمبنای دمای هوای خارج
منطقهبندی ساختمان باید بر مبنای سیستم توزیع دولولهای صورت
به تولید آب س��رد نباش��د .نقطه تغییر عملکرد در وضعیت گرمایشی
مشخصات دمایی و نیاز به سرمایش و گرمایش شبیه به هم هستند.
در زمانی تعیین میشود که برای تامین ظرفیت سرمایشی دیگر نیازی نیز بر مبنای دمای هوای خارجی در زمانی تعیین میش��ود که برای
جبران تلفات حرارتی دیگر نیازی به آب گرم نباشد.
در صورتی که بهره گرمایی داخلی و بهره گرمایی ناش��ی از تابش
خورش��ید ب��ا مجموع تلفات حرارتی س��اختمان و بار س��رمایی دیگر سیس��تمها برابر ش��ود ،برای تامین ظرفیت سرمایش��ی دیگر نیازی
به تولید آب س��رد نخواهد بود .به این ترتی��ب ،دمای تغییر عملکرد
سیستم را میتوان به صورت زیر محاسبه کرد:
( – tco = trبه��ره گرمایی داخلی و بهره گرمایی خورش��ید – دیگر
بارهای گرمایی) VA /
گی��رد و تمامی ای��ن بخشه��ا در گروههایی جای گیرن��د که از نظر
پس از این مرحله اس��ت که روش کنترل مناطق باید در دس��تور کار ق��رار گیرد .البته باید توجه داش��ت که تغییر وضعیت یک سیس��تم از آب گرم به آب س��رد (یا برعکس) فرآیند زمانبری اس��ت؛ چرا که
ارس��ال آب گرم به داخل چیلر میتواند عالوه بر تخلیه ش��ارژ مبرد، موجب ایجاد نش��تی در لولهها ش��ود .پس از تصمیمگیری نهایی در باره تغییر وضعیت کارکرد به صورت دس��تی یا خودکار ،ابتدا باید به ان��دازه کافی زمان بگذرد تا دم��ای آب پیش از تغییر وضعیت کارکرد
سیس��تم به موقعیت خنثا برس��د .البته در این مرحله انتظار ممکن است افراد حاضر در محل احساس خوشایندی نداشته باشند .در هر
صورت ،دس��تیابی به درکی صحیح از نقطه تغییر عملکرد سیس��تم
= tcoدمای تغییر وضعیت عملکرد
نقش بهسزایی در ارزیابی محدودیتهای سیستمهای دولولهای و پیدا
= trدمای اتاق
= VAانتق��ال حرارت به ازای هر درجه اختالف دما در پوس��ته
خارجی ساختمان
کردن راهحلی مناسب برای آن به شمار میرود.
انتخاب و طراحی اولیه تجهیزات
البته رابطه یاد ش��ده یک رابطه تقریبی اس��ت چرا که متغیرهای
در این مرحله از طراحی اس��ت که میتوان طرحوارهای از نقش��ه
داخل��ی و بهره گرمایی خورش��یدی برمبنای بیش��ترین مقدار ممکن
سرمایش��ی و گرمایش��ی مرک��زی و موقعی��ت پمپها تعیی��ن نمود.
دمای خارج که در آن س��رمایش موردنیاز است بهدست خواهد آمد.
و حلقههای لولهکشی افقی یا انشعاب هر یک از طبقات باید با بررسی
در حداقل مقدار خود در نظر گرفته ش��ود ،بیشترین دمای خارج که
برگشت معکوس نیز باید برمبنای ارزیابیهای مربوطه انجام پذیرد .در
مقدار نش��اندهنده محدودهای اس��ت که در آن سرمایش یا گرمایش
جبهههای مختلف صورت گیرد ،در طراحی سیستم ،استقالل هر یک
مث��ال در یک س��اختمان اداری واقع در نمای جنوبی س��اختمان و
در مسیر برگشت مناطق باید عملی شود .پس از تعیین تعداد واحدهای
نخواه��د ب��ود و در این مورد باید از یک سیس��تم توزیع چهار لولهای
را میتوان به طور سرانگشتی بر مبنای 2.0-2.5gpmبه ازای هر تن
ک��رد .الزم به یادآوری اس��ت ک��ه نماهای ش��مالی و نماهایی که به
صورتی ک��ه حداکثر اختالف دما از افت دمای مطلوب در چیلر کمتر
tcoمتفاوتی نس��بت ب��ه دیگر نماهایی که در معرض تابش مس��تقیم
وضعیت سرمایش��ی ثابت نباش��د (این وضعیت در ترمینالهای شیر
ب��ه ای��ن ترتیب ب��رای آن که قس��متهای مختلف س��اختمان،
ض��روری خواهد ب��ود .این وضعی��ت معموال در تمام سیس��تمها به
این معادله با زمان تغییر میکنند .در صورتی که مقادیر بهره گرمایی
لولهکشی مربوطه با جانمایی هر یک از واحدهای ترمینال ،تجهیزات
در طول س��ال ،هنگامی که tcoرخ میدهد تعیین ش��ود ،پایینترین
تصمیمگیری درباره موقعیت دقیق رایزرهای اصلی ،انشعابهای قائم
در صورت��ی که مقادیر بهره گرمایی داخلی و بهره گرمایی خورش��یدی
دقیقتر موقعیت موجود صورت گیرد .استفاده از سیستم لولهکشی با
در آن گرمایش موردنیاز است بهدست خواهد آمد .دامنه بین این دو
صورتی که منطقهبندی ساختمان بر مبنای جهتگیری ساختمان در
موردنیاز خواهد بود .در صورتی که این دامنه گس��ترده باش��د (برای
از مناطق در وضعیت سرمایش یا گرمایش ،بدون اختالط آب سرد و گرم
بهره گرمایی داخلی متغیر) ،یک سیس��تم دولولهای انتخاب مناسبی
ترمینال ،مقدار کل آبی که باید در واحدهای فنکویل به گردش درآید
یا یک سیس��تم دولولهای مجهز به سیستم گرمایش کمکی استفاده
( 0.033-0.042L/sب��ه ازای هر کیلووات) بار بلوکی تخمین زد .در
دلیل س��ایهاندازی در معرض تابش مستقیم خورشید نیستند ،مقدار
باش��د یا این که مقدار جریان عبوری از سیس��تم پمپ��اژ ترمینال در
خورشید هستند خواهند داشت.
دوراه��ه رخ میده��د) ،در نظر گرفتن مدارهای پمپ��اژ اولیه /ثانویه
مش��خصات یکس��انی به لحاظ نقطه تغییر عملکرد داش��ته باش��ند، تهويه مطبوع استوكر
آكوستيك
نانوسيال و مهندسي انتقال گرما
مرجع جيبي لولهكشي
محاسبات سرانگشتي تهويه مطبوع
مرجع جيبي گرمايش و تهويه مطبوع
استثنای سیستمهای کوچکتر رخ میدهد .در تصویر ( )1این مقاله،
خانه تاسیسات 22885647-50
دستنامه تاسيسات
راهنماي طراحي استخر
راهنماي جيبي ASHRAE
مهندسي شبكههاي آبرساني
مراجعات سريع (ويرايش جديد)
اخالق مهندسي و مهندسي اخالق
9
سیستم ● نهای��ی کردن مقدار بارهای گرمایی و س��رمایی و اس��تفاده از مقدار آن برای محاسبه بار دیگر سیستمها و تعیین ظرفیت گرمایشی و سرمایشی کل ساختمان ● تعیین مقدار جریان آب عبوری از سیستم ● نهایی کردن نمودارهای جریان 53و نقش��ه سیس��تم لولهکشی، جانمایی دقیق شیرها ،محاسبه مقدار انبساط آب ،جانمایی شیرهای هواگی��ری و در نظ��ر گرفتن خط تامی��ن آب جبران��ی و دریچههای تخلیه ● تعیین اندازه لولهها شامل لولههای تخلیه چگالیده ● تحلیل و محاس��به انبس��اط لولهها شامل بس��تها ،وصالهها وخمها ● تعیین افت فشار سیستم و انتخاب پمپها ،مبدلهای حرارتی و دیگر تجهیزات جانبی مانند صافیها و فیلترها یک سیس��تم توزیع با یک پمپ آب سرد و در تصویر ( )4یک سیستم با پمپ اولیه و ثانویه نشان داده شد. مدلس��ازی اولیه برای ارزیابی هزینههای س��اخت و هزینه انرژی مصرف��ی و در نظر گرفتن مالحظات فضایی را میتوان با انتخاب یک واح��د ترمینال ،پمپ ،چیلر و دیگ /مبدل حرارتی متداول به انجام رساند .از این منظر ،سیستمهای تمامآب را میتوان از دیدگاه هزینه اولیه ،هزینه انرژی مصرفی ،قابلیتهای عملکردی ،الزامات تعمیر و نگهداری ،مالحظات آکوس��تیکی ،قابلیت دوام و فضای اشغال شده هر سیست م مورد مقایسه و ارزیابی قرار داد .طراحی و ارزیابی اولیه که نتیجه نهایی آن نیز جمعآوری برخی اطالعات مفید و تهیه خطمشی کلی طراحی است در نهایت نقش بهسزایی در ارائه موفقیتآمیز طرح به کارفرما و تایید نهایی آن از جانب وی دارد.
طراحی پایانی
در آخری��ن مراحل طراحی یک سیس��تم باید مالحظات زیر مورد
توجه قرار گیرد: ● محاسبه بار سرمایی و گرمایی اتاق ● انتخ��اب واحدهای ترمینال بر مبنای معیارهای تعیین ش��ده فضای داخل ،دمای آب رفت ،س��طح فشار صوت ،بارهای گرمایی و سرمایی و توزیع هوا ● انتخاب روش کنترل ترمینالها ● طراح��ی م��دار کنترل و تجهیزات مورد اس��تفاده برای کنترل
● تعیین محدوده ،ضخامت و نوع عایق لولهها ● تعیی��ن تجهی��زات ،اج��زا ،مواد و سیس��تمهایی ک��ه باید در ساختمان به کار گرفته شود.
منابع 1. ASHRAE. 1988. Variable volume water systems, design, application and trouble-shooting. ASHRAE Transactions 94(2)1427–66. 2. ASHRAE. 2004. 2004 ASHRAE Handbook—HVAC Systems and Equipment. Atlanta: American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc. 3. ASHRAE. 2005. ASHRAE Pocket Guide for Air Conditioning, Heating, Ventilation, Refrigeration. Atlanta: American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc. 4. Carrier. 1965. Handbook of Air Conditioning System Design. New York: McGraw-Hill. 5. ITT. 1985. Bulletin No.
پینوشت
44. Upfeed system 45. Free cooling 46. Valance units 47. Preconditioned air 48. Air-water system 49. Stack effect 50. Exhaust systems 51. Makeup air 52. Negative pressure 53. Flow diagrams
10
ASHRAE NEWS
ASHRAE PUBLICATIONS
HVAC FUNDAMENTALS
ASHRAE JOURNAL
REFRIGERATION
HVAC APPLICATIONS
PRODUCT NEWS
INDUSTRY NEWS
SYSTEMS & EQUIPMENT
PRODUCT NEWS تازههای تولید
ASHRAE NEWSLETTER − 2010
هودهای خود تمیزکن
ش��رکت Greenheckب��ه زودی روغنگیره��ای H2Oرا روانه ب��ازار میکند .این
محصوالت هودهای خودتمیزکن آشپزخانهای هستند که روغن را از آب تفکیک نموده و در عین حال عمل پاکسازی فیلتری را انجام میدهد .این هودها شامل یک سیستم دو مرحلهای تصفیه ساخت شرکت Greenheckهستند که شامل یک استخراجکننده
و فیلت��ری برای زدودن صد درصد روغنهای پن��ج میکرونی یا بزرگتر موجود در هوا هستند.
نرم افزار جدید Tridium
براساس اعالم شرکت ،Tridiumاین شرکت نرمافزاری جدیدی را به نام Niagara 3.5طراحی AX
کرده است که یک چهارچوب نرمافزاری و محیطی قابل توسعه است که به کاربر کمک میکند محصوالت اینترنتی فعال و سیستمهای خودکار فعال اینترنتی توزیعی ایجاد کنند و در عین حال امکان نمایش گرافیکی بر روی شبکه و تهیه گزارش سیستمهای ساخت خودکار را نیز میسر میسازد.
سیستممنطقهبندی
شرکت Arzel Zoning Technologyعرضهکننده سیستم منطقهبندی Evergreenاست که
سیس��تم کنترل سرعت دمنده را بر اساس ملزومات ظرفیت منطقهای ایجاد میکند .این سیستم ش��امل یک موتور چندس��رعته ECMبا کارآمدی باال است که در اکثر کاربردها به همراه یک دمپر کنارگذر مورد استفاده قرار میگیرد.
صفحات گرمایش تابشی
محصول Heatbankش��رکت EasyHeatیک سیس��تم گرمایشی الکتریکی است که برای
11
حفظ گرما ،از پی س��اختمانی و زمین زیر آن اس��تفاده میکند .جریان برق با طراحی خاص یک کابل مقاومت الکتریکی به ش��کل حصاری که در بس��تر ش��نی زیر سطح کف قرار دارد، به گرما تبدیل میش��ود .گرمای یکنواخت و مرطوب در کل س��اختمانها به عنوان مکمل سیستمهای استاندارد گرمایی ساطع میشود.
چیلرهای اسکرال آبی
شرکت Johnson Controlsبا همکاری شرکت YORKبه تازگی چیلرهای
اس��کرال آبی را در اندازههای مختلف از پنجاه تن با دویس��ت تن تبرید (صد و هفتاد و پنج کیلووات تا هفتصد کیلووات) طراحی کرده است .در این چیلرها از کمپرسورهای اسکرالی استفاده میشود که در آنها به جای کندانسور هوایی، کندانس��ور آبی مورد اس��تفاده قرار میگیرد .از این رو این چیلرها میتوانند به EERحداکثر 16.2تحت بار کامل و 24.5با نصف ظرفیت دست یابند.
واحد کنترل گرمایی خورشیدی
محصول Solar X-Pump Blokشرکت Tacoیک واحد تلفیقی برای طراحی ،کنترل
و نصب سیستمهای گرمایی خورشیدی و ترکیبی از یک کنترلکننده تفاضلی خورشیدی با سرعت متغیر ،انتشاردهنده جمعکننده ،انتشاردهنده مخزن ذخیره و تبادلگر گرمایی است. این محصول از جنس فوالد ضدزنگ و صفحه لحیمکاری ش��ده ،به همراه تبادلگر گرمایی با جریان مخالف س��اخته میشود که جداکننده سیس��تمی میان جمعکننده خورشیدی و مخزن ذخیره در آن وجود دارد.
سیستم تبادل گرمایی زمینی هوایی
سیستم تبادل گرمایی زمینی هوایی REHAU ECOAIRهوای تازه با انرژی کارآمد را
برای پوششهای محکم ساختمانی تامین میکند .این سیستم با بهرهگیری از دمای معتدل و نسبتا پایدار زمین ،با پیشتهویه هوای تازه ،هزینههای مرتبط برای تامین ظرفیت گرمایی و سرمایی موردنیاز را کاهش میدهد.
سیستم تهویه مطبوع سقفی
شرکت Stulz-ATZاخیرا از عرضه دستگاههای تهویه مطبوع سقفی با قابلیت استفاده
از صددرص��د هوای خارج خبر داده اس��ت .از مش��خصههای عمده ای��ن محصول میتوان ب��ه اس��تفاده از کنترلگ��ر ریزپردازنده E2این ش��رکت ،قابلیت گرمایش مج��دد گاز داغ، رطوبتزدایی و فیلتر کردن هوا اشاره کرد.
سیستم گرمایش هوا و آب
سیس��تم تلفیقی مکانیکی MATRIXشرکت NTI-NY Thermalیک وسیله گازسوز
اس��ت که قابلی��ت تامین آب گرم موردنیاز ب��رای گرمایش و آب گرم مصرفی س��اختمان با بازیافت انرژی گرمایی با بازده بیش از نود و پنج درصد را دارد .این محصول ترکیبی اس��ت از یک گرمکن آب متراکم ،یک کوره متراکم ،یک دیگ بخار متراکم و یک فن بازیافت گرما و یک تبادلگر گرمایی کارآمد برای کاهش مصرف گاز است.
12
ASHRAE NEWS
ASHRAE PUBLICATIONS
HVAC FUNDAMENTALS
ASHRAE JOURNAL
REFRIGERATION
HVAC APPLICATIONS
PRODUCT NEWS
INDUSTRY NEWS
SYSTEMS & EQUIPMENT
ارزشگذاری مصرف انرژی ASHRAE APPLICATIONS HANDBOOK 2003 − Chapter 35
اصالح عملکردهای اختیاری مدیریت اصولی انرژی
کنت�رل مص�رف ان�رژی در سیس�تم:
موثرتری��ن روش کاهش هزینهه��ای انرژی،
چه از لحاظ اقتصادی و چه زیستمحیطی،
اص�لاح عملکرده��ای اختی��اری از قبی��ل خام��وش کردن سیس��تمهای مصرفکننده
انرژی در هنگام استفاده نشدن از آنهاست.
در مدیری��ت سیس��تمهای موجود و طراحی سیستمهای جدید باید به آسان بودن کنترل
سیستم اهمیت داده شود .برای مثال ،یک سیس��تم مدیریت ان��رژی ممکن اس��ت در
س��اختمانهای بزرگ و پیچیده موثر باشد،
ام��ا برای س��اختمانهای کوچک یا آنهایی
که س��رعت تغییر کارکنانش��ان باالس��ت و کارکنان جدید با سیس��تمهای س��اختمان آشنا نیستند ،مناسب نباشد.
برچس��بزنی گسترده و آموزش شفاف و
چراغهای غیرضروری ،اضافه کردن مدارهای
کلی چگونگی کارکرد این سیس��تمها باعث
قطع و وصل ،استفاده از حسگرهای حرکتی
کنترل بهتر استفاده از آنها میشود.
و کنترلهای حساس به نور.
راهه��ای صرفهجویی در مص��رف انرژی شامل موارد زیر هستند: ● خاموش ک��ردن سیس��تمهای تهویه مطبوع و تبرید هنگام��ی که نیازی به آنها نیست. ● کاهش نشت هوا. ● کاهش ش��دت تهویه در زمانهایی که افراد کمی در ساختمان حضور دارند. ● خام��وش ک��ردن فنه��ای مکش��ی هنگامی که نیازی به آنها نیست. ● درزگیری یا تعمیر سوراخهای کانالها و لولهها.
● استفاده از سیستمهای کنترل دما. ● خنککاری با هوای بیرونی. ● بستن شکافها و کانالهای خروجی بیمصرف. ● تنظیم سیس��تمها پیش از فصلهای سرمایش و گرمایش. ● خارج کردن ترانس��فورماتورها از مدار در طی دورههای بیباری. ● قطع ک��ردن یا خاموش ک��ردن همه بارهای غیرضروری. ● آموزش مستاجران و ساکنان. خری�د انرژی ارزانتر .این روش ،دومین
● کاهش نشت آب.
روش موثر ب��رای کاهش هزینهه��ای انرژی
● خاموش ک��ردن چراغه��ا :در آوردن
برای همه مالکان و مدیران اس��ت .مدیران
13
ساختمان باید همه گزینههای خرید انرژی را
بدانند و سیس��تمهایی را برای برخورداری از مزیت تغییر هزینههای انرژی طراحی کنند.
به گزینههای زیر باید توجه شود:
● انتخ��اب ی��ا تواف��ق بر س��ر نرخهای
خدمات شهری کمتر.
● تهی��ه ب��رق ی��ا س��وخت از طری��ق
واسطهها.
● تصحیح جریمههای ضریب توان.
● کنترل بیش��ینه تقاضای برق حساب
شده در قبض.
● اج��رای برنامهه��ای پاس��خ تقاضای
پشتیبانی شده.
● نرخه��ای گاز طبیع��ی انتقال��ی و
وقفهای.
● ایج��اد دو نوع ان��رژی (بهویژه برق و
گرما) از یک نوع سوخت.
● سوختهای مایع ارزانتر.
● افزایش حجم ذخیرهسازی در محل. ● جلوگی��ری از مالی��ات ف��روش ی��ا
مالیاتهای غیرمستقیم در صورت امکان.
● تخفی��ف گرفت��ن از ارائهدهن��دگان
خدمات شهری یا تولیدکنندگان.
نگهداری معین.
● پاک کردن یا تعویض فیلترها.
● پاک کردن پرههای فن و کانالها.
● چرخ��های کردن سیس��تمهای تهویه
برای انطباق با فضاهای اشغال شده. ● تصفیه آب.
خرید سیس�تمهای جایگزی�ن پربازده: این روش که گرانتر از سه روش دیگر است،
بهینهس�ازی عملک�رد سیس�تمهای
بیشترین مسوولیت را متوجه مدیران انرژی
کاهش هزینههای انرژی ،تنظیم سیستمهای
آنجایی که تعویض سیس��تم بیش��ترین سود
است ،فرآیند مداومی که آموزش ،نگهداری
بیش��ترین توجه مالک /مدیران ساختمان و
میکن��د .کاره��ای الزم برای بهینهس��ازی
میکن��د .تضمین واقعبینانه ب��ودن ارزیابی
مصرفکننده انرژی :سومین روش موثر برای
میکند و ممکن اس��ت کمس��ودتر باشد .از
مصرفکنن��ده ان��رژی برای عملک��رد بهینه
را نصی��ب عرضهکنندگان میکن��د ،اغلب،
پیشگیرانه و تنظیم سیستم را با هم ترکیب
عرضهکنن��دگان تجهیزات را ب��ه خود جلب
عملکرد شامل موارد زیرند:
تعوی��ض تجهیزات یا سیس��تم ب��رای تایید
● آموزش کارکنان. ● تنظیم تجهیزات احتراق.
هزینهها و منافع جایگزینی برای مالک بسیار
مهم اس��ت .زمان بهینه تعوی��ض تجهیزات
● تنظیم مشعلهای گازی برای بازدهی
کمب��ازده ،نزدیک ب��ه آخر عم��ر پیشبینی
● دنب��ال ک��ردن ی��ک برنام��ه تعمیر و
است .سیستمهای قابل تعویض شامل موارد
بهینه.
ش��ده آن یا هنگام نیاز به تعمیرات اساس��ی
زیرند: ● سیستمهای روشنایی و المپها. ● تجهیزات گرمایشی و سرمایشی. ● سیس��تمهای توزیع انرژی (پمپها و فنها). ● موتورها. ● اجزای مجموعه حرارتی. ● تجهیزات فرآیند صنعتی. ● کنترله��ا و سیس��تمهای مدیری��ت انرژی.
بهینهس�ازی عملکرد سیستمهای پیچیدهتر
مدیریت ان��رژی ابتدایی برای بس��یاری
از انواع س��اختمانها مناس��ب اس��ت ،اما ب��ا افزایش س��طح پیچیدگی سیس��تمهای س��اختمانها راهبرده��ای بیش��تری برای بهینهس��ازی سیس��تمهای مصرفکنن��ده انرژی الزم میش��وند .این رویکردها ش��امل بازکمیس��یون ،پسکمیس��یون و کمیسیون م��داوم هس��تند .در این رویک��رد به کاهش
14
هزینهه��ای انرژی نوعا به تالش گروهی قوی
کارکنان س��اختمان و یک گروه مشاور برای تشخیص و رفع مشکالت آسایشی ساختمان، به همراه رویکرد بیباکانهای برای بهینهسازی
بهینهس��ازی عملکرد ساختمانهای موجود
را ارائه کردهاند.
فرصته�ای صرفهجوی�ی در مصرف انرژی
عملکرد و کنترل سیستمهای تهویه مطبوع
فرصته��ای مختل��ف صرفهجوی��ی در
بیشترین کارآیی را خواهد داشت که با نصب
از پروفیلهای مصرف انرژی به صورت کمی
محاس��به انرژی قوی پیگیری ش��ود .برخی
قرار زیرند:
در ساختمان نیاز است .این روش در صورتی
مصرف انرژی ( )ECOرا میتوان با استفاده
تجهی��زات اندازهگیری ان��رژی و یک برنامه
ارزیابی کرد .مطالب مه��م در این فرآیند به
اقدام��ات مه��م که نوع��ا انجام میش��وند،
عبارتند از:
● برهمکنش سیستم
● ساختار نرخ خدمات شهری
● بهینهس��ازی برنامهه��ای زمانبندی
● بازگشت سرمایه
● بهینهس��ازی برنامهه��ای زمانبندی
● نیازهای نصب
● بهینهسازی کنترل پمپ.
● نیازهای اندازهگیری و اعتبارس��نجی
تنظیم مجدد سیستم گرمایشی و سرمایشی تنظیم مجدد فشار استاتیکی کانال.
● بهینهس��ازی کنترل /تنظیمات جعبه
تقسیم.
● بهینهس��ازی برنامهه��ای زمانبندی
تنظیم مجدد دمای آب و تقدمگزینی دیگها
و چیلرها.
● تش��خیص و رفع علل اصلی مشکالت
آسایشی.
● تشخیص و تعمیر شیرها و دریچههای
گیردار یا نشتکننده. ● آموزش راهبرده��ای بهینه عملکردی به کارکنان. ● اس��تفاده از ابزاره��ای تش��خیصی، دادهنگاره��ا و ...ب��رای خطایاب��ی عملکرد تجهیزات. مشخص ش��ده اس��ت که با انجام این اقدامات ،مص��رف انرژی به ط��ور میانگین ت��ا 20%کاهش پیدا میکن��د ( Claridgeو دس��تیارانش Claridge .)1998 ،و Liu (2000)، Haaslو ) Sharp (1999و Liu و دستیارانش ( )1997رویکردهای مرتبط با
● همراستایی با اهداف مشترک ● مدتزمان اجرای اقدامات
مصرف انرژی
● هزینههای تعمیر و نگهداری ● آسایش مستاجران /ساکنان
● تاثی��ر اقدام��ات بر عملک��رد و ظاهر
ساختمان
تنه��ا ب��ا در نظ��ر گرفتن و فه��م کامل
برهمکنش سیستم ،امکان انجام محاسبات دقی��ق صرفهجویی در مص��رف انرژی فراهم
میشود .برای تخمین دقیق برهمکنشهای میان فرصته��ای مختل��ف صرفهجویی در مص��رف ان��رژی ممکن اس��ت اس��تفاده از مدلسازیهای سالیانه الزم شود.
اس��تفاده از میانگی��ن قیمتها به ازای
واحد انرژی در محاس��به میزان صرفهجویی
در هزین��ه ان��رژی حاص��ل از ی��ک اق��دام
خاص ،ممکن اس��ت باعث شود که هزینه و
صرفهجوی��ی در هزینه انرژی به دس��ت آمده نادرست باشند ،زیرا بسته به روش محاسبه انرژی مصرف ش��ده در قبض ،میزان واقعی
صرفهجویی ممکن است با انرژی صرفهجویی شده متناسب نباشد.
PNNL (1990) 118فرصت صرفهجویی
15
در مصرف انرژی از جمله موارد زیر را بررسی کرده است:
○ دیگها
○ سیستمهای تقطیر
○ تصفیه آب
○ تهیه سوخت
○ سیستمهای سوختی
○ چیلرها
○ بخاربند
○ نصب شیشه
○ عایقبندی لولهها
○ به کار بردن ابزار ○ سایبان
○ ادوات لولهکشی ○ استخرهای شنا
○ برجهای خنککن
○ دستگاههای تقطیر
○ دستگاههای جابهجاکننده هوا
○ تجهیزات یکپارچه
○ کنترل هوای بیرونی
○ متعادلسازی
○ خاموش کردن
○ تصحیح ضریب توان ○ بازیافت انرژی
○ فیلترها
○ رطوبتزنی
○ ظرفشویی
○ ماشینهای خودکار
○ ذخیرهسازی گرما /سرما
○ نرخهای وابسته به زمان روز
○ ایجاد برق و گرما از یک نوع سوخت ○ سیستمهای خورشیدی فعال
○ آموزش ساکنان ○ کنترلها
نیاز
○ وقفه در کار سیستمها در هنگام عدم
○ روشنایی T5
○ کنترل تهویه هوای بیرونی
○ تهویه از درز و منافذ در و پنجره
○ درزگی��ری س��اختمان با اس��تفاده از
نوارهایی که برای عایقبندی در برابر سرما و گرما الی درزها و سوراخها میگذارند ○ آببندی کردن
○ راهروها
○ توزیع بخار
○ سیستمهای رادیاتوری
○ پمپها
○ تلههای بخار
○ پوشش پشت بام
○ چراغها
○ متعادلکنندهها
○ روشن و خاموشی چراغها ○ کنترلهای پیل الکتریکی
○ محدودسازی تقاضا ○ نشتی جریان
○ به حداقل رساندن بازگرمایش ○ توزیع برق
○ فعالیتهای آشپزی ○ تبرید
○ نشت هوا از سیستم
○ گرمایش آب مصرفی بهداشتی
○ برهمکنش سیستم
○ مسدودکنندههای حرارتی
○ کنترلهای کامپیوتری
○ دیوارهای Trombe ○ رنگ سطوح
○ جداسازی فضا
○ پمپهای گرمایی
16
○ آموزش کارکنان
○ مستندسازی مدارک و اطالعات
پیشبینی شده ،شدت افزایش قیمت انرژی، پیچیدگیهای نگهداری ،موفقیت دیگران با
شده توسط دس��تگاههای برقی به بار تهویه
مطبوع ساختمان میافزاید.
○ ترموستاتها
همین اقدامات)
○ محرکه��ای دارای فرکان��س متغی��ر
با پروژههای انرژی داشتهاند ،میلی به اجرای
ب��ه ع�لاوه ،اقدامات قبلی انجام ش��ده
عملکرد مستند ECOها در موقعیت مشابه
تجهیزات برقی پربازده بار وارد بر سیستمهای
منظور تضمین مناسب بودن ترتیب عملکرد
این است که مصرف انرژی کاربردهای خاص
و از ب��ار وارد بر سیس��تمهای تهویه مطبوع
تغییر آنها برای لحاظ کردن تغییر فنآوری،
صرفهجوییه��ای پیشبین��ی ش��ده حاصل
دستگاههای دارای بازده انرژی باال بر مصرف
○ طراحی فضا
تجهیزات و دس��تگاههای دارای بازدهی
برخی مالکان به خاطر تجربیات بدی که
ان��رژی باال انرژی کمتری ب��رای تولید همان
ECOها ندارند .برای کاهش خطر شکست،
کمت��ری ه��م تولی��د میکنن��د .در نتیجه،
ب��رای صرفهجویی در مصرف ان��رژی باید به
باید تهیه و ارزیابی شود .یک مشکل مشترک
گرمایش��ی را در زمس��تان افزایش میدهند
ابزاره��ا و موثر بودن اقدامات انجام ش��ده و
بی��ش از حد واقعی تخمین زده میش��ود و
در تابس��تان میکاهند .تاثیرات تجهیزات و
کاربری ساختمان ،و /یا هزینه انرژی ارزیابی
نمیش��وند .در صورت وجود تردی��د درباره
ان��رژی در سیس��تمهای گرمای��ش و تهویه
انجام و ارزیابی ش��وند .علل شکس��تهای
یا تاثیرات دوسویه نامیده میشوند.
وقوع مجدد آنها به حداقل برسد.
کلی ی��ک فرص��ت صرفهجوی��ی در مصرف
()VFD
کار مفی��د مصرف میکنند ،اما آنها گرمای
شوند.
مصرف انرژی ،بای��د اندازهگیریهای موقت
ارزیابی فرصته�ای صرفهجویی در مصرف انرژی
مطبوع ساختمان معموال تاثیرات برهمکنشی
گذش��ته باید به دقت تحلیل شود تا احتمال
هن��گام تعیی��ن صرفهجوییهای خالص
پ��س از تهیه فهرس��ت ECOه��ا ،این
فهرس��ت بای��د ارزیاب��ی و اج��را ش��ود .در اولویتبندی ECOها ،هزینه سرمایهگذاری اولیه ،مقرون به صرفه بودن ،تاثیر بر محیط
داخل��ی و منابع موجود بای��د در نظر گرفته ش��وند .عوامل مط��رح در ارزیابی مطلوبیت
یک اقدام اصالحی خاص جهت صرفهجویی در مصرف انرژی عبارتند از:
● زمان بازگش��ت س��رمایه (بازگش��ت
● منابع موجود برای اصالح صرفهجویی
ان��رژی ،در نظر گرفتن تاثیرات برهمکنش��ی
● توجه ،تعهد و پیگیری مدیریت
و تبری��د س��اختمان اهمیت وی��ژهای دارد.
در مصرف انرژی شامل موارد زیر هستند: ● مهارتها
● نیروی انسانی
● سرمایهگذاری اولیه
تاثیرات گرمایشی تجهیزات برقی
تجهی��زات و دس��تگاههای برق��ی ،از
سرمایه س��اده ،هزینه عمری ،ارزش خالص
سیس��تمهای روش��نایی و تجهیزات اداری
● کل صرفهجوییه��ا (صرفهجوی��ی در
مفی��دی را ک��ه ب��رای انجامش��ان طراحی
● هزین��ه اولی��ه (س��رمایهگذاری مورد
ک��ه آنها مصرف میکنند ،ب��ه صورت گرما
● دیگ��ر مزای��ا (ایمن��ی ،آس��ایش،
سیستمهای تهویه مطبوع ساختمان ،بسته
کنونی)
انرژی و هزینه) نیاز)
گرفت��ه ت��ا موتورها و آبگرمکنه��ا ،خدمات شدهاند ،ارائه میدهند .اما انرژی الکتریکی در س��اختمان ه��م ظاهر میش��ود که برای
اعتمادپذی��ری بیش��تر سیس��تم و بهرهوری
ب��ه فصل میتوان��د مفید یا مضر باش��د .در
● نقاط ضعف (افزایش هزینههای تعمیر
تجهیزات برقی میتواند به کاهش بار موجود
● خطر شکست (اعتماد به صرفهجوییهای
در مقابل ،در آب و هوای گرم ،حرارت تولید
بیشتر)
و نگهداری ،از کار افتادگی بالقوه)
آب و هوای س��رد ،گرمای تولید شده توسط بر سیس��تم گرمایشی ساختمان کمک کند.
آن ب��ر سیس��تمهای گرمای��ش ،س��رمایش ب��ه حس��اب آوردن تاثیرات برهمکنش��ی به
تصمیمگیریهای آگاهانهتر و توقعات واقعی از صرفهجویی منجر میشود.
درصد گرمایی که در س��اختمان یا اتاق
خاص شما مفید است ،به عوامل مختلفی از جمله موارد زیر بستگی دارد: ● مکان نصب چراغها. ● م��کان گرمکنها و ترموس��تاتهای آنها. ● نوع سقف. ● اندازه ساختمان. ● اینک��ه ات��اق فضای داخلی اس��ت یا خارجی. ● م��دت زم��ان فصله��ای گرمایش و سرمایش ● نوع سیستم گرمایش و تهویه مطبوع مورد استفاده در هر اتاق
17
متاس��فانه ،تاثیرات برهمکنش��ی اغلب
طرف سومی تامین سرمایه ،نصب و نگهداری
متخصص برای ارزیابی آنها نیاز باشد؛ برای
و بازپرداخت بر مبن��ای آن صرفهجوییها را
بس��یار پیچیدهان��د و ممکن اس��ت به یک
تجهی��زات را به عهده میگیرد و صرفهجویی
جزییات بیشتر ،به Rundquistو دستیاران
تضمین میکند.
بررسی گزینههای مالی
ش��هری (یا دیگ��ران) ،از قبی��ل تخفیفها،
( )1993مراجعه کنید.
الزم اس��ت که گزینهه��ای مالی در نظر
گرفت��ه ش��وند .هن��گام ارزیاب��ی پروژههای مدیری��ت ان��رژی پیش��نهادی ،بهخص��وص
آنهایی که هزینه سرمایهگذاری اولیه زیادی
دارند ،تحلیل هزینه عمر کاری آنها اهمیت دارد .ای��ن کار نه تنها اطالعات خوبی درباره می��زان جذابی��ت مالی یک پروژه به دس��ت
میدهد ،بلکه کارفرما را مطمئن میکند که پروژه پیش از ارائه به دقت بررس��ی و ارزیابی شده است.
چند ش��یوه برای محاسبه هزینه عمری
وجود دارد.
منابع عمومی و اختصاصی مختلفی برای
تامین سرمایه مورد نیاز برای اصالح بازدهی
انرژی وجود دارد .این منابع از طریق گستره وس��یع و انعطافپذیری از ابزارهای مالی در دسترسند .تغییرات و ترکیباتی وجود دارد،
اما پنج ساز و کار کلی برای تهیه سرمایه الزم برای اصالح بازدهی انرژی به قرار زیرند:
● وج��وه داخلی ،یا اعتبارات مس��تقیم
موج��ود در بودجه تنخواه داخلی یا عملیاتی
سازمان.
● تامین س��رمایه قرضی ،در این روش،
س��ازمان س��رمایه مورد نیاز را مس��تقیما از وامدهندگان خصوصی وام میگیرد.
● قرارداده��ای اجاره ی��ا اجاره ـ خرید،
ک��ه در آن تجهیزات مورد نیاز با دریافت وام با پیشپرداخ��ت کم یا بدون پیشپرداخت و
بازپرداخت پنج تا دهساله تهیه میشوند.
● قراردادهای کارآیی انرژی ،که در آنها
● مش��وقهای ارائهکنن��دگان خدمات
هدایا ،یا کمکهای مالی دیگری که توس��ط
ارائهدهندگان انرژی (یا دیگر تامینکنندگان بودج��ه منافع عمومی) برای طراحی و خرید سیس��تمها و تجهیزات دارای بازدهی انرژی
باال ارائه میشوند.
کار یا تولید.
● تالش و آموزش مورد نیاز کارکنان.
● خطر شکست.
● برهمکنش میان ECOها و کاربردهای
دیگر.
● تحلی��ل اقتص��ادی (ش��امل ارق��ام
بازگش��ت س��رمایه ،هزین��ه س��رمایهگذاری
اولیه و صرفهجویی تخمینی) با اس��تفاده از معیارهای معمول ارزیابی اقتصادی.
برنامه زمانی انجام عملیات
مدی��ر انرژی باید ب��رای ارائه برنامهها به
یک سازمان ممکن است از چند مورد از
مدیران س��طح باال آمادگی داش��ته باش��د.
استفاده کند .مناسبترین مجموعه گزینهها
(ECOه��ا) در صورت تصوی��ب ،عموما باید
ان��دازه و پیچیدگی پ��روژه ،محدودیتهای
بودجه محدودی دارد ک��ه باید به موثرترین
و عوام��ل دیگ��ر بس��تگی دارد (Turner
دیگری در سازمان برای دریافت همان بودجه
این ساز و کارهای مالی در ترکیبات مختلف
اقدام��ات صرفهجویان��ه در مص��رف ان��رژی
به ن��وع س��ازمان (عمومی ی��ا خصوصی)،
توجی��ه مالی داش��ته باش��ند .هر س��ازمان
سرمایهگذاری داخلی ،مهارت درونسازمانی
شکل ممکن هزینه شود .مدیر انرژی با افراد
.)2001
رقابت میکند .یک طرح موفق باید به شکلی
انجام اقدامات صرفهجویانه در مصرف انرژی
پ��س از در نظر گرفت��ن همه ECOهای
مطل��وب و تهیه فهرس��ت پیش��نهادها باید گزارشی برای ارائه به مدیریت آماده شود .هر پیشنهاد باید شامل موارد زیر باشد:
● وضعیت فعلی سیستم یا تجهیزاتی که
قرار است اصالح شوند ● کار پیشنهادی.
● چه کسی باید این کار را انجام دهد
● مستندس��ازی الزم ی��ا پیگیری مورد
نیاز.
ارائه ش��ود که تصمیمگیران به آس��انی آن را بفهمند .س��رانجام ،مدیر انرژی باید مزایای غی��ر مالی ،از قبیل اص�لاح کیفیت تولید یا احتم��ال به تعویق انداخت��ن مخارج دیگر را
مطرح کند.
پس از تایید مدیریت ،مدیر انرژی تکمیل
اقدام��ات صرفهجویان��ه در مص��رف ان��رژی را هدای��ت میکن��د .در صورت اس��تفاده از تخفیفهای ارائهدهندگان خدمات شهری،
پیش از ادامه کار باید مجوزهای الزم کسب شوند .در مورد برخی اقدامات الزم است که
یک معمار یا مهن��دس طرحها و جزییاتی را
● تفاهمنامه اندازهگیری یا اعتبارسنجی
برای بازبینی آماده کند .بسته خدمات مورد
● دخالته��ای بالق��وه ب��رای تکمی��ل
به دستیابی به پیشنهادهای رقابتی ،ارزیابی
● می��زان اختالل ایجاد ش��ده در محل
وضعیت ساختمان ،کنترل نهایی و کمک به
مورد استفاده.
موفقیتآمیز پروژه.
نیاز معموال شامل طراحی ،جزییات ،کمک
پیش��نهادها ،انتخاب پیمانکاران ،مشاهده
18
آموزش کارکنان در ِاعمال مناسب اصالحات
کنترلهای تنظیم نشده ،تغییر فعالیتهای
نظارت بر نتایج
ایجاد ش��وند .همه این مس��ایل ،مشکالتی
است.
با ش��روع به انجام اقدامات صرفهجویانه
در مصرف انرژی ،الزم اس��ت که شیوههایی برای ثبت مداوم و منظم مصرف و هزینههای
انرژی برای هر س��اختمان و /یا شاخه کاربرد
به شکلی س��ازگار با هزینه عملکردی اتخاذ ش��وند Turner .و دس��تیارانش ()2001
دریافتند که به خاطر خرابی اجزا و تغییرات کنترلها پ��س از انج��ام فعالیتهای بهینه
در مجموعهای ش��امل ده ساختمان ،میزان
مصرف طی دو س��ال تا بی��ش از پنج درصد افزای��ش مییاب��د .اطالع��ات را میتوان از
ارائهدهنده خدمات شهری به دست آورد ،اما برای کنترل دقیق مصرف انرژی ممکن است به اندازهگیری اضافی نیاز باشد .اندازهگیری را میتوان با ابزارهای خودکاری انجام داد که اطالعات را میخوانند و به یک مکان مرکزی ارس��ال میکنن��د .از ابزاره��ای اندازهگیری ارزانت��ری ه��م میت��وان اس��تفاده کرد که
کاری ،ی��ا وجود عیب مکانیکی در سیس��تم هس��تند که باید هرچه زودتر تشخیص داده
شوند و تصحیح گردند.
ارزیاب�ی موفقی�ت و تعیین اهداف جدید
مقایسه بازدهی س��اختمان پیش و پس
از اجرای ECOها س��ودمند اس��ت .این کار کارکن��ان را در مس��یر تالشهایش��ان برای
صرفهجوی��ی در مصرف ان��رژی نگه میدارد
و ب��ه این ترتیب بازنگش��تن می��زان مصرف خدمات ش��هری به مقادیر پی��ش از اجرای پروژه (با فرض ثابت ماندن تعداد س��اکنان و
اندازه ساختمان) تضمین میشود .این کار، کارکنان و مس��تاجران دیگ��ر را هم متقاعد
میکند ک��ه این فرآیند ،فرآیند ارزش��مندی اس��ت .با افزای��ش هزینه خدمات ش��هری، سنجیدگی و ارزندگی اقدامات صرفهجویانه
در مصرف انرژی بیشتر به نظر میرسد.
پس از دستیابی به اهداف اولیه ،پیگیری
کارکنان نگهداری و /یا ایمنی ساختمان باید
کارآی��ی آنها کلی��د موفقی��ت خواهد بود.
هزینه ابزارهای اندازهگیری خودکار ،از قبیل
ِاعمال با س��اکنان و کارکنان س��اختمان به
اطالع��ات را به طور منظم از آنها بخوانند. اف��زودن نقاط به یک سیس��تم ،DDCباید
ECMهای اولیه بررسی میشوند و پیش از
اشتراک گذاش��ته میشوند .ترکیب بازخورد
با توجه به مزایای آن ارزیابی ش��ود .بسیاری
این دو گروه بر عملکرد و آسایش در ساختمان
انرژی را به صورت س��اعتی مفید میدانند.
برای تشخیص موفقیت اقدامات را در اختیار
از مدیران انرژی جمعآوری اطالعات مصرف اما اگ��ر مدیر ان��رژی نتواند اطالع��ات را با
س��رعتی که جم��عآوری میش��وند ،ارزیابی
کند ،بهتر آن اس��ت که اطالعات با سرعت کمتری جمعآوری شوند.
با تحلیل مداوم قبوض انرژی ،اطالعات الزم مدیر ساختمان یا مدیر انرژی میگذارد.
پ��س از ارزیابی ECMها ممکن اس��ت
اهداف جدیدی تعیین شوند یا اهداف موجود تعدیل گردند .این مرحله به کارکنان مدیریت
مدیر ان��رژی بای��د آخری��ن اطالعات را
انرژی ام��کان میدهد تا ثاب��ت کنند که در
نادرستی در الگوها به سرعت واکنش نشان
پاسخگو هستند .بررسی مجدد اهداف غالبا
ارزیاب��ی کن��د و در ص��ورت مش��اهده روند
ده��د .اینگون��ه روندها ممکن اس��ت بر اثر
برابر مالکان ساختمان و ساکنان آن یکسان
کارآیی صرفهجویی در مصرف انرژی و کاهش
هزینه ناش��ی از آن را با شناس��ایی ابتکارات بهت��ر حفظ میکن��د .تعیین اه��داف جدید ب��رای مدیریت انرژی مان��ع ایجاد غرور بیجا در کارکنان و س��اکنان ساختمان میشود و ب��ه این ترتیب از میزان تالش آنها کاس��ته نمیشود. ارزیاب��ی و گزارش بازدهی انرژی ش��امل
19
معیاره��ای بازدهی آن اهمیت ویژهای دارد. این معیارها برحس��ب ش��اخصهای کلیدی
بازدهی (KPIها) بیان میشوند.
شاخصهای کلیدی بازدهی پیشنهادی
ب��رای ی��ک س��اختمان در مقایس��ه ب��ا
ساختمانهای مشابه دیگر عبارتند از:
● ش��اخص مصرف ان��رژی ( ،)EUIکل
مصرف انرژی بر واحد سطح ساختمان
● ش��اخص مصرف هزینه ( ،)CUIکل
هزینه انرژی بر واحد سطح ساختمان
● مصرف انرژی الکتریکی بر واحد سطح
ساختمان
تعریف ش��اخصهای کلی��دی بازدهی،
مبن��ای الزم ب��رای تعیین اطالع��ات مورد نی��از ب��رای جم��عآوری ،فاصله می��ان دو
دادهنگاری متوالی و نحوه ارائه این اطالعات
به مدیریت س��طح باال ،مالک ساختمان ،یا
سازمان مربوط را فراهم میآورد.با استفاده از روش ،KPIتنه��ا می��زان کل اطالع��ات
مورد نیاز برای دس��تیابی به اهداف اولیه به
مدیریت س��طح باال گزارش داده میش��ود. همه اطالعات ان��رژی اضافی برای کمک به فهم اینکه آیا بازدهی س��اختمان در مس��یر رس��یدن به اه��داف قرار دارد یا ن��ه ،به کار
گرفته میشوند.
مصوب�ه دولت�ی انرژی :مصوب��ه دولتی
انرژی ( )EPAct 2005ساختمانهای دولتی را موظ��ف میکند که بین س��الهای 2006 چهار مرحله است: .1تعیین شاخصهای کلیدی بازدهی .2پیگیری بازدهی .3تعیین اهداف جدید .4ارائه گزارش
تعیین شاخصهای کلیدی بازدهی
هنگام تهیه برنامه مدیریت انرژی ،تعیین
انرژی بر واحد سطح منهای 4%برای تعیین ه��دف 2007و منه��ای 10%ب��رای تعیین ه��دف 2010و منه��ای 16%ب��رای تعیین
هدف . 2013
● اطالعات مصرف انرژی ،که به صورت
ماهیانه و س��الیانه برای مقایس��ه با مقادیر هدف جمعبندی میشوند.
در انتهای هر سال ،مصرف واقعی برای
تهیه گ��زارش بازدهی انرژی جه��ت ارائه به مدیریت تعیین میشود.
ابزارهای :ENERGY STARسازمان
حفاظت محیط زیس��ت ایاالت متحده ،ابزار
محکزنی و هدفیابی رایگانی را در وبسایت ENERGY STARخود ارائه کرده اس��ت. این ابزار بازدهی واقعی ساختمان را با مقادیر
هدف و با ساختمانهای مشابه دیگر مقایسه
میکن��د .تصویر ( )4نتای��ج نمونهای را برای فضای اداره کل ساختمان مثال آتالنتا نشان
میدهد (فضای مرکز کامپیوتر و مصرف برق حذف ش��دهاند) .در وبسایت ENERGY
STARیک ابزار مدیریتی هم وجود دارد که مدیریت و محکزنی ایمن اطالعات بازدهی را
برای ساختمانهای چندگانه انجام میدهد.
محکزنی سالیانه با این ابزارها (یا ابزارهای مش��ابه) به پیگیری اصالحات ،هم در طول زم��ان و هم در مقایس��ه با س��اختمانهای
دیگر ،کمک میکند.
پیگیری بازدهی
تا 2015مصرف انرژیش��ان را در مقایسه با
مرحله بعدی تهیه نمایشهای اطالعاتی
س��ال کاهش دهند (بنابراین ،برای مثال تا
نمایشها باید بتوانند نماهای KPIس��طح
س��ال 2004برابر 10%است) .با استفاده از
انرژی و کمک به شناسایی دلیل خارج شدن
مصرف س��ال 2004به عنوان مبنا تا 2%در
با اس��تفاده از اطالعات و مدلهاس��ت .این
سال 2010درصد کاهش مطلوب نسبت به
باالی��ی ب��رای ارائه عالمتی کل��ی از بازدهی
این مقدمه ،تعریف KPIنمونه زیر را میتوان
طرح از مسیر مورد نظر فراهم کنند.
به کار برد: ● اندازهگی��ری معی��ار = 2000مصرف
سیس��تمهای DDCمیتوانن��د بازدهی
انرژی را کنترل کنند و خارج ش��دن مصرف
20
( ASHRAEمبانی) ارائه شدهاند. قبوض خدمات ش��هری یک سال کامل
جمعآوری میش��وند و برای ایج��اد مبنا به کار میرون��د .بس��یاری از مدی��ران انرژی از برگهه��ای گس��ترده برای تنظیم و مقایس��ه
اطالعات استفاده میکنند.
برای پیگیری موفقیتها در مقایس��ه با
اه��داف ECMمعموال از درج��ه ـ روزهای سرمایشی و گرمایش��ی با توجه به وابستگی مصرف انرژی به آب و هوا استفاده میشود. اطالع��ات CDDو HDDمحلی معموال بر
مبن��ای نقطه تعادل 18oCارائه میش��وند. نقط��ه تعادل ب��رای یک س��اختمان ،دمای محی��ط خارجی اس��ت ک��ه در آن نیازی به گرمایش یا س��رمایش مکانیکی س��اختمان
برای حفظ نقطه معین دمایی محیط اشغال ش��ده داخلی وجود ندارد؛ 18oCنوعا نقطه
تصویر ( )4رتبهبندی ENERGY STARبرای ساختمان مثال آتالنتا
تعادل واقعی همه س��اختمانهای تجاری یا مسکونی نیست .بنابراین ،مقادیر منطقهای ی��ا محلی به دس��ت آم��ده از ایس��تگاههای
انرژی از مس��یر صحیح را به مهندس انرژی
تعیین اهداف جدید
باارزش و کنشگرا باشد.
اس��ت )1( :دوره مبنا انتخاب میشود)2( ،
اطالع دهند .کنترل روزانه میتواند یک ابزار اگ��ر مص��رف روزانه به مق��دار معینی از مصرف هدف بیشتر ش��ود ،سیستم DDC میتواند هش��دار بدهد و اخط��اری به پیجر یا موبایل مدیر انرژی بفرس��تد .سپس مدیر انرژی میتواند دلیل این اختالف را بررس��ی کند .هنگام استفاده از این نوع از راهبردهای
اجرای مدل مبنا یک فرآیند سه مرحلهای
مدل مبنا ساخته میشود و ( )3یک یا چند م��دل هدف ب��رای پیگیری بازده��ی انرژی مشخص میش��وند .دوره مبنا باید وضعیت کنونی یا مطلوب مصرف و اشغال ساختمان را به روشنی نشان دهد. با اس��تفاده از اطالع��ات قبض خدمات
هواشناسی یا ارائهدهندگان خدمات شهری
تنها یک نقطه مرجع کلی هس��تند .مصرف انرژی یک س��اختمان تح��ت تاثیر آب و هوا
را میتوان با اس��تفاده از برگههای گسترده، تحلیل بازگشتی ،یا نرمافزارهای مدلسازی انرژی س��اختمان محاس��به کرد .ابزارهای مورد اس��تفاده برای تعیین نقطه تعادل یک س��اختمان به تمای��ل تحلیلی مدی��ر انرژی بستگی دارد .اطالعات بیشتر درباره تخمین انرژی با اس��تفاده از درج��ه ـ روزها و نقاط
کنت��رل بازده��ی ،ارائ��ه ش��یوههای کاری
ش��هری میتوان مدل مبن��ای پایداری برای
اس��تاندارد (SOPها) در برنامه اندازهگیری
مص��رف انرژی برای هر س��اختمان به وجود
تع��ادل در فصل س��یودوم راهنمای 2005
و اعتبارس��نجی ب��رای تس��هیل عیبیاب��ی
آورد .مدلهای پایدار در صورت اس��تفاده از
( ASHRAEمبانی) ارائه شدهاند.
هش��دارهای بازدهی ان��رژی اهمیت زیادی
اطالع��ات ماهانه ،هفتگی یا روزانه مفیدند.
برای ساختمانهای بزرگتر و پیچیدهتر
دارد .در استاندارد ANSI/ASHRAE 105
اطالعات بیش��تر درباره مدلهای اطالعاتی
و در ص��ورت برخورداری مدیر س��اختمان از تجربه تحلیلی بیش��تر ،برای تحلیل مصرف
درباره این شیوهها بحث شده است.
پای��دار در فصل س��یودوم راهنمای 2005
انرژی میتوان از تحلیل بازگش��تی استفاده
21
کرد .با اس��تفاده از برگش��ت خطی ،قبوض خدمات شهری را میتوان به مقادیر میانگین روزانهشان متعادل کرد .برگشت تا دستیابی به بهترین انطباق میان اطالعات برگش��تی
خط مبنا 20٪هدف
و اطالع��ات قب��ض خدمات ش��هری تکرار روز kWh /
میش��ود .نمودار پراکندگی یک خط مبنای
25٪هدف
منطب��ق و مدله��ای ه��دف در تصویر ()5 نش��ان داده شده است .در این مثال ،درجه ـ روزهای سرمایشی تاثیر بسیاری بر مصرف ان��رژی س��اختمان دارند و بهتری��ن انطباق برای دمای مبنای ( 12oCنقطه تعادل) روی میده��د ( .)Sonderegger 1998کاه��ش مقادیر ثابت شیب و عرض از مبدا خط مبنا تا بیست درصد ،معادله مدل خط مستقیمی را میس��ازد که هدف نهای��ی را برای کاهش بیست درصدی انرژی نشان میدهد. به مدل پای��دار اطالعات قبض خدمات
درجه -روزهای سرمایشی /روز C
O
صورتحسابها برحسب درجه -روزهای سرمایشی
تصویر ( )5نمودار پراکنش ،که مدل خط مبنای منطبق و مدلهای هدف را نشان میدهد.
ش��هری ،اندازهگی��ری و اعتبارس��نجی کل س��اختمان هم گفت��ه میش��ود .اطالعات بیش��تر درب��اره این فرآین��د در راهنمای 14 ASHRAEو ) EVO (2002ارائه شدهاند.
ارائه گزارش
10٪هدف 1995 -
بازده��ی انرژی بر مبن��ای ECMها باید
ب��ه مدی��ران ارش��د ،کارکنان س��اختمان و مستاجران گزارش شود .هنگام تهیه مطالب گزارش جهت مس��تند کردن بازدهی انرژی،
20٪هدف 2000 -
MJ/m2
مصرف انرژی واقعی
توجه کنید که محتویات گزارش ،بازدهی را بر حسب شاخصهای کلیدی بازدهی ()KPI مورد استفاده سازمان نشان دهند. میزان پیشرفت به سمت اهداف کاهش انرژی برای س��اختمانهای دولتی که برای س��ال مالی 2001به کنگ��ره ایاالت متحده ارائه شده اس��ت ،در تصویر ( )6نشان داده ش��ده اس��ت ( .)DOE 2004در این تصویر بازدهی انرژی با اهداف انرژی تعیین ش��ده
23.3٪هدف 2001 - 30٪هدف 2005 -
سال مالی
تصویر ( )6پیشرفت به سوی اهداف کاهش مصرف انرژی در ساختمانهای استاندارد دولتی
22
در سال 1999مقایسه شده است.
گزارشه��ا بای��د به آس��انی قاب��ل فهم
باش��ند .پیشرفت تغییرات در مصرف منابع،
هزینه خدمات شهری و همه تاثیرات ،مثبت یا منفی ،بر محیط داخلی س��اختمان را به صورت��ی که کارکنان احس��اس میکنند ،به
اطالع مدیران برس��انید .اطالع��ات مربوط
به فعالیتهای اصل��ی ،صرفهجوییها تا این تاریخ و فعالیتهای برنامهریزی ش��ده برای آینده را ارائه کنید .گزارشهای گویا به همراه
نمودارهای مدور یا گرافهای میلهای هزینه هر منبع تهیه کنید .مثالی از مصرف ماهیانه گاز در یک س��اختمان از سالی به سال دیگر
در تصویر ( )7نشان داده شده است.
گزارشه��ا باید حاوی اطالعاتی باش��ند
که به مخاطبان مربوط باش��د .در حالی که گزارش ارائه شده به مدیران شرکت چگونگی تاثی��ر تالشه��ای انجام ش��ده در چارچوب
برنامه مدیریت انرژی بر هزینههای عملکردی
و نگه��داری را نش��ان میده��د ،گ��زارش
دورهه��ای خاص به دلیل افزایش هزینههای انرژی و کاهش ارائه (داوطلبانه یا اجباری)، یا خرابی تجهیزات افزایش یافته است .مواقع اضطراری شامل کمبود کوتاهمدت یک انرژی خاص بر اثر سوانح طبیعی ،موقعیت سخت آب و هوای��ی ،اخت�لال تجهیزات سیس��تم ارائهدهن��ده خدم��ات ش��هری ،اعتصابات کارگری ،نقص فنی سیس��تمها یا تجهیزات س��اختمان ،کاه��ش خودخواس��ته مصرف ان��رژی ،فعالیته��ای سیاس��ی جهانی ،یا دیگ��ر نیروهای خارج از کنترل مالک و مدیر ساختمان هستند .اخیرا محدودیتهایی در عرضه برق در برخی نواحی اعمال شده است و از مالکان و مدیران خواسته شده که مصرف برقش��ان را برای دورههای کوتاه یا بلندمدت قطع کنند .در موارد محدودی ش��رکتهای برق منطقهای خاموشیهای چرخشی اعمال کردهاند ،خواستار کاهش داوطلبانه مصرف ش��دهاند و از مصرفکنندگان خواستهاند که
از ژنراتورهای اضطراری استفاده کنند. چالش��ی دیگر در اوت 2003در ش��مال شرقی ایاالت متحده و شرق کانادا روی داد، در پی یک خاموش��ی اساس��ی از بسیاری از شهرها خواسته شد که برنامههای غیرمترقبه را اعمال کنند .س��ازمان بینالمللی مدیریت س��اختمانها ( )IFMAوضعی��ت اعض��ای خود را برای آگاهی از برنامههای غیرمترقبه آنها ،دلیل تهیه این برنامهها و کارآیی آنها بررس��ی کرد ( .)IFMA 2003تحقیقاتی از این دس��ت به کارکنان و مدیران ساختمان کم��ک میکند که برنامههای کاهش مصرف انرژی اضطراری را تهیه کنند. در ای��ن مقال��ه ،اطالعاتی ب��رای کمک ب��ه مالکان و مدیران س��اختمان برای حفظ س��اختمانها در بهترین وضعیت کارکرد در ط��ی دورهه��ای اضطراری ان��رژی مختلف، ب��ا ماهیت برقی یا س��وخت فس��یلی ،ارائه میشود.
جداگان��های به کارکن��ان میتواند چگونگی
تغییر پروفیلهای بار روزانه را با تصمیمات و
کارهای روزانه آنها نشان دهد.
120.000
با استفاده از گرافهای میلهای میتوان
کاهش هزینههای س��الیانه را برای هر منبع
100.000
با س��ال مبنا یا سالهای گذشته برای نشان
80.000
ماه ب��ا ماه تالشه��ای فصلی را مش��خص میکنند .این هزینههای س��الیانه را میتوان
در مقایسه با دادههای ساختمانهای مشابه
2005 2004 2003
40.000 20.000
هم نشان داد .چنین دادههای را میتوان از
0
دسامبر
نوامبر
اکتبر
سپتامبر
اوت
ژوییه
مه
ژوئن
آوریل
نیاز به کاهش گهگاه مصرف انرژی در طی
مارس
کاه�ش مص�رف ان�رژی اضطراری ساختمان
فوریه
کرد.
ژانویه
ارائهدهندگان محلی خدمات شهری دریافت
تصویر ( )7مقایسه ماه به ماه مصرف گاز طبیعی در سالهای 2003تا 2005
m3
دادن رونده��ا مقایس��ه کرد .مقایس��ههای
60.000
23
اِعم�ال کاه�ش مص�رف ان�رژی اضطراری
هم��ه مال��کان ،موج��ران و مدی��ران
س��اختمان بای��د از رهیاف��ت گ��روه انرژی
اس��تفاده کنند و با کسب صالحیت و دانش
الزم برای بررسی و تعدیل پیشنهادها و تهیه برنام��های برای س��اختمان ی��ا مجتمعهای
س��اختمانی خاص اقدام کنند .از آنجایی که ممکن اس��ت نیازهای کاه��ش انرژی بدون
اطالع قبلی مطرح شوند ،الزم است که گروه انرژی برنامهها را از قبل تهیه و بررسی کرده باش��د .هر کدام از انواع موقعیت اضطراری
انرژی برنامه خاص��ی را برای کاهش مصرف ان��رژی س��اختمان در عی��ن حف��ظ محیط
س��اختمان در بهترین موقعی��ت میطلبد.
این برنامه باید ش��امل اقداماتی برای کاهش
مصرف انواع خاص انرژی در ساختمان و نیز تمهیداتی برای کاهش اندک و عمده مصرف انرژی باشد .سپس باید پیشنهادهای خاص
با هماهنگی س��اکنان و کارکنان ساختمان و کمک مقام مس��وول ،در صورت نیاز ،اجرا شوند .در برخی موارد ،میتوان از سیستمهای مدیریت انرژی موجود ساختمان برای اجرای برنامه کاهش تقاضا استفاده کرد .این برنامه
باید گهگاه آزمایش شود.
ب��رای تهی��ه برنام��ه کاه��ش مص��رف
انرژی اضطراری س��اختمان ،بس��ته به نوع س��اختمان ،کارب��ری آن ،منب��ع ی��ا منابع
انرژی مورد اس��تفاده برای هر کار و موقعیت
محل��ی ،از قبیل آب و ه��وا و موجود بودن س��اختمانهای مشابه دیگر ،مراحل زیر باید
طی شوند:
.1فهرست اقدامات عملی در ساختمان
را تهیه کنید.
.2مقدار و ن��وع صرفهجویی در مصرف
ان��رژی ب��رای هر اق��دام و ترکیب مناس��ب
اقدام��ات را تخمین بزنید (ب��رای مثال ،به
حساب آوردن صرفهجویی در سیستم تهویه مطب��وع بر اث��ر کاهش بار روش��نایی و دیگر باره��ای داخلی) .صرفهجوی��ی در مصرف و تقاضا را ب��ه طور جداگانه ب��رای واکنش به
انواع مختلف م��وارد اضطراری جدولبندی کنید.
.3برنامهای برای سطوح مختلف موارد
اضطراری انرژی ممکن تهیه کنید که محیط س��اختمان را تحت این موقعیت در بهترین
حالت حفظ کن��د .برنامه را به گونهای تهیه
کنی��د که کاره��ای انجام ش��ده ،مخصوص یک منبع انرژی باش��ند .به عب��ارت دیگر، کارهای گروهی ب��رای کاهش مصرف انرژی
برای هری��ک از انواع انرژی مورد اس��تفاده در س��اختمان انجام ش��وند .ه��م اقدامات کوتاهم��دت و هم بلندم��دت را در برنامه در نظر بگیرید .تغیی��رات عملکردی را میتوان به س��رعت اعمال کرد ،این تغییرات ممکن
است برای موارد اضطراری کوتاهمدت کافی باشند.
.4پیشرفت برنامه را اندازهگیری کنید،
اطالعات مربوط به کاهش مصرف و تقاضای انرژی را ثبت کنید و برنامه را در صورت لزوم اصالح نمایید .بیش��تر آزمایشها را میتوان در تعطیالت آخر هفته انجام داد تا مزاحمت به حداقل برسد. .5ب��ا ارائهدهن��دگان خدمات ش��هری مالقات کنید و از تهیهکنندگان سوخت برای بررسی برنامه پشتیبانی نمایید. .6برنام��ه را طی جلس��ات س��الیانه با س��اکنان س��اختمان مرور کنید تا مطمئن ش��وید ک��ه کاره��ای انج��ام ش��ده باع��ث مزاحمته��ای زیاد یا لطمه زدن به موقعیت سالمت یا ایمنی آنان نشده باشند .روالی را برای اطالعرسانی به ساکنان ساختمان پیش
از انج��ام کارها تعیین کنید .تلفن همراه در برخی موقعیت ممکن اس��ت وسیله ارتباطی قابل اعتمادی نباشد. .7مطمئ��ن ش��وید که برنام��های برای ب��ه حداقل رس��اندن گرفتاری س��اکنان در آسانس��ورها در ص��ورت خاموش��ی ب��رق یا اختالالت اضطراری دیگر وجود دارد. .8برنامه را به صورت س��الیانه با بخش امنیت و آتشنش��انی س��اختمان مرور کنید ت��ا مطمئن ش��وید ک��ه برنامه مان��ع انجام فعالیته��ای اضطراری نمیش��ود و اینکه کارکنان بخ��ش امنیت و م��وارد اضطراری میدانن��د که چ��ه انتظ��اری از آنها وجود دارد (کاه��ش روش��نایی ،دماه��ای کمتر، آسانسورهای بیمصرف و .)... .9در هنگام آمادهسازی برنامه کارهای زیر را انجام ندهید: ● در آوردن المپهایی که برای روشنایی ش��بانه از آنها اس��تفاده میشود ،روشنایی الزم ب��رای دوربینه��ای امنیت��ی را تامین میکنند ،یا روشنایی خروجی را هنگام قطع برق تامین میکنند. ● از کار انداختن آسانسورها یا باالبرهایی که در مواقع اضطراری یا برای مقاصد ADA الزم میشوند. ● کاهش تهویه یا تخلیه در آزمایشگاهها ی��ا جاهای دیگ��ری که موقعی��ت خطرناکی وجود دارد. برخی اقدام��ات را میتوان به طور دائم انجام داد .در تهیه برنامه کاهش مصرف انرژی اضطراری س��اختمان ،بسته به سطح موارد اضط��راری انرژی و اولویتهای س��اختمان، میتوان متناس��ب با کاربرد هر ساختمان یا سیستم خاص ،رویکرد مشخصی را در پیش گرفت که در ادامه به این موارد اش��اره شده
24
است:
● تنظیم تجهیزات.
اقدامات عمومی
● کاه��ش نقاط تنظیم ترموس��تات در
● تغییر ساعات کاری. ● انتق��ال کارکن��ان ب��ه جاه��ای دیگر
ساختمان (ادغام). ● اطمین��ان از تنظیم بودن ژنراتورهای اضطراری و کارکرد کافی آنها برای افزایش اعتمادپذیری ،تامین بار الکتریکی مورد نظر و حفظ سوخترس��انی جایگزین در س��طح بهینه. ● خاموش کردن تجهیزات غیرضروری. ● بررس��ی می��زان زم��ان تامی��ن برق قطعنش��دنی ( )UPSموجود برای تجهیزات مهم و افزایش آن در صورت نیاز.
پوشش حرارتی ● اس��تفاده از همه نورگیرها ،پردهها و پوششهای پنجره. ● نصب عایق پنجره داخلی. ● آببن��دی و درزگی��ری اطراف درها و پنجرهه��ای خارجی بیمص��رف (اما درهای مورد نیاز برای خروج اضطراری یا آنهایی که ممکن اس��ت بخش آتشنشانی در موقعیت اضطراری به آنها نیاز داش��ته باش��د ،نباید درزگیری شوند). ● نصب ابزارهای سایبان خورشیدی در تابستان. ● بس��تن هم��ه مناف��ذ و کاناله��ای بیمصرف به محیط خارج.
سیستمها و تجهیزات تهویه مطبوع ● اصالح کنترلها یا نقاط تنظیم کنترل ب��رای افزایش ی��ا کاهش دم��ا و رطوبت در صورت نیاز. ● خام��وش ک��ردن یا جداس��ازی همه تجهیزات و فضاهای غیرضروری.
زمستان. ● افزایش دمای آب سرد.. ● کاه��ش دم��ای آب گ��رم (توجه :در صورت اس��تفاده از دیگ با مش��عل گازسوز غیر تراکمی ،دمای آب گرم را باالتر از 63oC نگه دارید). ● کاهش یا حذف بازگرمایش. ● کاهش تهویه مکانیکی و تخلیه جریان هوا (و حذف آن در س��اعات حضور نداشتن ساکنان). ● ب��اال بردن نق��اط تنظیم ترموس��تات در تابس��تان ی��ا خام��وش ک��ردن تجهیزات سرمایشی. ● کاهش میزان بار سرمایش در تابستان. ● کاهش دوره کاری سیس��تمهای تهویه مطبوع (یعنی دیرتر روش��ن و زودتر خاموش شوند).
سیستمهای روشنایی ● بررسی نواحی خیلی روشن و در آوردن المپها یا استفاده از المپهای کممصرفتر ● اس��تفاده از روشنایی موضعی محدوده کاری در جاهای مناسب. ● انتق��ال کاره��ای س��اختمانی ب��ه محیط خ��ارج یا جاهایی که از روش��نایی روز برخوردارند. ● خاموش ک��ردن چراغها در جاهایی که روشنایی طبیعی کافی وجود دارد. ● پاک کردن همه المپها و نورافکنها ● اص�لاح رواله��ای نظاف��ت و ایمن��ی س��اختمان برای به حداقل رساندن دورههای روشنایی. ● یکپارچ��ه کردن پارکین��گ و خاموش کردن چراغهای ایمنی پارکینگ بیمصرف.
تجهیزات ویژه ● خارج کردن ترانسفورماتورها از مدار در طی دورههای وجود نداشتن مصرف. ● خاموش ک��ردن یا تنظیم اس��تفاده از سیستمهای حمل و نقل عمودی. ● خاموش ک��ردن تجهی��زات بیمصرف یا غی��رالزم ،از قبیل دس��تگاههای فتوکپی، سیستمهای پخش موسیقی و کامپیوترها. ● کاهش یا خاموش��ی سیستم تامین آب گرم آشامیدنی. ● کاهش تقاضای عملکردی ساختمان. ● پش��ت س��ر هم ق��رار دادن ی��ا اتصال سیستمهای گرمایش یا تهویه مطبوع. ● قط��ع ی��ا خاموش��ی هم��ه باره��ای غیرضروری. ● کاهش سطح روشنایی. ● پیشگرمای��ش یا پیشس��رمایش ،در ص��ورت امکان ،پی��ش از دورههای اضطراری تحمیل ش��ده از س��وی ارائهدهن��ده خدمات شهری.
هنگام وصل مجدد برق ● روشن کردن مجدد تدریجی تجهیزات برای جلوگیری از وارد ش��دن بار بیش از حد به سیستم. ● آزمای��ش و وارس��ی کارکرد مناس��ب تجهیزات مهم ،هش��داردهندههای ایمنی، آتش و دود. ● کنترل نمایش��گرهای نصب ش��ده بر تجهیزات حساس به دما. ● کفتوگ��و درباره درسه��ای آموخته ش��ده با کارکنان و ایجاد تغیی��رات الزم در برنامه اضطراری ● تامی��ن مج��دد س��وخت (از جمل��ه سوختهای فرعی) دستگاههای اضطراری
25
موزهها ،کتابخانهها و آرشیوها ASHRAE APPLICATIONS HANDBOOK 2003 − Chapter 21
درک و ابق��ای تاری��خ و فرهنگه��ای
با طراحی اصولی محی��ط نگهداری این آثار،
ب��رای کلکس��یونها بحث میکن��د و نیز به
نیازمند حفاظت و صیانت از گوناگون بشری
هستند و بسیاری از معایب پنهان رفعشدنی
چگونگی کاهش آنها توس��ط سیس��تمهای
آثار و مصنوعات تاریخی از جمله کتب ،اسناد،
ش��د که به خواهند ی نمایان در تئوری ،زمان
کارب��رد ای��ن سیس��تمها تهوی��ه مطب��وع و
مصنوع��ات تاریخی ارزش��مند ،آث��ار تاریخی
وارد میش��وند .فرسایش این آثار حوزه عمل
میپردازد که این سیستمها ،در بهینهسازی
مل��ی ،کاالهای تجاری قدیم��ی و اختراعات
حد زیادی کاهش داد؛ اما انجام را میتوان تا
فضای استفادهشده و انعطافپذیری آن برای
است .شناخت ویژگیهای ملیتی ،ناحیهای و
این کار ،به خصوص در موزهها و کتابخانهها،
بازدیده��ای مک��رر نق��ش دارد .بهطورکلی،
حتا محلهای این آثار ،هر کدام دارای اهمیت
نه صرف��ا جهت مراقبت و ابق��ا ،بلکه جهت
موسسات فرهنگی ،هر کدام به اندازه کافی،
جداگانهای است؛ اما گذشته از اینها ،زیبایی
حفاظت از آنه��ا در کنار حفظ انعطاف فضا
کارآمد هزینههایی برای سیستمهای ساده و
و نمادین بودن این آثار ،ارزشگذاری بر آنها
برای بازدیدکنندگان و محققان کاری ،بسیار
میپردازن��د .در ساختمانس��ازی جدید ،به
را ناممکن س��اخته است .بنابراین ،حفاظت
پرزحم��ت اس��ت .بهعالوه ،کنت��رل دقیق و
این مساله بسیار توجه میشود که طراحیها
و نگه��داری از این آثار ،بس��یار مهم اس��ت.
تواند حیات یک ش��ی را تضمین کارآمد ،می
نباید نس��بت ب��ه ظرفیت مناب��ع مالی و ...
ازبینرفتن یکی از آنه��ا ،برابر با ازبینرفتن
کند؛ اما هزینههای مربوط تا حدی است که
مووسس��ات در س��طح باالتری باش��د .عدم
ی��ک مل��ت است.کلکس��یونهای تاریخ��ی
بیشتر مووسسات فرهنگی ،حاضر به پرداخت
مورد نیاز، اس��تفاده از سیستمهای حفاظتی
توانن��د در معرض آس��یبهای متعددی می
آن نیستند .به همین دلیل ،مدیریت ریسک
باعث فرسایش زودتر از انتظار کلکسیونها و
باش��د .به خاطر حساس��یت این آثار ،گاهی
مورد (مدیریت رفع تهدیده��ای موجود) ،در
عدم کنترل کافی ،موجب خسارات زیانباری
اوقات شیوههای حفاظت از آنها بسیار جالب
کارآمد اس��ت .این آنه��ا مق��رون بهصرفه و
خواهد ش��د .طراح��ی صحیح و ب��ر آنه��ا
توجه و خارقالعاده است .بسیاری از تهدیدها،
موجود مورد مشکالت و تهدیدهای مقاله ،در
درنظرگرفتن تواناییها و منابع واقعی ،قبل از
26
هرنوع اقدام ،ضروری است.
عوامل کلی در خسارات
در طراحی سیس��تمهای ،تهویه مطبوع
برای کلکس��یونها ،روابط خوب کاری میان مهن��دس مکانیک ،معمار ،ط��راح داخلی و متصدی کنترل سیس��تم بس��یار مهم است. مصنوع��ات ب��اارزش و کلکس��یونها ه��م
مانند آرش��یو کتابه��ای نادر ،از توانن��د می توانند مرکب و از ی��ک نوع کاال بوده و هم می
اشیای مختلفی باشند.
معم��اری س��اختمان و سیس��تمهای
باشند که از تهدیدات باید به شکلی مکانیکی
عمده برای کلکس��یونها جلوگی��ری کنند. مهندس��ان مکانی��ک نی��ز حتا اگ��ر بهطور
مس��تقیم ب��ا سیس��تمهای مکانیک��ی یک باید به رعایت س��اختمان در ارتباط نباشند ،
بگذارند و در ارتقای آنها قواعد احت��رام این وارد آمدن آسیب از طرف تالش کنند .قابلیت ش��خص بازدیدکننده ،بهوسیله ارتباط میان
عوامل تهدیدآمیز افزایش مییابد .مش��کالت
توانند بر کلکس��یونها اثرگذار زیر ،همگی می ش��اید از زیانآورترین عوامل در باش��ند .نور، کلکسیونها باشد .بیش��تر اجسام در مقابل
خود تغییرات فیزیکی و شیمیایی دریافت نور از
هند که کنترل این مشکل از لحاظ نشان مید
مهندسی بهوسیله حذف اشعههای فرابنفش از نور و محدودس��اختن زمان فعالیت منابع سادهای است. روشنایی ،کار
موج��ود در هوا نیز یکی از منابع رطوبت
ید اس��ت .تاثیر مق��دار رطوبت محیط بر تهد اجسام مختلف متفاوت است .مقدار رطوبت حد کم یا زیاد ،عاملی زیانآور است. بیش از
ید برای جلوگی��ری از این تصور در کت��ب جد ک��ه رطوبت مطلق��ا زیانآور اس��ت و توضیح
تواند مجاز یا رصد رطوبت محیط می اینکه د
زیانآور باشد ،به جای اصطالح عامل رطوبت
از اصطالح مقدار نادرس��ت رطوبت استفاده ش��ده است .دمای هوای در ارتباط با اجسام
باید کنترل شود .بعضی پلیمرها زمانیکه نیز ترد و ش��کننده دمای هوا خیلی کم اس��ت ،
ارند و در دمای هستند و بهراحتی ترک برمید ه��وای زیاد ،فرآیندهای ش��یمیایی س��رعت
میگیرند .انرژی گرمایی نه تنها باعث افزایش سرعت کهنهشدن است ،بلکه میزان اثرگذاری
رطوب��ت هوا را نیز افزایش میدهد .بنابراین،
مانند برآورد میزان خس��ارت بر اجس��امی در
عکس و کاغذ ،اغلب ،ه��ر دو عامل رطوبت و دما ،باهم بررس��ی میش��وند .آلودگی هوا ش��امل ذرات ریز معلق و آلودگیهای حاصل
از وسایل گازس��وز است .فیلترهای مکانیکی
هوا که ذرات ریز و درش��ت معل��ق در هوا را ج��ذب میکنند و فیلتره��ای گازی بهمنظور تصفی ه هوا از گاز ،در قس��مت خسارات ناشی
از آلودگیهای این بخش ،مطالعه میش��وند.
مانند باکتریه��ا و قارچها به هج��وم آفات��ی موجود به کلکس��یونها نی��ز از تهدیده��ای آید که با کنترل رطوبت و انجام حس��اب می تهویه مناسب از بین میرود.
توانند موجب لرزشها ،به مرور زمان ،می
سستش��دن اجزای یک جسم ش��وند .این مش��کل در حین بستهبندی و حمل ،شایعتر اس��ت و در سیس��تمهای تهویه مطبوع ،این لرزشها معموال ،مربوط به جریانهای فعال ه��وا و لرزشهای حاصل از کانالهای جریان هوا در دیوارها و سطوح دیگر است. حوادث غیر مترقب��ه نیز ،از دیگر عوامل هس��تند که خوشبختانه بهندرت خطرآفرین اتفاق افتاده و تقریبا تمام موسسات فرهنگی به سیستمهای مقابله با آنها مجهز هستند. مانند ترکیدگی لوله بعضی از این مش��کالت، آب نیز مربوط به ساختمانس��ازی ناصحیح و سیس��تمهای مکانیک��ی معی��وب اس��ت.
خود موجب کاهش نادربودن این اتفاق��ات ، اف��راد به ای��ن عوامل اس��ت و همین توجه تواند باعث خسارات جبرانناپذیری شود. می برای ایمنسازی لولهکشی و تجهیزاتی که در اطراف اشیای ثابت قرار دارند ،هر تالشی که باید انجام پذیرد .دزدی و خرابکاری نیاز است نی��ز ب��ا محدودس��اختن بخشه��ای قابل دس��تکاری ،ش��کننده و ارتقای سیستمهای ایمن��ی کنترلپذی��ر هس��تند.این مقاله ،به موض��وع کنترل رطوبت ،دم��ا و آلودگیهای هوا بهوس��یله سیس��تمهای تهوی��ه مطبوع میپردازد.
تاثیرات محیطی بر کلکسیونها عملکرد تعیین بهترین شیوههای سیس��تمهای تهویه مطب��وع ،دارای دو کاربرد برای داخل موزهها ،کتابخانهها و نوع هستند که به قرار زیرند: آرشیوها -1تعیی��ن کیفیت هوای مصرفی داخل، وضعی��ت دما و رطوبت محی��ط در ارتباط با افراد. -2احتیاجات کلکسیونها. انجام این کارها آس��ان نیس��ت و حتا با وجود فنآوری امروز ،بس��یار جای بررس��ی و مطالعه دارد .چگونگی طراحی سیس��تمهای مختلف تهویه مطبوع،برای کلکس��یونهای متف��اوت ،کاری دقی��ق و دش��وار اس��ت و طراحی چگونگی پوش��ش س��اختمان برای حفظ موقعیت دلخواه و محاسبهشده ،کاری بسیار سخت است و اندازهگیری تاثیرات دما موجود ،از جمله ملزومات آن و میزان رطوبت است .مباحث زیر ،خالصه بهترین اطالعات مورد این مسایل است. در مکانه��ا ،در بحث س�لامت ،امنیت و مانند توانن��د احتیاجات کلکس��یونها ،می شود: جدول ( )1دستهبندی
27
-1کلکس��یونها در مقاب��ل فضاه��ای
حاوی درصدهایی از شکر ،روغن ،نشاسته و
بهعن��وان یک مرز حفاظت از تش��کیل قارچ
-2عمومی در مقابل غیرعمومی
مانند حدودی دارای ماهیت غذایی هستن د ؛
مواد آغشته رشد مریی قارچها در برای یافتن
این تقس��یمات ،برای تمی��ز بخشهایی
رصد آب مرکب با هوا و تاثیرات سطحی آن د
شدهاند .بنابراین، در تصویر ( )2نش��ان داده
و هوای داخلی و ش��کل تهویه آنها بس��یار
موجود در هوا نسبت قارچ ،از طریق رطوبت
غیرکلکسیونی
-3کثیف در مقابل تمیز
سودمند هس��تند که کیفیت و موقعیت دما
متفاوت اس��ت.این نواحی ،به سیس��تمهای
تهویه مطبوع جداگانه نیاز دارند .محیطهایی ارند ،در این که موقعیت کلکس��یونها را ند
ش��وند؛ زیرا سیس��تم تهویه مقاله بحث نمی مانن��د فضاهای م��ورد نی��از آنها، مطبوع
عمومی و عادی اس��ت .با مطالعه بخشهای زیر ،میت��وان چارچوبی به جه��ت بهرهوری
صحیح از سیس��تمهای تهوی��ه مطبوع برای موزهه��ا ،کتابخانهها و آرش��یوها ارایه کرد.
انتخاب یک سیس��تم مشخص HAVCبرای
زیاد و در بعضی اد یک کلکسیون ،از میان تعد موارد متناقض این سیس��تمها ب��ه ارزیابی و
همچنین در س��طوحی صورت میگیرد که تا
بافتهای گیاهی ،پوست ،اس��تخوان و ...
درنظر گرفت .در ،1944اس��نو این تحقیق را به گونههای مختلف قارچ ادامه داد .این نتایج
تولید بر اشیا نیز در تشکیل قارچها موثر است.
تصویر ( )1و ( )2نش��اندهنده خطرات واقعی
تولید آن از طریق محتوای نم محیط بیشتر به
رصد ود هفتاد د یک تابستان ،به رطوبتی حد
خود مواد اطراف اد بیشتری از است و بر تعد
اثرگذار است .تاثیر مشترک دما و رطوبت هوا در تصویر ( )1قابل مشاهده است.
اد که فردی به نام ساکی ( )1990نشان د
تشکیل میکروس��کوپی قارچ در سطوح تمیز فلزات با رطوبت نس��بی (محت��وای رطوبت
رصد ،قابل مشاهده است. محیط) ش��صت د
بر اساس تحقیقات ،رشت ه DNAدر رطوبت
خواهد رفت؛ نسبی پنجا هوپنج درصد ،از بین
بنابراین ،س��طح هر جس��می با هر دمایی در رصد را میتوان رطوبت نس��بی زیر ش��صت د
رشد کامل قارچها ،در زمان کمتر از هستند .
و در زمان کمتر از یک هفته ،به هشتا دوپنج
رص��د رطوبت هوا نی��از دارد .کنترل دمای د نقاط مختلف کانالهای انتقال ،جهت کنترل
میزان رطوبت ،ضروری است.
عم��ل پوس��یدگی ،در رطوب��ت بیش از
رصد به دو دلیل اتفاق میافتد: هفتا دوپنج د -1افزایش جذب سطحی رطوبت
-2آغش��ته شدن به نمکهای محلول در
رصد، هوا .در رطوبت کمت��ر از هفتا دوپنج د جذب س��طحی فل��زات به س��رعت افزایش یاب��د تا اینکه الی��های از مایع ،روی آن را می
بررس��ی فراوانی نیاز دارد؛ اما خوش��بختانه بیش��تر کلکس��یونها ،دارای موقعی��ت و
احتیاجات مش��ابه هستند .در این مقاله واژه
«موثر» شاخصی برای ارزیابی برخی کمیتها
ن اح
یه
خ
طر
م وق
عی
تآ ست ان ه ای نا حی
قارچه��ا ،خوردگ��ی فل��زات و واکنشه��ای
هب یخ
رش��د رطوب��ت ،عامل افزایش س��رعت
طر
دما و رطوبت
گراد ) دما (سانتی
است.
موارد مختلف اس��ت .در تمام ش��یمیایی در
عوامل محیطی کنترلپذیر در سیس��تمهای ،HAVCرطوبت مهمترین اس��ت .بیشترین
تولید قارچ در اشیای موزه و کلکسیون، حجم
مربوط ب��ه قطعات با ماهیت غذایی اس��ت؛ خود یک البت��ه ماهیته��ای این چنین��ی ،
حفاظ��ت خارج��ی برای موقعی��ت خطرناک احتمالی هس��تند .تش��کیل قارچ در اشیای
موزه و کلکس��یونها ،عمدتا به روی سطوح
محتوای رطوبت محیط فرض شده است که محتوای رطوبت افزایش داشته است. مانند قابل اقتباس برای اشیای کتاب مواد مشخص نمودار موقعیت آستانهای :با استفاده از خالصه نتایج مطالعات بر :کاغذ پوستی قدیمی :پارچه نخی معمولی گوسفند :پوست بز و
مورد نیاز تشکیل قارچ در 100تا 200روز تصویر ( )1دما و رطوبت
28
کنندهه��ای س��طوح ،این آلوده میپوش��اند .
مانند نقش غبارات در پوس��یدگی پدی��ده را
فلزات س��رعت میدهن��د؛ همانگونه که در
وارد شدن آسیب بر تنها با اقتباس از مشاهده ید، بدنه اشیای مذکور در نوسانات بسیار شد به دس��ت آمده بود .تحقیق اشیای تاریخی،
تصویر نشان داده شد.
موجب ش��ناخت موزهداری قدیمی و مقایسه
صدمه بر بدنه
موزهه��ای دارای تهویه مطب��وع با نوع بدون
توانند رصد رطوبت یا نوسان زیاد دما می د
باعث واردش��دن صدمات بر بدنه مصنوعات
باارزش شوند .دلیل اصلی این پدیده ،انبساط
مواد درونی مواد س��طحی و و انقباض میان مورد نظر است .دمای هوا یا رطوبت بسیار شی
حد توانند باعث انقباض بیش از پایین نیز می ش��ی مذکور و در نتیجه آسیبپذیر شدن آن
شد تا تغییرات دما و شوند .این عوامل ،باعث رطوبت هوای درون موزهها ،به مسایل بسیار
ش��وند و حفظ دم��ا در محدوده مهم تبدیل
گراد و رطوبت در محدوده 5±3 20±1سانتی
رصد ،به معی��اری در امور موزهداری تبدیل د شود؛ البته این مشخصات بهوسیله هیچ نوع بود و تجربه یا تئوری خاصی بهدس��ت نیامده
تهوی��ه آنها ،میش��ود که موجب ش��ناخت بیشتر تاثیر نوسانات دما و رطوبت بر اشیای مختلف میش��ود .همچنین ،حساسیتهای م��ورد تاثیر عوامل مذکور بر مبالغهآمیزی در وجود دارد. اشیای نوس��انات رطوب��ت بی��ن ±10درص��د، هم��راه تغییر دمای هوا ،مابی��ن ±10درجه گراد و نوس��انات رطوبت ،مابین ±20 سانتی درصد ،همراه تغییر دم��ای هوا ما بین ±20
درجه سانتیگراد ،تاثیرات بسیار گوناگونی بر تواند داشته باشد. اشیای یک کلکسیون می شوند یا آن توانند چشمپوشی تاثیراتی که می دسته که باعث بروز خسارات جبرانناپذیری رصد خواهند شد .برای آزمایش تاثیر دما و د
رطوبت بس��یار پایین محیط بر اش��یای یک مواد آلی موزه ،معموال از نمونه اشیای دارای مواد ،هر دو استفاده میش��ود .این دسته از حالت انقباض و انبس��اط را در موقعیتهای
یه
خ
طر
نا حی
م وق
عی تآ ست
ن اح
ان ه ای هب یخ
طر
زمان تشکیل قارچها
خود نش��ان میدهن��د .محققان مختلف از مورد افزایش تنش زیادی به نتایج مش��ابه در مواد پلیمری رس��یدند. مواد رنگش��ده و در ب��رای مثال ،اجس��امی ک��ه دارای رنگهای خود هس��تند ،در رطوبت پایی��ن از پلیمری هند؛ درحالیکه افزایش انبساط نشان نمید اش��یای دارای رنگهای روغنی مرسوم ،این خود نش��ان میدهند. افزایش انبس��اط را از محتوای رطوبت محیط
به عب��ارت دیگر ،رنگهای اکرلیکی نس��بت
گراد و افزایش توپنج درجه سانتی مواد و دمای بیس زیاد برای با فرض حساسیت بسیار محتوای رطوبت محیط
به رنگهای روغنی مرس��وم ،در مقابل دمای
مورد نیاز جهت رویت قارچها با چشم تصویر ( )2زمان
گراد انقباض متغیر از 21تا پنج درجه سانتی هند که خود نش��ان مید بسیار بیش��تری از این امر باعث افزایش آس��یبپذیری آنها در
29
همین معیار نیز ،مقدار مجاز نوسانات دما و
رطوبت را تعیین کرده است .آنها همچنین،
زمانیکه مقدار رطوبت متوسط است ،ضریب
توانستند انبس��اطی چوب بهدس��ت آوردند،
و جذب س��طحی در آن موقعی��ت ،کمترین
بلوط و کاج ( )±10را نیز بهدست آورند .آنها
تواند زیاد ی��ا خیلی کم ،می در مقادیر خیلی
م��ورد ضرایب بهوس��یله اطالعات��ی ک��ه در مقدار مجاز نوسانات رطوبت هوا برای چوب
همچنین ،مقدار مجاز فش��ردگی در اثر فشار
ند که به برای دانههای غالت را بهدس��ت آورد
درنظر میگی��رد .با توجه به احتمال پیدایش
ش��کاف در نوس��انات واقع در محدوده ±40
رصد و با توجه به مش��اهده ای��ن پدیده در د
اشیای موزهها ،آستانه تورفتگی برای چوب با
اس��تفاده از عامل تقریبی 5و برای پلیمرهای
شکننده با استفاده از عامل ،20قابل اقتباس
است.این نتایج ،با اطالعات مربوط به آستانه مورد نیاز برای خمیدگی سازگار است .فشار
مواد (پلیمرهای ش��کننده) در قرار دادن این
خود در این مورد ،آستانه انجام آزمایشهای
آس��تانه خمیدگی مطابق با فشاری است که
گیرد و توس��ط آس��یبپذیری آن درنظ��ر می
را با هر یک ب��ار تغییر در مقدار رطوبت هوا،
مورد نظر را مالک بررسی ازشکلافتادن ماده
مواد مختلف و نظر از لحاظ ترکی��ب ،دارای
افزایش مییافت .یک موسس��ه کانادایی نیز،
بهعنوان الگوی کلی برای چوب و پلیمرها نیز
درنظر گرفته شود .موسسه اسمیتسون ،در
مورد خطرآفرین باش��د .در هر دو مدل ،شی
(مانند رنگ) ک��ه به صورت نازک و ورق��های
را پیدایش ش��کاف در آنه��ا و این مالک را
م��ورد نظر در حی��ن کاهش دم��ا و رطوبت
مقدار اس��ت .بنابراین ،نوسانات رطوبت هوا
مورد این وس��یله ،دامنه اطالع��ات آنها در
مالک آس��یبپذیری اشیا در نوسانات مذکور
تواند بهعنوان ضریب میزان انبساط ماده می
انبس��اط چوب و دیگ��ر م��واد ،بهدلیل نوع
س��اختار ناهماهنگ است و به همین دلیل،
تاثیر نوس��انات دما و رطوبت ،بر انواع چوب
مواد، مقابل شکها اس��ت .افزایش انبساط
اندکی بزرگتر میکند .محققان بیان میکنند
شکافهای بسیار کوچک و قابل چشمپوشی
آسیبپذیرترند .میتوان گفت که تمام موادی چس��بیدهاند ،با شیی به س��طح جسم دیگر
محدود ش��دهاند که روی آن قرار گرفتهان د و
به همین س��بب ،دارای آسیبپذیری بیشتر
مواد هستند .بهطورکلی ،مصنوعات دستی از اند و میزان شده مختلف و متنوعی س��اخته
آسیبپذیری بخشهای مختلف آن با یکدیگر
مانند چوب متفاوت اس��ت .برخی اجس��ام، ی��ا کتاب ،به خاطر س��اختار و هماهنگی که
دارند ،کمتر آس��یبپذیرند.برخی اشیا نیز به دلیل ویژگی ترکیبی آنها ،به صورت طبیعی
هستند خود دارای نقاط پرفشاری درون بدنه وارد شدن فشارهای خارجی اولین که در اثر
خواهد بود .میکالسکی، آس��یب از آن نقاط
( )1996آسیبپذیری اشیای چوبی را به چهار دسته خیلی زیاد ،زیاد ،متوسط و کم تقسیم
جدول ( )1طبقهبندی اتاقهای موزهها و کتابخانهها کلکسیون
غیرکلکسیون
آلودهکننده داخلی (اصلی و پرخطر) منابع
آلودهکننده داخلی(بیخطر) منابع
عدم دسترسی عموم
آزمایشگاههای حفظ مواد ،اتاقهای تعمیرات موزهها ،کلکسیونهای مرطوب اند (در موزههای نشده (تبخیرات الکلی حاصل از بطریهایی که به خوبی بسته مواد طبیعی) ،کلکسیونهای مخصوص نگهداری فیلمها ،عکسها و حافظههای مغناطیسی (بخارات اسیداستیکی)
تودههای کتاب بسیاری از انباریها ،طاقچهها و در کتابخانهها
دسترسی عموم
افراد (غیرمعمول و موقتی ) اعمال حفاظتی در طول حضور
راهروها و اتاقهای مطالعه
عدم دسترسی عموم
اتاقهایی که در آنها سیگار کشیده میشود(غیرمعمول).
اتاقها و دفترهایی که در آنها سیگار کشیده نمیشود.
دسترسی عموم
کافهتریاها ،اتاقهای استراحت و فضاهایی که به کشیدن سیگار در آنها توجهی نمیشود.
مکانهای عمومی بدون محیطهای طبخ غذا یا سیگار کشیدن
عوام�ل افزایش عمر در آبکافت ،تحلیل و از میان بردن فس�ادهای در حال تسریع و پوسیدگیها موثرند .اولین عامل افزایش عمر ،بر اساس تکرار مشاهدات در اطالعات حاص�ل از تم�ام تحقیقات درنظر گرفته ش�ده اس�ت و دومین آنها نیز به عوامل زیادی از محیط وابسته است. ود رطوبت مداوم برای خط نقطهچین نشاندهنده محد مواد فوتوگرافی (عکاس�ی) ،فیلمها (و بسیاری کاغذ ، مواد ارگانیزمی) است. دیگر از
اد ،در ( )3قابل مش��اهده اس��ت .تفاوت اعد
هر خط ،نشاندهنده پراکندگی اطالعات در دسترس اس��ت .ادامه خطوط نمودار ،برای رصد ،نشان داده شده است رطوبت زیر پنج د
که مقدار پوسیدگی شیمیایی ممکن است به باش��د یا ممکن است به صفر صفر میل کرده
میل نکرده باشد .موسسه نیشیمورا ()1993
EMCثابت فت شر پی
نسبت رطوبت (به ازای هر یک کیلو گرم هوای خشک)
30
فهرس��تی از مقاومته��ای مختل��ف ان��واع کنندههای گرافیکی در مقابل تغییرات ذخیره
حجم رطوب��ت محیط ارایه کرده اس��ت .در این فهرس��ت ،در رطوبتهای پایین ،افزایش مواد دیده نمیشود؛ اما عمر زیادی برای این جه��ت کلی این اطالعات ،تا حدودی با مدل
میکالسکی موافق است.
موسس��ه نیش��یمورا ،هماکن��ون نیز در
حال تهیه جدولی اس��ت که حاوی اطالعات مواد آلی در موقعیت مربوط به میزان پایداری
(مانند مختلف در حضور عوامل فرس��ودگی
دما
گراد و محتوای پنجاه درصدی تصویر ( )3عوامل افزایش عمر ،در ارتباط با دمای بیست درجه سانتی رطوبت محیط
میکند.
م��واد مختلف ،بهویژه چگونگی عکسالعمل
آسیب شیمیایی
فیلمهای عکاس��ی و انواع کاغ��ذ ،در مقابل
دمای هوای باال و میزان متوس��ط جذب
رطوبت محیط ،باعث پوس��یدگی زودهنگام اجس��امی خواهد ش��د که از نظر ش��یمیایی ارند؛ بهویژه آرش��یوها .پدیده هیدرولیز ناپاید اسیدی ،شایعترین عامل واردکننده آسیب بر کنندههای کاغذ ،فیلمهای عکاس��ی و ذخیره مغناطیس��ی است .دس��امبر ( ،)1995نوعی
دم��ا و رطوبت حاصل از سیس��تمهای تهویه مطبوع ،شبیه عکسالعمل آنها در مقابل دما و رطوبت طبیعی محیط است .اگرچه مقدار عمر واقع��ی و چگونگی تاثیرپذیری اش��یایی کنندههای مانند کاغ��ذ ،نوار فیل��م و ذخیره مغناطیسی مبحثی بسیار قابل بررسی است، واضح اس��ت که نگه��داری این اش��یا ،برای
عوامل اثرگذار بر نوشتههای کاغذ) است.
میزان رطوبت بحرانی
برخ��ی از هیدراته��ای معدن��ی در
رطوبتهای بس��یار زیاد ،خشک یا به حالت
مایع در میآیند .اش��یایی که در ترکیبشان از سنگهای متخلخل نمکدار یا قطعات فلزی
استفادهشده یا اش��یای طبیعی با پوس��یده
قدمت تاریخی طوالن��ی ،در چنین موقعیتی
م��واد معدنی در خواهد رفت .برخی از بی��ن
مقاب��ل درصده��ای بهخصوص��ی از رطوبت
هوا آس��یب پذیرند .سنگ چخماق که باعث ازبینرفتن اکثر فس��یلها میشود ،چنانچه
س��الها در موقعی��ت معمولی ات��اق ،باعث
گیرد، رصد قرار در رطوبت بیش از ش��صت د
و رطوبت محیط ،س��رعت این تخریب بیشتر
خواه��د رفت .برنز ،که یکی از فلزات بس��یار
گرافیکی در مقابل تغییرات دما و رطوبت در
مانند نوار فیلم و دیسکهای مغناطیسی در
تصویر ( )3مشاهده میش��ود .خوشبختانه،
دم��ای پایین و هوای ک��م رطوبت ،در تصویر
دچار پوس��یدگی ش��ده که برای این کار ،به
کرد که میزان ذخیرهکنن��ده گرافیکی اختراع اثرگذاری نوسانات رطوبت و دما بر آن بسیار بود و جه��ت طوالنی کردن عمر کتابها کم مفید بود .نمودار میزان مقاومت یک ساختار
ازبینرفت��ن آنها و در ص��ورت باالبودن دما
خ��ود را از دس��ت داده و از بین اس��تحکام
کنندههایی خواهد بود .افزایش عم��ر ذخیره
مهم باستانی است ،در موقعیت بسیار ویژهای درصدهای ویژهای از رطوبت هوا نیاز اس��ت.
31
این تفاوت در مقدار رطوبت ،نشاندهنده آن
باشد که میزان رطوبت محیط آنقدر طوالنی
مواد ثابت اس��ت که موقعیت ایمنی برای این
حد مجاز خارج شود. از
باید موقعیت نب��وده و برای نگهداری آنه��ا ویژهای فراهم کرد .بهطورکلی ،میتوان گفت رصد ،برای که رطوبت بیشتر از هفتا دوپنج د مواد زیانبار است. تمام
زمانهای واکنش مصنوعات
بسیاری از اشیا و مصنوعات در نوسانات
کوتاهم��دت رطوب��ت ،آس��یبی نمیبینن��د. بسیاری از اشیای موزهها در نوسانات رطوبت انجامد آسیب که بیش از یک ساعت به طول میپذیرن��د .از ای��نرو ،فعالیته��ای پانزده دقیقهای سیستمهای تهویه مطبوع ،بر بیشتر
بعض��ی از اش��یا ،زمانیک��ه در موقعیت نامناس��ب قرار میگیرند ،برای بروز تغییراتی چند وجود آمده ،به که احتماال در آنها ب��ه روز وقت احتیاج دارند .زمان پاس��خگویی به رطوبت هوا در اشیای چوبی مختلف در تصویر ( )4قابل مشاهده است .تصویر( ،)5اثر متقابل جریان هوا بر پوششهای چوبی و پارچهای را نشان میدهد .چنانچه قسمتی از شی تحت بررس��ی ،توخالی و با هوای بیرون در ارتباط خواهد باش��د ،میزان آس��یبپذیری افزایش یافت؛ زیرا زمان پاسخگویی به تغییرات رطوبت از ماهه��ا به روزها کاهش مییابد .نوس��انات
نخواهد مصنوع��ات موزهها تاثی��ر نامطلوبی
مانن��د تغیی��رات فصلی ،بر طوالن��ی مدت،
گذاش��ت؛ مگر آنکه طول دوره این فعالیت
اش��یایی که اجزای آن سست هستند ،آسیب
خواهد کرد. وارد
اطالعات مربوط به میزان قابلیت ارتجاعی
بسیاری از رنگهای اکرلیکی و روغنی ،در اثر
عوامل زمان ،دما ،رطوبت محیط و اطالعات مرب��وط ب��ه عکسالعمل دو عنص��ر چوب و
هد رنگ ،در موقعیت نوس��انی ،نش��ان مید ک��ه فش��ار حاصل از نی��روی معین��ی که در
وارد طول یک روز بهطور پیوسته به یک شی میشود تا حد خواهد رصد کاهش ود پنجاه د
یافت؛(چنانچه در رطوبت متعادل ،در طول
وارد شود) .بنابراین، چهار ماه به همان شی تغییر بیست درصدی رطوبت هوا در یک دوره
چهار ماهه فصلی ،فش��ار کمتری نس��بت به تغیی��ر ده درصدی رطوبت ه��وا در یک دوره
یک هفته ایست.
کنندههای معلق در هوا آلوده
موج��ود آلودهکنن��ده از می��ان ه��زاران
اد مح��دودی از آنها برای در ه��وا ،تنها تعد
مورد نیاز جهت پاسخ نیمه کامل زمان
کلکسیون موزهها و آرش��یوها مضر شناخته کنندهها و برخی آلوده شدهاند .اصلیترین این
مناب��ع آنها در ج��دول ( )2قابل مش��اهده
وجود اس��ت .هیدروکربنه��ا و الکلهای��ی ارند که ممکن اس��ت در زمینههای دیگری د
مانند سالمتی انسان اهمیت زیادی داشته و
همچنین برای کلکسیونها نیز مضر نباشند. آلودهکننده، مواد بیش��تر منابع خارجی این
کنندههای آلوده فعالیتهای صنعتی هستند .
غیرارگانیزمی ،در گذشته ،منبع اصلی آسیب
اد ضخامت بافت در امتد
اد طول بافت در امتد
محاسبهشده برای چوب نیمهسخت با دمای اتاق و تعییر 25تا 75درصدی رطوبت هوا پلی اتیلن ( 200میکرومتر) بسیاری از پوششهای رنگهای روغنی روعن جال یا رنگ غلیظ روغن جال یا رنگ با غلظت متوسط روغن جال رقیق یک الیه از هوای مالیم
مواد مصنوعی مواد چوبی – تصویر ( )4زمانهای پاسخ به عامل رطوبت –
در بح��ث م��وزهداری به حس��اب میآمدند؛
اما افزایش مصرف س��وختهای پایه الکلی، کنندههای آلوده بهطور فراوانی ،باعث افزایش
ارگانیزمی شد؛ بهویژه فرمالدئیدها و اسیدهای
ارگانیزمی .فعالیتهای مربوط به زمینشناسی
سولفید و زیستشناسی نیز باعث آزادسازی
هیدروژن و آمونیاک است .همچنین ،صنعت کشاورزی ،یکی از منابع اصلی توزیع ترکیبات
32
آمونیاک��ی اس��ت .مصالح س��اختمانی نیز از مناب��ع توزیع ترکیبات کربونیل��ی ارگانیزمی،
مانند اسیدهای کربوکس��یلیک است؛ البته مورد نیاز جهت پاسخ نیمه کامل زمان
تولید توانند از منابع خود کلکسیونها نیز می کنندهها باشند .کلکسیونهایی که دارای آلوده
هس��تند مواد چرب��ی ،خز و ترکیبات چوبی توانند گازهای کم س��ولفید ،آلدئیدها،گاز می اسیدهای کربوکس��یلیک و اسیدهای چرب
توانند آزاد کنن��د .ای��ن گازه��ا ،می خ��ود از
موجب تسریع فرس��ودگی مصنوعات دستی کلکس��یونها ش��وند .اسیداس��تیک حاصل
از تجزی��ه نواره��ای فیلم نیز ،مث��ال دیگری
است .بهطورکلی ،میتوان گفت که بیشترین گازهای داخلی که مصنوعات کلکسیونها را
اسید فرمیک، تهدید میکنند ،اسیداستیک، گازه��ا و ترکیبات آنها هس��تند .این گازها،
مواد چس��بدار ،چوب و محصوالت چوبی از س��ولفید نیز، خ��ارج میش��ود .گازهای کم
توانند از انواع پشم و ابریشم خارج شوند. می در حین عملیات س��اخت و س��از یا نوسازی زیاد گردوغبار س��اختمانها نیز ،مقدار بسیار
تولید میش��ود .بس��ته ب��ه سیس��تم تهویه مطبوع موجود ،میزان زیان این گردوغبارها،
متفاوت است .چسبها ،رنگها ،پوششها و آلودهکننده را مواد درزگیرها ،حجم زیادی از تولید میکنند .در اتاقها و محوطههایی که به خوبی تهویه نمیشوند ،بهعلت موازنه بخشی مواد تولی��د این از فش��ارهای موجود ،حجم آلوده تا درصدی کاهش مییابد .خوشبختانه، در مکانهایی که به خوبی تهویه میش��وند، مواد کنن��دهای ک��ه از آلوده حجم گازه��ای یابد مرطوب آزادش��ده ،به سرعت کاهش می اس��ید کربوکس��لیکی که از آلکلید، و میزان تولید میش��ود رن��گ و پوش��شهای روغنی نیز ،با س��رعت اندکی کمتر کاهش مییابد. گاهی اوقات ،حتا پس از گذش��ت س��الها و
ترک عرضی (خالی)
مواد طبیعی) ترک عرضی (مملو از
ود محاسبه شده برای ترکهایی با عمق 15میلیمتر چوب و با پوشش خارجی به ضخامت حد 10میلیمتر پلی اتیلن ( 200میکرومتر) بسیاری از پوششهای رنگهای روغنی روغن جال یا رنگ غلیظ روغن جال یا رنگ با غلظت متوسط روغن جال رقیق یک الیه از هوای مالیم
مواد دیگر در پاسخگویی وجوه چوبی به موقعیت تصویر ( )5اثر متقابل رخنه هوا و پوشش روی چوب و
وجود تهویه کامل ،میزان گاز اس��یدی مهم
آزاد میشود. است که توس��ط این پوششها
سیستمهای تهویه مطبوع که از هوای بیرون
اس��تفاده میکنند ،بس��ته به کیفیت هوای
تولید گازهای مضر توانند از منابع بی��رون می
هد که گازهای باش��ند .تحقیقات نشان مید حاصل از احتراقه��ای مختلف که در هوای
توانند بهراحتی به درون وجود دارد ،می بیرون
هر ساختمانی نفوذ کنند؛ حتا ساختمانهای
دارای سیس��تم تهوی��ه مطب��وع (ام��ا بدون
ورود این گازها ،حتا فیلتراسیون شیمیایی) . به درون موزهها نیز مشاهده شده است.
آلودهکنندههای بروز آسیب توس�ط معلق در هوا تحقیقات آزمایشگاهی ،اطالعات مهمی
آلودهکنندههای در خصوص می��زان اثرگذاری معلق در هوا بر اش��یای داخل کلکس��یونها موارد، فراهم کرده است .بروز آسیب در اینگونه د است. حاصل مجموع تاثیر پارامترهای متعد آلودهکننده ،زیانآور زیاد یک نوع حجم بسیار است؛ حتا درصورتیکه بقیه شرایط ،طبیعی آلودهکنندهها باشند .هنگامیکه انواع مختلف فعالیتند و دما ،رطوبت و نور با هم در ح��ال فرآیند کهنه و پوسیده زیاد اس��ت، محیط نیز شدن با سرعت بیشتری انجام میشود .فرهنگ ارزشمند نیز قدیمی رفتار و نگهداری اش��یای ید بد تاثیرات ش��یمیایی را تش��د تواند اثر می آلودهکنندههای معلق کند .شیوههای کنترل در ه��وا ،اتاق و محیطهای بس��ته مختلف را وارد در کتاب برکروف میتوان یافت .خسارات
33
ش��ده بر مصنوعات هنری ،اغلب ترمیمناپذیر مواد ارگانیزمی هستند .خسارات واردشده بر (مانند کاغذ و پارچه) ممکن اس��ت در ظاهر دیده نشود؛ بهخصوص ،زمانیکه برای مدت باشند. کوتاهی در معرض هوای بس��یار آلوده خواهد ام��ا باعث فرس��ودگی زودرس آنه��ا شد .ماهیت مادی فیلمها نیز به شکلی است خواهد که باعث واکنش مجاورت��ی آن با هوا ش��د .بس��یاری از فیلمهای نیترات سلولزی که در آرش��یو هستند ،پس از گذشت مدتی، خواهند ش��د .بهویژه در بس��یار آس��یبپذیر آلودهکننده معلق در هوا جدول ( )2عناصر نوع ماده
کاربرد
آمینها ()RNR
چس�ب سیلیکونی آلکالین ،بتون ،محلولهای چس�بناک ،رنگها ،محصوالت پاککننده ،فضوالت حیوانات ،کود و مواد شیمیایی غیرآلی و فعالیتهای باکتریایی روی زمین
آلدئیده�ا ( )RCOHو اس�یدهای کربوکس�یلیک ()RCOOH
اس�تالدئید( ،)CHCOHنم�ک جوهرس�رکه ،محصوالت س�اختمانی چوب�ی ،فرمالدئیده�ا ( )HCOHم�واد ض د قارچ درون چس�بهای امولوسیونی ،چراغهای خوراکپزی و مشعلها ،کلکسیونهای مرطوب تاریخی و طبیعی ،تخلیصکنن دههای گاز ازن ،محصوالت چسبی اورهدار ،اگزوز اتومبیل ،دو د سیگار ودیگر اقراقها اسیدهای کربوکس�یلیک :اسیداستیک ،چسب س�یلیکونی اس�یدی ،تجزیه مواد ارگانیزمی ،متابولیسم انس�ان ،آلودگی میکروبیولوژیکی فیلترهای تهویه مطبوع ،رنگهای روغنی ،مواد مرییکننده عکس ،اسید فرمیک ،محصوالت چوبی اس�یدهای چرب :ش�معهای روشنایی ،آش�پزی ،متابولیسم انسان ،مش�مع ،اش�یای ساختهش�ده از اعضای حیوانات ،رنگهای روغنی، پوست ،محصوالت چوبی وکاغذی ،دودکش اتومبیل
اکسید نیتروژن ()NO
مونوکس�ید نیتروژن ،کودهای کش�اورزی ،احتراق س�وخت اتومبیلها و هر نوع وسیله س�وخت مایع ،گرمکنهای گازی ،رعدوبرق ،پدیده مهدو د فتوشیمیایی دی اکسید نیتروژن :تجزیه سلولز نیتراتی و منابعی مانند مونوکسی د نیتروژن
سولفور اکسیدش�ده ( SOیا )S
تجزیه مواد سولفوردار و سوخت فسیلی حاوی سولفور
ازن ()O3
قوس الکتریک�ی ،تصفیهکنندههای الکترونیکی هوا ،سیس�تمهای فیلتراس�یون الکترواس�تاتیکی ،پرینترهای لیزری ،ماش�ین فوتوکپی، رعدوبرق و پدیده م هدود فوتوشیمیایی
ذرات معلق
کلی :مرطوبکنندههای پاش�یدنی ،شمعهای روشنایی ،آش�پزی ،پرینترهای لیزری ،قوطیهای اسپری ،ذرات معلق جداشده از لباسها، فرشها نمکهای آمونیومی (سولفات آمونیوم) واکنش آمونیاک و دی اکسید گوگر د یا دی اکسی د نیتروژن
پروکسید ()ROOR
پروکسید هیدروژن :تجزیه مواد و اشیا ارگانیزمی ،مانند محصوالت چوبی ،فعالیتهای میکروارگانیزمی و رنگهای چرب گازهای کم سولفور :دی سولفید کربن :SC2چسبهای پلی سولفیدی ،رشد قارچها ،خاکها و مردابها ک زمینهای مرطوب ،اکسیداس�یون دیس�ولفید س�ولفی د کربونیل :OCSتجزیه پش�م ،س�وخت ذغالس�نگ ،س�واحل اقیانوس�ی ،خا کربونیل. س�ولفید هیدروژن :H2S :جوش�کاری ،مواد معدنی دارای سنگ چخماق ،موا د دارای باکتریهای کمس�ولفور در مکانهای اشباعشده از آب ،سوختهای فسیلی و ذغالسنگ و صنعت نفت.
34
سیس��تمهای تهویه مطبوع جذب نمیکنند.
ای��ن ذرات ،بهط��ور کامل ،س��طوح افقی را پوشانده و به روی سطوح عمودی نزدیک کف
نشیند و گاهی با چشم غیرمسلح ،قابل نیز می مشاهده هستند.
ی��ون و بریمبل��ی کام ،موفق به کش��ف
افراد از اطراف ،اش��یا و رابطهای میان فاصله میزان آلودگی س��طوح به روش فوق ش��دند. ید این ذرات ،مربوط به کاهش بیش��ترین تهد براقی��ت و در نتیجه کاهش زیبایی اش��یا در
موزههاس��ت .ذرات بس��یار ریز ،بهطور کامل
توس��ط فیلترهای سیستمهای تهویه مطبوع ج��ذب نمیش��وند .دوده از رایجتری��ن ذرات
ابعاد اس��ت .این ذره به راحتی از هوا در این حذفنشده و بهوس��یله ذرات پر انرژی معلق
مقابل حرارت و انفجار ،تنها راه شناختهشده ب��رای مقابله با این مش��کل ،ذخیره آنها در سردخانههای مخصوص است .مجسمههای نیترات سلولزی نیز به سرعت دچار فرسودگی میش��وند .این فرس��ودگی ،در بس��یاری از موارد ،حاصل اثر کاتالیزوی سولفات استرهای اس��ید نیتریک تولید با باقیمان��ده از زم��ان است .همچنین ،فیلمهای نیترات سلولزی، هس��تند؛ اما از لحاظ ش��یمیایی ناپایدار نیز قابلیت انفجار یا آتشس��وزی ندارند .آنها در طول زمان ،با استفاده از کاتالیزورهای درونی تولید میکنند. خود تجزیهشده و اسیداستیک مقدار اسیداستیک تولیدشده به این روش ،از
مواد اسید فرمیک ،پرخطرترین اسیداستیک و برای موزهها هستند .برای یک حجم معین از
اد ذرات کربونیلی ارگانیزمی هوا ،هنگامیکه تعد
د بیش��تر شود ،برای بعضی از یک میلیون عد مانند س��نگ آهک ،صرف مواد کلس��یمی از برخی س��رامیکها زیانآور اس��ت .ترکیبات
سولفید هیدروژن وکربونیل مانند سولفید، کم سولفید حتا در حجم بسیار کم( ،برای مثال
چند نانوگ��رم در مترمکعب) زیانآور اس��ت.
سولفید هیدروژن تولید خوش��بختانه ،منابع آلودهکننده س��ولفید از منابع ذرات وکربونیل
ارگانیزمی کربونیلی کمتر اس��ت .یکی دیگر از
منابع اصلی تهدید ،ذرات آزادش��ده از سطوح هس��تند .ذرات بزرگ (بزرگتر یا مس��اوی با
هر منبع توزیع اسیداستیک احتمالی دیگری
10میکرومتر) که از طریق مدخلهای ورودی
خود فیلم بلکه برای تمام پدیده ،نه تنها برای
فیلترهای مخصوص ،از هوا جدا میش��وند.
خطرناک است .بنابراین ،انتخاب روش صحیح
دیگر از منابع اصلی توزیع ذرات مضر هستند.
مانند فرمالدئید، ذرات کربونیل��ی ارگانیزمی،
توزیع این ذرات هستند .معموال این ذرات را
در موزهها بیش��تر اس��ت .به این ترتیب ،این
شوند ،معموال بهوسیله وارد ساختمان می هوا
اسید و بخار آن در موزهها، اشیای حساس به
در این میان ،بازدیدکنن��دگان موزهها ،یکی
نگهداری این فیلمها بس��یار ضروری اس��ت.
کفشها ،لباسها و هوای اطراف آنها از منابع
ید هوا فعالتر در هوا و جریانهای نس��بتا شد میش��ود .ذرات کوچکتر ب��ه راحتی در تمام س��طوح افقی ،عمودی وس��طوح ش��یبدار
توانند مینشینند .ذرات بس��یار ریز دوده می اصلیترین علت آلودگی اجسامی مثل پردهها و حاش��یه کت��ب باش��ند.گیلوکی ( )1990و
تولید و محل نظروف ( 1990تا ،)1993منبع چند موزه (در جنوب تمرکز ذرات معلق را در کالیفرونیا) بررس��ی کردند .آنها حجم ذرات چند خانه جداش��ده از س��طوح مختل��ف در چند موزه با سیستم فیلتراسیون و قدیمی و تهویه معمولی را مشخص کردند .آنها مقدار مورد نیاز برای انباش��ته شدن ذرات به زمان روی س��طوح مختلف را بررس��ی کردند تا در محیطهای متفاوت با چش��م غیرمسلح قابل مشاهده باشد .سرانجام ،در سال 2007بالن وجود ذرات بسیار ریز کرد که مش��اهده ثابت هنگامی امکانپذیر مانند دوده ،تنها و سیاه، اس��ت که حجم آنها آن هم بر روی س��طوح رصد بیش��تر میش��ود. س��فید رنگ از 2.6د این مقدار12 ،مرتبه از میزان معرفیش��ده در
35
جدول ( )3محدوده دما و رطوبت نسبی برای موزهها ،کتابخانهها و آرشیوها نوع
بیشترین نوسانات در رطوبت و دما در محیط تحت کنترل
کارکرد درجه معین سیستم با متوسط سالیانه آنها
رشد کنترل
نوسانات کوتاهمدت به اضافه تغییرات دمای محیط
کاهش یا افزایش 5درصدی رطوبت کنترل دقیق بدون تنظیمات فصلی ( )Aبهعالوه 2درجه تغییر دما
کنترل دقیق یکی از دو عامل رطوبت و تغییر دما
کاهش یا افزایش 5درصدی رطوبت بهعالوه 2درجه تغییر دما کاهش یا افزایش 5درصدی رطوبت بهعالوه 2درجه تغییر دما
فواید و مضرات کلکسیونها
تنظیمات فصلی سیستم
خطر بروز خسارت فیزیکی برای بیشتر انواع مصنوعات وجود ندارد؛ درصورتیکه میزان رطوبت و پوششها رطوبت محیط بدون تغییر است. مواد معدنی و باشد ،برخی از رصد بیشتر موجود از 50د بعضی از فلزات ممکن است دچار پوسیدگی شوند. برای رطوبتهای رصد بیشتر از 10د وکمتر از آن
خطر اندک بروز خسارات فیزیکی برای مصنوعات بسیار وجود دارد .اشیایی که از لحاظ شیمیایی پایدار حساس نیستند ،ممکن است در طوالنیمدت دچار فرسودگی و ازبینرفتن شوند. رطوبت محیط بدون تغییرات
رصد رطوبت 50د موزههای کلی،گالریهای (یا مقدار متوسط هنری ،کتابخانهها و سالیانه آن برای آرشیوها ،اتاقهایی که خطربینی بهروز خسارات فیزیکی ،برای مصنوعات بسیار دارای کلکسیونهایی با کلکسیونهای دایمی) وجود دارد؛ همچنین این خطر اندکی برای تغییرات رطوبت بیشتر حساس سیستمهایی که دمای اشیای پایدار از لحاظ کاهش یا افزایش بیشتر پوششها ،عکسها ،برخی مصنوعات ویژه و رصد یا کمتر از 10د محیط را بین 15تا کنترل دقیق تغییرات شیمیایی هستند؛ 5درصدی رطوبت است و تغییر دما وجود دارد .همچنین ،اشیایی که از لحاظ کتابها نیز گراد دما با توجه به کاهش مخصوصا اشیای حساس به 25درجهسانتی بهعالوه 2درجه تغییر 10درجه است؛ اما شیمیایی پایدار نیستند ،ممکن است در طوالنیمدت دما در زمستان آسیبهای فیزیکی نگه میدارند. شوند؛ اما درصورتیکه دچار فرسودگی و ازبینرفتن نه بیش از 30درجه دما گراد دمای محیط بهطور پیوسته در 30درجهسانتی سانتیگراد. یابد. باشد ،این خطر کاهش می
آرشیوها و کتابخانهها
جلوگیری از رطوبت هوا
رصد است رطوبت زیر 75د
بهدلیل رطوبت کم محیط ،خطر بروز خسارات فیزیکی وجود دارد؛ ناگهانی و فشرده برای بیشتر مصنوعات اما باعث از ریختافتادن شی و تشکیل سطوح مختلف رشد قارچ و خوردگی نخواهد شد .ضمنا ، رطوبت بر آن نخواهد افتاد. زودرس نیز اتفاق
نگهداری در سرما
محل نگهداری مواد شیمیایی ناپایدار نگهداری در دمای پایین محل نگهداری فلزات خاص
جلوگیری از تمام تهدیدات جدی
رصد است و رطوبت محیط بین 25تا 75د سیستم در تمام سال ،مدام فعال است و گراد دمای آن بهندرت باالی 30درجه سانتی است.
زیاد بروز خسارت فیزیکی برای مصنوعات بسیار خطر وجود دارد.در این موقعیت ،پوششها ،برخی حساس کتا بها ،برخی مصنوعات ویژه و عکسها نیز در معرض خطر کامل هستند.
کاهش یا افزایش 10درصدی رطوبت بهعالوه 2درجه تغییر دما
اشیایی که از لحاظ شیمیایی ناپایدارند ،ممکن است پس از گذشت 1000سال ،در این موقعیت از بین بروند .آرشیوها ،کتب و نسخ نوشته ،درصورتیکه به خوبی حفاظت شوند ،نوسانات رطوبت کوتاهتر از یک ماه ،در این موقعیت ،به آرشیوها کتب و نسخ نوشته،که نخواهد گذاشت. به خوبی حفاظت میشوند ،تاثیری
ارند ،در این موقعیت اشیایی که از لحاظ شیمیایی ناپاید توانند برای یک قرن یا بیشترسالم بمانند. حتا درصورتی که آرشیو ،تنها در فصل زمستان استفاده شود ،تا زمانی به راحتی می کتب و کاغذها در این موقعیت نیز عکسالعمل که فضای داخل مرطوب نباشد ،مشکلی ایجاد نخواهد شد. قابلتوجهی به نوسانات نشان نمیدهند.
اتاق بدون رطوبت
رطوبت نسبی نباید از 30درصد بیشتر شود.
س��ال 1976بزرگتر است .بعضی از تغییرات
کنندهای ،به مرور زمان آلوده مواد کاتالیزور یا
آزاد گفت که ذرات س��طوح اشیا که در هوای
شیمیایی در س��طح اجسام ،مربوط به جذب
دچار فرس��ودگی میشوند .بهوسیله مشاهده
توانند موجب تسریع پوسیدگی هس��تند ،می
این ذرات معلق اس��ت .ش��ایان ذکر است که
ل پوس��یدگی رفتار نیتراتهای حلپذیر و قاب
برخی آلیاژها یا ازبینرفتن بافتهای سلولزی
برخ��ی از اش��یای تاریخی ،ب��دون هیچ نوع
مانند آلیاژ مس��ی ،میتوان آلیاژهای فل��زی
شوند.
36
جدول ( )4دستهبندی ساختمانها از نظر وضعیت کنترل فضای داخلی نوع کنترل کنترل نشده
رده ساختمان
I
نوع مواد ساختمانی ساختار باز ساختمانهای تیر آهنی
II کنترل جزیی
III
IV
آب و هوای کنترلشده
V
VI
دارای پنجرههای غیرعایق – پنجرههای تکالیهدار – پنجرههای کنار دیوار
نوع ساختمان اختصاصی – انبار – کارخانه چوب و چوببری مانند – انبار اتاق مانند – آلونک – سردخانه
نوع استفاده از ساختمان بدون مراجعهکننده – دارای مراجعهکننده در سرتاسر سال بدون مراجعهکننده
سیستم استفاده شده
محدودیت کنترل فصلی
بدون سیستم
هیچ
رده کنترل Dاگر آب وهوا آرام است
فنهای تهویه – پنجرههای باز – فنهای تغذیه – تهویه جزیی
تهویه
Cدر صورت آب و هوای مالیم – Dبرای غیر از آب و هوای مرطوب
گرمایش – تهویه
Cدر صورت آب و هوای مالیم – Dبرای غیر از آب و هوای گرم و مرطوب
سیستم HVAC
Bدر صورت آب و هوای مالیم – Cدر صورت در صورت آب و هوای متوسط AAدر صورت آب و هوای معتدل – A – B
کشتی – قطار – ساختمان اسکلتی
استفاده برای تورهای تابستانی – استفاده در فصل تابستان – بدون مراجعهکننده
گرمایش کمظرفیت – تهویه از طریق کانال ویژه در تابستان
بناهای سنگین یا دیوارهای کامپوزیتی – مواد ساختمانی محکم
اتاق جلسات – فروشگاهها – مسافرخانهها – برخی دفاتر اداری
مغازه کادو فروشی – راهروهای مخصوص انتظار – دابرای مراجعهکنندههای ود محد
گرمایش کانالدار کم ظرفیت – سرمایش تابستان – مقداری مرطوبسازی – قابلیت بازگرمایش
ساختارهای بندیشده – درها عایق و پنجرههای دو الیه
موزهای مخصوص فعالیتهای ویژه – کتابخانههای تحقیقاتی – راهروها – نمایشگاهها
گروههای آموزشی – امکانات عمومی اد خوب -دارای تعد مراجعهکننده نامعین
گرمایش کانالی – سرمایش – باز گرمایش- مرطوبسازی همراه با کنترل
کنترل فصلی که غالبا از تغییرات فصلی در آن استفاده میشود.
دیوارهای فلزی یا دارای ترکیبات فلزی اتاقهای داخلیدارای دیوارهای درزگیر اد مراجعهکننده دار–تعد کنترلشده
طاقچهها – اتاقهای انباری
بدون مراجعهکننده یا دارای مراجعهکننده انگشتشمار و دعوت شده
گرمایش ویژه – سرمایش- مرطوبسازی همراه کنترل رطوبت بهطور پیوسته
محیطهای دایمی ویژه
روشه�ا و نگرشهای حرف�های در مقابل تجربی پاسخ به عوامل محیطی ،بسیار متفاوت مواد ت��ا زمانیکه به ان��دازه کافی از ب��وده و توانند تاثیر عمر آنها نگذش��ته باش��د ،نمی این عوامل را نشان دهند .اشیایی که بهطور انفرادی نگهداری میشوند ،نسبت به اشیای گروه��ی عکسالعملهای متفاوتی به عوامل
AA A سرد سرد و خشک
و تهدی��دات ،تمام موقعیته��ای مطلوب،
دسترس ،همیشه با رعایت مسایل اقتصادی
کارآمد و مق��رون بهصرفه ،از تمام حفاظتی
از موسس��اتی هس��تندکه با س��رمایهگذاری
حصولپذیر نیس��تند .طراحی یک سیس��تم
جهات ،برای بیش��تر اش��یا و کلکس��یونها امکانپذیر است .توس��عه سیستمها ،جهت
همراه است .موزهها ،کتابخانهها و آرشیوها
ناکافی به ثمر نخواهند نشس��ت .پافش��اری بر اس��تفاده از سیستمهای کنترل رطوبت و
حفاظ��ت از کلکس��یونها و مصنوع��ات
فیلتراسیون بس��یار مدرن که هوا را از تمام
س��اختمان مرب��وط متف��اوت اس��ت .برای
طوالنی مدت موجب کاهش عمر مصنوعات
تاریخ��ی با توس��عه آنها ب��رای کنترل کلی
اش��یا و مصنوعات هنری که مشکالت ویژه
خود نش��ان میدهن��د؛ حتا با محیط��ی از
و خطرات مخصوص ب��ه خود را دارند ،بهتر
حفاظ��ت یک کلکس��یون از تم��ام خطرات
ک��رد؛ اما اس��تفاده از بهترین ف��نآوری در
اس��تفاده از بهترین ن��وع تکنولوژی ،جهت
زیر بنایی
است از سیستمهای کنترل موضعی استفاده
انواع آلودهکنندهها پاالیش میکند ،خو د ،در میش��ود .از طرفی دیگر استفاده ،از بهترین
فنآوری در دس��ترس موج��ب بهرهمندی از مزای��ای اصلی سیس��تمهای تهوی��ه مطبوع
خواهد شد.
37
HVAC APPLICATIONS INDUSTRY NEWS
PRODUCT NEWS
HVAC FUNDAMENTALS
ASHRAE PUBLICATIONS
REFRIGERATION
ASHRAE JOURNAL
SYSTEMS & EQUIPMENT
INDUSTRY NEWS
اخبار صنعت
ASHRAE NEWSLETTER − 2010
ساخت تاسیسات آزمایشگاهی ساختمان های خود کفا
آزمایشگاه ملی الرنس برکلی تحت نظر وزارت نیروی ایاالت متحده ( )EODدر نظر دارد با استفاده
از بسته مشوق پانزده و نه دهم میلیون دالری خود برای ساختمانهای خودکفا انرژی ،یک تاسیسات ملی جدید کاربری راهاندازی کند .این تاسیسات شامل یک سری میز آزمایش برای تلفیق سیستمهای س��اختمان خواهد بود که جهت یافتن راهی برای مدنظر قرار دادن چالشهای فنی س��اختمانهای خودکفای انرژی طراحی ش��دهاند .در این تاسیسات محققان آزمایشگاه برکلی با کاربران جوامع فعال توساز و طراحی ساختمان ،تولیدکنندگان ،صاحبکاران و متصدیان و جامعه آکادمی در عرصه ساخ همکاری خواهند داشت.
افتتاح بلندترین ساختمان جهان
مراس��م افتتاح بلندترین ساختمان جهان ماه گذشته به طور رسمی برگزار شد .ارتفاع اصلی این
ساختمان که به تازگی نیز «برج خلیفه» نامگذاری شده است ،برای جمعیتی بالغ بر چهارصد هزار نفر، هشتصد و بیست و هشت متر گزارش شده است؛ جمعیتی که در شب افتتاح و نمایش عظیم لیزری، آتشبازی و فواره نیز در این مراسم حضور داشتند .گفته میشود ارتفاع بلند ترین طبقه مسکونی این ساختمان بیش از پانصد و پنجاه متر و مساحت کل ساختمان پانصد و شصت هزار متر مربع است.
راهاندازی وب سایت فناوری اطالعات انرژی
وزارت نیروی ایاالت متحده ( )EODجهت دسترس��ی گس��ترده عمومی به اطالعات آزاد انرژی و
منابع وزارت نیرو اقدام به راهاندازی یک وب سایت جدید برای انتشار اطالعات آزاد اطالعات مرتبط با انرژی کرده است .اطالعات و ابزارهای موجود در این سایت به صورت رایگان و قابل ویرایش است و با هدف کمک به مقامات دولتی ،بخش خصوصی ،پیمانکاران پروژهها ،اطالعات مربوط به فناوریهای انرژی پاک را ارایه میدهد .سایت اطالعات آزاد انرژی هم اکنون شامل بیش از شصت منبع انرژی پاک
ASHRAE NEWS
38
و مجموعههای اطالعاتی اعم از نقشه پتانسیلهای انرژی بادی وخورشیدی در جهان ،اطالعات مناطق جوی و بهترین شیوههای ممکن است.
نقش مهندسان مکانیک در طراحی پایدار
تازه ترین نظرس��نجیها از انجمن مهندس��ان مکانیک آمریکا ( )EMSAو ش��رکت تولیدکننده
نرمافزارهای مهندسی ksedotuAنشان میدهد که مهندسان مکانیک انتظار دارند در سال 0102بر فعالیتهای مبتنی بر طراحی پایدار به میزان زیادی توسعه پیدا کند .بر اساس این نظرسنجی این برای
دومین سال پیاپی است که بیش از دو سوم مهندسان مکانیک شرکت کننده بر روی محصوالت پایدار
کار کردهاند و بالغ بر نیمی از اعضای دانشجوی EMSAدر مطالعات خود به طراحی پایدار پرداختهاند. گفتنی است بیش از سه هزار عضو این انجمن در این نظرسنجی اینترنتی شرکت کردهاند.
برنامه جایگزینی دیگ بخار در بریتانیا
در بریتانی��ا براس��اس یک طرح جدید در قیمت خرید یک دیگ بخ��ار جدید برای خانوادهها
میزانی تخفیف مشخصی در نظر گرفته خواهد شد تا بر پایه این طرح مصرفکنندگانی که دارای
دیگهای بخار سری Gبا کارایی پایین هستند ،بتوانند دیگهای قدیمی خود را با خرید دیگهای بخار س��ری Aتعویض کنند .این میزان تخفیف ش��امل بیست درصد هزینه خرید یک دیگ بخار
جدید اس��ت .دولت بریتانیا برآورد میکند ،با جایگزینی صد و بیس��ت و پنج هزار دیگ بخار در
حال استفاده با کیفیت پایین ،از انتشار ساالنه صد و بیست و هفت هزار تن گاز دی اکسید کربن
جلوگیری شود.
راهنمای نرم افزاری تحلیلی
براس��اس مقالهای در روزنامه نیویورک ،امروزه ش��رکتها و دولتها در حال ورود به عصر جدید
محاس��به کربن هستند .در س��ال 9002بالغ بر چهل و ش��ش میلیون دالر سرمایه مخاطرهآمیز به
ش��رکتهای عرضهکننده نرمافزارهای مدیریت کربن و حس��ابداری اختصاص یافت و گفتنی اس��ت
بر ش��مار این ش��رکتها نیز تا پنجاه درصد افزوده شده اس��ت .در مقاله نیویورک تایمز آمده است،
مطالعاتشان میدهد که تا سال 1102انتشار میرود این بازار با رشدی ششصد درصدی همراه باشد و قریب به هشتصد فروشنده در آن باشد .گفته میشود اقدامات دولت در خصوص تغییرات جوی نیز بر افزایش این رشد و فشار بر شرکتها برای ارایه تصویر سبز و به طور کلی کاهش هزینههای انرژی
دامن میزند.
2009سالی بزرگ برای آسمان خراشها
به گزارش انجمن ساختمانهای بلند و بناهای مسکونی ( ،)HUBTCبرج و هتل بینالمللی
pmurTدر شهر شیکاگو بلندترین برجی بود که در سال 9002کار احداث آن به پایان رسید .این
س��اختمان با ارتفاع چهارصد و بیست و سه متر ،هفتمین برج بلند در جهان محسوب میشود. اگرچه س��ه س��اختمان از پنج ساختمان بلند که احداث آنها در س��ال 9002به پایان رسید در
ایاالت متحده واقع هستند ،اما بیش از نیمی از ساختمانهای دویست متری یا حتا بلندتری که احداث آنها در س��ال 9002به پایان رس��ید در آس��یا قرار دارند .با تکمیل مراحل پایانی احداث برخ��ی از بلندترین س��اختمانهای جهان ،انجمن HUBTCپیشبینی میکند که س��ال 0102
فعالترین سال در تاریخ آسمان خراشها باشد.
39
HVAC APPLICATIONS INDUSTRY NEWS
PRODUCT NEWS SYSTEMS & EQUIPMENT
HVAC FUNDAMENTALS
ASHRAE PUBLICATIONS
REFRIGERATION
ASHRAE JOURNAL
ASHRAE NEWS
محرکهای توربینی ،موتورها و سیستمهای تولید همزمان5 -
سیستمهای الکتریکی
ASHRAE SYSTEMS AND EQUIPMENT HANDBOOK - Chapter 7 برگردان :مهندس رامین تابان∗
تجهیزات ارتباطی
تمام��ی تجهیزات ارتباط��ی الکتریکی که
به ش��بکه توزیع برق متصل میشوند ،باید از ایمنی کاف��ی برخوردار ب��وده و قابلیت تامین نیازهای کارکرد ش��بکه تولی��د و توزیع برق را
داش��ته باشند .کنترل این تجهیزات بر مبنای عملکرد قس��متهای مختلف مدار و چگونگی ارتب��اط آنها با یکدیگر انجام میش��ود .برای مثال ،تنظیمات اختناق یک ژنراتور مستقل که موازی با شبکه تولید برق کار میکند ،بر مبنای الزام��ات بازیابی گرما یا الزامات توان الکتریکی م��ورد نیاز (هر کدام که صادق باش��د) تعیین میشود .شدت جریان استارتر آن نیز بر مبنای توان راکتیو مدار تنظیم میشود. در مواقع��ی ک��ه ارتباط بی��ن بخشهای مختلف تاسیس��ات از بین میرود ،سیس��تم کنترل ژنراتور باید قابلیت تشخیص مشکل به وجود آمده را داشته باشد .در چنین مواقعی، سیس��تم باید ب��ه منظور جلوگی��ری از اتصال غیر س��نکرون تجهیزات به مدار باید جریان را
بالفاصله قطع کند .در استاندارد IEEE 1547
الزام��ات گرم��ای خروجی سیس��تم مطابقت
الزام��ات مرب��وط به سیس��تمهای تولید توان
نخواهد داش��ت .در مواقع��ی که منبع مجددا
موازی با شبکه تولید برق در موقعیت متداول و
راهاندازی میش��ود ،عملکرد سیس��تم باید به
موقعیت بروز مشکل مطرح شده است .در این
صورت دس��تی یا خودکار با هماهنگ ش��ود و
سیستمها بسته به نوع طراحی ،ممکن است
تنظیم��ات تجهیزات کنترل��ی آن به وضعیت
امکان کارکرد بدون وقفه سیستم در هنگام جدا
کارکرد متداول تغییر داده شود.
شدن از شبکه اصلی وجود داشته باشد .بدین
وج��ود تلف��ات در تاسیس��ات مختلف را
ترتیب حتا در صورت از کار افتادن بخش��ی از
میت��وان به واس��طه عواملی مانن��د فرکانس
نیروگاه نیز میتوان توان الکتریکی مورد نیاز در
باالت��ر یا پایینتر از حد معمول ،ش��دت جریان
بخشهای خاص را با استفاده از ژنراتور موازی
بیش از ح��د ،ولتاژ بیش از ح��د ،ولتاژ کمتر
ب��ا آن تامین نمود .یکی از مهمترین نکاتی که
از ح��د معمول ،ت��وان معکوس ی��ا ترکیبی از
در این استاندارد مورد اشاره قرار گرفته است،
آنها تش��خیص داد .بدترین وضعیت هنگامی
جلوگی��ری از ایج��اد منطقهای ش��دن ژنراتور
رخ میدهد ک��ه ژنراتور تمام الزامات الکتریکی
است .منطقهای شدن ژنراتور به وضعیت گفته
سیستم را تا نقطه قطع جریان تامین کند .در
میشود که توان الکتریکی تولیدی ژنراتور دقیقا
چنین موقعیتی ،ژنراتور معموال تا هنگام تغییر
بر مبنای بارهای محلی تنظیم شود .جلوگیری
بار به کار خود ادامه میدهد.
از وضعی��ت مذکور هم برای حفظ ایمنی و هم برای محافظت از مدار است.
در این مرحله ،افزایش یا کاهش سرعت آغاز میشود و با اس��تفاده از حسگرهای فرکانسی
اگر کنت��رل اختناقی صرفا ب��ر مبنای بار
میتوان تلفات سیستم را بر مبنای فرکانسهای
الکتریکی انجام ش��ود ،گرمای تولید ش��ده با
غیر معمول حس ش��ده تش��خیص داد .برای
40
مج��زا کردن عملکرد سیس��تم نی��ز میتوان
ژنراتورهای القایی
کرد .ارتباط بین قسمتهای مختلف سیستم
القایی درس��ت همانند الکتروموتورها القایی
بدین ترتیب تا هنگام برق��راری مجدد جریان
مورد نیاز خود را از نیروگاه دریافت میکنند
تبدیل جریان ACفرکانس باال به جریان DC
کنترلکنندههای ژنراتور را مجددا برنامهریزی
س��اختار و الزامات کنت��رل ژنراتورهای
معموال با اعمال چنین تغییراتی از بین میرود.
اس��ت .این ژنراتورها ،شدت جریان تحریک
الکتریکی ،پایدار شدن آن و راهاندازی مجددا
ژنراتور تا سرعت سنکرون ،به صورت خودکار
از اتصال مجدد سیس��تم الکتریکی جلوگیری به عم��ل میآی��د .در ادامه ای��ن بخش دیگر جنبههای سیستمهای ارتباطی مورد بررسی قرار میگیرد.
ژنراتورها
معیارهای موثر بر انتخاب ژنراتورهای AC
مناسب برای سیس��تمهای تولید همزمان را میتوان در موارد زیر خالصه کرد:
.1راندمان ژنراتور مبدل توان مکانیکی به
توان الکتریکی تحت بارهای مختلف
.2الزامات بار الکتریکی ش��امل فرکانس،
ضریب توان ،ولتاژ و انحرافات هارمونیک
.3قابلیتهای ژنراتور برای تعادل فاز
.4هزینه تجهیزات مورد نیاز
.5شدت جریان راهاندازی موتور
ب��رای محرکه��ای اصلی کوپله ش��ده با
ژنرات��ور ،س��رعت ژنراتور مس��تقیما تابعی از تعداد قطبها و فرکانس خروجی اس��ت .اگر
و ب��ا رس��یدن س��رعت ژنرات��ور به س��رعت
سنکرون ،تولید توان الکتریکی آغاز میشود. در ژنراتورهای القایی متداول ،حداکثر توان
خروج��ی ژنرات��ور زمانی بدس��ت میآید که س��رعت آن به اندازه 5%بیش��تر از س��رعت سنکرون باشد.
از آلترناتور و ب��رای تبدیل جریان DCبه AC از اینورتر اس��تفاده میشود ،تولید برق ACبا
فرکانس 60Hz/50به عواملی مانند چگونگی طراحی اینورتر بس��تگی خواهد داشت .ضمن آن که یکی دیگ��ر از کاربردهای اینورتر در این سیس��تمها ،حفاظ��ت از کنترلکنندهه��ای
تبدیل توان است .سرعت دوران این ژنراتورها محدوده چندان مش��خصی ندارد .چرا که در این ژنراتورها ،ت��وان الکتریکی ACمورد نیاز برای سیستمهای الکتریکی و ولتاژ و فرکانس
به منظ��ور جلوگی��ری از اعم��ال مقادیر
مورد نیاز شبکه تولید و توزیع برق (در صورت
و جلوگی��ری از مجزا ش��دن ژنرات��ور از مدار
برق) هر دو توس��ط اینورتر تامین میش��ود.
غی��ر معمول ولتاژ به م��دار ژنراتورهای القایی سیس��تمهای الکتریک��ی ضم��ن اتص��ال به
خازنهای اصالح ضریب توان باید مالحظات
خاصی در نظر گرفته شود .ذکر این نکته حائز
اهمیت است که ژنراتورهای القایی قابلیت خود تحریکی را ندارند و برای تامین ش��دت جریان تحریک آنها باید از برق نیروگاه استفاده شود.
ژنراتورهای س��نکرون تنها نوعی از ژنراتورهای به ش��مار میروند که به صورت مستقل قادر
به تامین شدت جریان تحریک مورد نیاز خود هستند.
در آن دسته از محرکهایی است که برای
اتصال موازی ژنراتور به ش��بکه تولید و توزیع ضمن آن که تامی��ن بارهای محلی در هنگام
کمبود توان تولیدی نیروگاه نیز توسط ژنراتور انجام میگیرد .الزم به یادآوریست که در چنین
موقعیت��ی ،ژنراتور القایی حتما با اس��تفاده از کلیدها و قطعکنندهها م��دار به طور کامل از
شبکه تولید برق مجزا میشود.
راندمان ترکیبی ژنراتور ،آلترناتور و اینورتر
تابع غیر خطی از بار است و معموال در نزدیکی
ب��ار نامی ب��ه حداکث��ر مقدار خود میرس��د (تصوی��ر .)47ارزیابی بار نام��ی باید با در نظر گرفت��ن یک ضریب اطمینان یا در نظر گرفتن
فرکانس خروجی ژنراتور 60Hzباشد ،سرعت آن برای موتورهای دو قطب 3600rpmو برای
موتورهای هشت قطب 900rpmخواهد بود.
محصوالت احتراق
ژنراتور
برای تطابق س��رعت ژنراتور با سرعت محرک
اصلی مورد استفاده در سیستم تولید همزمان،
آب خنککننده
ب��دون کاهش راندمان هیچ ی��ک از واحدها، گس��تره تقریبا وس��یعی وجود دارد .محدوده
س��رعت و فرکانسهای مرتبط با آن مستلزم
آن است که برای دستیابی به عملکرد بهینه، تجهیزات الکتریکی با یک فرکانس مش��خص کار کنند.
موتور
آب سرد آب گرم
تصویر ( )46ساختار کلی چیلر گرمکن گازسوز
مخلوط سوخت و هوا
41
برای تامین شدت جریان تحریک ژنراتور نیز از آنها استفاده میش��ود .ولتاژ این ژنراتورهای
باید در مح��دوده 0.5%ولتاژ نامی و فرکانس
آنها در موقعیت حالت پایدار بین دو وضعیت راندمان %
بیباری و بار کامل تنها 0.3Hzاختالف داشته
باشد .بنابراین برای کنترل پاسخ سیستمها در برابر تغییرات بار و تحریکات آلترناتورهای موازی و کس��ب اطمینان از توزیع باره��ای راکتیو،
بهکارگیری حس��گرهای س��ه فاز الکترونیکی
الزامی است.
ضریب توان سیس��تم یکی دیگر از عوامل
موثر بر عملکرد ژنراتور اس��ت .برای دستیابی
بار
تصویر ( )47منحنی تغییرات راندمان ژنراتورهای معمولی
به راندم��ان مورد نظر ژنرات��ور ،مقدار ضریب توان نباید از 0.8کمتر باش��د .برای دستیابی
به محدوده یاد شده ،بار الکتریکی باید طوری
شرایط گذرای اتصال کوتاه لحظهای و راهاندازی
بار اضافی را داشته باشد.
ب��ه توربینهای گازی در موقعیت آب و هوایی
باالیی دارد .در صورت برآورده ش��دن الزامات
ضری��ب توان کلی در مح��دوده مورد نظر قرار
دیگر بارهای الکتریکی با استفاده از ژنراتورهای
با اس��تفاده از خازن ،نس��بت به اصالح آن در
ش��مار میرود .در میکروتوربینه��ای با پایه
هزینه این روش کمی باالتر است .ضریب توان
عبوری برای حفاظ��ت از اینورت��ر ،راهاندازی
در سایت که برای سیستمهای تولید همزمان
راهاندازی موتورهای تکفاز و تاسیسات روشنایی
ژنراتورهای موازی با شبکه اصلی ،نسبت
موجب توزی��ع نامتعادل ان��رژی الکتریکی در
میکنن��د الزامات کنترل متفاوت��ی دارند .آن
هارمونیک ،گرم شدن بیش از حد و عدم توازن
کار میکنن��د قابلیت تامین ت��وان الکتریکی
تعادل فاز باید در مح��دود 5-10%بار وارد بر
این دس��ته از ژنراتورها باید قابلیت کنترل در
تجهیزات انجام گیرد .از آنجا که موتور متصل سرد در مقایسه با ظرفیت نامی آنها بر اساس
اس��تاندارد ISOقابلیت تولید توان الکتریکی بیش��تری را دارند ،اندازه ژنراتورها معموال بر
مبنای حداکثر توان خروجی مورد انتظار موتور انتخاب میش��ود .در آن دسته از توربینهای گازی که سیستمهای آلترناتور و اینورتر را نیز به
کار میاندازند ،حداکثر توان اینورتر معموال به
واسطه توان خروجی سیستم محدود میشود. ممکن است اینورتر طوری طراحی شده باشد
که قابلیت تحمل توان الکتریکی بیش از توان نامی موتور طبق اس��تاندارد ISOرا نداش��ته باشد (.)UL 1999
ژنراتورهای صنعتی معموال طوری طراحی
میش��وند قابلی��ت تحمل ب��ار اضافی حالت
پای��دار به اندازه 25%-20بی��ش از بار نامی را برای مدت چند س��اعت دارند .در صورتی که
بار اضافی اعمال ش��ده بر ژنراتور تداوم داشته
باشد ،سیستم تهویه ژنراتور باید قابلیت کاهش دمای سیمپیچها و محرک اصلی ژنراتور تحت
تنظیم ش��ود که ضریب توان کلی سیستم به
تعادل صحیح فازهای نیز اهمیت بس��یار
واس��طه ضریب توان پس��ماند جبران شده و
ضری��ب توان ،راهاندازی موتورهای س��ه فاز و
گیرد .اصالح ضریب ت��وان در هر یک از بارها
س��ه فاز بهترین روش متعادل کردن فازها به
انشعاب اصلی سیس��تم ارجحیت دارد ،ولی
اینورتری به دلیل محدود کردن شدت جریان
را میتوان با استفاده از ژنراتورهای نصب شده
موتورها ممکن اس��ت با مشکل همراه باشد.
مورد استفاده قرار میگیرند نیز اصالح نمود.
س��اختمان یا سیستمهای توزیع برق میتواند
ب��ه ژنراتورهایی ک��ه به صورت مس��تقل کار
بارهای تکفاز و بروز مش��کالتی مانند انحراف
دسته از ژنراتورهایی که موازی با شبکه اصلی
الکتریکی ژنراتور شود .در عمل ،حداکثر عدم
مورد نیاز در موقعی��ت اضطراری را دارند .لذا
سیستم توزیع باشد.
وضعیت متداولی که سیس��تم جدا از ش��بکه
در شبکههای توزیع برقی که از ژنراتورهای
اصلی کار میکند را نیز داشته باشند.
مجزا ش��دهاند ،ولت��اژ ژنراتورهای س��نکرون
در Article 250از ک��د مل��ی الکتریکی
ژنراتورهای DCتنظیم میشوند .ضمن آن که
در زمینه روش اتصال س��یم خنثا ژنراتورهای
با اس��تفاده از مبدلهای اس��تاتیک یا دوران
آمری��کا (اس��تاندارد ،)NFPA 70مباحث��ی
42
داخل س��ایت به زمین مطرح ش��ده اس��ت.
در بخشه��ای 5-250از این اس��تاندارد نیز
مالحظات مرب��وط به ژنراتوره��ای اضطراری مورد اس��تفاده در مدارهای الکتریکی و نحوه
اس��تفاده از کلیدهای چهار قطبی برای مجزا
کردن س��یم خنثا تجهیزات سرویس از ژنراتور مورد بررسی قرار گرفته است .در سیستمهای
مجزا ،الزامات مطرح ش��ده در بخش 5-250 ( )dتنها در مواردی باید رعایت شود که ژنراتور
هیچ اتصال الکتریکی مس��تقیم ش��امل میله رسانای صلب برای اتصال ژنراتور به تجهیزات
سرویس متداول نداشته باشد .الزامات اتصال
به زمین برای آن دس��ته از ژنراتورهایی صادق اس��ت که بار آنها بدون هیچ ارتباطی با کلید انتقال به دیگر سیس��تمها متصل شده ،ولی
ارتب��اط آن با یک میله خنث��ا و از طریق یک کلید انتقال خنثا س��ه قطب از میان انشعاب
سرویس برقرار نشده باشد.
در بخش )b( 250-27تصریح شده است
که سطح مقطع س��یم خنثا که قرار است در
نقش اتصال به زمین مورد استفاده قرار گیرد، باید حداقل 12.5%س��طح مقطع بزرگترین سیم فاز مدار ژنراتور به کلید انتقال باشد.
الزامات کنترل سیستمهای تامینکننده
توان الکتریکی و گرمای تولید ش��ده توس��ط تجهیزات و پردازندههای الکترونیکی ،بسته به تعداد منابع ان��رژی و عملکرد هر یک از آنها متفاوت است .در سیستمهای مجزا در حین
عملکرد متداول سیستم معموال بیش از یک محرک اصلی به کار گرفته میش��ود .بنابراین ام��کان تامین ظرفیت اضاف��ی وجود خواهد داشت.
در ج��دول ( )7فرایند کنترل��ی مورد نیاز
برای سیس��تمهای مجزا و سیس��تمهایی که
موازی با شبکه توزیع برق کار میکنند به همراه محرکهای اصلی یگانه و چندگانه آمده است. فرکانس و ولتاژ مستقیما در سیستم مجزای ت��ک موتور کنترل میش��ود .ت��وان مورد نیاز
سیس��تم نیز بر مبنای مشخصات بار تعیین و
با تنظیم خودکار شیر اختناق تامین میگردد.
مق��دار توان راکتیو نیز ب��ر مبنای بار تعیین و به طور خودکار توسط تحریککننده مرتبط با کنترلکننده ولتاژ تنظیم میشود.
در سیستمهای موازی ،فرکانس و ولتاژ هر
دو بر مبنای مقادیر فرکان��س و ولتاژ نیروگاه تعیین میش��ود .توان خروج��ی نیز بر مبنای
تنظیمات اختناق بر مبنای توان الکتریکی یا
ظرفیت گرمایی مورد نیاز (هر کدام که مطرح باشد) تعیین میشود .تنها توان راکتیو است که به طور مستقل با استفاده از کنترلکنندههای ژنراتور تنظیم میشود.
در مواقعی که ژنراتورهای اضافی به سیستم
افزوده م��یودش ،باید تمهیدات ویژهای برای
توزیع مناس��ب توان بی��ن محرکهای اصلی مختل��ف و کنترل توان راکتی��و در نظر گرفته
ش��ود .تمامی واحدهای مورد استفاده در این کاربرده��ا باید مجهز به تجهیزات س��نکرون باشند.
ژنراتور باید مجه��ز به تجهیزات محافظی
باش��د که از مدار آن در براب��ر بار اضافی ،گرم ش��دن بیش از حد ،اتصال کوتاه یا ایجاد توان
معک��وس محافظت کند .حداق��ل تجهیزات حفاظتی مورد اس��تفاده در این ژنراتورها باید یک قطعکننده مدار مجهز به کویل قطعکننده
نوع شنت باش��د که در صورت کاهش شدید
ولتاژ ،اعمال بار اضافی یا ایجاد توان معکوس،
بالفاصله جری��ان مدار را به طور خودکار قطع میکند .برای حفاظت از مدار در برابر ولتاژهای بی��ش از حد معمول نیز بای��د از کنترلکننده
جدول ( )7فرایند کنترل ژنراتورها فرایند کنترل
کارکرد موازی
کارکرد مجزا موتور تک
دو یا چند موتور
موتور تک
دو یا چند موتور
فرکانس
بله
بله
خیر
خیر
ولتاژ
بله
بله
خیر
خیر
توان
خیر (بار مستقل)
بله (توزیع بار)
خیر
بله (توزیع بار)
توان راکتیو ()kVAR
خیر (بار مستقل)
بله (توزیع بار)
بله
بله
گرما ()t1
تنها به صورت کمکی
تنها به صورت کمکی
بار مستقل
بار مستقل
گرما ()t2-tx
کاهش از t1یا بار اضافی
کاهش از t1یا بار اضافی
کاهش از t1یا بار موجود
کاهش از t1یا بار موجود
ظرفیت سرمایشی
دفع گرمای بیش از حد (برج خنککننده ،فنها و )...
دفع گرمای بیش از حد (برج خنککننده ،فنها و )...
معموال خیر (در موقعیت اضطراری بله)
معموال خیر (در موقعیت اضطراری بله)
هماهنگسازی
خیر
بله
بله
بله
استارت اولیه
بله
بله (تک موتوره)
در موقعیت اضطراری
در موقعیت اضطراری (تک موتوره)
43
تنظیم ولتاژ استفاده شود.
فاز کار کند ،در حالی که بار مش��ترکی به این
س��ختگیرانهای که برای برخی از سیس��تمها
تاخیر فازی نسبت به موتور دیگر کار میکند به
فرکانس ب��اال و برق اضطراری س��اختمانها
قطعکنندهه��ای م��دار ولت��اژ پایین (با
موتورها اعمال میشود ،ظرفیت موتوری که با
قطعکنندههای ولتاژ متوسط (با ولتاژ حداکثر
هیچ وجه مورد استفاده قرار نمیگیرد و تمام
ولتاژ کمتر از )600Vمعم��وال از نوع هوایی،
)12,000Vبای��د از ن��وع خ�لا باش��ند .در
استاندارد IEEE 1547الزامات اتصال موازی ژنراتورهای محلی به سیس��تمهای تولید توان
مطرح شده است .در این استاندارد مالحظات طراح��ی ،راهاندازی و آزمای��ش ژنراتورهای با ظرفیت کمتر از 10MWو شبکههای متداول
شعاعی و نقطهای اولیه یا ثانویه مورد استفاده در سیستمهای توزیع برق ارائه شده است.
در ش��بکههای توزی��ع برق مج��زا ،ولتاژ
ش��بکه باید تا حد امکان در محدوده تلرانس تنظیمکننده ولتاژ از حالت بیباری تا بار کامل
قرار داش��ته باشد .برای موقعیت حالت پایدار تلرانس ولتاژ از حالت بیباری تا بار کامل باید تقریبا 0.5%باش��د .تنظیمکنن��ده ولتاژ باید
قابلیت عکسالعمل نش��ان دادن نس��بت به
تغییرات بار با حداقل تغییرات ولتاژ لحظهای
را داشته باشد .در حین عملکرد موازی شبکه توزی��ع و ژنراتور ،به منظور تحریک مش��اوی آلترناتوره��ای متصل به کاب��ل اصلی برق ،بار
راکتیو باید توس��ط تنظیمکننده ولتاژ تقسیم
ش��ود .مقدار واقعی بار راکتیو اهمیت بسیار
باالیی در تقسیم مناس��ب آن در شبکه دارد.
بار با اس��تفاده از یک موتور تامین میش��ود.
بنابراین ،در صورتی که تلرانس بارهای مشترک
کوچک باشد ،اندازه موتور را میتوان نزدیکتر به
الزامات توان الکتریکی مورد نیاز در نظر گرفت. اما در صورتی که تلرانس بارهای مشترک از 5%
ظرفیت نامی واحد کمتر باشد ،ظرفیت موتور باید بزرگتر انتخاب شود.
و تجهی��زات کامپیوتری پزش��کی ،تجهیزات وجود دارد را تامی��ن نمود .دلیل عدم امکان دس��تیابی به این قابلیت اطمینان در ش��بکه
توزیع آن است که دیگر مصرفکنندگان انرژی الکتریکی نیز بر کیفی��ت آن تاثیر میگذارند.
بنابراین تجهیزات ارتباطی ژنراتور باید بر مبنای مش��خصات انرژی الکتریکی م��ورد نیاز کاربر
طراحی و ساخته شود.
تلرانس اشتراک بار 5%برای بارهای راکتیو
آییننامههای مرتبط با سیس�تمهای تولید همزمان
است .در صورتی که بار راکتیو مشترک دقیق
بیش��تر در مصرف ان��رژی یک��ی از مهمترین
آلترناتورها بس��یار باال خواهد بود .این جریان
به سوی بهکارگیری هرچه بیشتر از سیستمهای
را به خ��ود اختصاص میدهد ک��ه به صورت
میده��د .در ادام��ه ای��ن بخش ب��ه برخی از
گرمای تولید ش��ده در آلترنات��ور و ظرفیت آن
سیستمها اشاره میکنیم.
مس��تقیم دارد .بنابراین در صورت استفاده از
آییننامهها و قوانین ایاالت متحده
مش��ترک و تعیین اندازه آلترنات��ور نیز صادق
در ای��االت متح��ده ،صرفهجویی هر چه
نباش��د ،احتمال ایجاد جری��ان متناوب بین
عواملی است که بخشهای مختلف صنعت را
متن��اوب بخش عم��دهای از ظرفیت آلترناتور
تولید همزمان و منابع انرژی تجدیدپذیر سوق
گرمای تولید ش��ده در آلترنات��ور بروز میکند.
آییننامهها و الزامات تعیین ش��ده درباره این
ب��ا مربع ش��دت جریان عبوری از آن نس��بت
یک سیستم کنترل دقیق ،هزینه اضافی صرف ش��ده با کاهش اندازه موتورها و آلترناتورهای
مورد نیاز قابل توجیه خواهد بود.
کیفیت توان
در آییننامه PURPAتصریح ش��ده است
که تمامی سیس��تمهای تولید همزمان باید از مزایای زیر برخوردار باشند:
● قیمت تمامی شده برق خریداری شده
کنترلکنندههای ولتاژ الکترونیکی پاسخ زمانی
انرژی الکتریکی را میتوان از طریق شبکه
مورد نیاز تجهیزات الکتریکی در سیستمهای
فاز ،حتا در صورتی که بارهای اعمالی بر فازها
به مصرفکننده منتقل ک��رد .ژنراتورهایی که
SPPباید به اندازهای باش��د که نیروگاه نیازی
انجام خواهد ش��د .ساختار تنظیمکنندههای
در س��ایت در نظ��ر گرفته میش��وند ،انرژی
ولتاژ جلوگیری به عمل آورد.
امواج هارمونی��ک ،قابلیت اطمینان و تعادل
س��ریعی دارند و در صورت اندازهگیری هر سه
توزیع یا به صورت مستقیم و یا ترکیبی از آنها
نامتوازن باشند ،تنظیم ولتاژ به بهترین شکل
برای تامین انرژی الکتریکی تاسیسات موجود
ولتاژ باید طوری باش��د که از تغییرات ناگهانی
الکتریکی را از نظر ولت��اژ ،فرکانس ،وضعیت
تعیین اندازه موتور یکی از عواملی اس��ت
ف��ازی دقیقا با همان کیفیتی ک��ه در نیروگاه
واقعی در شبکه تاثیر میگذارد .در صورتی که
میکنند .این ژنراتورها قابلیت اطمینان باالتری
که بر دقت کنترل سیس��تم و نحوه تقسیم بار یکی از موتورها نس��بت به موتور دیگر با تاخیر
تولید میشود به تجهیزات مصرفکننده منتقل
دارند و با اس��تفاده از آنه��ا میتوان الزامات
تولید همزم��ان و مولدهای ت��وان کوچک یا
به خرید آن نداش��ته باش��د .ضمن آن که در ص��ورت مطابقت داش��تن الزام��ات ایمنی و
حفاظت شبکه ،سیس��تمهای تولید همزمان
باید با اتصال موازی به شبکه توزیع برق مورد استفاده قرار گیرند.
● توان الکتریکی اضافی مورد نیاز شبکه
باید از تاسیساتی که 100%توان آنها در چرخه
تولید همزمان مصرف نمیشود ،توان کمکی
44
مولده��ای ت��وان اضطراری و ت��وان نگهداری
دبی جرمی بخار باید تحت نظر کارشناس��ان
از ایالتهای آمریکا با یکدیگر متفاوت است .به
نگهداری از سیستم نشود) تامین گردد.
مالیات خالص آن محاسبه گردد.
برق منطقهای یا اداره خدمات عمومی تعیین
(ب��ه گونهای که موجب کمب��ود توان در حین ● آن دسته از سیستمهای تولید همزمان
و مولده��ای توان کوچک ک��ه توان الکتریکی
ذیصالح تنظیم ش��ود و ف��روش محلی یا نرخ ● ظرفیت نیروگاههای SSPمگر در صورت
اس��تفاده از ضایعات یا انرژیهای تجدیدپذیر
تولید شده آنها به فروش میرسد ،از الزامات
نباید از 80MWبیشتر باشد.
برای «نرخ بازگشت» که بیانگر بازگشت مجاز
آییننامهها و قوانین ایالتی
تعیین شده توسط کمیسیون FERCو SEC سرمایه است ،مستثنی هستند.
● توان تولید ش��ده در نیروگاههای تولید
همزمان را میتوان از طریق شبکه توزیع برق به نقاط دوردست منتقل کرد .اجرای این طرح در
موقعیت خاص و با عقد قرارداد تحت نظارت کمیسیون FERCامکانپذیر خواهد بود.
در صورت ب��رآورده نم��ودن الزامات زیر،
سیس��تم تولید همزم��ان به عن��وان یکی از روشهای برتر تولید توان مطرح میشود که در
این صورت کمیسیون FERCمزایای بیشتری را برای آن در نظر گرفته است:
● حداکث��ر 50%از برق مورد نیاز توس��ط
شبکه تامین و توزیع برق تامین شود.
● حداقل 5%توان خروجی مفید س��االنه
باید به شکل انرژی حرارتی مفید قابل استفاده باشد.
● حداقل راندمان سیستم تولید همزمان
در چرخه باالدستی باید 45%باشد؛ در صورتی که بیش از 15%توان خروجی سیستم به شکل
انرژی گرمایی باشد ،حداقل راندمان سیستم باید 42.5%باش��د .برای چرخه پاییندس��تی این سیس��تمها یا نیروگاههای با منابع انرژی
تجدیدپذیر ،راندمان استانداردی وجود ندارد. تعریفی که کمیسیون FERCاز راندمان چرخه پاییندس��تی نیروگاههای تولید همزمان دارد عبارت است از:
میشود.
به منظور دستیابی به گواهینامه QFابتدا
باید درخواس��ت مربوطه به ص��ورت مکتوب برای کمیس��یون FERCارسال شود که این
کار معم��وال در مراحل اولی��ه طراحی نیروگاه
در آییننامه PURPAتصریح ش��ده است
انج��ام میش��ود .کمیس��یون FERCپس از
خطمش��ی مناس��ب و اعمال سیاس��تهای
را خواه��د داد .در صورتی که معرفی دقیق و
دهد .اگرچه قوانین و الزامات یاد شده مستلزم
احتمال مردود اعالم کردن آن از سوی FERC
را از تاسیس��ات واجد شرایط متصل به شبکه
درخواست پس از اعمال تغییرات مورد نظر در
صورتی که هزینه خری��داری توان الکتریکی از
FERCاغلب اتفاق میافتد.
شده توسط خود نیروگاه باشد ،بهکارگیری این
آییننامههای مرتبط با انتشار گازها
که کمیس��یون FERCموظف است با تعیین
بررسی پاسخ مثبت یا منفی به این درخواست
تشویقی ،نیروگاههای تولید همزمان را توسعه
کاملی از کاربرد مورد نظر ارائه نش��ده باش��د،
آن اس��ت که شبکه توزیع ،برق مورد نیاز خود
بسیار باالس��ت .به همین دلیل تصحیح نامه
خری��داری کند .بر مبنای الزامات ،FERCدر
طراحی نیروگاه و ارس��ال آن برای کمیسیون
تجهی��زات QFبیش از ت��وان الکتریکی تولید تجهیزات الزامی نیست.
طراحی نی��روگاه بای��د دقیقا ب��ر مبنای
عملکرد مورد انتظار انجام ش��ود .برای مثال،
در صورتی که قرار اس��ت برق تولید ش��ده در نیروگاه تولید همزمان تحت بار جزیی خریداری
شود ،طراحی شبکه توزیع باید به گونهای باشد که توان خروجی تولید شده توسط آن تحت بار جزیی کاهش یابد.
اگرچ��ه در آییننام��ه PURPAقوانی��ن
مرتبط با خری��داری برق مورد نیاز ش��بکه از تجهیزات ،QFش��رکتهای برق منطقهای و مناطق شهری مطرح شده ،گاهی ممکن است
الزامات خرید برق به دلیل نبود ضمانت اجرایی الزم نادیده گرفته شود.
در آییننامهه��ای PURPAفروش برق با
(توان خروجی +خروج��ی حرارتی / )2 /
هزینه اجتنابپذی��ر نیز مورد توجه قرار گرفته
● ت��وان جزیی سیس��تم تولید همزمان و
توان الکتریکی تولید شده وجود دارد در هر یک
LHVسوخت ورودی بر مبنای معیار
طوری که بهای برق در هر ایالت توسط شرکت
است .روشهای مختلفی که برای قیمتگذاری
سوختهای مایع شماره شش گاهی اوقات
45
در موتوره��ای احتراق داخل��ی و توربینهای گازی مورد اس��تفاده ق��رار میگیرند .مصرف این س��وختها به خصوص در کش��ورهای در حال توسعه بس��یار باالس��ت .از طرفی ،این س��وختهای به دلیل تولید گازهای محتوی درصدهای باالی گوگرد موجب بروز مشکالت زیست محیطی جدی میش��وند .بنابر اعالم کارشناس��ان کنترل آلودگی هوا ،محصوالت احتراق خروجی از موتورهای احتراق داخلی یا توربینهای گازی باید پیش از تخلیه به هوای جو پاکسازی ش��ود و یا برای برطرف ساختن این مش��کل نوع س��وخت مورد اس��تفاده در آنها تغییر داده ش��ود .برای حل این مشکل در توربینها میتوان از سیس��تمهای تزیریق آب ی��ا کاتالیزوره��ای SCRاس��تفاده کرد. الزامات مرتبط با این زمینه بر مبنای بهترین
س��ختگیرانهتر میش��وند .مراجع کارشناسی مرتبط که مس��ئولیت اجرای این آییننامهها
را ب��ر عهده دارند معموال الزامات مورد اجرا را دائما بهروزرسانی میکنند.
ب��رای کاهش آالیندههای منتش��ر ش��ده
توسط موتورهای سیلندر پیستونی نیز میتوان از مبدله��ای کاتالیزوری یا SCRاس��تفاده کرد .در صورتی که گاز طبیعی مورد اس��تفاده
در سیستم کیفیت خوبی داشته باشدNOx ، تولید ش��ده توسط دیگهای تولید بخار مورد
استفاده در توربینها تولید همزمان نیز معموال
مقدار ناچیزی اس��ت .هزینه کنترل و تنظیم گازهای آالینده سیستمهای بزرگتر معموال رقم
قابل توجهی از هزینه کل را به خود اختصاص میدهد .همچنین ،در بسیاری از سیستمهای تولید همزمان ،هزینههای سیستمهای کنترل آالیندهه��ا در ارزیابی اقتص��ادی پروژه در نظر
فناوری کنترل آلودگی موجود که BACTنام
گرفته میشود.
با پیش��رفت فناوری و ظه��ور فناوریهای نو
وارد بازار تجارت نیز ش��ده است .به طوری که
دارد تعیین شده اس��ت .این الزامات معموال
در حال حاضر مسئله انتشار گازهای آالینده
ش��رکتهایی که مقدار گازهای آالینده تولید شده توسط آنها کمتر از سهمیه مجاز آنها،
مقدار باقیمانده تا س��قف محدوده مجاز را به
ش��رکتهایی که گازهای آالینده زیادی تولید
میکنند میفروشند.
سیستمهای توزیع
هنگام��ی که هر س��ه سیس��تمهای زیر
مجموع��ه ش��امل سیس��تم تولی��د ،توزیع و مصرفکننده نهایی جدید هس��تند ،طراحان سیستمهای تولید همزمان میتوانند انتخاب
خود را از محدوده وس��یعتری از سیس��تمها
افزایش چشمگیر بار ضروری است ،انتخابها کمی گستردهتر میشود.
مالحظات طراحی
چگونگی توزیع باره��ای قدیمی و جدید،
تنوع و نوع سیس��تمهای قدیم��ی متصل به سیس��تم تولید همزمان تاثیر چش��مگیری بر مالحظات اقتصادی و انتخاب سیستم توزیع
بر جای میگ��ذارد .در س��اختمانهای چند
کاربره که کل مجموعه توسط یک مرجع واحد اداره میش��ود ،تمامی سیس��تمهای انرژی را
میتوان بر مبنای معیارهای طراحی و ساختار سیستمهای تولید همزمان برای دستیابی به بیش��ترین بهرهوری ممکن طراحی کرد .البته
طراحی این سیس��تمها ب��رای مجموعههای
قدیمی ی��ا جدید با مدیریت چندگانه بس��یار پیچیدهتراست .در چنین کاربردهایی ،سیستم
تولی��د همزمان باید با رعای��ت مالحظات زیر طراحی شود:
.1تیم طراحی سیستم تولید همزمان باید
نیازهای مختلف سیستم و بهرهوری اقتصادی
آن را به دقت مورد بررسی قرار دهد.
.2تیم اجرایی باید با برخی از افراد حاضر
در مجموعه توافقنامههایی را در زمینه محدوده اختیارات آنها به امضا برساند.
.3تی��م اجرایی باید معیارهای��ی را برای
تجهیزات و مصرفکنندگان جدید نیز در نظر گیرد.
ب��رای مث��ال ،در مراکز صنعت��ی یا مراکز
خرید ،ممکن است سیستم تولید همزمان در یک مجموعه برای تامین ظرفیت سرمایش��ی
و برق مورد نیاز مجموعه مورد اس��تفاده قرار
انج��ام دهن��د .در مواقعی که هر یک از س��ه
گیرد ،در حالی ک��ه در مجموعه دیگر قرارداد
راندمان آن هم چندان باال نباشد ،انتخابهای
و گرمایش��ی س��اختمان ب��دون نی��از به برق
زیر مجموعه یاد ش��ده از پیش وجود داشته و
طراحی بسیار محدود میشود .تنها در مواردی که تعویض سیستمهای قدیمی از نظر اقتصادی
مق��رون به صرفه و یا به دلیل موقعیتی مانند
بهرهبرداری تنها بر مبنای ظرفیت سرمایش��ی
تامی��ن گردد .البته در چنین مواردی میتوان
قرارداد بهرهب��رداری را به گونهای تنظیم کرد
که الگوی مصرف تمامی خریداران خدمات با
46
یکدیگر همسانس��ازی شده و از سیستمهای
اس��ت .انرژی الکتریکی به عنوان خروجی یک
تمامی سیس��تمهای هوارسان آب سرد مجهز
سرمایش��ی یا تامین بخش��ی از توان حرارتی
انرژی س��ازگار اس��تفاده گردد .ب��رای مثال،
به کویلهایی هس��تند که ب��ا اختالف دمای ( 10Kاز دمای 7˚Cتا )17˚Cقابلیت تامین الزام��ات مورد نیاز مصرفکنن��دگان را دارند.
بنابرای��ن ،انتخابهای تی��م طراحی و اجرای
نیروگاه سیستم تولید همزمان و شبکه توزیع به واس��طه عواملی مختلفی مانند معیارهای تولید ،توزیع و ترمینالها محدوده میشود.
در سیستمهای تولید همزمان بهینهسازی
ش��ده ،بهرهبرداری از تمامی شکلهای انرژی
سیس��تم تولید همزمان برای تامین ظرفیت خروجی محرکهای اصلی سیستم در مواقعی
که ظرفیت گرمایش��ی مورد نیاز باال و ظرفیت سرمایشی پایین اس��ت قابل استفاده خواهد بود .در چنین کاربردهایی ،جنبههای مکانیکی
سیس��تم تولید همزمان نیز باید همراس��تای سیستم الکتریکی مورد توجه قرار گیرد .بدین
منظور الزامات سیستمهای مکانیکی با الزامات واحد سوئیچینگ نیروگاه و تجهیزات ارتباطی مورد ارزیابی قرار گیرد.
تولید ش��ده در نیروگاه و تجهیزات الکتریکی /
بخار
افزایش یابد .توان خروجی محرکهای اصلی
گازی و توربینهای بخار در محدوده گستردهای
متصل به شبکه قابل استفاده باشد یا به نوعی
بخار قابل اس��تفاده هس��تند .انتخ��اب این
تبدیل شود.
اصل��ی و ژنرات��ور بازیابی گرمای بخ��ار که به
مکانیکی موجود باید به حداکثر مقدار ممکن
موتوره��ای احتراق داخل��ی ،توربینهای
نیز باید به ش��کلی باشد که برای سیستمهای
از فش��ار و دما کارکرد بسیاری از سیستمهای
قابل تبدیل به بخار مورد نیاز چیلرهای جذبی
سیس��تمها اساسا بر مبنای ترکیبی از محرک
توزیع انرژی خروجی
بهترین و اقتصادیترین نتیجه ممکن منتهی
در سیس��تمهای الکتریک��ی ب��ا ی��ک یا
چند ولتاژ ،سیس��تمهای بخار فش��ار پایین، متوس��ط و باال ،سیستمهای تولید آب سرد و سیستمهای خنککاری ثانویه ،سیستمهای
گرمایش س��یال یا سیستمهای تولید آب گرم
دما باال و سیس��تمهای ذخیره انرژی حرارتی، اتصال داخلی سیستمها به یکدیگر باید مورد توجه قرار گیرد .تمامی تغییرات این سیستمها
باید در مراحل برنامهریزی نیروگاه مدنظر قرار گیرد.
انرژی الکتریکی
میشود انجام میگیرد.
برای تولید کار مکانیکی ،ظرفیت سرمایشی
یا گرمایشی میتوان به جای انرژی الکتریکی از
بخار نیز استفاده کرد .ولی انعطافپذیری بخار
در مقایسه با انرژی الکتریکی بسیار کمتر است. ضمن آن که توزیع بخار برای مصرفکنندگانی که در فواصل دور قرار دارند بسیار گرانتر تمام
میش��ود .در چنین کاربردهای��ی ،تولید کار مکانیکی با اس��تفاده از بخ��ار انعطافپذیری
چندانی ندارد.
دما /فش��ار بخار خروج��ی از توربینهای
گازی معموال به واس��طه مالحظات اقتصادی
انرژی الکتریکی را میت��وان به صوت کار
محدود میشود .چرا که نسبت افزایش هزینه
مورد استفاده قرار داد .مزیت انرژی الکتریکی
ژنرات��ور بازیابی گرما برای دس��تیابی به دما و
به سادگی از نقطهای به نقطه دیگر قابل انتقال
محص��والت احت��راق خروج��ی از توربی��ن با
مکانیک��ی ،ظرفیت سرمایش��ی یا گرمایش��ی
سیستم به افزایش سود حاصله از بهکارگیری
نس��بت به شکلهای دیگر انرژی ،آن است که
فش��ار بخار باالتر ،به دلی��ل ثابت بودن دمای
محدودیت همراه اس��ت .دم��ای محصوالت احت��راق خروج��ی از توربین مگ��ر در صورت استفاده از مشعلهای کمکی کانال مقدار ثابتی است .البته این محدودیت در مورد توربینهای بخار به این شکل وجود ندارد .تنها محدودیت در توربینهای بخار ،موقعیت اختناق اس��ت. چرا که استخراج بخار در تمامی نقاط در حین کاهش فشار /دما امکانپذیر است.
آب سرد
تمام ت��وان خروج��ی مح��رک اصلی را
میتوان به ظرفیت سرمایش��ی تبدیل کرد و سپس از آب س��رد تولید شده در واحدهای ترمین��ال سیس��تمهای مت��داول اس��تفاده کرد .در سیس��تمهای توزی��ع بزرگ باید نوع انرژی م��ورد اس��تفاده (ان��رژی الکتریکی، بخ��ار یا آب گرم) ب��رای تامین ظرفیت مورد نیاز سیس��تم تعیین ش��ود .از هر س��ه نوع
47
سیستم توزیع آب س��رد بهرهوری اقتصادی
حداکثر اختالف فش��ار سیس��تم را داش��ته
در صورت که برای هر یک از ساختمانها از
● انتخاب و مداربندی کویلهای سرمایی
چندان باالیی به همراه نخواهد داش��ت مگر یک سیستم مستقل استفاده شود.
در صورت��ی ک��ه ام��کان اس��تفاده از
بهکارگیری سیستم تولید همزمان مرکزی از
جری��ان در داخ��ل لولهه��ای کوی��ل نباید از
نظ��ر اقتصادی نیز قاب��ل توجیه خواهد بود.
در سیس��تمهای آب س��رد تولید همزمان، برای بهبود بهرهوری کلی سیستم میتوان از
روشه��ای مختلفی مانند کاهش هزینههای
کارکرد سیس��تم لولهکشی ،سیستم پمپاژ و اجزای جانبی آنها (مانند شیرها ،عایقکاری
و )...اس��تفاده کرد .چنین سیس��تمهایی تاکنون در کاربردهای مختلفی به کار گرفته
ش��دهاند و اصطالح��ات الزم ب��ر روی آنها
اعمال ش��ده اس��ت (;Avery et al. 1990 .)Becker 1975; Mannion 1988
ب��رای کاه��ش هزینه سیس��تمهای آبی
انرژی الکتریکی ،ان��رژی گرمایی بخار یا آب
جری��ان متغیر بای��د مالحظات زی��ر در نظر
سرمایشی یا گرمایش��ی مورد نیاز ساختمان
● شدت جریان عبوری از پمپهای اصلی
یا فرایندها اس��تفاده کرد .به عنوان روش��ی
دیگر ،میتوان از انرژیهای یاد شده به طور
باید بر مبنای اختالف دماهای باالی آب سرد (∆ )T=13Kو موقعیت مورد نظر هوای رفت
سیس��تم توزیع آب سرد وجود داشته باشد،
گرم میتوان مس��تقیما برای تامین ظرفیت
باشند.
گرفته شود:
و سیس��تم اولیه توزیع آب بای��د با مجموع
انجام گیرد .این در حالی اس��ت که س��رعت 1.5-3m/sبیشتر باشد .این کویلها گاهی به
صورت هش��ت تا ده ردیفه طراحی و س��اخته میش��وند ،ول��ی افزایش افت فش��ار و هزینه
مضاع��ف این کویلها با کاه��ش هزینه پمپ مورد نیاز و لولهکشی توزیع آب در سیستمهای
توزیع بلند جبران خواهد شد .برای مثال ،اگر اخت�لاف دم��ای آب ورودی و خروجی کویل 12Kباشد ،شدت جریان آب مورد نیاز در آن
به اندازه یک سوم کویلی با اختالف دمای 4K خواهد بود.
● طراح��ی و س��اخت موفقیتآمی��ز این
سیس��تمهای مس��تلزم دقت باالیی است .در
کت��اب راهنمای طراحی سیس��تمهای تهویه
مطبوع ( )Lorsch 1993اطالعات بیشتری در زمینه طراحی این سیستمها ارائه شده است.
آب گرم
ش��دت جریان مورد نیاز در تمامی کویلهای
گرم��ای خروج��ی از سیس��تمهای تولید
توزی��ع آب در م��دار این سیس��تمها باید به
متوس��ط و ب��اال ( LTW، MTWو )HTW
در ساختمانهای مس��تقل یا مشترک،
اصل��ی به گردش درمیآید از آب س��رد مدار
آب گرم و س��رد آن اس��ت که در سیستمهای
سرد ،بهترین روش تامین ظرفیت مورد نیاز
● در تمام��ی کویلها برای کنترل جریان
میتوان با استفاده از مدارهای سری و موازی
اس��تفاده شود .در این سیستمها برای کنترل
اختالف دم��ای 55Kو ش��دت جریان پایین
سه راهه یا مسیرهای میانبر برای برگردان آب
راهنما اطالعات بیشتری در این زمینه موجود
غیر مس��تقیم در داخل مبدلهای حرارتی،
چیلرهای کمپرسوری یا جذبی و دستگاههای رطوبتگیری جذبی استفاده کرد.
در ص��ورت موج��ود بودن ش��بکه توزیع آب
ساختمان اس��تفاده از سیستمهای مرکزی تولی��د و توزیع آب س��رد اس��ت .در چنین
کاربردهایی تنها باید یک ارتباط داخلی بین سیس��تم تولید همزمان در نظر گرفته شود.
در صورتی که در س��اختمانها از یک یا چند نوع چیلر با وضعیت کارکرد مطلوب استفاده
شود ،بهکارگیری سیس��تم تولید همزمان و
س��رمایی حلقه اولیه مطابقت داشته باشد.
همزمان در سیستمهای توزیع آب دما پایین،
گونهای باش��د که آب س��ردی ک��ه در حلقه
قابل استفاده است .تفاوت عمده سیستمهای
ثانویه بیشتر نباشد.
آب گرم دما پایین (با دمای حداکثر ،)120˚C
عب��وری بای��د از ش��یرهای اختن��اق دو راهه
مختلف ،طراحی سیستم را میتوان بر مبنای
شدت جریان عبوری از کویل نباید از شیرهای
انج��ام داد .در فص��ل دوازده��م از این کتاب
رفت به خط برگش��ت استفاده شود .شیرهای
اس��ت .بدین ترتی��ب ،حتا تجهیزات��ی مانند
تعبیه شده در این سیستمها باید قابلیتهای
کافی برای کنت��رل و قطع کامل جریان تحت
رادیاتورها و کنوکتورها که اختالف دمای آنها 10Kاس��ت را نیز میتوان بر مبنای اختالف
48
گرمایی و در رده آخر بهرهوری و نحوه استفاده
از انرژی گرم��ای خروجی باید مورد توجه قرار گیرد .برای مث��ال ،اگر ام��کان تبدیل انرژی
حرارتی محصوالت احتراق خروجی از توربین
گازی به توان محوری با بهرهوری اقتصادی باال
وجود داش��ته باش��د ،به جای استفاده از یک چیلر جذبی دما پایین که راندمان چندان باالیی ندارد ،بهتر از همین روش استفاده شود.
در سیس��تمهای توزیع آب سرد و گرم،
ب��ا افزایش دمای هوای محیط یا کاهش بار، به ترتیب دمای آب گرم رفت کاهش و دمای
آب س��رد در خط رفت افزای��ش مییابد .هر دوی روشهای مذکور موجب کاهش مصرف س��وخت یا ان��رژی الکتریکی و پایدار ش��دن
وضعیت کارکرد شیر کنترل جریان میشود. دمای سیس��تمهای بزرگ تنظیم نمود .برای مثال ،عالوه بر مداربندیهای مطرح شده در
فصل دوازده��م ،واحدهای گرمایی را میتوان بدون اس��تفاده از خط آب رفت و برگش��ت به صورت س��ری و موازی با لولهکش��ی آب گرم
س��اختمان نصب نمود .در صورت اس��تفاده از سیس��تم لولهکش��ی موازی برای پنج واحد
گرمایی ،برای هر یک از انشعابهای میتوان کاه��ش دم��ای آب را در فواصل 10Kدر نظر گرفت .بدی��ن ترتیب در اولین گروه واحدهای
گرمایی ،دمای آب از 120˚Cتا دمای 110˚C
کاهش پیدا میکند .به همین ترتیب در آخرین ردیف ،ای��ن دمای از 75˚Cت��ا دمای 65˚C
کاهش مییاب��د .در این سیس��تمها ،کنترل
دم��ا صرفنظر از اختالف دم��ای آب ورودی و
خروجی با خاموش و روش��ن کردن فن توسط ترموستاتهای محلی انجام میگیرد.
به طور مش��ابه ،در واحده��ای بزرگتر با
کویلهای چند ردیفه مت��داول (بدون مغزی
فلزی) میتوان از ش��یرهای میانبر سه راهه، بر مبنای اختالف دمای 5-20Kبرای تنظیم
جری��ان آب در داخ��ل کوی��ل اس��تفاده کرد. مداربن��دی کوی��ل این سیس��تمها معموال بر مبنای جریان مستقیم یا میانبر از اولین ردیف لوله به دومی��ن ردیف ،تا آخرین ردیف لولهها ادامه مییابد .به طوری که تمامی لولهها یک حلقه گردش آب واحد را تشکیل میدهند. در سیس��تمهای آب��ی با دمای متوس��ط (بی��ن 120˚Cتا )175˚Cو دما باال (با دمای ˚ 175و باالتر) ،اخت�لاف دمای آب ورودی و خروجی سیس��تم باز هم باالتر در نظر گرفته میش��ود .ولی م��دار لولهکش��ی داخلی این
البت��ه در چنین م��واردی ،افزای��ش هزینه
مرتبط با پمپاژ سیال در داخل سیستم نباید نادیده گرفته شود.
نکته قابل توجه آن است که در هر دوی
سیس��تمهای آب گرم و س��رد ،در محدوده
مش��خصی از بار جزیی ،هزینه کاهش جریان به واس��طه تغییر سرعت پمپ و حجم هوای عبوری از سیستم معموال بیش از صرفهجویی
ایج��اد ش��ده در مصرف انرژی اس��ت .برای مث��ال ،در سیس��تمهای آب س��رد ،کاهش
ت��وان الکتریک��ی مصرف��ی توس��ط فنهای حج��م متغی��ر ب��ه ع�لاوه صرفهجوییهای
سیس��تمها معموال به طور مستقیم به حلقه
مرتبط با پمپاژ س��یال از صرفهجویی حاصل
دوردس��ت این سیستمها را میتوان به همراه
دمای آب بیش��تر خواهد ب��ود .ضمن آن که
به ژنراتورهای بخار متصل نمود.
واسطه الزامات کنترل رطوبت فضای داخل
اصل��ی متص��ل نمیش��ود .س��اختمانهای
از کاه��ش ظرفیت چیلر به واس��طه افزایش
سیستمهای توزیع بخار و ترمینالهای مربوطه
افزایش دمای آب س��رد تولیدی چیلر نیز به
در مواقعی که امکان انتخاب وجود دارد،
ساختمان محدود میشود.
ت��وان خروجی مح��رک اصلی بای��د بر مبنای
عوامل یاد شده باید برای تعیین موقعیت
مواقعی در درجه اول باید به کار مفید دریافتی
بهترین کارایی را خواهند داشت به دقت مورد
اولویته��ای موجود تعیین ش��ود .در چنین
بار جزیی که در آن سیس��تم آب س��رد و گرم
توجه شود .در مرحله بعد راندمان تبدیل انرژی
بررسی قرار گیرد.
49
طراحی سیستمهای گرمایشی -سرمایشی آبی ASHRAE SYSTEMS AND EQUIPMENT HANDBOOK - Chapter 6
سیستمهایی که با اس��تفاده از آب گرم یا سردشده ،برای انتقال یا اخذ گرما با مبدا و مقص د معین به کار میروند ،سیس��تمهای آبی مینامی��م.در این فرآیند ،آب از طری��ق لولههای متصل به دیگهای بخار یا آبگرمکن یا چیلرها ،جهت انتقال حرارت موجود در یک بخش یا فرآین د به کار گرفته میشود. سیستمهای آبی بر اساس 5عامل تقسیم بندی میشوند: -1دمای کار -2نحوه جریان -3فشار -4موقعیت استقرار لولهها -5استقرار پمپهای متحرک بر اس��اس نحوه جریان آب سیستمهای گرمایش آبی به دو دسته تقسیم بندی میشوند: -1سیس�تمهای ثقل�ی :ب��ر اس��اس اختالف چگال��ی بین آب رفتوبرگشتی عمل میکنند. -2سیستمهای اجباری :با استفاده از یک پمپ الکتریکی جریان مور د نیاز را تامین میکنند. امروزه سیستمهای ثقلی به ندرت استفاده میشوند؛ بنابراین ،در این مقاله ،از شرح آنها صرفنظر میکنیم .جهت اطالعات بیشتر در
زمینه سیستمهای ثقلی به راهنمای شیوههای راهاندازی دستگاههای تهویه هوا مراجعه نماییدکه پیش از سال 1957تدوین شده است. سیس��تمهای آبی ،میتوانند به دو صورت یکطرفه یا گردش��ی، طراحی و ساخته شوند .در این مقاله ،به تشریح سیستمهای گردشی اجباری میپردازیم.
اصول کلی
در طراحی سیس��تمهای آبی ،بازده و توجیه اقتصادی سیس��تم
تح��ت تاثیر روابط پیچی��ده بین اجزای متنوع آن ق��رار دارد .تعیین درجه حرارت آب ،استقرارخطوط انتقال آب ،انتخاب پمپ ،انتخاب ترمینال یا واحدهای پایانه ای و روش کنترل فرآیند ،از جمله عواملی هس��تند که همگی به یکدیگر وابستهاند .اندازه و پیچیدگی سیستم آب��ی طراحی ش��ده ،در عملک��رد بهتر مجموعه نق��ش تعیین کننده ای دارد .ام��روزه در امری��کا ،طراحی سیس��تمهای گرمایش آبی ،بر اس��اس شیوههای مقطعی صورت میگیرد که در آن از اختالف درجه حرارتی ،معادل جهت تعیین میزان جریان آب استفاده میشود؛ ولی تقریبا در تمامیکاربردهای عمومی ،سیس��تمهای آبی برای گرمایش و س��رمایش س��اختمانهای بزرگ و س��ازههای پیچیده از این روش استفاده میشود.
50
سیستمهای حرارتی با درجه حرارت باال این سیستمها ،در دمایی باالتر از 175درجه سانتیگرا د و فشاری حدود 2مگاپاس��کال به کار گرفته میش��وند .در این روش ،ماکزیمم درجه حرارت و فش��ار اعمالپذیر به دیگهای بخار و دیگر تجهیزات به ترتیب برابر 200درجه سانتیگراد و 2مگاپاسکال است .الزم است پارامتر فشار و درجه حرارت هر یک از اجزای سیستم ،جهت حصول اطمینان از هماهنگی با موقعیت طراحی سیستم بازبینی شود.
سیستمهای سرمایش با آب سرد این سیس��تمها ،جهت س��رمایش ،معموال با اس��تفاده از آبی با دمای 4تا 13درجه سانتیگراد (معموال 7درجه سانتیگراد) و فشاری بیش از 830کیلو پاس��کال به کار گرفته میشود .در این روش ،برای ی یا جلوگیری از یخزدن کویلع از ضدیخ یا آبنمک با کاربردهای عموم دمایی کمتر از 4درجه سانتیگراد استفاده میشود .شایان ذکر است
طبقهبندی بر اساس درجه حرارت سیستمهای آبی با درجه حرارت پایین
دیگه��ا و مخازن با درجه حرارت پایین س��اخته ش��دهاند که بر
اس��اس استاندارد ،ASMEتحت فشار و درجهحرارت خاصی ساخته شدهان د و برای این گونه تقسیمبندیها به کار گرفته میشوند .حداکثر فشارکاری برای مخازن کمفشار با دمای ماکزیمم 120درجهسانتیگراد، معادل 1100کیلوپاس��کال اس��ت .حداکثر فش��ارکاری عادی ،برای دیگهای بخار در سیس��تمهای آبی کم فشار 200کیلوپاسکال است؛ با وجود ای��ن ،طراحی ،آزمایش و راهاندازی این دیگها ،بر اس��اس فشار کاری بیشتری انجام میشود. از جمل��ه ش��یوههای کار برای انتقال ح��رارت در روش گرمایش آب��ی ،با درجه ح��رارت پایین ،میتوان ب��ه روش تبدیل بخار به مایع یا مایعبهمایع اش��اره کرد .از سیستمهای آبی با درجه حرارت پایین، در محدوده س��اختمانهای کوچک تا س��اختمانهای خیلی بزرگ و پیچیده استفاده میشود.
سیستمهای آبی با درجه حرارت متوسط
این سیس��تمها در دمایی بین 120تا 175درجه س��انتیگرا د و با
فشاری کمتر از 1100کیلو پاسکال به کار گرفته میشود .طراحی این سیس��تمها ،در موقعیت معمولی و با فرض وارد شدن حرارتی معادل 120تا 160درجه س��انتیگراد و فشار 1مگاپاسکال به دیگهای بخار و تجهیزات صورت میگیرد.
که در سیس��تمهای سرمایش آبی ایدهآل ،میتوان از آبی با دمای 15
درجه سانتیگراد یا باالتر استفاده کرد.
سیستمهای آبی دو فصلی این سیس��تمها ،ترکیبی از گرمایش ،سرمایش و گردش آب گرم یا س��ر د اس��ت که از طریق لولههای تعبییه ش��ده و تجهیزات انتقال حرارت صورت میگیرد .فش��ار و درجه حرارت در این روش ،مش��ابه سیس��تمهای آبی با دمای پایین اس��ت؛ به طوری که دمای آب مورد اس��تفاده در فصل زمستان ،به حدود 38تا 65درجه سانتیگراد و در فصل تابستان ،به حدود 4تا 7درجه سانتیگرا د میرسد. ترمینالها از قس��متهایی نظیر انواع وس��ایل تب��ادل حرارتی، همچ��ون رادیاتورهای چدنی ،لولههای پره دار،فنکویل ،کنوکتورها، تهویهکنندهها ،ایس��تگاه مرکزی انتقال ه��وا ،صفحات توزیع حرارت و صفحات ذوب برف تش��کیل ش��ده اس��ت .در ای��ن روش ،به علت تامین انرژی از طریق دیگهای بخار یا منابع انرژی خورشیدی ،الزم اس��ت از مخزن بزرگی جهت تامین انرژی ورودی اس��تفاده شود .در این مقاله ،به تش��ریح اصول طراحی و انتخاب شیوههای لولهکشی و اجزای سیس��تمهای آبی با درجه حرارت پایین ،آب س��ر د شده و نیز سیستمهای آبی دو فصلی میپردازیم.
سیستمهای بسته در این مقاله ،صرفا به تش��ریح سیس��تمهای بس��ته میپردازیم. مهمترین اختالف سیستمهای باز و بسته ،عبارت است از وجود سطح
51
مش��ترک آب با یک گاز تراکم پذیر (مثل هوا) یا یک سطح االستیکی
(دیافراگم) .در سیس��تمهای بس��ته ،تمایز موجود ،در واقع شکلی از
تشریح سیستمهای بسته محسوب میشود .اصل این تعریف ،مبنای
درک تحوالت دینامیکی سیس��تمها اس��ت .توضیحات فوق ،ظاهرا مربوط به یک سیستم باز است؛ اما در واقع ،سیستم مور د نظر ،یک
سیس��تم بسته است .سطح مشترک اتمسفر یک مخزن ،به سادگی، فشار سیس��تم را تثبیت میکند .سیس��تمهای آبی باز ،دارای بیش
از یک س��طح مش��ترک هس��تند؛ به طور مثال ،میتوان به برجهای
خنککننده اش��اره کرد که حداقل دارای دو نقطه (س��طح) مشترک هستند.
محفظه آب برج و لوله یا نازلهای برج
یکی از اختالفات اصلی هیدرولیکی بین سیستمهای باز و بسته،
این اس��ت که برخی از اجزای هیدرولیکی سیس��تمهای بسته ،قابل
اس��تفاده نیستند .برای توضیح بیشتر اختالفات موجود بین ساختار هیدرولیکی یک سیس��تم باز نسبت به یک سیستم بسته میتوان به
موارد زیر اشاره کرد:
-1عدم امکان ایجا د جریان از طریق اختالف فشار استاتیکی -2عدم ایجاد نیروی باالبر استاتیکی توسط پمپ -3تماس دائم مجموعه لولهها با آب اشاره کرد.
سیستم پایه
تصوی��ر ( )1قس��متهای اصل��ی ی��ک سیس��تم آب��ی بس��ته را
نش��ان میده��د .از دیگ��ر قس��متهای این سیس��تم ،میت��وان به ش��یرها،هواکشها ،رگالتورها و ...اشاره کرد؛ اما این قسمتها ،در
سیس��تم پایه ،به اندازه بخشهای اصلی سیس��تم ،حیاتی نیستند.
اجزای اصلی عبارتن د از: ● تجهیزات تبادل حرارت ● منبع یا مولد ● محفظه انبساط ● پمپ ● سیستم توزیع بر اس��اس تئوری ارائه ش��ده ،یک سیس��تم آبی باید با 5قسمت مذکور راهاندازی ش��ود .این اجزا ،به دو بخش حرارتی و هیدرولیکی تقس��یم میشوند که اجزای حرارتی ش��امل تجهیزات تبادل حرارت، مولد ،محفظه انبس��اط و اجزای هیدرولیکی ش��امل سیستم توزیع، پمپ و محفظه انبساط میشود .محفظه انبساط ،تنها قسمتی است که جزو زیر مجموعه هر دو بخش حرارتی و هیدرولیکی سیستم قرار میگیرد.
اجزای حرارتی تجهیزات تبادل حرارت وس��ایلی هستند که باعث انتقال گرما به بیرون یا داخل سیستم میش��وند .بار تجهیزات تبادل حرارت ،به عنوان یک تغییر محسوب میشود .انتشار گرما به محیط بیرون ،در فرآیند گرمایش و جذب گرما از محیط و در فرآیند س��رمایش ،مهمترین مشخصه تجهیزات تبادل
تصویر ()1
حرارتی محس��وب میش��ود .گرمایش یا س��رمایش محسوس،میزان حرارت ورودی یا خروجی ،با استفاده از رابطه زیر محاسبه میشود.
52
=Uضریب کلی انتقال حرارت ()W/m2˚k
که در آن:
=Aسطح مقطع انتقال حرارت ()m²
= qنرخ انتقال حرارت از هوا یا بر هوا ()W
=LMTDاختالف درجه حرارت لگاریتمیآب گرم یا سرد
=Qaنرخ جریان هوا ()L/s
نرخ گرمای گرفتهش��ده توس��ط واس��ط (آب) ،برای سرمایش و
=Paچگالی هوا ()kg/m3
رطوبت زدایی ،به صورت زیر محاسبه میشود :
=Cpگرمای ویژه هوا)(kj) (kg ˚k
=∆tافزایش درجه حرارت یا کاهش هوا()k
در موقعیت اس��تاندار د که چگالی هوا مع��ادل )kg/m ( 1.20و 3
گرمای ویژه معادل )kj/kg ˚k(1باش��د ،معادله 1به صورت معادله 2
درخواهد آمد.
در ای��ن موقعیت ،مب��دل حرارتی یا کویل ،گرم��ا را از آب به آب
منتقل میکند .در مبدل حرارتی ویژه ،میزان گرمای ورودی یا خروجی
آبی که تا ح د متوس��ط گرم یا س��ر د شده اس��ت ،به عنوان بخشی از س��طح مقطع انتقال حرارت محسوب میش��ود .اختالف دمای بین
آب ،دمای متوس��ط و ضری��ب انتقال حرارت کل که خ��و د تابعی از
که در آن: =qtنرخ تبادل حرارت ()W =Wدبی جرمی()kg/s
=∆hاختالف آنتالپی میان ورودی و خروجی ب��رای خنک کردن کوی��ل ،از طریق هوا ،از معادله زیر اس��تفاده میشود: که این معادله در موقعیت اس��تاندار د هوا با چگالی 1.20kg∕m³
به صورت زیر در میآید:
سرعت سیال ،موقعیت دمای متوسط ،شکل هندسی سطوح انتقال
حرارت و دیگر عوامل تاثیر گذار اس��ت ،از جمله پارامترهایی هستند
که میتوانند در میزان انتقال حرارت موثر باشند. که در آن:
= qمیزان انتقال حرارت از طریق مبدل حرارتی
حرارت انتقالیافته از آب یا به آب ای��ن پارامت��ر ،تابعی از می��زان جریان ،گرمای ویژه و نوس��انات دمای آب عبوری از مبدل حرارتی اس��ت و به صورت معادله زیر بیان میشود: که در آن: =qwمیزان انتقال حرارت از آب یا به آب ()W =mدبی جرمیآب ()kg/s =∆tافزایش یا کاهش دمای آب در دستگاه ()k
=1000ضریب ثابت برای تبدیل کیلوژول به ژول در سیستمهای آبی به س��ادگی میتوان با استفاده از معادله زیر جریان آب را به صورت حجمیبیان کرد: که در آن: = Qwمیزان جریان آب ()L/s =pwچگالی آب ()kg / m³
در موقعیت اس��تاندار د که چگالی آب برابر 1000 kg / m³وگرمای
53
وی��ژه 41018 (kj/kg˚k)،اس��ت ،معادله 8به ص��ورت زیر در خواهد آمد:
از معادالت 8و ،9میتوان برای تعیین میزان حرارت انتقالیافته
از طری��ق تجهی��زات تبادل حرارتی ،قس��مت مول د ی��ا بخش متصل به سیس��تم لوله کشی اس��تفاده کرد .در فرآین د طراحی یا عیبیابی
سیس��تم ،میتوان ب��ا بهکارگیری مولد در عملک��ر د تجهیزات تبادل
حرارت ،تعادل ایجاد کرد.
ظرفی��ت انتقال ح��رارت لولهها از مع��ادالت 8و 9میتوان برای
تعیین ظرفیت انتقال حرارت لولهها یا سیس��تم توزیع و قسمتهای مرتبط با آن اس��تفاده کرد .در برخی م��وارد ،اختالف دمای موجود
یدهد که ( ،)∆tمحدوده زمانی نیز خوانده میشود .تحقیقات نشان م
در موقعیت مختلف ،انتقال آب از طریق لوله کشی (Qwهای متفاوت) ظرفیت انتقال حرارت qwخواهد بود .اغلب تجهیزات تبادل حرارت،
به صورت مبدلهای حرارتی آب به بخار یا آب به آب طراحی و ساخته
میش��وند .معموال جهت تبادل حرارت از روشهای خاصی استفاده میشو د که در زیر به برخی از آنها اشاره میکنیم.
تجهیزات تبادل حرارت گرمایش
● کویلهای گرمایی در سیستمهای مرکزی تهوی ه مطبوع
تصویر ()3
● کویلهای پیشگرمکن در سیستمهای مرکزی تهویه مطبوع ● کویلهای دوباره گرمکن به صورت مرکزی یا محلی ● رادیاتورها از نوع لولهپرهدار
● رادیاتورها و کنوکتورهای قرنیزی ● یونیت هیترها ● فن کویلها
● مبدلهای حرارتی آب به آب
● صفحات گرمایش تابشی ● صفحات ذوب برف
● تجهیزات تبادل حرارت سرمایش ● کویلها در واحدهای مرکزی
● فنکویلها
● واحدهای القایی
● صفحات تشعشعی سرمایش
● مب دلهای حرارتی آب به آب
مولدها
مولد ،قس��متی اس��ت که در آن گرما به سیستم ،اضافه میشود
تصویر ()2
(گرمایش) یا از آن حذف میش��ود(س��رمایش) .در موقعیت ایدهآل،
مق��دار ان��رژی ورودی یا خروجی مولد ،برابر با می��زان ورو د و خروج
54
● چیلر جذبی ● پمپ گرمایی ● مبدلهای حرارتی هوا به آب ● مبدلهای حرارتی آب به آب در فرآین�� د انتخاب مول��د ،دو پارامتر ظرفی��ت کل و قابلیت بار جزی��ی ،مد نظر قرار میگیرد .برخی اوقات ،این دو پارامتر ،نس��بت برگشتناپذیر نامیده میشوند .رابطه زیر ،نسبت برگشت را به صورت درصدی از ظرفیت کل نشان میدهد ()10
حداقل ظرفیت =100نسبت برگشت ظرفیت طراحی
در برخی موارد نیز ،از معکوس نسبت برگشت استفاده میشود. به طور مثال ،نس��بت برگش��ت 25درص د را به ص��ورت عدد 4بیان ح��رارت از طری��ق تجهی��زات تب��ادل ح��رارت اس��ت .در موقعیت مس��اوی(جایگزین) ،انرژی تجهیزات تبادل ح��رارت و انرژی مولد با یکدیگر برابر و در جهت مخالف هم هس��تند .ش��ایان ذکر اس��ت که در صورت محاس��به دقیق ای��ن دو کمیت (ان��رژی تجهیزات تبادل حرارت و انرژی مولد) ،میزان اختالف دما و جریان مولد و تجهیزات تبادل حرارت با یکدیگر مساوی خواهد بود .معادالت 8و ،9ظرفیت مول د را همچون ظرفیت تجهی��زات تبادل حرارت بیان میکنند .هر وسیلهای که برای گرمایش و سرمایش آب ،تحت موقعیت کنترلشده ی شود ،میتوان به عنوان یک مول د به کار گرفت .در زیر، اس��تفاده م به تعدادی از مولدهای پرکاربرد در سیس��تمهای گرمایش و سرمایش اشاره شده است.
مولدهای گرمایش ● دیگ آب گرم
● مبدل حرارتی بخار به آب ● مبدل حرارتی آب به آب ● صفحات خورشیدی ● تجهیزات بازیاب حرارت ● مبدلهای حرارتی گازهای خروجی دودکش ● مبدل حرارتی کوره سوخت ● مبدل حرارتی هوا به اب
مولدهای سرمایش ● چیلر تراکمی
میکنیم .نس��بت برگشت ،تاثیر چشمگیری بر عملکر د سیستم دارد. در نظ��ر نگرفتن توانایی تقویت قطعات سیس��تم مول��د ،باعث ایجا د اختالف��ات زی��ادی در عملکر د سیس��تم یا صرف ان��رژی بیش از حد میشود .نسبت برگشت در انتخاب طراحی سیستم و تجهیزات نهایی آن ،تاثیر بهسزایی دارد.
دماهای سیستم
دماهای طراحی و محدودههای دمایی ،با در نظر گرفتن ملزومات
و موقعیت اقتصادی اجزای سیستم ،انتخاب میشوند ؛ به طور مثال، برای سیس��تم گرمایش��ی که بای د در دمای 240درجه س��انتیگراد و با رطوبت نس��بی 50درص د فعالیت کند ،دمای نقطه ش��بنم معادل 13درجه س��انتیگرا د بوده و میتواند دمای آب را حداکثر به 16درجه سانتیگراد برساند. در مقاب��ل حداق��ل دمای کارب��ردی یخچال ،ب��ا در نظر گرفتن نقطه انجما د و توجیه اقتصادی ،حدود 4درجه س��انتیگرا د اس��ت. این دما محدودیتهای متعددی را در سیس��تمهای آبی با آب س��ر د ش��ده ایجاد میکند .در یک سیستم گرمایش ،حداکثر دمای آب گرم ش��ده بر اساس استاندارد ،ASMEبرابر 120درجه سانتیگرا د است؛ در حالیکه درجه حرارت محیط قدری بیش��تر از 24درجه سانتیگرا د اس��ت .درج��ه حرارت واقعی فراین��د و محدوده دمای��ی آن از طریق طراح��ی تجهیزات مولد صورت میگی��رد .در اغلب موار د مالحظات اقتصادی نس��بت به رون د عملی فرایند (سیس��تمهای پمپاژ و توزیع) برتری داش��ته که این مس��ئله منجر به اس��تفاده از حداکثر محدوده دمایی ممکن ( )∆tمیشود.
55
HVAC APPLICATIONS INDUSTRY NEWS
PRODUCT NEWS SYSTEMS & EQUIPMENT
HVAC FUNDAMENTALS
ASHRAE PUBLICATIONS
REFRIGERATION
ASHRAE JOURNAL
ASHRAE NEWS
بار سرمایشی ASHRAE Refrigeration Handbook 2002 – IP Edition
اجزای بار سرمایشی
.1بار انتقالی ،همان حرارت انتقال پیداکرده به فضای سردش��ده
به واسطه سطح آن است.
.2بار تولیدی ،همان حرارت گرفتهشده از فضا و حرارت تولیدی
به وسیله محصوالتی است که به داخل آورده و نگهداری میشوند.
.3بار داخلی ،همان حرارت تولیدی به وسیله منابع داخلی مثل
المپها ،موتورهای الکتریکی و افراد در حال کار در آن فضا است.
.4ب��ار هوای ورودی به داخل ،همان حرارت تولیدی به واس��طه
هوای ورودی به داخل فضای سرد شده است.
موقعیت پایدار از طریق رابطه 1به دست آورد: که در آن:
= qبهره حرارتی ()Btu/h
= Aمساحت خارجی مقطع ( )ft 2
= Δtاختالف دمای هوای بین بیرون و داخل محفظه س��رد ()°F
هستند.
ضری��ب کلی انتقال حرارت ( )Uبرای دیوار ،س��قف و کف اتاق را
میتوان از رابطه زیر به دست آورد:
.5بار مربوط به تجهیزات
چهار جز اول ،کل بار حرارتی را تشکیل میدهد خالص که سیستم سرمایش��ی برای آن طراحی ش��ده و پنجمی هم ح��رارت تولیدی به وسیله تمامی دستگاههاست .در نتیجه ،بار حرارتی خالص ،به عالوه بار حرارتی تجهیزات ،مقدار باری اس��ت که باید کمپرسور را برای آن انتخاب کرد .این مقاله ،شامل رویههای محاسبه بار و اطالعات برای چهار جز اول و توصیههای تعیین بار برای پنجمین حالت است.
بار انتقالی
حرارت محس��وس دریافتی از طریق دیوارها ،کف اتاق و سقف در
که در آن:
= Uضریب کلی انتقال حرارت ()Btu/h.ft2.°F = xضخامت دیواره ()in
= kهدایت حرارتی مواد دیواره ()Btu.in/h.ft2.°F = hiهدایت سطح داخلی ()Btu/h.ft2.°F
= hoهدایت سطح خارجی ( )Btu/h.ft2.°Fهستند.
برای هوای ساکن مقدار 1.6 Btu/h.ft2.°Fبرای h0 , h1استفاده
رایجی دارد .اگر س��طح خارجی تحت وزش بادی با س��رعت 15mph
56
ق��رار گیرد ،مق��دار h0به 6 Btu/h.ft2.°Fافزای��ش پیدا میکند .در
دیواره��ای ضخیم و ب��ا هدایت پایین ،مق��دار x/kآنقدر مقدار uرا
میپردازد.
بار تولیدی
کاهش میدهد که l/h0و l/hiتاثیر کمی گذاش��ته و میتوان آنها را
بار سرمایش��ی اصل��ی ،حاصل از محصوالتی اس��ت که به داخل
بنابراین ،x/kمقاومت ترکیبی این مواد میتواند باشد .عامل uبرای
حرارت��ی که باید برای کاهش دمای محص��والت به دمای ذخیره
ح��ذف کرد .اغلب دیوارها ،بیش از یک ماده تش��کیلدهنده دارند و
فضای سرمایشی آورده شده و در آن نگهداری میشوند.
دیواری تخت و موازی از مواد 1و 2و 3به صورت زیر است:
زدوده ش��ود و حرارت تولیدی توسط محصوالت داخل محل ذخیره به خصوص میوه و س��بزیجات .مقدار حرارتی را که باید دفع ش��ود،
هدای��ت حرارت��ی چندی��ن عای��ق ذخی��ره س��رما ،در ج��دول
( )1آم��ده اس��ت .با توجه به عم��ر این عایقها طب��ق بخش 22از ASHRAE Handbook - Fundam entals 1997ای��ن مقادی��ر
کاهش پیدا میکنند .بخش 24از همین کتاب ،فهرست کاملتری از
خواص حرارتی مواد عایق و ساختمانی مختلف ارائه کرده است.
جدول ( ،)2حداقل ضخامت عایق گسترده Ply iso cyamarate
را با توجه به توصیههای به کار گرفته ش��ده در صنعت س��رمایش ارائه میدهد .این ضخامتها ،ممکن اس��ت برای تصحیح حرارت دریافتی
میتوان به صورت زیر محاسبه کرد:
حرارتی که باید برای رسیدن از دمای اولیه به دمایی پایینتر دفع
شود (باالی انجماد):
حرارتی که باید برای رسیدن از دمای اولیه به دمای انجماد دفع
شود:
حرارتی که برای انجماد باید دفع شود:
به وس��یله اجزا س��اختمان مث��ل فلز و چوب ،ش��بکههای موجود در بناه��ا و اتص��االت فلزی در ع��رض عایقبندیها افزای��ش پیدا کنند
حرارتی که باید برای رسیدن از دمای انجماد به دمایی پایینترازآن،
و مقاوم��ت حرارت��ی دیوار و س��قف را کاه��ش دهند .بخ��ش 24از
دفع شود:
چگونگی محاسبه حرارت دریافتی در طول سقف و دیوارهایی میپردازد
جدول ( )1هدایت حرارتی عایقهای ذخیره سرما
،ASHRAE Handbook - fandamential 1997ب��ه توصی��ف که پلهای حرارتی دارند .س��طح فلزی پانلهای پیش ساخته شده یا عایقبندی ش��ده ،تاثیری قابل چشمپوشی در عملکرد حرارتی دارند و
()k1 Btu.in/h.ft2.°F 1 هدایت حرارتی
عایق تخلیه پلی اورتان ()R-11 پلی ایزو سینورات سلولی ()R-141b
ب آوردن آنها در محاسبه عامل uصرفنظر کرد. میتوان از ب ه حسا
در اکث��ر موارد ،میتوان اختالف دمای ( )Δtرا برای جبران تاثیر
پلی استرین اکسترود شده ()R-142b پلی استرین گسترده (پهن) ()R-141b تخته چوب پنبهای
دوره 24س��اعته اعمال میش��وند و هنگام محاسبه حرارت دریافتی
Foam glass
خورش��یدی روی بار حرارتی تنظیم ک��رد .مقادیر جدول ( )3در یک
دیوارهها ،به دمای محفظه مورد نظر افزوده میش��وند .جذب گرمای
نهان ،هنگام انتقال رطوبت از طریق دیوارها ،سقفها و کف اتاقهای تاسیس��ات سرمایش��ی مدرن قابل چشمپوش��ی هس��تند .اطالعات بخ��ش 24از ASHRAE Handbook - fandamentals 1997را
میتوان برای محاس��به ،اینبار هنگام اس��تفاده از مواد نفوذپذیر ،به
کار ب��رد .بخش 26از همان کت��اب ،همدمایی طراحی خارجی برای ش��هرهای بزرگ را در اختیار قرار میده��د که دارای 0.4درصد خطا
هس��تند .اطالعات اضاف��ی برای عایقبندی حرارت��ی را میتوانید در بخشه��ای 22و 23از همین کتاب بیابی��د .بخش 28هم به بحث
در مورد محاس��بات بار ورودیههای مختلف آن در جزییات وسیعتری
2
.1مقادیر برای دمای میانگین 75°Fو طول عمر عایقبندی 180روز است. .2تقریبا براثر گذشت عمر هیچ تاثیری نمیپذیرد.
جدول ( )2مقدار مجاز تاثیر خورشید
ضخامت پلی ایزو سینورات (پهن) گسترده
آمریکای جنوبی
آمریکای شمالی
دمای انبار
57
= nزمان مورد نیاز (اختصاص داده شده) ( )hاست. در آنها:
Q1، Q2، Q3و = Q4حرارتهایی که بایددفع شوند(.)Btu
= mوزن محصوالت ()lb
= c1گرم��ای وی��ژه محصوالت در ب��االی دمای انجم��اد (Btu/
،)lb.°F
= t1دمای ابتدایی محصوالت در باالی نقطه انجماد (،)°F = t2دمای پایینتر محصوالت در باالی نقطه انجماد ()°F = tfدمای انجماد محصوالت ()°F
= hifگرمای نهان ذوب محصوالت ()Btu/lb
= c2گرمای ویژه محصوالت در زیر نقطه انجماد ()Btu/lb.°F = t3دمای نهایی محصوالت در زیر نقطه انجماد (.)°F
ظرفیت سرمایش مورد نیاز را برای محصوالتی که به داخل محل
ذخی��ره (انبار) آورده ش��دهاند ،میتوان از زمان م��ورد نیاز برای رفع حرارت محصوالت به دس��ت آورد؛ با این فرض که تمامی دمای آنها
خارج شده باشد .محاسبات به صورت زیر است:
رابط��ه 8را فقط برای ورود منظم و یکس��ان محصوالت به محل ذخیره (انبار) اس��تفاده مینمایند .مقدار بار سرمایش��ی تولید شده توسط ورود غیرهمس��ان ،میتواند خیلی از این مقدار بزرگتر باشد. گرمای نهان ذوب یک محص��ول را میتوان با ضرب مقدار محتویات آب��ی یک محصول ،در گرمای نهان ذوب آب به دس��ت آورد که 144 Btu/lbاست .اکثر محصوالت غذایی ،در محدوده دمایی 31°F~26 منجمد میش��وند .هنگامی هم که مقدار دقیق درجه انجماد معلوم نباشد ،میتوان آن را 28°Fدر نظر گرفت. مثال :1 میخواهیم 200 lbگوش��ت لخم گاو را از دمای 65°Fبه 40°F سرد کنیم و س��پس آن را منجمد و در دمای 0°Fنگهداری نماییم. محتویات رطوبت آن هم 64.5درصد اس��ت و گرمای نهان به صورت 144 × 0.695 = 100Btu/lbتعیین میشود .بار سرمایشی را تخمین بزنید.
حل:
که در آن:
= qبار میانگین سرمایش ()Btu/h
با استفاده از جدول ( ،)3گرمای ویژه گوشت گاو را پیدا میکنیم.
( )0.8 Btu/lb°Fبرای قبل از انجماد و برای پس از انجماد هم (0.4
.)Btu/lb.°F
برای سرد کردن از 65به :40°F برای سرد کردن از 40°Fبه انجماد:
جدول ( )3موقعیت موتور و تجهیزات محرک نس�بت به فضای سردشده یا جریان هوا انواع رایج سطوح (سطوح به رنگ تیره) سقف ( Slateنوعی سنگ) سقف قیری رنگ سیاه (سطوح به رنگ متوسط) چوب بیرنگ آجر کاشی قرمز سیمان تیره رنگهای سبز ،قرمز یا طولی (سطوح به رنگ روشن) سنگ سفید سیمان روشن رنگ سفید
58
گرمای نهان از گرمای دریافتی کل ،میتوان بخش محس��وس حرارتی را تعیین کرد.
بار داخلی
تجهیزات الکتریکی .تمامی انرژی الکتریکی توزیع شده در فضای
س��رد ش��ده ،باید درباره حرارتی داخلی گنجانده ش��ود .حرارتهای
همارز موتورهای الکتریکی هم در جدول ( )4آمده است.
لیفتراکه�ای چن�گکدار .این تجهیزات ،در برخی تاسیس��ات
میتوانند توزیعکننده بزرگ و متغیر بار باش��ند .هنگامی که چندین دس��تگاه در یک فضا باشند ،همگی آنها در سطح انرژی یکسان کار
جدول ( )4جذب حرارتی از موتورهای الکتریکی رایج موقعیت موتور و تجهیزات محرک نسبت به فضای سردشده یا جریان هوا
(مثال 3در بخش ،8روش��ی جایگزین برای این محاسبات نشان
میدهد).
میوههای تازه و سبزیجات ،در حین ذخیره تنفس کرده و حرارت
آزاد مینمایند .این حرارت ناشی از تنفس ،بسته به دمای محصوالت تغییر میکنند .هر چه دمای محصوالت پایینتر باشد ،مقدار حرارت
آزاد ش��ده هم پایینتر میآید .جدول 9در بخش ،8میزان حرارت را بر اس��اس نرخهای مختلف تنفس محصوالت مختلف نشان میدهد.
محاس��بات انجام ش��ده در مثال ،1ش��امل حرارت جذب ش��ده از کانتینر محصوالت وارد شده به فضای سرد شده نیست .هنگامی که
پالتها ،جعبهها و مواد بستهبندی نسبت قابلتوجهی از جرم ورودی
را تشکیل میدهند ،باید این بار حرارتی را هم محاسبه کرد.
معادالت 4تا 8برای محاسبات مجموعه حرارت دریافتی استفاده
میش��وند .هر گونه دفع رطوبت ،به شکل جذب حرارتی نهان پدیددار میش��ود .اغلب ،مقدار رطوبت موجود را تعیین و درصد وزن رطوبت به وزن محصوالت را پیدا کرده و با چنین اطالعاتی ،قس��مت گرمای نه��ان گرمای دریافتی کل را میتوان تعیین ک��رد .با کم کردن بخش
موتور داخل ،تجهیزات محرک خارج
مجموع:
موتور خارج ،تجهیزات محرک داخل
سرمایش از انجماد تا دمای انبار:
موتور داخل ،تجهیزات محرک داخل
برای انجماد:
کارایی موتور تحت بارگذاری کامل
rpm اسمی
درجهبندی قدرت موتور بر اساس نوع موتور اسب بخار
59
نمیکنند؛ برای مثال ،هنگام باال و پایین کردن چنگک ،انرژی مصرفی با ان��رژی مصرفی در حال��ت حرکت فرق دارد .تجهی��زات فرآیندی،
ممکن است تجهیزات آسیاب ،مخلوطکن و حتا پخت در یک فضای سردش��ده نگهداری مواد غذایی موجود باشند .دیگر منابع حرارتی،
میتوانند تجهیزات بستهبندی،ذوب چسب جامد و کارتنزنی باشند. منبع محتمل دیگر هم هوای جبرانی برای تجهیزات اس��ت که هوا را
از فضای سرد شده خارج مینماید.
اف�راد .افراد میتوانند به بار حرارت��ی بیفزایند و این افزایش ،به
عواملی وابس��ته است؛ مثل تعداد افراد ،نوع لباس آنها ،دمای اتاق و ن��وع کاری که انجام میدهند .میتوان بار حرارتی تولیدی توس��ط
افراد ( )qpرا به صورت زیر تعیین کرد:
که در آن ،tدمای فضای س��رد ش��ده بر حسب °Fاست .جدول
که در آن:
( ،)5میانگین بار حرارتی ناش��ی از حضور افراد در فضای س��رد شده
= qtمیانگی��ن حرارت جذب ش��ده طی دوره 24س��اعته یا دیگر
فضای سردشده میشوند با خود ،سطح حرارتی اضافی را رد میکنند.
= qبار محسوس و نهان سرمایش برای جریان کامل ()Btu/h
ج��دول ( )5را تغییر داد .یک تنظی��م محافظهکارانه از ضرب مقادیر
= Dfضریب جریان مسیر درها
را با اس��تفاده از رابطه 9نش��ان میدهد .هنگامی که افراد وارد یک
دورهها ()Btu/h
در نتیجه ،هنگامی که افراد زیادی وارد یا خارج ش��وند ،باید مقادیر
= Dtضریب بازبودن مسیر درها
محاسبه شده در مقادیر معادلههای 9و در یک ضریب 1.25است.
= Eکارایی دستگاه محافظ مسیر درها
ب�ار نهان .بخش گرمای نهان بار داخلی ،در مقایس��ه با بار کلی
س��رمایش خیلی کوچک بوده و به طور ع��ادی به عنوان کل حرارت
محسوس در خالصه بار کلی است .به هر حال ،هنگام حضور آب در
) Olama , Gosney (1995رواب��ط زی��ر را ب��رای جریان کامل
فراهم کردهاند:
تمیزکاری یا فرآیند ،باید بخش گرمای نهان محاسبه شود.
بار هوای ورودی به داخل
گرم��ا ،دریافت��ی از ه��وای ورودی از بیرون و باره��ای تجهیزات
مربوطه بیش از نیمی از بار س��رمایش انباره��ای توزیع و کاربردهای
سطوح برفکزده کریستالهای یخ
مشابه را شامل میشود.
ورود هوا به داخل با تبدیل هوا
ورود ه��وا به داخ��ل ،اغلب به دلیل اخت�لاف چگالی بین هوای
اتاقه��ا رخ میدهد (تصاویر 1و .)2برای یک حالت معمول که جرم
هوای گرم ورودی
بارانداز
ه��وای ورودی به داخل ،برابر جرم هوای خروج��ی به بیرون منهای رطوبت چگالیده اس��ت ،باید اتاق را جز در نق��اط ورودی ضروری و
مورد نیاز درزبندی کرد .اگر اتاق س��رد درزبندی نش��ده باشد ،هوای س��رد میتواند مس��تقیما جریان پیدا کند (در قسمت زیر بحث شده
است) .جذب حرارتی از طریق درها ،به روش زیر محاسبه میشود:
هوای سرد خروجی سطح یخبسته
تصوی�ر ( )1جریان جرم هوای س�رد و گرم که ب�رای درهای باز فریزر اتفاق میافتد.
60
جدول ( )5حرارت معادل برای افراد ساکن یک مکان حرارت معادل بر نفر Btu/h
هوا یو رود یب
که در آن:
دم ای
= qبار محسوس و نهان سرمایش ()Btu/h = Aمساحت مسیر در (،)ft2
= hiآنتالپی هوای ورودی به داخل ()Btu/lb = hrآنتالپی هوای سردشده ()Btu/lb
افت حرارتی محسوس ()tons/ft2
ه داخ
ل( )°F
دمای فضای سردشده °F
ای�ن نمودار بخش حرارتی محس�وس افت س�رمایش از طریق مسیر درها برای یک در با ارتفاع 10ftکه همواره باز است را نشان میدهد که جریانی نزدیک به موقعیت جریان کامل نازل دارد.
= ρiچگالی هوای ورودی به داخل ()lb/ft3 = gثابت گرانش = 32.174 ft/s2 = Hارتفاع مسیر در ()ft
= Fmضریب چگالی
دمای اتاق سرد ()°F
(بخش 6از ASHRAE Handbook - Fundamental 1997و
.)ASHRAE Psychromatico Chart List Air Enthalpy
رابطه 13در صورت استفاده شدن با نمودار ،3حالت ساده شده
خط اشباع
رابطه 11میشود:
که در آن:
طوب ر
= qبار محسوس و نهان سرمایش (،)Btu/h
تن
= Qs/Aبار محسوس هوای ورودی به داخل بر مساحت گشودگی
سب
رطوبت
100 ی٪
بارانداز
تصویر ( )3حرارت دریافتی محسوس به وسیله تبادل هوا برای درهای دائما باز هنگام وقوع جریان کامل
مسیر در ()tons/ft2 ه وای
= wعرض مسیر در
ف وق اش باع
= Rsنس��بت حرارت محس��وس ب��رای حرارت دریافت��ی از ورود
فریزر
( )°Fدمای محفظه خشک
تصویر ( )2نمایش سایکرامتریک تبادل هوای برای مسیر درهای فریزرهای رایج
ه��وا به داخل از جدول ( )6ی��ا (( )7یا از چارت )psychrometrics هستند.
مقادیر ،Rsاز جدول ( )6یا ( )7براساس رطوبت نسبی 90درصد
هس��تند .مقدار خطای کمی هنگام استفاده این مقادیر برای رطوبت
نس��بی 80درصد یا 100درص��د رخ میدهد .جمع این خطا و خطای ناش��ی از سادهس��ازی نتایج ،موجب حداکثر خطای تقریبی 4درصد
61
جدول ( )6نسبت حرارت محسوس ( )Rsبرای ورود هوای خارج به داخل فضاهای سرد شده دمای محفظه خشک فضای سرد ،با رطوبت نسبی 90٪بر حسب °F
مشخصات هوای بیرون رطوبت دما °F نستی ٪
یک مس��یر در ب��ه اتاقی بزرگ یا به فضای خ��ارج رخ میدهد .تحت این موقعیت Df ،برابر 1میش��ود Hendrix )1989( .و همکارانش
دریافتن��د ک��ه ضریب جریان ،Df = 0.8ب��رای اختالف دمایی 28°F
مق��داری ثابت خواهد بود؛ هنگامی که عبور و مرور جریان ،برای یک ورود و خروج بر دقیقه ،از طریق درهای سریع برابر باشد .تستهایی
که ( Meffert )1993و Downingدر اختالف دمایی 12°Fو 18°F
انجام داد ،ضریب جریان را حدود 101تعیین کردند .بر اس��اس این نتایج ،ضریب جریان توصیه شده برای درهای دورهای که در اختالف دمای��ی کمت��ر از 20°Fعمل مینماین��د ،برابر 101اس��ت و مقدار
توصیهشده آن برای اختالف دماییهای باالتر حدود 0.8است.
می��زان کارایی ( )Eدس��تگاههای محافظ مس��یرها ،درهای باز
برای درهای جدید ،درهای تاش��وی جدی��د و دیگر درهایی که کیپ نمیشوند ،حدود 0.95یا باالتر است .به هر حال ،بسته به نگهداری و حج��م رف��ت و آمد ،ممکن اس��ت این مقدار در حال��ت انجماد به
میشود .برای اس��تفاده منظم ،دورهای و غیرمنظم از در (در حالت
تنه��ا یا در ترکیب با هم) میتوان ضریب زمان باز بودن مس��یر در را تعیین کرد:
حدود 0.8و در دیگر کاربردها به حدود 0.85افت نماید .راهروهای درزبندی شده با درهای نواری یا درهای فشاری ،دارای ضریب کارایی
در مح��دوده 0.95 ~ 0.85ب��رای فریزرها و 0.95 ~ 0.9برای دیگر مسیرهای در است.
ورود مستقیم هوا به داخل توسط مسیر درها که در آن:
= Dtسهم اعشاری زمان باز بودن در = Pتعداد مسیرهای در
= θpزمان باز و بسته بودن در بر اساس ثانیه بر ورودی = θ0زمانی که در به سادگی متوقف میشود (دقیقه) = θdدوره زمانی روزانه (ساعت)
زم��ان محصول ،θpبرای درهایی با درکش س��یمی بین محدوده
25~15ثانیه بر ورودی تغییر میکند .زمان برای درهای س��ریع بین
محدوده 10~5ثانیه است و میتواند حتا تا 3ثانیه هم برسد .زمان θ0
رایجترین دلیل دریافت حرارتی توسط ورود هوا به داخل ،استفاده
از خ��روج مکانیکی هوا بدون هیچگونه ورود مکانیکی هوای جایگزین و در نتیجه افت فش��ار است .در فضاهای سرد مجهز به درهای ثابت یا راهروهای داخلی ،این هوا مس��تقیما از مسیر ورودیها و درها به
ساختمان وارد میش��ود .نتیجه آن هم مثل حالتی است که درهای باز اتاق در معرض وزش باد قرار گیرند که موجب دریافت حجم باالی
گرما میشود.
رابطه ،15برای تصحیح فش��ار منفی یا افزایش ظرفیت سرمایش
در رابطه با دریافت حرارتی از طریق ورود هوا به داخل است:
و ،θ1را بای��د تامینکننده تهیه کند Hendrix )1989( .و همکاران، دریافتند که جریان پایدار3 ،ثانیه پس از باز ش��دن در اتاق س��رد رخ
که در آن:
کرد.
= Vسرعت میانگین ()ft/min
میدهد .این حقیقت را میتوان در کاهش θpدر رابطه 14اس��تفاده
= qtبار متوسط سرمایش ()Btu/h
(مخصوصا برای درهای س��ریع که به طور قابل توجهی ،ورود هوا
= Aمساحت گشودگی مسیرها ( )ft
ضریب جریان مسیر در ،Dfنسبت تبدیل هوای واقعی به جریان
= hrآنتالپی هوای سرد ()Btu/lb
به داخل را کاهش میدهد).
کامل است .جریان کامل ،تنها در حالت غیرمعمول باز بودن پایداری
2
= hiآنتالپی هوای ورودی به داخل ()Btu/lb = ρrچگالی هوای سرد ( )lb/ft 3
62
= Dtسهم اعشاری زمان باز بودن در هستند.
واحده��ای س��رمایش در جریان هوا قرار میگیرن��د و تهویه آنها هم
مس��احت ،Aاز گش��ودگی جریان به داخل و جری��ان به خارج،
به صورت پرهای اس��ت؛ زی��را هوای خنک محدوده ق��درت موتور را
0.3تغیی��ر نمای��د .در باراندازها ،ب��ا رفت و آمد ب��االی خریداران،
ب��ا حدود 25درصد بارگ��ذاری ،باالتر از مقدار ان��رژی مصرفی همارز
تخمی��ن بزند .ب��رای ارزیابی س��رعت ،Vباید بزرگی فش��ار منفی یا
واقعی کار تعیین ش��ود .عموما تهویههای بخش س��رمایش جز دوره
کمی کوچکتر اس��ت .این مقدار نش��تی ،میتوان��د بیش ~ 1.0ft2
مدیریت بخ��ش باید میزان باز بودن درها را به صورت کامل یا جزیی
دیگ��ر نیروهایی را دانس��ت که تولید جری��ان مینمایند .اگر اختالف
فش��اری در مقطع ی��ک در را بت��وان تعیین کرد ،میت��وان با تغییر هد اس��تاتیک به هد س��رعت ،میزان س��رعت جریان را تعیین کرد. ب��ه هر حال ،اغلب ،تالش��ی برای تعیین اختالف فش��ار امکانپذیر نیس��ت و عموم��ا به جای آن س��عی میکنن��د تا س��رعتهای رایج
اتف��اق افت��اده را ف��رض نماین��د .مقدار س��رعت رایج ه��وا ،حدود
300ft/min ~ 60است.
میزان کارایی دستگاههایی که به صورت کیپ مسیر را نمیبندند
و در معرض ورود مس��تقیم هوا به داخل ق��رار گرفتهاند ،میتوان به درس��تی تعیین کرد .بس��ته به اختالف فشار ،تمایل آن برای تغییر و
نس��بت مساحت ورودی هوا به مس��احت خروجی ،میزان کارایی این دستگاهها میتواند تغییر نماید.
بخشهای محسوس و نهان حرارتی هنگام محاس��به qtبرای هوای ورودی به داخل ،میتوان با رسم مسیر ورود هوا به داخل ،روی یک چارت ASHRAE psychometric منسب و نس��بت حرارت محسوس هوا ( )Rsو محاسبات بخشهای
محسوس و نهان حرارتی را به دست آورد:
که در آن
است.
بار مربوطه به تجهیزات
گرمای دریافتی به واس��طه فعالیت تجهیزات س��رمایش ،به طور
ویژه شامل موارد زیر میشود:
.1حرارت تهویه موتور در جایی که گردش هوا نیاز داریم.
.2گ��رم کردن مجدد هنگامی که کنترل رطوبت برای ما اهمیت
داشته باشد.
.3حرارت حاصل از ذوب یخ لولههای فریز که در دمایی زیر 0کار
میکنند و باید یخ آنها،به صورت پریودیک ذوب شود.
حرارت تهویه موتور ،باید براس��اس انرژی الکتریکی واقعی مصرف
ش��ده در حین فعالیت محاسبه ش��ود .موتورهای تهویهدار ،اغلب در
افزایش میدهد برای مثال ،یک موتور در دمای ،10°Fدر یک فریزر
فعالیت میکند .حرارت دریافتی از تهویه موتور ،باید بر اس��اس زمان ذوب ی��خ ،به صورت م��داوم کار میکنند؛ ام��ا تهویهها را به صورت
متناوب خاموش و روشن میکنند تا هم دما را کنترل کنند و هم در
مصرف انرژی صرفهجویی شود.
( ،Cole )1989خصوصیات و میزان بار حرارتی تولیدی توس��ط
جدول ( )7نسبت حرارت محسوس ( )Rsبرای ورود هوای محفظه گرم به محفظه سرد شده دمای محفظه خشک فضای سرد ،با رطوبت نسبی 90٪ برحسب ()°F
موقعیت محفظه گرمتر رطوبت نسبی ٪
دما °F
63
فرآیند ذوب یخ به وسیله گاز داغ را تعیین کرده است .دیگر روشهای
به دورههای طوالنیتر و مکرر ذوب یخ در واحدهای سرمایش دارد که
گرفتهشده از یک واحد سرمایش با ذوب برقی از سیستم مشابه با گاز
بار کلی سرمایش
مت��داول ذوب ی��خ ،روش برقی ی��ا آبگرم هس��تند .عموما حرارت
داغ ،باالتر بوده و میزان حرارت دریافتی توس��ط دوش آبگرم خیلی کمتر از این روشها اس��ت .رطوبتی که توس��ط تبخیر هوا فرس��تاده
میشود ،باید به بار سرمایش افزود.
مق��داری از حرارت ناش��ی از ذوب یخ ،فقط به ماده س��ردکننده
و باقی هم به فضا منتقل میش��وند .برای انتخ��اب دقیق تجهیزات س��رمایش ،باید محدودهای بین تجهیزات��ی تعیین کرد که حرارت را
فقط به ماده س��ردکننده میدهند ی��ا تجهیزاتی که حرارت را به فضا منتقل مینمایند .دریافت حرارتی تجهیزات ،در دماهای باالی 30°F
خیل��ی کوچک اس��ت .هنگامی که گرمکردن مجدد ی��ا دیگر بارهای مصنوعی اعمال نشوند ،میزان دریافت حرارتی حدود 5درصد یا کمتر
از کل بار سیستم است .به هر حال ،دریافت حرارتی در حالت کاربرد
فریزره��ا ،میزان بیش��تری از بار کلی را به خ��ود اختصاص میدهد؛ برای مث��ال ،در دم��ای ،20°Fتوزیع تئوریک بار کلی س��رمایش به
دلیل قدرت تهویه و لولههای ذوب یخ تا حدود 15درصد بار کلی هم
میرس��د .این درصد ،نیاز به کنترل صحی��ح را تاکید میکند تا فضا بسیار گرم نشود.
ضریب ایمنی
باعث افزایش بار سرمایش میشود.
محاسبه بار ،برای تعیین اندازه مناسب تجهیزات الزم برای تولید
س��رمایش ،کاربرد موثر سیس��تم و تخمین هزینههای عملیاتی انجام
میگیرد؛ البته در ابتدا ،برای انتخاب تجهیزات س��رمایش اس��تفاده میشود .رویکردهای مختلفی برای انتخاب نهایی تجهیزات استفاده میشوند که هر یک ،بر اساس طبیعت بار انتخاب میشوند.
محاسبه حداکثر بار
در این روش محاس��به ،تمامی اجزا بار با هم جمع میش��وند تا
بار نهایی را به وجود آورند و تنوع بار نباید وجود داش��ته باش��د .این حال��ت به این دلیل اس��ت که تمامی بارهای حداکث��ر را ،به صورت
همزم��ان در نظ��ر نگرفتهاند .تجهیزات بر اس��اس وضعیت همزمانی
بارهای حداکثری انتخاب میش��وند که نتیجه آن ،عدم تجاوز دما از
محدوده خود است.
محاسبات ساعتبهساعت
این روش ،هنگامی اس��تفاده میشود که اطالعات طراحی بار ،در
بزرگنمایی و دقت کافی ارائه شوند ( .)Ballard ،1992این روش ،تنوع
عملیات سردکنندههای ساختمانها ،به خصوص انواع بزرگ آن را هم
عموم��ا ،بار کلی را حدود 10درصد بیش��تر در نظ��ر میگیرند تا
در نظ��ر میگیرد .عموما جمع اجزا بار ،توس��ط این روش از بار کلی به
این ضریب ،باید در مشورت با استفادهکننده تاسیسات و تعیینشده
تجهیزات کوچکتر میشود .به هر حال ،توسط این روش ممکن است
اختالف بین موقعی��ت عملیاتی و موقعیت طراحی را جبران نمایند. ورودی چهار بخش اول بار حرارتی اعمال ش��ود .در فریزرهایی که از
لولههای سرمایش با سطح خشک اس��تفاده مینمایند ،ضریبی جدا
ب��رای بخش بار لولههای ذوب یخ تجهیزات باید اضافه ش��ود .به هر
حال ،اطالعات کمی از دریافت حرارتی از طریق لولههای ذوب یخ در اختیار اس��ت .بنابراین دالیل ،باید برای تاسیس��ات موجود به دنبال راهی گش��ت تا ضریب ایمنی مناس��بی برای ذوب یخ به دست آوریم.
دس��تگاههای مش��ابه ،باید به این دلیل در اتاقهایی با نس��بتهای
حرارتی مشابه قرار گیرند.
طبیعت برفکهای تولیدی روی لولههای سرمایش ،روی عملکرد
بخشهای س��رمایش تاثیراتی میگذارد و در نتیجه ،میتواند روی بار
سرمایش هم اثر بگذارد .تحت موقعیت خاص ،مخصوصا هنگامی که
نسبت حرارتی محس��وس مقداری زیر 1باشد ،برفکی با تراکم پایین تش��کیل میشود .رفع این نوع برفکها دشوار است و تمایل دارد که مسیر جریان هوا را در لولهها مسدود کند .دفع این نوع از برفک ،نیاز
دست آمده در روش حداکثر بار کمتر شده و در نتیجه ،موجب انتخاب
تجهیزات انتخاب شده ،ظرفیت کافی برای تغییرات در عملیات متنوع
را نداشته باشند و در نتیجه ،دمای محیط را افزایش دهند .تخمینهای مدت دوره حداکثر بار را باید در طراحی لحاظ کرد.
64
دقت اندازهگیری (برای وسایل اندازهگیری)accuracy.................................................................................................... .1مطابقت داشتن مقدار نشان داده شده توسط یک وسیله اندازهگیری با مقدار استاندارد قابل قبول یا مقدار واقعی آن
کمیت را دقت اندازهگیری آن وسیله میگویند .از دیدگاه کمی ،دقت اندازهگیری را باید به عنوان میزان خطا و یا عدم اطمینان وس��یله اندازهگیری در نظر گرفت .دقت یک وس��یله اندازهگیری در واقع برایندی از عوامل مختلف از قبیل روش اندازهگیری،
خطای ناظر ،خطای تجهیزات و خطاهای محیطی است .دقت اندازهگیری تحت تاثیر اشتباهات انجام شده ،انحرافات سیستم از قبیل دمای غیرعادی محیط یا خطاهای تصادفی ناشی از عدم دقت تحت تاثیر قرار میگیرد.
.2درجه آزادی وسیله اندازهگیری از خطا را دقت اندازهگیری آن وسیله میگویند .به عبارت دیگر دقت اندازهگیری یعنی
درجه مطابقت داشتن نتایج به دست آمده با مقادیر واقعی و یا یک مقدار معیار .به طور کلی دقت اندازهگیری ( )Accuracyو
تعداد ارقام با معنی ( )Percisionدو مفهوم کامال متفاوت هستند و حتا در برخی از مواقع این دو مفهوم با یکدیگر در تعارضند.
واژگان تاسیسات ASHRAE
برای مثال ،تعداد ارقام با معنی یک عدد چهار رقمی از یک عدد شش رقمی پایینتری است در حالی که دقت یک عدد چهار
رقمی که به درستی محاسبه شده باشد از دقت یک عدد شش رقمی که به درستی محاسبه نشده است بیشتر است.
.3دقت اندازهگیری عبارت است از قابلیت یک وسیله اندازهگیری برای نشان دادن مقدار واقعی کمیت فیزیکی اندازهگیری
شده.
تعداد دفعات تعویض هوا در ساعتACH (ACPH)........................................................................................................ آکوستیک ،صوتشناسی acoustics ............................................................................................................................... .1شاخهای از علم فیزیک که با تولید ،انتقال و اثرات متقابل امواج صوتی سر و کار دارد.
.2از ویژگیهای یک اتاق که مشخص میکند مقدار صوتی که در آن ایجاد میشود نسبت به مقدار صوتی که توسط افراد
داخل آن اتاق شنیده میشود چقدر است.
مخفف acronym . ............................................................................................................................................................ واژهای که از کنار هم قرار گرفتن حروف اول چند واژه دیگر و یا گروهی از واژگان ساخته میشود.
کربن فعال activated carbon......................................................................................................................................... ش��کلی از کربن که در اثر فرآیندهای خاص به ش��کل متخلخل در میآید و از قابلیت خوبی برای جذب بو ،گاز و بخارات
مختلف برخوردار است.
راهانداز ،محرکactuator.................................................................................................................................................. وس��یلهای که به صورت الکتریکی ،پنوماتیکی یا هیدرولیکی کار میکند و به عنوان یک موتور برای تغییر دادن وضعیت
وسایل و تجهیزات متحرک از قبیل شیرها یا دمپرها مورد استفاده قرار میگیرد.
پیوستaddenda ............................................................................................................................................................. مجموعهای از ویرایشهای جدید و نسخههای بازبینی شده از یک استاندارد که به صورت پیوست به آن افزوده میشود.
بازده آدیاباتیک adiabatic efficiency........................................................................................................................... بازده کاری که نسبت به بهرهها یا تلفات گرمایی به انجام میرسد.
توان آدیاباتیکadiabatic exponent............................................................................................................................ توان kدر معادله pvk = constantکه نشاندهنده تغییر آدیاباتیک است که در آن kنسبت ،گرمای ویژه در فشار ثابت به
هواسپاس
پارسنسیمصحرا
تلفن88444209 :
تلفن22921800 :
خانه تاسیسات
دورههای آموزشی 65
رويال بوران
نیما تهویه
تلفن88848027 :
تلفن021-22881962 :
گرمای ویژه در حجم ثابت است.
فرآیند آدیاباتیک adiabatic process .......................................................................................................................... یک فرآیند ترمودینامیکی که در آن هیچ گرمای از سیستم گرفته نشده و هیچ گرمایی نیز به آن منتقل نمیشود.
محرک با فرکانس قابل تنظیم (Adjustable Frequency Drive (AFD)......................................................)AFD یک وسیله الکترونیکی که فرکانس خروجی آن با سرعت دوران موتور تغییر میکند و در نهایت فرکانس ورودی آن ثابت
است .این وسیله به همراه فنها یا پمپهایی مورد استفاده قرار میگیرد که جریان آنها در سیستم به عنوان تابعی از فشار ثابت نگه داشته میشود.
شاخص عملکرد توزیع هوا ADPI (Air Diffusion Performance Index) . ......................................................... جاذب سطحی ،ماده جاذب حالت جامدadsorbent ....................................................................................................... کند .برخی از مواد شیمیایی موجود در صنعت مانند سیلیکاژل ،کربن فعال و آلومینای فعال دارای این خاصیت هستند.
جذب سطحیadsorption............................................................................................................................................... .1فرآیندی که در آن مولکولهای س��یال توس��ط نیروهای فیزیکی ،شیمیایی یا هر دوی آنها بر روی یک سطح متمرکز
(جذب) میشوند.
.2کشش سطحی یک ماده برای استخراج یک یا چند ماده موجود در جو یا ترکیب گازها یا مایعات ،بدون تغییر فیزیکی
یا شیمیایی.
هوادهی aeration.............................................................................................................................................................. قرار دادن یک ماده یا یک سطح در مقابل جریان هوا.
تحریک آیرودینامیکی aerodynamic exciation........................................................................................................ بارهای متغیر با زمان که به واسطه عدم یکنواختی جریان هوا روی پرههای یک فن اعمال میشود .الزم به ذکر است که
واژگان تاسیسات ASHRAE
مادهای که قابلیت آن را دارد تا مولکولهای گاز ،مایع یا جامد را بدون ایجاد تغییر فیزیکی یا شیمیایی به سطح خود جذب
عدم یکنواختی جریان هوا در فضا که با گذر زمان ثابت باقی میماند در فرکانسهایی که ضرایبت صحیحی از سرعت دوران فن هستند ،موجب ایجاد تحریک هارمونیک میشوند.
آیروسل ،گاز پخششونده در هواaerosol........................................................................................................................ ذرات ریز جامد یا مایع مانند گرد و غبار ،بخارات ،مه و دود که در هوا معلق هستند .قطر این ذرات ممکن است از اندازه
چند میکرومتر (میکرون) تا کمتر از 0.01میکرومتر (میکرون) متغیر باشد.
محرک با فرکانس قابل تنظیم AFD (Adjustable Frequnecy Drive) . ................................................................. بازده مصرف سوخت ساالنهAFUE (Annual Fuel Utilization Efficiency)........................................................ انجمن گاز آمریکاAGA (American Gas Assocication) ....................................................................................... مخلوطکن ،همزنagitator................................................................................................................................................ وسیلهای برای ایجاد حرکت نامنظم (جریان مغشوش) در سیالی که معموال در داخل یک مخزن است.
گرمايش تابشي
چيلر جذبي
تهويه مطبوع مراكز آموزشي
اتاق تميز
دستيار مهندس تاسيسات
فيلتراسيون و آمادهسازي هوا
مبدلهاي حرارتي صفحهاي
تجهيزات تبريد
بازرسي و ارزيابي شبكههاي لولهكشي
نيروگاه حرارتي
طراحي تاسيسات AutoCAD MEPفنها و كمپرسورهاي جريانمحوري
22885647-50
66
ASHRAE NEWS
ASHRAE PUBLICATIONS
HVAC FUNDAMENTALS
ASHRAE JOURNAL
REFRIGERATION
HVAC APPLICATIONS
PRODUCT NEWS SYSTEMS & EQUIPMENT
INDUSTRY NEWS
طراحی سیستمهای تخلیه برای به حداقل رساندن هزینههای انرژی By Mark MacCracken, P.E., Member ASHRAE , ASHRAE Journal, September 2004
ت��ا به حال موضوع اصلی در بحث
ورود مج�دد آالیندهها /ویژگی طراحی تخلیه قابل قبول
مهم دیگ��ری از کیفیت هوای داخلی،
الزم اس��ت که جهت پیشبینی مقدار
کیفی��ت هوای داخلی ،منابع انتش��ار درون س��اختمان بودهان��د .اما جنبه مناب��ع انتش��ار خارجی هس��تند که ممکن است از طریق ایجاد مدار بسته می��ان دودکشهای تخلی��ه مجاور و مدخلهای ورود هوای س��اختمان به آن وارد ش��وند .منابع خارجی ممکن اس��ت به منابع س��اختمانی یا منابع مجاور مثل یک آزمایشگاه ،رستوران، تاسیس��ات مرکزی ،اس��کله بارگیری
ب��رای تضمین تخلی��ه قابل قبول،
(یعنی میزان غلظت) ورود مجدد دود از مدخلهای ورود هوا و دیگر مکانهای حس��اس ،مدلی از انتش��ار تهیه شود. مجراهای ورودی شامل مدخلهای ورود هوای دستگاههای مکانیکی ،دهانههای تهویه طبیعی مث��ل پنجرهها و درهای
ب��ه دو دلیل اهمی��ت دارد .اول اینکه
میانگین زمان��ی محدودیتهای تماس
برای بس��یاری از مواد شیمیایی که به صورت محدودیتهای تماس کوتاهمدت
( )STELارائ��ه میش��وند ،حدود 15 دقیق��ه اس��ت ] .[1دوم اینکه بیش��تر مدلهای ج��وی س��عی در پیشبینی
مقادیر غلظت در موقعیت جوی حالت ـ پایدار با اس��تفاده از ضرایب انتشاری
دارن��د که برای م��دت 10تا 15دقیقه
مناسب هستند ].[2
ورودی ،و نش��ت از دیوارهای منفذدار
Petersenو دس��تیارانش ][3
ساختمان هس��تند .حیاطها ،بامهای
ورودی را از لحاظ فنی بررسی کردهاند.
مدت 15دقیقه یا بیشتر در آنها حضور
دودکش که در این مقاله بررسی شدهاند،
مسایل زیباشناختی ،مسایل مربوط به
مس��یرهای بالقوه ورود هوای بیرونی به
جنبهه��ای مختلف طراح��ی تخلیه و
س��بز ،یا مکانهای دیگری که افراد به
چند چالش موجود در طراحی مناسب
دستگاههای جابهجا کننده هوای پشت
مییابند ،مکانهای حس��اس دیگر به
بامی را تحت تاثیر قرار میدهد.
ش��مار میروند .مدت زمان 15دقیقه
عبارتند از محیط س��اختمان موجود،
و ...مربوط باش��ند .این مش��کل در تصویر ( )1نش��ان داده شده است که در آن ،خروجی سطح پایین یک مولد،
67
طراحی س��اختمان ،کاربرد ش��یمیایی ،انواع
)2محیط دربرگیرنده ساختمان ،شامل وجود
خروج دود [ ]6هستند .در این صورت ،ضریب
محل.
دیگر مکانهای پذیرنده مهم؛ و )3ویژگیهای
مدخلهای ورود هوا در مقایسه با شخصی در
مناب��ع ،هواشناس��ی و ویژگیهای جغرافیایی
س��ازههای مجاور ،مدخله��ای ورود هوا ،و
نوع��ا طراح��ی تخلی��ه عبارت اس��ت از
هواشناختی محل ،بهخصوص توزیع سرعت و
دس��تیابی به کیفیت هوای مناسب در اطراف
می��زان ورود مجدد دود اس��ت که قابل قبول
ایجاد تعادل می��ان محدودیتهای مختلف و مکانهای حس��اس .کمتری��ن ارتفاع ممکن
دودکش اغلب از لحاظ زیباش��ناختی مطلوب
است ،اما اندازه حرکت خروجی (سرعت و دبی حجمی خروجی) با هزینههای سرمایهگذاری اولیه و انرژی ،س��ر و صدا ،و ارتعاش محدود
میشود .یک راهنمای بسیار خوب و سازگار با نتایج آزمایشگاهی در آزمایشگاه «قرن بیست و
یکم» ] [4در دس��ت تهیه است و باید در سال
2005منتشر شود .هرچند که این راهنما به ساختمانهای آزمایشگاهی میپردازد ،همین
جهت ب��اد محلی .اما مهمترین عامل ،تعیین
ب��ودن عملکرد دودکش را مش��خص میکند
(یعنی تعیین معیار طراحی).
سمی به هود خروج دود ،با انجام عمل ساده بس��تن پنجره و /یا ترک مح��ل ،کار اصالحی
کمی کردن این اطالعات مشخص میکند .اما ّ
آزاد شده کاهش مییابد.
نوعا بسیار مشکل است .در صورت در دسترس
ی��ک مدخل ورود هوای مجاور به س��اختمان
تحقیقاتی ،روش معمول ،در نظر گرفتن معیار
پراکنده میشوند .در صورت طراحی نامناسب
نب��ودن اطالعات ش��یمیایی یک آزمایش��گاه
نمونه ارائه ش��ده در فصل 14راهنمای 2003 ( ASHRAEکاربرده��ای )HVACو ارائ��ه
چربی آشپزخانه ،اتاقهای نگهداری حیوانات،
می��زان غلظ��ت ( )c/mدر مکانه��ای
اطمینان این اس��ت که در ص��ورت ورود مواد
ضمنا خروجیهای سمی دودکش از طریق
ش��یمیایی مورد اس��تفاده ،معی��ار طراحی را
ساختمان است که با اعمال آنها معیار مورد
ارزیابی پارامترهای طراحی
کمتری هس��تند .دلی��ل اعم��ال این ضریب
در مورد یک آزمایشگاه ،نوع و مقدار مواد
مفاهیم برای مواد خروجی سمی یا بدبوی هر
تجهیزات احتراق و ...اعمال میشوند.
کنار هود خ��روج دود ،در معرض غلظتهای
صورت میپذیرد و تماس با بخارهای شیمیایی
مقدار بیشینه هر ماده شیمیایی به همراه حد
محیط س��اختمانی ناش��ی از هودهای خروج
اطمینانی اعمال میشود تا تضمین گردد که
سالمت یا آس��تانه بوی تعیین شده به مالک نظر رعایت میشود.
روشهای دیگر شامل استفاده از معیارهای
عملکردی حین س��اخت و حی��ن نصب هود
وارد میش��وند و س��پس ،در کل س��اختمان
سیستم تخلیه ،ممکن است تنها گزینه ،تخلیه ساختمان باشد که باعث کاهش آنی بهرهوری تولید و کاهش رضایت افراد از موقعیت کاری
در دراز مدت میشود.
در م��ورد خروجیه��ای احت��راق مثال در
دیگها و مولدها معموال سازندگان اطالعات
مربوط به انتشار مواد شیمیایی را ارائه میکنند و معیاره��ای طراح��ی را میتوان مس��تقیما
حساس را میتوان با استفاده از سه نوع بررسی
ب��ا درجات دقت مختل��ف پیشبینی کرد)1 : بررسی بر اساس مدلسازی ریاضی )2 ،بررسی
از طری��ق تونل باد در مقیاس کوچک ش��ده، یا )3ی��ک برنامه میدان��ی در مقیاس کامل.
تشریح و بحث درباره کاربرد مناسب هریک از این گزینههای بررسی در تحقیق Petersenو دستیارانش [ 3و ]4ارائه شده است.
عوامل تاثیرگذار بر عملکرد سیستم تخلیه
از دی��دگاه کیف��ی عبارتن��د از )1 :طراحی و عملکرد ساختمان ،بهخصوص موقعیت نسبی
مناب��ع تخلیه و مدخله��ای ورود هوا ،وجود اجزای ساختمانی مجاور ،مثل دیوارهای حایل
یا آپارتمانهای روی بام ،دبی حجمی تخلیه و سرعت خروجی ،و محتویات جریان خروجی؛
تصویر ( )1ورود مواد خروجی از یک مولد دیزلی به ساختمان مجاور از طریق یک مدخل ورود هوا
مهکوه تهویه
سبالن هیدروشیمی
تلفن66903533 :
تلفن88614798-9 :
ASHRAE شمار ه −64بهمن 1388
68
بوران تهویه
یکتا تهویه اروند
تلفن88847796 :
تلفن88739880 :
محاس��به کرد .اما در م��ورد تخلیه مواد بدبو
طراحی مورد نظر را ارضا میکنند ،نشان داده
ق��درت )4.2 kW( 5.6 hpنیاز دارد ،اما یک
نگهداری حیوان��ات ،یا اجزای بدبوی خروجی
از دودکشهای تخلی��ه کوتاهتری برای ارضای
)0.9 kW( 1.2 hpالزم دارد ،که مجموع آن
قبول تماس ویژه در دس��ترس است ،بنابراین
قیم��ت افزایش توان فن تخلیه مورد نیاز برای
ش��ود .این تعمیمها معموال محتاطانه در نظر
در تصوی��ر ( )2مزی��ت چندگان��ه ک��ردن
محافظهکارانه سیس��تم خروجی شوند (یعنی
ب��رای مثال ،دودکش منفردی که برای تخلیه
سرعت خروجی بیش از حد).
است ،باید تقریبا )6.7 m( 22 ftارتفاع داشته
مثل هودهای خروج چربی آشپزخانه ،اتاقهای
شده اس��ت .با افزایش دبی حجمی ،میتوان
احتراق ،اطالعات محدودی درباره مقادیر قابل
معیار طراحی اس��تفاده کرد .ام��ا این کار به
ممکن است اعمال تعمیمهای گستردهای الزم
جابهجایی دبی حجمی بیشتر تمام میشود.
گرفته میشوند ،و ممکن است باعث طراحی
سیستمهای تخلیه هم نشان داده شده است.
دودکشه��ای خیلی بلند یا دبی حجمی و /یا
) cfm 5000 (L/s 2360در نظر گرفته ش��ده
هزینه انرژی مربوط به طراحی
باشد تا معیار طراحی گیرندهای واقع در فاصله
معیارهای طراحی پیشگفته مستقیما به
مصرف انرژی یک سیستم تخلیه معین مربوط میش��وند .تصویر ( )2با استفاده از معیارهای
هود خروج دود آزمایش��گاهی که پیش��تر در تحلیلی ارائه شده در فصل بررسی مدل انتشار ِ
43راهنمای ( ASHRAE 2003کاربردهای
)HVACمطرح شد ،رسم شده است .در این
تصویر ،نقش انرژی در انتخاب ارتفاع دودکش
از می��ان طرحهای خروجی مختلفی که معیار
همجه��ت با ب��اد )49 m( 160 ftاز دودکش
برآورده ش��ود .اما برای تامین همین کیفیت
هوا با موقعیت گیرنده مشابه با استفاده از پنج دودک��ش که هر کدام )472 L/s( 1000 cfm
را تخلیه میکنند ،ارتفاع هریک از دودکشها
بای��د )12 m( 38 ftباش��د ،که ای��ن طرح از
لح��اظ معماری مقبولیت کمتری دارد .مزیت ط��رح دوم از لحاظ مصرف انرژی این اس��ت
ک��ه یک فن 5000 cfmمنف��رد به موتوری با
ف��ن )472 L/s( 1000 cfmموتوری با قدرت
برای چهار فن برابر )4.5 kW( 6 hpمیشود.
با اس��تفاده از فنهای بیشتر ،هزینه تعمیر و نگهداری هم افزایش مییابد.
روابط میان دب��ی حجمی طراحی ،Q ،و
قدرت فن مورد نیاز برای دو سیستم با هوای القایی نوعی و یک سیس��تم معمولی در س��ه س��رعت خروجی مختلف در تصویر ( )3نشان
داده ش��ده اس��ت .این تصویر نشان میدهد
که نگه داش��تن س��رعت خروج از دودکش در پایینترین سطح ممکن تاثیر عمدهای بر انرژی فن مورد نیاز دارد.
برای مثال ،سیستم تخلیه ساختمانی را
در نظ��ر بگیرید که برای تهویه س��اختمان به )14160 L/s( 30000 cfmدر فشار استاتیکی
)995 Pa( 4 .w.c .inنیاز دارد .ارزیابی انتشار
س��تون خروجی نش��ان میدهد که دودکشی ب��ه ارتف��اع )3 m( 10 ftو ف��ن تخلی��های با
)14160 L/s( 30000 cfmبا سرعت خروجی
)5 m/s( 1000 fpmمعی��ار طراح��ی تعیین شده را ارضا میکند.
با توجه به تصویر ( )3مشخص میشود که
ارتفاع دودکش از مدخل ورود هوا در پشت بام ft
قدرت فن
سیستم تخلیه معمولی که بتواند این پارامترها را ارض��ا کن��د ،نیازمند فنی با ق��درت حدود
)18 kW( 24 bhpاست .برخی ساختمانها
استانداردهای طراحی ویژهای دارند که بر طبق
آنها س��رعت خروجی در هم��ه دودکشهای تخلیه باید 3000یا 15 ( 4000 fpmیا )20 m/s
باشد ،که در نتیجه ،فنی با قدرت 28تا 30 bhp
( 21ت��ا 17 ،)22 kWتا 25%بیش��تر از حد معمول ،الزم میش��ود .در این نمونه خاص،
قدرت مورد نیاز سیس��تمی با ه��وای القایی مناسب حتا از این هم بیشتر خواهد بود. تصویر ( )2ارتفاع مورد نیاز دودکش نسبت به مدخل ورود هوا برای ارضای معیار طراحی مورد نظر در مقادیر مختلف دبی حجمی خروجی در گسترهای از فواصل همجهت با باد
تهويه مطبوع استوكر
آكوستيك
نانوسيال و مهندسي انتقال گرما
مرجع جيبي لولهكشي
محاسبات سرانگشتي تهويه مطبوع
مرجع جيبي گرمايش و تهويه مطبوع
خانه تاسیسات 22885647-50
اساسا از ترکیبات مختلف ارتفاع فیزیکی
دودکش و اندازه حرکت خروجی (دبی حجمی
دستنامه تاسيسات
راهنماي طراحي استخر
راهنماي جيبي ASHRAE
مهندسي شبكههاي آبرساني
مراجعات سريع (ويرايش جديد)
اخالق مهندسي و مهندسي اخالق
هواسپاس
پارسنسیمصحرا
تلفن88444209 :
تلفن22921800 :
خانه تاسیسات
دورههای آموزشی 69
رويال بوران
نیما تهویه
تلفن88848027 :
تلفن021-22881962 :
و س��رعت خروج��ی) میت��وان ب��رای ارضای
خروج��ی ذخی��ره اس��تفاده میکنن��د ،یا در
دستیابی به ساختمانی چشمنواز و مقرون به
س��اختمان ،روش��ن و خام��وش میش��وند،
مصرف انرژی ساختمان برقرار شود.
عملکردشان زیانآور باشد.
یک معیار طراحی معین اس��تفاده کرد .برای
سیس��تمهایی که فنها بسته به نیاز تهویهای
صرفه باید تعادلی میان زیباشناختی معماری و
قراردهی فشرده دودکشها ممکن است برای
روشهای کاهش مصرف انرژی
ASHRAEدر حال پشتیبانی از یک پروژه تحقیقاتی ( ،RP1167تاثیر گروهبندی بر انتشار آالینده از دودکشهای تخلیه ساختمان) جهت کمیسازی این تاثیر به گونهای است که هنگام اس��تفاده از روشهای تحلیل ریاضی انتش��ار،
روشهای متنوعی ،از بسیار ساده تا خیلی
تخلیه معمولی در 1000 fpm
پیچی��ده ،برای کمک به کاهش مصرف انرژی
تخلیه معمولی در 2500 fpm
سیس��تمهای تخلیه س��اختمان در دسترس
تخلیه معمولی در 4000 fpm تخلیه با هوای القایی 1
طراحان قرار دارند .این روشها شامل استفاده
تخلیه با هوای القایی 2
از دودکشهای تخلیه گروهی ،سیس��تمهای
توان bhp
تخلیه چندگانه ،کنترل انتشار ،سیستمهای
تخلیه با سرعت متغیر ،و سیستمهای کنترل یکپارچه هستند.
هری��ک از این روشها با جزییات بیش��تر
بررسی میش��وند ،اما تجزیه و تحلیل انتشار
جهت تعیین ترکیبی از پارامترهای طراحی که تعادل بهینهای میان ایمنی و سالمتبخشی
Qطراحی (برحسب هزار )cfm
س��اختمان ،زیباییشناس��ی ،و مصرف انرژی
تصویر ( )3قدرت فن مورد نیاز برحسب دبی حجمی خروجی طراحیQ ،
برق��رار کند ،برای همه آنه��ا مفید یا الزامی است.
دودکشهای تخلیه گروه��ی .گروهبندی
ایستگاه محلی
دودکشه��ای مج��زا (در جاهای��ی ک��ه از
کاربرد شیمیایی و معیارهای طراحی
سیستمهای تخلیه مجزا اس��تفاده میشود)
در یک دسته فشرده باعث باالتر رفتن ستون خروج��ی میش��ود ،چرا ک��ه ان��دازه حرکت ستونهای خروجی مجزا در یک ستون منفرد با هم ترکیب میش��وند .بنابرای��ن ،برای یک
ارتفاع دودکش معین ،هریک از خروجیهای موجود در «گروه» میتواند دبی حجمی (و در
سیستم خودکارسازی ساختمان
سیستم کنترل هود خروج دود
آزمون تونل باد )C/m = f(WD,WS
نتیجه ،مصرف انرژی) کمتری در مقایس��ه با
مقدار مورد نیاز در حالت مجزا داشته باشد.
توجه کنید که همه خروجیها باید به طور
فنهای تخلیه VAV
همزمان عم��ل کنند تا مزیت ان��دازه حرکت
ترکیبی به طور کامل حاصل ش��ود .اگر همه خروجیها به طور همزمان عمل نکنند ،مثال
در سیس��تمهایی که از یک ی��ا چند دودکش
تصویر ( )4سیستم کنترل یکپارچۀ پیچیده
گرمايش تابشي
چيلر جذبي
تهويه مطبوع مراكز آموزشي
اتاق تميز
دستيار مهندس تاسيسات
فيلتراسيون و آمادهسازي هوا
مبدلهاي حرارتي صفحهاي
تجهيزات تبريد
بازرسي و ارزيابي شبكههاي لولهكشي
نيروگاه حرارتي
طراحي تاسيسات AutoCAD MEPفنها و كمپرسورهاي جريانمحوري
22885647-50
70
ممکن است منجر به خارج شدن سیستمهای تخلیه آزمایش��گاهی از این درخواس��ت شود.
مزیت مصرف انرژی سیستم چندگانه با فرض
وجود بیش از ی��ک فن تخلیه در یک محفظه هوای معمولی این است که امکان کنترل فنها به گونهای که صرفا کمترین تعداد آنها جهت
ارضای نیاز تهویهای ساختمان کار کنند ،وجود
دارد .در این حالت ،هریک از فنها /دودکشهای تخلیه باید به گونهای طراحی شوند که توانایی
ارضای معیار طراحی را در غیاب فنهای دیگر
سیستم داشته باشند.
کنت�رل انتش�ار .این روش ش��امل نصب
دریچهه��ای محدودکنن��ده جری��ان روی سیلندرهای گاز فشرده ،سیستمهای پاککننده
برای انتشار مواد شیمیایی خاص ،دستگاههای
با NOXکم برای تجهیزات احتراق مثل دیگها
و مولدهای اضطراری ،و صافیهای اکسیدکننده یا مبدلهای واسطهای برای مولدهای اضطراری
هستند .کاهش انتشار مواد باعث کمتر شدن نیاز به استفاده از سیستم تخلیه میشود .این
روش ب��رای یک ارتف��اع دودکش معین باعث
صرفهجویی در مصرف انرژی میشود ،زیرا صعود
س��تون خروجی (یعنی دبی حجمی /س��رعت خروجی) در مقایسه با تخلیه آالیندههای بیشتر تصویر ( )5نتایج مطالعۀ موردی
بتوان آن را به طور دقیق به حساب آورد .انتظار
میتوان حجم هوای بیشتری را هم به خروجی
میرود ک��ه این پروژه در س��ال 2006تکمیل
فن افزود.
ش��ود .فایده دودکشهای گروهی را میتوان با استفاده از مدلسازی تونل باد ارزیابی کرد.
در جدیدترین ویرایش نظامنامه بینالمللی مکانی��ک ( )IMCذک��ر ش��ده اس��ت ک��ه
کاهش مییابد.
سیستمهای کنترل یکپارچه .این مفهوم
به صورت ترس��یمی در تصویر ( )4نشان داده ش��ده اس��ت .در این نوع از سیستمها انتشار
مواد (نوعا با اس��تفاده از مدلسازی تونل باد برای تضمین دقت باالی نتایج) تحلیل میشود
تا رابطه میان جهت باد ،سرعت باد ،و حداقل
سیس��تمهای تخلیه چندگانه .این روش
«سیس��تمهای تخلیه مواد خطرن��اک باید از
شامل ترکیب چند جریان تخلیه به طور داخلی
انواع دیگر سیستمهای تخلیه مستقل باشند».
(یعنی باالدس��ت فن تخلیه) به منظور تعدیل
این ام��ر از چندگان��ه کردن ه��ود تخلیه دود
کیفیت هوای قابل قبول مشخص شود.
افزایش متناوب آالیندههای ناشی از یک منبع
آزمایش��گاهی و تخلیه اتاق آزمایشگاه با تخلیه
الگوریتم��ی ب��رای یک سیس��تم کنترل
منفرد ،و نیز باال رفتن ستون خروجی تا ارتفاع
عمومی ساختمان جلوگیری میکند .اما اعمال
خودکار ساختمان با اس��تفاده از ورودیهای
بیش��تر اس��ت .برای دس��تیابی به این هدف
اصالحات پیشنهادی IMCدر 2004 - 2005
واقعی لحظهای برگرفته از یک پایگاه اطالعات هواشناسی محلی (پایگاه هواشناسی) بر مبنای
پارامترهای طراحی تخلیه مورد نیاز برای حفظ
71
میتوان ب��رای ایجاد طرحهای تخلیه /مدخل بهین��ه از لحاظ مصرف انرژی اس��تفاده کرد. عوام��ل کلیدی تاثیرگ��ذار بر مص��رف انرژی سیستم تخلیه عبارتند از )1 :طرح و عملکرد ساختمان؛ )2محیط پیرامون ساختمان؛ و )3 مشخصات هواشناختی محلی. سیستمهای تخلیه را میتوان و باید برای بهینهسازی نیازهای انرژی طراحی و اجرا کرد. ای��ن امر با تعیین اندازه مناس��ب تجهیزات و ارتفاع دودکش ،اس��تفاده از روشهای ساده تحلیل انتش��ار تهیه شده است .این الگوریتم
امکان کارکرد سیس��تم تخلی��ه را با کمترین دب��ی ممکن ،و در نتیجه اس��تفاده از حداقل
مقدار انرژی ،با حفظ کیفیت هوای قابل قبول فراهم میکند .این سیستم تنظیم ،جریان را
در صورت لزوم بر مبنای نیاز ساختمان افزایش میدهد .شکل ساده شده این سیستم امکان
بازگش��ت به حداقل تنظیمات مجاز بر مبنای زمان روز را فراهم میکند.
مطالعه موردی
در طی طراحی یک آزمایش��گاه تحقیقاتی
جدی��د ،گروه طراحی به طور خاص عالقهمند به تعیین رابطه میان سرعت خروجی سیستم تخلی��ه و ارتفاع مناس��ب دودک��ش به همراه هزینههای مربوط اس��ت .طرح پروژه به چهار سیس��تم تخلیه )18880 L/s( 40000 cfm
نیاز دارد .همان گونه که در تصویر ( )5نش��ان داده ش��ده اس��ت ،روی هری��ک از جناحین
س��اختمان دو سیستم نصب میشود .در این تصویر فهرست مقادیر تخمینی سرعت خروجی
( )14.5 m/s( 2862 fpmب��رای ارتف��اع
دودک��ش ،)4.6 m( 15 ftو 1916 fpm
( )9.7 L/sب��رای ارتفاع دودک��ش m( 20 ft
))6و نیز مقادیر پیشبینی شده غلظت حاصل ( 295 mg/m3به ازای هر g/sو 391 mg/m3
به ازای هر )g/sهم ارائه شده است .هر دو طرح
تخلیه برای ارضای معیار طراحی تعیین شده 400 mg/mبه ازای هر g/sمناسبند.
3
همچنین در این تصویر نشان داده شده
است که اختالف هزینه انرژی سالیانه با فرض
0.60$kwhبرای هریک از سیستمها تقریبا س��الیانه 1800$خواهد بود .این رقم برای یک سیستم منفرد مقدار زیادی نیست ،اما با
فرض وجود چهار سیستم تخلیه ،صرفهجویی در هزینه انرژی برابر 7200$در سال خواهد
بود .گستره صرفهجویی سالیانه در پروژههای جدید دیگر بی��ن 1500$تا 6000$به ازای
هر سیستم تخلیه بوده است.
این صرفهجوییها در مصرف انرژی عالوه بر
صرفهجوییهای حاصل در هزینه اولیه هستند
که ممکن است از طریق ارزیابی مفصل سیستم تخلیه حاصل شوند .صرفهجوییهای هزینهای
مواردی از قبیل دودکشهای کوتاهتر و فنهای
تخلی��ه کوچکتر ب��ه ع�لاوه صرفهجوییهای
سالیانه در مصرف انرژی ،به سادگی هزینه الزم برای انجام ارزیابی ،نوعا 10000$تا 40000$
بسته به پیچیدگی طرح و تحلیل مورد نیاز ،را توجیه میکنند.
نتایج
از ارزیاب��ی دقیق انتش��ار م��واد خروجی
کنترلی از قبیل کارکرد مرحلهای فن تخلیه ،یا از طریق کنترل پیچیده با استفاده از اطالعات آب و هوایی یکپارچه قابل دستیابی است.
مراجع 1. ACGIH. 2004. “Guide to Occupational Exposure Values.” American Conference of Governmental Industrial Hygienists. 2. Turner, D.B. 1994. Workbook of Atmospheric Dispersion Estimates 2nd ed. Boca Raton, Fla.: Lewis Publishers. 3. Petersen, R.L., B.C. Cochran, and J.J. Carter. 2002. “Specifying exhaust and intake systems.” ASHRAE Journal 44(8):30 – 35. 4. Petersen, R.L., J.J. Carter and B.C. Cochran. Best Practices—Modeling Exhaust Dispersion for Specifying Acceptable Exhaust/Intake Designs. Currently in review. Labs for the 21st Century (EPA/DOE sponsors). www. labs21century.gov. 5. ACGIH. 2004. “Guide to Occupational Exposure Values.” American Conference of Governmental Industrial Hygienists. 6. ANSI/AIHA Standard Z9.52003, American National Standard: Laboratory Ventilation. American Industrial Hygiene Association.
نظرخواهی
تهوی��ه و تبری�� د با هدف آگاهی از میزان رضایتمندی ش��ما خوانن��ده گرامی ،فرم نظرخواهی حاضر را تهیه کرده است .ضمن تشکر از همراهی شما ،سپاسگزار است دقت و صراحت در هنگام پاسخ دادن را لحاظ فرمایید. نام و نام خانوادگی............................................................................................................................. : -1جنس -2 ...................... :سن -3 .................... :تحصیالت................................................. : -4شغل............................................................................................................................................... : -5آیا رویکرد جدید نشریه مبنی بر استفاده از مطالب ASHRAEرا میپسندید؟ .................................................................................................................................................................. -6برای مطالعه این نشریه به طور متوسط چه مدت زمانی صرف کر دهاید؟ .................................................................................................................................................................. -7آیا بین تعدا د صفحات مجله و تعدا د آگهیها تناسب وجو د دارد؟ بله تا حدودی خیر -8آیا عکسها و طرحهای تزیینی با مطالب نشریه همخوانی دارد؟ بله تا حدودی خیر -9وضعیت صفحهآرایی و گرافیک مجله چگونه است؟ خوب متوسط ضعیف -10اثرگذارترین مطلب این شماره کدام است؟ لطفا نام ببرید. ................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................... -11کدامی��ک از روشه��ای زیر در مطالب نش��ریه برای ش��ما از اولویت برخوردار است؟ تحقیقاتی ی کاربر د آموزشی اطالعرسانی -12میزان رضایتمندی خو د را از مطالب نشریه بیان فرمایید. .................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................... -13مهمترین مس��الهای که توصیه میکنی د نش��ریه به آن بپرداز د و یا از آن دوری کن د را بیان فرمایید. .................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................... -14پیشنهادها و انتقادهای خو د را در مور د نشریه بیان فرمایید. ................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................................
64 اشتراک (انتخاب کتاب درخواستی فراموش نشود)
نام و نام خانوادگی/شرکت.............................................................................................................. : نشانی.................................................................................................................................................... : .................................................................................................................................................................. تلفن و دورنگار ....................................................... :ک د پستی...................................................... : صندوق پستـی .............................................. :پست الکترونیک................................................ :
12شماره 180.000ریال
با ارس��ال (فکس و یا پس��ت) فیش بانکی ش��ماره .........................مورخ ......................... به مبلغ .........................ریال به حواله کر د حس��اب جام ش��ماره 5763014نز د بانک ملت شعبه چهار راه کالج تهران (ک د )62091به نام محم د حسین دهقان ،تقاضای اشتراک نشریه تهویه و تبری د از شماره .........تا شماره .........را دارم. نشانی :تهران -صندوق پستی 14335-536 تلفن 22885647-50 :دورنگار22885651 : امور مشترکین22885649 :
نظرخواهی اشتراک
با پرداخ�ت کامل حق اش�تراک یک�ی از کتابهای زیر را انتخاب تا به صورت رایگان برای شما ارسال گر دد: مرجع جیبی گرمایش و تهویه مطبوع مرجع جیبی لولهکشی مرجع جیبی تهویه و تبرید مرجع جیبی برق مرجع جیبی موتورهای الکتریکی گذر برگ از برگا (مجموعه شعر) ASHRAE Pocket Guide