بار برودتی مقدار گرمایی است که ساختمان در روز طرح فصل تابستان در واحد زمان می گیرد. برخلاف بار حرارتی ساختمان که عوامل بوجود آورنده آن محدود است، مؤلفه های تشکیل دهنده بار برودتی متعدد و شامل عوامل مختلف در داخل و خارج ساختمان می باشد.
قدم اول در طراحی سیستم های برودتی، بررسی اولیه شرایط ساختمان می باشد.
1) تعیین شرایط آب و هوایی، طرح خارج
2) تعیین شرایط طرح داخل طبق منحنی آسایش
3) جنس دیوارها و مقاومت حرارتی
4) جهت ساختمان در مقابل باد یا خورشید
5) موقعیت ساختمان نسبت به ساختمانهای اطراف
6) نحوه تابش آفتاب7) مشخصات پنجره ها (ابعاد، قاب، مواد تشکیل دهنده، تعداد جدارشیشه ها)8) تعداد افراد حاضر در ساعت طرح و نوع فعالیت و مدت زمان حضور
9) سیستم روشنایی
10) مشخصات وسائل برق و حرارتی
11) مشخص بودن بهره برداری از فضا
12) تعیین مسیر کانال کشی ها و جایگاه تجهیزات
13) بررسی نحوه نصب تجهیزات
14) تعیین مشخصات سیستم های برق و آب
15) سیستم فاضلاب
16) بررسی فنداسیون ها
17) بررسی کدهای بین المللی و محلی برای اجرای پروژه
اجزاء باربرودتی:
مشابه بار حرارتی، بار برودتی هم برای ساعت و روز طرح در تابستان مطرح می شود و به صورت گرمای محسوس و نهان خواهد بود که می توان آن را به دو قسمت کلی تقسیم کرد:
الف) بارهای دریافتی از خارج ساختمان:
1) بار تابش خورشیدی بر پنجره ها
2) بار تابش خورشید بر جدار غیر شفاف ساختمان
3) اختلاف دمای داخل و خارج ساختمان
4) بار نفوذ هوای خارجی
ب) بارهای تولید شده در داخل ساختمان:
1) بار برودتی ناشی از حضور افراد (تعریق (نهان) ، تشعشع و همرفت)
2) بار سیستم روشنایی
3) باردستگاه ها و وسائل حرارتی (حرارت بصورت محسوس و نهان است) در صورت استفاده از هود مناسب، به مقدار قابل توجهی از این بار کم می شود.
4) بار موتورهای الکتریکی (یخچال و….)،حرارت تولیدی محسوس است.
5) بار لوله ها و تانکهای داغ
6) بارهای متفرقه (عبور کانال از منطقه و …)
حرارت خورشیدی
فاصله خورشید تا زمین در نیمکره شمالی در تابستان کمتر از زمستان است. اما علت اینکه در زمستان انرژی کمتری نسبت به تابستان به زمین می رسد، تابش خورشید به زمین در زمستان بصورت مایل و در تابستان بصورت عمود است. در زمستان گر چه فاصله خورشید تا زمین کمتر از فصول دیگر سال است، اما به علت تابش مایل، بیشتر انرژی آن در برخورد با لبه بیرونی اتمسفر ( یا جو زمین) بازتابش یا جذب شده و از شدت تابش آن به زمین کاسته می شود.
در زاویه 30 درجه تابش، بیشترین تابش از شیشه ها وارد فضای داخل می شود. زیرا چنانچه زاویه تابش از30 درجه کمتر باشد حرارت بیشتری توسط اتمسفر جذب می شود و اگر بیشتر از30 درجه باشد درصد بیشتری از انرژی تابیده شده بازتابش می شود.
بخش بزرگی از اشعه های خورشیدی در برخورد با ذرات مختلف به فضای ماورا اتمسفر باز تابش میکند و یک بخش هم توسط خود اتمسفر جذب می شود. بخشی از اشعه خورشید هم در داخل محیط پراکنده می شود. حرارت خورشیدی وارد شده به شیشه پنجره ها، بستگی به موقعیت آن در روی سطح زمین، روز، ساعت، جهت و موانع مختلف بستگی دارد.
عکس العمل شیشه ها:
شیشه های معمولی بخش کوچکی از حرارت خورشیدی را جذب ( 5 تا 6 درصد) و بقیه را باز تابش یا عبور می دهند که مقدار آن بستگی به زاویه تابش دارد. در زاویه 30 درجه، انرژی دریافتی اتاق از طریق شیشه ها بیشینه است.
مقدار حرارت خورشیدی دریافتی از یک شیشه معمولی در یک ساعت با زاویه تابش30 درجه برای جهت های مختلف پنجره (شمالی، جنوبی، غربی یا شرقی)، ماه های مختلف سال، تمام ساعات روز و به ترتیب عرضهای جغرافیائی30 و40 درجه شمالی آورده شده است. در مقادیر این جداول، انتقال حرارتی که در اثر اختلاف دمای هوای دو طرف شیشه از ضخامت آن عبور کرده و وارد اتاق می شود، لحاظ نشده است.
شرایط استفاده شده در موارد 4-1 و 4-2 :
1) قاب پنجره چوبی (%85 پنجره شیشه و مابقی چوب است)
2) عدم وجود مه و گرد و غبار در هوا
3) ارتفاع سطح دریا
4) نقطه شبنم در نظر گرفته شده
شیشه های غیر معمولی و وسائل تولید سایه:
شیشه های غیر معمولی اغلب حرارت خورشیدی بیشتری جذب می کنند زیرا:
الف) ممکن است دارای ضخامت بیشتری باشند.
ب) ممکن است مخصوصاً از جنس جاذب حرارت ساخته شده باشند.
موتورخانه از این وسایل تشکیل شده است: یک دستگاه دیگ آبگرم (بویلر) با مشعل گازوئیلی، مخزن ذخیره گازوئیل، مخزن ذخیره آبگرم مصرفی (مخزن دو جداره)، مخزن انبساط باز و دو دستگاه الکتروپمپ خطی آبگرم حرارت مرکزی و برگشت آب گرم مرکزی. لوله رفت آب گرم از قسمت بالای دیگ آب گرم (بویلر) به کلکتور رفت آب گرم متصل می گردد. از کلکتور رفت، لوله رفت آب گرم به مخزن دو جداره و لوله رفت آب گرم به طرف رادیاتور های ساختمان، انشعاب گرفته شده است.
آب گرم ورودی به جداره خارجی مخزن دو جداره، پس از تبادل حرارت با آب درون استوانه میانی، از طریق لوله برگشت آب گرم به کلکتور برگشت متصل می شود. لوله برگشت آب گرم رادیاتورها نیز از طریق لوله دیگری به کلکتور برگشت متصل می شود. لوله برگشت آب گرم رادیاتورها نیز از طریق لوله دیگری به کلکتور برگشت وصل شده است. بین کلکتور برگشت آب گرم و دیگ، یک دستگاه پمپ خطی نصب شده که آب گرم را بین دستگاه های تبادل کننده حرارت (رادیاتورها، مخزن دو جداره) به جریان در می آورد. لوله ای که به موازات این پمپ رسم شده است، لوله بای پاس نام دارد که در صورت خرابی پمپ، شیر فلکه های دو طرف پمپ را می بندد، از طرفی شیر فلکه لوله بای پاس را باز کرده و آب گرم با جریان طبیعی بین دستگاه هایی به گردش در می آید که بالاتر از دیگ واقع شده اند. از مخزن گازوئیل، لوله رفت از طریق شیر فلکه کشویی و فیلتر گازوئیل به مشعل می رسد. در بالای مخزن گازوئیل لوله هواکش، لوه پرکن گازوئیل و ارتفاع سنج گازوئیل نصب شده است. بر روی دیگ، فشارسنج و دماسنج نیز نصب شده است که درجه حرارت آب درون دیگ و ارتفاع ستون آبی که بر دیگ سوار است نشاد داده می شود. اکوستات مستغرق نیز باید بر روی دیگ آب گرم نصب شود که فرمان خاموش و روشن شدن را به مشعل می دهد. لوله آب سرد (آب شهر) از قسمت پایین استوانه میانی به مخزن دوجداره وارد می شود و پس از تبادل حرارت و گرم شدن از قسمت بالای مخزن و از جهت مخالف خارج و به طرف وسایل بهداشتی جریان می یابد. لوله برگشت آب گرم مصرفی نیز از طرف ساختمان به موتورخانه وارد شده و از طریق الکتروپمپ خطی به قسمت وسط استوانه میانی مخزن دوجداره وصل می شود. این پمپ، آب گرم مصرفی را بین مخزن دوجداره و وسایل بهداشتی به جریان در می آورد تا با باز کردن شیرهای آب گرم مصرفی بلافاصله آب گرم از شیر خارج شود. همانگونه که در شکل دیده می شود این پمپ نیز دارای لوله بای پاس است. در بالای استوانه میانی مخزن دوجداره، شیر اطمینان نصب شده است که در صورت افزایش فشار و دمای آب گرم مصرفی درون مخزن دوجداره، شیر باز می شود و آب گرم تخلیه می گردد. از لوله رفت آب گرم حرارت مرکزی مخزن دوجداره، لوله ای به سمت پایین کشیده می شود، سپس به شیر فلکه ای می رسد که شیر هواگیری دستی است و لوله خروجی آن به طور مشترک با لوله تخلیه استوانه میانی تا کف موتورخانه امتداد می یابد. مخزن انبساط دارای دو لوله رفت و برگشت آب گرم است. لوله رفت این مخزن از قبل شیر فلکه زیر کلکتور رفت گرفته شده است و در مسیر آن شیری نصب نشده است. لوله برگشت مخزن انبساط نیز به کلکتور برگشت قبل از الکتروپمپ (مکش پمپ) متصل گردیده است. لوله آب سرد بعد از عبور از یک شیر فلکه کشویی از بالاترین محل اتصال به شیر شناور مخزن انبساط می رسد. در صورتی که دستگاه با کمبود ب مواجه شود با پایین آمدن سطح آب درون مخزن انبساط، شیر شناور باز شده آب به درون مخزن انبساط جریان می یابد. لوه ای که پایین تر از لوله آب شهر به مخزن انبساط اتصال یافته، لوله سرریز است. هرگاه سطح آب درون مخزن انبساط، به هر علتی افزایش یابد، آب از طریق این لوله سرریز می کند. این لوله تا موتورخانه ادامه دارد. لوله تخلیه مخزن انبساط به وسیله یک شیر فلکه کشویی به لوله سرریز متصل شده است. در قسمت پایین دیگ آب گرم لوله تخلیه با یک شیر فلکه کشویی رسم شده است که محل تخلیه آب درون دیگ است.
هواساز
دستگاه هواساز نوعى وسيله تبادل حرارت مرکزى دو فصلى است که ميتواند عمليات تهويه مطبوع همچون رطوبت زنى، رطوبت گيرى، تصفيه، گرمادهى و گرماگيرى را بر روى هوا انجام دهد. قسمت گرمايش و سرمايش اين دستگاه از طريق کويل ميباشد در حالت گرمايش سيال عامل ميتواند آب گرم و يا بخار باشد و در حالت سرمايش سيال عامل آن آب سرد و يا انواع مبردها ميباشد. انتقال اين گرما يا سرماى توليدى در اين دستگاه به طريقه اجبارى و از طريق فن دستگاه صورت ميگيرد.
اين سيستم براى مراکز بزرگ و آپارتمانها، بيمارستانها، ادارات و... مناسب است و در مناطق مرطوب بهتر از فن کويل است زيرا سيستم فن کويل داراى شبکه لوله کشى بوده و رطوبت محيط و زمين سبب پوسيدگى زودرس آن ميشود در حالى که کانال کشى در سيستم تهويه مطبوع سالهاى زيادى دوام مى يابد.
دستگاه تهويه مركزي (هواساز) از بخشهاي اصلي فيلتر، فن، كويل هاي گرمايي و سرمايي، رطوبت زن و تجهيزات كنترلی تشكيل مي شود. كويل هاي گرمايي معمولا با آب داغ، بخار و برق عمل مي كنند. كويلهاي سرمايي با آب و مبرد و يا مستقيما با يك ماده مبرد كار مي كنند. در حالت دوم كويل دستگاه هواساز اواپراتور يك سيستم تبريد مي باشد. با تنظيم هاي مختلف بخش هاي گرمايي، سرمايي، رطوبت زن و غيره در مجموعه دستگاه هواساز مي توان سيستم هاي مختلف تهويه مطبوع را براي پروژه هاي با شرايط متفاوت طراحي نمود. دستگاه هواساز معمولا با دو كانال؛ رفت و برگشت هوا به داخل ساختمان و به وسيله يك كانال به هواي تازه خارج ارتباط دارد.
دستگاه هواساز با تنظيم دما و رطوبت و همچنين تامين هواي تازه و فيلتر كردن آن عمل تهويه مطبوع تابستاني و زمستاني را انجام مي دهد. هواي برگشتي از اتاقها با هواي تازه در محفظه اختلاط دستگاه، مخلوط شده و سپس از كويل هاي سرمايي يا گرمايي و رطوبت زن (معمولا در زمستان) عبور مي كند. سرعت عبور هوا از كويل حدد 500 فوت بر دقيقه است. فرآيند رطوبت زني به وسيله پاشش آب از افشانك ها يا شبكه بخار و فرآيند رطوبت گيري توسط كويل سرد انجام مي شود.
كنترل دما به دو صورت مي تواند انجام شود : روش اول با استفاده از شير سه راه برقي يا موتوري كه روي لوله رفت و برگشت كويل نصب شده و به وسيله ترموستاتي كه در كانال برگشت هوا به هواساز نصب مي شود، عمل قطع و وصل و يا كم و زياد كردن جريان آب انجام مي گيرد. در روش دوم به وسيله ترموستات نصب شده در اتاق يا راهرو يا مكان مناسب ديگر (مانند حالت فن كويل) به فن دستگاه هواساز فرمان خاموش و روشن داده مي شود. سيستم كنترل لازم است به گونه اي طراحي شود كه ابتدا مجموعه ترموستات كانالي و شير سه راهي عمل نمايد و سپس در مرحله بعد در صورت لزوم ترموستات اتاقي به بادزن دستگاه دستور دهد.
در دستگاههاي هواساز كه از ورق گالوانيزه ساخته مي شوند، با توجه به شرايط مكاني و موقعيت نصب ممكن است قائم و يا افقي ساخته شوند. دستگاه هواساز به صورت يك منطقه اي و يا چند منطقه اي طراحي و ساخته مي شوند. در نوع يك منطقه اي تمام بخش هاي ساختمان كه تحت پوشش آن است با شرايط يكنواخت دما و رطوبت هوادهي مي شود و در نوع چند منطقه اي به كمك دمپرهاي مخصوص امكان هوادهي با دما و رطوبت هاي مختلف به مناطق متفاوت وجود دارد.
براي انتخاب دستگاه هواساز نياز به اطلاعات زير مي باشد :
1- بارهاي سرمايي و گرمايي كلي ساختمان (اگر براي ساختمان بيش از يك هواساز استفاده مي شود بايد سهم هر هواساز از بارهاي سرمايي و گرمايي كلي مشخص شود).
2- حجم هوايي كه در واحد زمان از هواساز عبور مي كند.
3- افت فشار استاتيكي طولاني ترين مسير كانال يا هد استاتيكي فن
با اطلاعات فوق و مراجعه به كاتالوگ كارخانه سازنده مدل دستگاه و سپس ساير مشخصات دستگاه مانند : نوع فيلترها، ظرفيت حرارتي كويل پيش گرم كن و اينكه با بخار آب يا آب داغ گرم مي شود ، ظرفيت رطوبت زن (اگر از نوع بخاري است پوند در ساعت بخار و نيز فشار بخار كه اغلب 15 پاوند بر اينچ مربع است)، قدرت موتور بادزن و غيره تعيين مي شوند;)
