بخش اول-برترین تاسیسات آموزشی از نگاه ASHRAE

ترجمه: مهندس نیره شمشیری
منبع: ماهنامه عاشری – مارس 2016

ساختمان علمی آن ماری ادوارد در کالج جان ابوت در مونترال برنده جایزه کنفرانس Ashri در سال 2016 برای امکانات جدید آموزشی شده است.
این ساختمان در قلب یک درخت Ginkgo صد ساله قرار گرفته است. ساختمان جدید 121،600 فوت مربع (11297 متر مربع) است ، دارای پنجره های بزرگ شیشه ای در نمای ساختمان است که معماری اطراف را منعکس می کند و یک اتاق میانی بزرگ با یک پلکان باشکوه که با درختان باشکوه Ginkgo رقابت می کند.
ساختمان مدرن شش طبقه در این اردوگاه تاریخی به آموزش فیزیک ، زیست شناسی و شیمی اختصاص یافته است.
کلاس ها ، آزمایشگاه های آموزشی با هودهای شیمیایی ، اتاق های اساتید ، فضاهای دانشجویی و همچنین مناطق مرکزی شامل سالن ورودی و سالن میانی 12900 فوت مربع (1198 متر مربع) در این ساختمان واقع شده است.

دانشکده جان ابوت به نام آن ماری ادوارد ، یکی از قربانیان تیراندازی در سال 1989 در پلی کلنیک ول ول نامگذاری شد. ادوارد دانشجوی مهندسی پلی تکنیک بود و مدیران جان ابوت احساس می کردند که ساختمان جدید مهندسی نشان می دهد که چگونه انسان با استفاده از فناوری و دانش کاربردی باید از نظر محیطی پایدار باشد.
ادغام اصول طراحی پایدار رمز موفقیت این پروژه است که هدف آن دریافت گواهی طلای LEED است. ابتدا تصمیم بر این شد که چاههای زمین گرمایی ، ذخیره گرما ، گرمایش و سرمایش تابشی ، سیستم هوای اختصاصی در فضای باز و بازیابی انرژی برای اگزوزهای هود عمومی و شیمیایی ، اساس بهره وری انرژی ساختمان ، کیفیت هوای داخلی و آسایش حرارتی باشد.

بهره وری انرژی
یک مدل کامل انرژی ساختمان در نرم افزار Canmet ENERGY’s EE4 با استفاده از 2.1e-DOE شبیه سازی شد. مثال مرجع برای EE4 تحت قانون انرژی ملی ، مدل کانادایی برای ساختمانها است (MNEC 1997). شبیه سازی پیش بینی می کند که ساختمان 39٪ انرژی کمتری نسبت به نمونه مرجع مصرف می کند که برابر با 28٪ کاهش در استاندارد 2009 ASHRAE / IESNA مطابق با LEED Canada NC 2009 است. این نتایج شامل مقدار قابل توجهی هوای خروجی از فرآیند آزمایشگاه است:

24 هود شیمیایی و قفسه ای ، بازوهای استخراج ، کابینت های حلال و اسید ، تجهیزات تخصصی و. مصرف انرژی شبیه سازی به دلیل مصرف زیاد انرژی زمین گرمایی بسیار کمتر از نمونه مرجع است. داده های اندازه گیری انرژی از فوریه 2014 تا ژانویه 2015 در شکل 1 موجود است. مصرف واقعی انرژی 10٪ کمتر از شبیه سازی و 45٪ کمتر از نمونه مرجع است. شدت انرژی فعلی سایت 48 کیلوبایت در هر فوت مربع در سال (545 مگاژول در هر متر مربع در سال) است ، در حالی که نمونه مرجع آن 87.2 کیلوبایت در هر فوت در سال (990 مگاژول) است.
در هر متر مربع در سال).

سیستم های هیدرولیک
وجود شبکه زمین گرمایی با پمپ های حرارتی و مخازن ذخیره گرمای لایه ای سرد و گرم ، شبکه توزیع را قادر می سازد تا در حالت های گرمایش و سرمایش همزمان کار کند. دو مخزن ذخیره گرما 800 گالنی (3028 لیتری) به 5 پمپ حرارتی دو مرحله ای متصل می شوند که با تزریق مایع گرم به قسمت بالای مخزن گرم و مایع سرد به قسمت تحتانی مخزن ، طبقه بندی را حفظ می کنند. برای فعال سازی مجدد مخازن ذخیره از 45 حلقه چاه زمین گرمایی که هر کدام تقریباً 400 فوت (122 متر) عمق دارند استفاده می شود. این سیستم به 50 تا 70 درصد نیاز به انرژی گرمایش و سرمایش ساختمان پاسخ می دهد. برای پوشش دادن بارهای باقی مانده از دو چیلر سقفی خنک کننده با فشار 150 تن (528 کیلووات) و دو دیگ برقی 288 کیلوواتی (MH 983) استفاده می شود. پمپ های با سرعت متغیر در قسمت های گرم و سرد شبکه توزیع برای پاسخگویی به شرایط بار واقعی استفاده می شود.
از سیستم گرمایش خورشیدی برای پیش گرم کردن آب گرم بهداشتی استفاده می شود. کلکتورهای خورشیدی با صفحه تخت می توانند بخشی از تقاضای روزانه آب گرم بهداشتی را گرم کنند. پس انداز انرژی سالانه گاز 0.149ktu در هر فوت مربع در سال است (1.7 مگاژول در هر متر مربع در سال).

سیستم های هوا
سیستم هوای خارجی اختصاصی (DOAS) با سیستم های هوایی ثانویه ، فن کوئل ها و تیرهای کف تابشی و تابشی ، دستگاه هایی برای جداسازی و توزیع هوای تازه از نیازهای ساعتی (ACH) و فشار و آزمایشگاه آزمایشگاه محل را فراهم می کند. سیستم هوای تازه دو روش بازیابی انرژی را با هم ترکیب می کند.
مبدل کارآمد تر نوع تجمع (با استفاده از کاست های آلومینیومی جذب کننده انرژی) برای اگزوز عمومی (10800 فوت مکعب در دقیقه با سرعت 5097 لیتر در ثانیه) و حلقه گلایکول دور راندمان برای اگزوز آزمایشگاهی (25000 فوت مکعب در دقیقه (11799 لیتر در هر ثانیه) برای جلوگیری از هر نوع آلودگی استفاده می شود. با توجه به درجه حرارت IN مونترال ، مبدل نوع ذخیره سازی دارای راندمان انرژی سالانه حدود 82٪ و انرژی نهفته تقریبا 70٪ است. حلقه گلیکول دایره ای دارای بازدهی زمستانی 40٪ است.

کارایی تابستان معمولاً به دلیل اختلاف دما بین هوای ورودی و خروجی کمتر است. این اختلاف دما در تابستان با خنک کننده تبخیری غیر مستقیم (آب جمع شده از فن کوئل های خنک کننده) افزایش می یابد. این افزایش براساس محاسبات مقایسه ای با و بدون فرآیند رطوبت زدایی ، 20 درصد تخمین زده می شود. تمام طرفداران کولر گازی مجهز به موتورهای متغیر با سرعت برای تأمین نیازهای تهویه در زمان واقعی ، از جمله ورودی سنسورهای دی اکسید کربن هستند.
برای کاهش میزان هوای تازه خالص شده برای کاربردهای آزمایشگاهی ، از سیستم ثانویه دو کاناله برای گردش مجدد هوای برگشتی از مناطق مشترک استفاده می شود. در صورت لزوم ، این گرما سنج را می توان به داخل کشور هدایت کرد تا به عنوان هوای جبرانی برای خستگی فرایند آزمایشگاه یا ترک مبدل ذخیره سازی استفاده شود.

کیفیت هوای داخلی و راحتی حرارتی
مراکز یادگیری ، کلاسهای درس ، اتاقهای کنفرانس و سایر مکانهای شلوغ دارای سنسورهای CO2 هستند که امکان تنظیم تهویه را در صورت لزوم فراهم می کنند. آزمایشگاه ها به 4 هوای خروجی نیاز دارند ، یعنی 4 هوا باید تأمین شود. برای کاهش ضایعات ، فقط حداقل میزان تهویه فراهم شده و هوای جبرانی تعداد مورد نیاز تغییرات هوا را کامل می کند. آزمایشگاه ها همچنین به ترکیبی 10ach نیاز دارند که مانند اکثر مکانهای غیر آزمایشگاهی دیگر با استفاده از فن کوئل تکمیل می شود. اگرچه آزمایشگاه ها تحت فشار منفی هستند ، اما ساختمان به طور کلی برای کاهش نفوذ هوا از خارج به داخل تحت فشار مثبت است.

در شرایط خوب آب و هوایی (بین 53.6 درجه فارنهایت و 68 درجه فارنهایت ؛ 12 تا 20 درجه سانتیگراد) ، تهویه طبیعی به طور خودکار در تمام مناطق گردش اصلی کنترل می شود (پنجره های نزدیک انتهای راهروهای ورودی برای افزایش اثر دودکش در راهروها) ) سالن اصلی باز می شود). پنجره های باز شده دستی امکان کنترل جداگانه تهویه طبیعی را در مناطق غیر آزمایشگاهی اطراف فراهم می کند.
از آنجا که نور طبیعی فاکتور مهمی در طراحی است ، در اکثر فضاها شیشه بزرگ وجود دارد. برای خنثی سازی اثر بارهای ورودی ، سیستم خنک کننده و گرمایش سقف تابشی و کف بر تیرهای بتونی اطراف ساختمان نصب می شود.
علاوه بر داشتن DOAS ، که با اشباع هوا در 53.6 درجه فارنهایت (12 درجه سانتیگراد) باعث رطوبت زدایی هوا می شود ، برای جلوگیری از تشکیل میعان روی تیرها ، توجه ویژه ای به کنترل نقطه شبنم داشت. چگالش همچنین در سالن ورودی بزرگ و سالن مرکزی در فصل گرما مسئله بود. بارهای ورودی راهرو توسط كف قابل انعطاف پذیری حرارت تأمین می شود در حالی كه هوا از پخش كننده های كف روی پنجره ها می ریزد تا از تشكیل چگالش جلوگیری كند.

نوآوری
ساختمان جدید با شیشه های بزرگ پوشانده شده و آزمایشگاه های زیادی دارد که باید با استفاده از ترکیبی خاص از فن آوری های سیستم های آب و هوا به روشی که از نظر انرژی کارآمد مدیریت شود. شبکه هیدرولیکی که آب گرم و سرمایش را برای تمام تیرهای تابشی و فن کوئل ها فراهم می کند بی نظیر است.
اول ، یک شبکه به طور همزمان آب سرد و گرم را تأمین می کند. این امر به دلیل وجود دو مخزن ذخیره لایه ای و 5 پمپ حرارتی امکان پذیر است. پمپ های حرارتی مداوم گرما را از مخزن ذخیره سازی خارج می کنند و آن را به مخزن گرم منتقل می کنند. شبکه زمین گرمایی همچنین انرژی را از سیستم اضافه یا حذف می کند. همه بخشها با هم کار می کنند تا مخازن متعادل و لایه لایه باشند تا بتوانند همزمان آب سرد و گرم تهیه کنند.

دیدگاهتان را بنویسید