منطقه بندی راحتی برای طراحی HVAC – قسمت سوم
بسیاری از تازه واردان از انتخاب سیستم تهویه مطبوع و منطقه راحتی که باید قبل از ایجاد یک طراحی مناسب یا قوی ساخته شوند ، شگفت زده می شوند. مهندسان برق قبل از انتخاب تجهیزات بار مورد استفاده را تعیین می کنند و مهندسان پایه قبل از انتخاب قطعات بزرگ بارهای مرگ و زندگی خود را دریافت می کنند. با این حال ، برای طراحی HVAC و همچنین مدل سازی مصرف برق ، عملکرد یک مرکز به سیستم های HVAC و نحوه ارتباط فرصت ها بستگی دارد. بنابراین ، نرم افزار برنامه ریزی بار و انرژی به این جزئیات به صورت دقیق نیاز دارد.
نفوذ هوا به داخل
در فرآیندهای معمول طراحی در ایالات متحده ، طراحان ساختمان های تجاری کمی فشار مثبت وارد می کنند ، مگر اینکه از مدیریت فشار هوای طبیعی فعال استفاده شود. این کار برای از بین بردن یا به حداقل رساندن نفوذ هوای تهویه نشده به فضای اطراف انجام می شود. فضاهای خاص ، مانند گاراژهای تهویه دار با درب های بالای سر بزرگ یا ورودی هایی که درب های خارجی اغلب از آنها استفاده می شود ، به راحتی می توانند این فشار را از دست بدهند و در نتیجه بیشتر از فضای بسته تر ، به تهویه نیاز دارند. همانطور که معمولاً دیده می شود ، حتی داشتن پنجره های بازشو نیز در صورت استفاده نادرست ، باعث راحتی ساکنان می شود. برعکس ، اگر یک اتاق کناری تعداد زیادی دهانه دارد و اتاق دیگر فاقد روزنه یا تعداد زیادی دهانه است ، بررسی کنید که آیا ساکنان ساختمان می توانند از آن دهانه های بزرگ به درستی استفاده کنند یا خیر. اگر پاسخ منفی است ، هر یک از فضاها را به طور جداگانه منطقه بندی کنید. در خانه های آمریکای شمالی ، ساختمانها معمولاً تحت فشار نیستند و بعضاً با عملکرد فن اگزوز کاهش می یابند ، و در نتیجه نفوذ هوا به فضاهای بیرونی افزایش می یابد. برای خانه های چند طبقه ، اثر دودکش می تواند منجر به ناراحتی گرمایی قابل توجهی ، به ویژه در طبقات فوقانی شود. منطقه بندی خانه ها ، حداقل از کف به زمین ، اغلب راحتی را بهبود می بخشد و همچنین می تواند بهره وری انرژی را بهبود بخشد.
تماس زمینی
به جز یک طبقه خاص در بالای زمین مانند زیرزمین ، فضاهای زیر زمین هیچ ارتباط مستقیمی با هوای خارج ندارند. آنها گرما و رطوبت را از طریق دیوارها ، پایین ترین دال کف و پایه های خود به خاک منتقل می کنند. همچنین ، نیازهای تهویه فضاهای آنها زیاد به جهات اصلی بستگی ندارد و اگر دیوارهای خارجی آنها به خوبی عایق بندی شده باشد ، اغلب می توان فضاهای داخلی و خارجی را در یک طبقه خاص در طبقه همکف ترکیب کرد. در مناطق سردسیر این مناطق در صورت عدم استفاده می توانند کاملاً خنک باشند ، بنابراین ظرفیت گرمایش و احتمالاً رطوبت زدایی را در نظر بگیرید. در طول فصل های خنک کننده ، مناطق زیر زمین ممکن است نیاز به رطوبت زدایی داشته باشند حتی اگر به طور طبیعی در دمای قابل قبولی باشند.
اهداف آسایش
بسته به آب و هوا و نظرات مشتری خاص ، بیشتر فضاهایی که معمولاً اشغال می شوند به سیستم هایی با قابلیت گرمایش ، رطوبت زدایی ، خنک سازی ، رطوبت سازی و تصفیه هوا نیاز دارند. به عنوان مثال ، فضاهای مجاور مانند انبارها ، انبارها ، برخی توالت ها ، آشپزخانه ها یا لباسشویی ها فقط ممکن است به ظرفیت گرمایش جزئی و نفوذ پذیری هوا نیاز داشته باشند. قرار دادن این فضاهای دیگر در مناطق مختلف با سیستم های ساده اغلب راحت است. اگر از سیستم اختصاصی هوای تازه (DOAS) یا سیستم “هوای اولیه-ثانویه” استفاده شود ، جایی که واحدهای ترمینال تمام گرمایش یا سرمایش را در سطح منطقه فراهم می کنند ، فقط سیم پیچ های مناسب برای هر منطقه نصب می شود.
تنظیم نقاط و عقب نشینی
تصمیمات مربوط به منطقه بندی می تواند تحت تأثیر تنظیمات بهینه قرار گیرد ، به عنوان مثال ، یک فضای در یک مرکز داده ممکن است بسیار سردتر از فضاهای دیگر باشد. همچنین ، در بسیاری از ساختمان ها ، ممکن است اتاق های کوچک فناوری اطلاعات با سرورها و روترها در طول سال خنک شوند و فضاهای مجاور همیشه باید گرم شوند. بعلاوه بعنوان مثال ، در یک واحد تولیدی کوچک که دارای دفتر کار جلو است ، ممکن است در روزهای خاص فضای تولیدی مطبوع استفاده نشود و در نتیجه فضای عقب نشینی قابل توجهی از درجه حرارت در حین استفاده از فضای اداری یا وارونه باشد.
چندین واحد
سیاست عمومی خدمات شهری ایالات متحده (PURPA ، 16 USC 252625 (d)) در سال 1989 متر برق جداگانه را در ساختمان های چند واحدی جدید اجباری کرد ، و در نتیجه این ساختمان ها باید دارای سیستم های تهویه مطبوع جداگانه باشند. نیازهای تهویه متفاوت است و از جریان هوای HVAC بین واحدها باید برای ایمنی در برابر آتش سوزی و همچنین کنترل بو و بهداشت جلوگیری شود. همچنین مناطق و سیستمهای جداگانه را برای مکانهای کاملاً عمومی یا مشترک ساختمانهای چند واحدی نصب کنید و کنتور این سیستمها را به صاحب ساختمان بسپارید. هزینه این کار با نرخ اجاره ساکنان تأمین می شود.
هزینه ها و استثنائات
آخرین عامل منابع مالی کارفرما است. پروژه های ساختمانی معمولاً بر اساس اهداف اولیه طراحی HVAC به عنوان هزینه اولیه کم ، متوسط یا زیاد طبقه بندی می شوند. در پایان ، سیستم های بسیار قابل کنترل با روش های منطقه بندی آزاد مناسب هستند ، اما بیشتر پروژه های تجاری حداقل در ایالات متحده هزینه کمتری دارند. در صورت انجام صحیح ، چندین برابر هزینه اولیه می تواند جبران شود یا رضایت بیشتر ساکنان را به همراه داشته باشد ، بنابراین باید سعی کنید کارفرمایان را ترغیب به انجام کار بیشتر کنید. با این حال ، هنگامی که کارفرما هزینه اولیه کم را درخواست می کند ، روش های منطقه بندی نیمه مناسب مانند گروه بندی تعداد دفاتر معمول تر است. کارفرمایان باید توجه داشته باشند که این منطقه بندی مقرون به صرفه باعث ایجاد ساعات ناخوشایند بیشتری در سال در اتاقهای فاقد ترموستات خواهد شد.
اصول طراحی
راهنمای طراحی تهویه مطبوع زیر فرض می کند که تمام فضاهای در دست ساخت برای دستیابی به اهداف تهویه و آسایش حرارتی یکسان تهویه هستند. ساختمانها ، کاربری ها و کدها متفاوت هستند ، بنابراین ممکن است لازم باشد این راهنماها پیکربندی شوند:
1. مناطق از فضاهایی تشکیل شده اند که به صورت افقی در یک ساختمان تجاری مرتب شده اند ، نه به صورت عمودی. زیرا طبقات بین فضاها مانع آتش سوزی و دود هستند و در نتیجه ، بازشوها یا حرکت کنترل نشده هوا بین طبقات از اعمال صحیح اصول طبقه بندی فضاها برای حفاظت در برابر آتش جلوگیری می کند. همچنین ، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است ، اوقات اغلب در هر کلاس متفاوت است و ممکن است ساکنان مختلف در هر کلاس حضور داشته باشند. در خانه های ایالات متحده نیز ، مناطق گرمایش غالباً در دو یا چند سطح هستند ، که معمولاً در کف بدون ترموستات یا تهویه زیاد در کف با آنها ، آسایش ضعیف است.
2. مناطق از فضاهای مجاور جمع می شوند. در حالی که ممکن است دو فضای دور دارای پروفیل بار مشابه باشند ، اما ممکن است آنقدر از هم دور باشند که اتصال آنها به یک خط لوله یا کانال سطح منطقه امکان پذیر نباشد. در عوض ، این فواصل دور به دیگر فضاهای نزدیک متصل می شوند یا به عنوان مناطق جداگانه تعریف می شوند.
3. فضای داخلی به سایر فضای داخلی متصل می شود. اگر اتصال حرارتی کمی با خارج وجود داشته باشد یا اتصال وجود نداشته باشد ، معمولاً بهتر و راحت تر می توان فضاهای داخلی را با هم گروه کرد. این مشکل زمانی بوجود می آید که نورگیرها یا فضاهایی با کاربردهای بسیار متفاوت ، نقاط تنظیم یا نیازهای تهویه وجود داشته باشد. با این وجود ، در ساختمانهای تجاری کوچکتر ، کم هزینه یا بعضاً با هزینه متوسط ، تمام فضاهای مرکزی غالباً به صورت یک منطقه گرمایی واحد دسته بندی می شوند ، حتی اگر اتاق های ذخیره سازی و سایر فضاهای کم مصرف تهویه خوبی داشته باشند.
4- فضاهای بیرونی با برخی دیگر از فضاهای بیرونی مرتبط هستند که در معرض همان مقدار نور خورشید قرار دارند. و فضای اطراف هرگز به فضاهای داخلی اشغال شده متصل نمی شود. طراحان اغلب بیش از سه اتاق مجاور مجزا را در یک منطقه قرار نمی دهند ، اما وقتی بودجه بسیار کمی باشد ، آنها مجبور می شوند این تعداد را به 5 یا احتمالاً بیشتر برسانند.
5- اگر بودجه ساخت و بهره برداری اجازه می دهد ، برای راحتی بیشتر ، فضاهایی که گاهاً مسکونی هستند ، به عنوان مناطق حرارتی جداگانه طراحی شوند. به عنوان مثال ، در ساختمانهای گران قیمت ، راهروها ، توالت ها و انبارها را می توان برای راحتی عالی به مناطق جداگانه ای تقسیم کرد. اتاق های یخ زده یا ماشین های فروش در هتل ها نمونه هایی از نیاز به تهویه و منطقه بندی جداگانه برای مهمانان با بازده حرارتی بالای تجهیزاتشان است. با این وجود ، در بیشتر ساختمان ها ، بعضی یا تمام فضاها معمولاً به فضاهای مجاور متصل می شوند که دارای اولویت بالاتر و زندگی منظم هستند و در ساعات خاصی حمایت ، ناراحتی و ناراحتی پیش بینی می شود. در گذشته های دور ، بسیاری از فضاهای داخلی مانند راهروها و انبارها تهویه کمی داشتند یا اصلاً تهویه نداشتند زیرا مشخص شد که به ندرت مورد استفاده قرار می گیرند و با انتقال هوا به میزان کافی تهویه می شوند.
6. مناطق حرارتی معمولاً در نقشه های نهایی مستقیم نشان داده نمی شوند. خوانندگان نقشه های اعلامیه ، ساخت و ساز یا آسفالت باید با ردیابی خطوط سیستم های کانال یا لوله کشی از هر ترمینال واحد ، پمپ یا دستگاه کنترل ، مناطق گرمایی را پیدا کنند. نقشه های HVAC می توانند بسیار شلوغ باشند و بنابراین خواندن آنها دشوار است ، بنابراین در پروژه های پیچیده که نمودارهای منطقه بندی حرارتی جداگانه را نشان می دهند ، حتی اگر در مقیاس بسیار کوچکتر نشان داده شوند ، برای دیگران مفید است.
منطقه بندی خودکار
در سال 2001 ، نویسنده مطالعه منتشر نشده ای را در مورد اینکه آیا می توان از نرم افزار مدل سازی برای منطقه بندی خودکار فضاهای ساختمان استفاده کرد ، انجام داد. یک ساختمان اداری یک طبقه کوچک با استفاده کم از عایق و تمام اتاقهای آن به عنوان مناطق گرمایش مجزا در DOE 2.1E11 گنجانده شده است. شکل 2 بارهای خنک کننده قابل درک ساعتی را که در 21 ژوئن برای سه دفتر به دست آمده نشان می دهد. با این حال ، کل ساختمان و سال مدل سازی شد. دفاتر 1 و 2 فضاهای جداگانه ای هستند اما مناطق مختلفی دارند. Office 3 یک فضای پیرامونی با متراژ متفاوت است. با وجود بارهای داخلی مشابه در واحد سطح ، هیچ یک از بارهای محسوس برابر با این روز نیستند. با این حال ، برای تصمیم گیری های مربوط به منطقه بندی ، اندازه بار مهم نیست ، اما در عوض پروفیل های بار باید یکسان باشند تا سرعت جریان آب یا هوا در یک نسبت ثابت در سراسر منطقه حفظ شود ، و در هر شرایط فضای مختلفی راحت باشد.
برای روزی که در شکل 2 نشان داده شده است ، پروفیل های بار خنک کننده برای فضای داخلی 1 و 2 بسیار شبیه به هم هستند ، که نشان می دهد حداقل در این روز باید طراحی معمولی را با هم گروه بندی کرد. با این حال ، آفیس 3 ، که از طریق یک دیوار سنگ تراشی کم ارتفاع در معرض خارج قرار دارد ، مشخصات بار حرارتی برای روز بسیار متفاوت است. این بدان معناست که Office 3 نباید با 1 یا 2 منطقه بندی شود. بعداً ، مطالعات منتشر شده الگوریتم های منطقه بندی خودکار را ایجاد کرده اند که در الگوریتم هایی با حداقل یک محصول تجاری ، یک جرم ، ساختار ، جهت و محیط را در برابر نسخه مبتنی بر هسته وارد می کنند. گزینه. تا کنون ، هدف این مناطق خودکار مناطق ساده تری است که برای مدل سازی انرژی استفاده می شود ، نه لزوماً برای طراحی HVAC.چالش های ویژه
دفاتر گوشه ای
دفاتر گوشه ای و پنت هاوس با دو یا چند چهره رو به خورشید دارای چالش های طراحی ، حرارتی و اجتماعی هستند. ساکنان این فضاها معمولاً اعضای سطح بالاتری از سازمانهای خود هستند و اغلب موارد استثنایی در راحتی آنها بیش از سایرین است. بهتر است مناطق گرمایی این فضاها را با ترموستات آنها جدا کنید. اگر قرار است این مناطق به دفاتر یک طرفه مجاور متصل شوند ، اتاق های نبشی باید دارای استات T باشند. برخی دیگر از ساکنان فضا ممکن است گاهی اوقات آسیب ببینند ، به خصوص وقتی اتاق های گوشه ای در معرض اشکال مختلف نور خورشید قرار بگیرند. در نیمکره شمالی ، دفاتر در گوشه جنوب غربی به دلیل دمای بالای اواخر بعد از ظهر در خارج و زاویه کم نور خورشید با مشکل بیشتری مواجه می شوند.
