لیست قیمت تاسیسات حرارتی و برودتی | خرید فروش تاسیسات حرارتی و برودتی مشخصات

تاسیسات حرارتی و برودتی

گرمایش ، تهویه و تهویه هوا
گرمایش ، تهویه و تهویه هوا (HVAC) فناوری راحتی محیط داخلی و وسایل نقلیه است. هدف آن تأمین راحتی حرارتی و کیفیت قابل قبول هوا در محیط داخلی است. طراحی سیستم HVAC زیر مجموعه ای از مهندسی مکانیک است که مبتنی بر اصول ترمودینامیک ، مکانیک سیالات و انتقال حرارت است. "برودتی" گاهی به مخفف فیلد اضافه می شود ، زیرا HVAC & R یا HVACR یا "تهویه" مانند HACR کاهش یافته است (همانطور که در تعیین مدارهای قطع مدار HACR نامیده می شود).

HVAC بخش مهمی از ساختارهای مسکونی مانند خانه های مجرد خانوادگی ، ساختمانهای آپارتمانی ، هتلها و اماکن مسکونی قدیمی ، ساختمانهای صنعتی و اداری متوسط ​​تا بزرگ مانند آسمان خراش ها و بیمارستان ها ، وسایل نقلیه مانند اتومبیل ، قطار ، هواپیما ، کشتی و زیر دریایی و ... است. در محیط های دریایی ، با استفاده از هوای تازه از فضای بیرون ، شرایط ساختمان سالم و سالم با توجه به دما و رطوبت تنظیم می شود.

تهویه یا تهویه (V در HVAC) فرآیند تعویض یا تعویض هوا در هر مکانی برای تأمین کیفیت هوای بالای داخلی است که شامل کنترل دما ، دوباره پر کردن اکسیژن و رفع رطوبت ، بو ، دود ، گرما ، گرد و غبار ، باکتری های موجود در هوا ، دی اکسید کربن و سایر گازها. تهویه بوی نامطبوع و رطوبت بیش از حد را از بین می برد ، هوای بیرون را معرفی می کند ، فضای داخلی ساختمان را در گردش می کند و مانع از رکود هوای داخلی می شود.

تهویه هم تبادل هوا به بیرون و هم گردش هوا در داخل ساختمان را شامل می شود. این یکی از مهمترین عوامل برای حفظ کیفیت قابل قبول هوای داخل ساختمان در ساختمان ها است. روشهای تهویه ساختمان ممکن است به انواع مکانیکی / اجباری و طبیعی تقسیم شود.

واحد HVAC بام با توجه به دریچه ورودی هوای تازه

مجرای تهویه با دریچه دیافراگم خروجی. اینها در یک ساختمان برای جابجایی هوا در داخل یا خارج از اتاقها نصب شده اند.

مدار کنترل در نصب HVAC خانگی. سیمهایی که به بلوک ترمینال آبی وصل شده اند در سمت راست بالای صفحه ، به ترموستات منتهی می شوند. محفظه پنکه مستقیماً در پشت صفحه قرار دارد و فیلترها را در قسمت بالا مشاهده می کنید. کلید سوئیچ ایمنی در پایین سمت چپ است.

بررسی اجمالی
سه کارکرد اصلی گرمایشی ، تهویه و تهویه مطبوع به ویژه با نیاز به تأمین آسایش حرارتی و کیفیت هوا قابل قبول در محیط داخلی در طی مراحل نصب ، بهره برداری و نگهداری معقول مرتبط هستند. سیستم های HVAC در هر دو محیط داخلی و تجاری قابل استفاده است. سیستم های HVAC می توانند تهویه را فراهم کرده و روابط فشار بین فضاها را حفظ کنند. وسیله حمل و حذف هوا از فضاها به عنوان توزیع هوای اتاق شناخته شده است.

سیستم های فردی
در ساختمان های مدرن ، سیستم های طراحی ، نصب و کنترل این توابع در یک یا چند سیستم HVAC یکپارچه شده اند. برای ساختمانهای بسیار کوچک ، پیمانکاران معمولاً ظرفیت و نوع سیستم مورد نیاز را تخمین زده و سپس سیستم را انتخاب می کنند ، مبرد مناسب و اجزای مختلف مورد نیاز را انتخاب می کنند. برای ساختمانهای بزرگتر ، طراحان خدمات ساختمان ، مهندسین مکانیک یا مهندسین خدمات ساختمان سیستمهای HVAC را تجزیه و تحلیل ، طراحی و مشخص می کنند. پیمانکاران مکانیکی تخصصی سپس سیستمها را ساخته و به بهره برداری می رسانند. مجوزهای ساختمان و بازرسی های مربوط به انطباق با کد از نصب ها به طور معمول برای کلیه ابعاد ساختمان مورد نیاز است.

شبکه های منطقه ای
اگرچه HVAC در ساختمانهای منفرد یا سایر فضاهای محصور اجرا شده است (مانند دفتر مرکزی زیرزمینی NORAD) ، تجهیزات درگیر در بعضی موارد گسترش یک گرمایش منطقه بزرگتر (DH) یا شبکه خنک کننده منطقه (DC) یا شبکه ترکیبی DHC است. در چنین مواردی ، جنبه های عملکرد و نگهداری ساده تر می شود و اندازه گیری لازم برای تأمین صورتحساب برای انرژی مصرفی و در بعضی موارد انرژی برگشت یافته به سیستم بزرگتر ضروری است. به عنوان مثال ، در یک زمان معین ممکن است یک ساختمان از آب خنک کننده برای تهویه مطبوع استفاده کند و آب گرم آن را برگرداند ممکن است در ساختمان دیگری برای گرمایش استفاده شود ، یا برای کل گرمایش بخشی از شبکه DHC (احتمالاً با انرژی اضافه شده برای تقویت درجه حرارت).

قرار دادن HVAC در یک شبکه بزرگتر به ایجاد مقیاس اقتصادی کمک می کند که اغلب برای ساختمانهای انفرادی امکان پذیر نیست ، برای استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر مانند گرمای خورشیدی ، سرما در زمستان ، پتانسیل خنک کننده در بعضی از مناطق دریاچه ها یا آب دریا برای خنک کننده رایگان و. عملکرد قادر به ذخیره سازی فصلی انرژی حرارتی.
تاریخ
HVAC مبتنی بر اختراعات و اکتشافات انجام شده توسط نیکولای لووو ، مایکل فارادی ، ویلیس حامل ، ادوین روود ، روبن ترن ، جیمز ژول ، ویلیام رانکین ، سادی کاروت و بسیاری دیگر است.

اختراعات متعدد در این بازه زمانی قبل از آغاز اولین سیستم تهویه مطبوع آسایش ، که در سال 1902 توسط آلفرد وولف (کوپر ، 2003) برای بورس اوراق بهادار نیویورک طراحی شده بود ، در حالی که ویلیس کاریر شرکت چاپ ساکت-ویلهمز را با فرآیند AC مجهز کرد. واحد در همان سال کالج کوی اولین مدرسه ای بود که آموزش HVAC را در سال 1899 ارائه داد.

اختراع مؤلفه های سیستم های HVAC همزمان با انقلاب صنعتی دست به دست هم داد و روشهای جدید نوسازی ، راندمان بالاتر و کنترل سیستم بطور مداوم توسط شرکت ها و مخترعین در سراسر جهان معرفی می شود.

تهویه (معماری)

تهویه عبارت است از ورود عمدی هوای خارج از منزل به یک فضا و عمدتاً برای ردیابی کیفیت هوای داخل بدن از طریق رقیق کردن و جابجایی آلاینده های داخلی استفاده می شود. همچنین می تواند برای آسایش حرارتی یا رطوبت زدایی مورد استفاده قرار گیرد.

معرفی عمدی هوای بیرون را می توان به عنوان تهویه مکانیکی یا تهویه طبیعی طبقه بندی کرد. تهویه مکانیکی از فن ها برای هدایت جریان هوای بیرون به داخل ساختمان استفاده می کند. این ممکن است با فشار (در مورد ساختمانهای تحت فشار) یا تحت فشار (یا در صورت سیستم های تهویه اگزوز) انجام شود. بسیاری از ساختمانهای دارای تهویه مکانیکی از ترکیبی از هردو استفاده می کنند که تهویه در سیستم HVAC یکپارچه است. تهویه طبیعی جریان غیرفعال عمدی هوای خارج از منزل به داخل ساختمان از طریق دهانه های برنامه ریزی شده (مانند لوپ ، درها و پنجره ها) است. تهویه طبیعی نیازی به سیستمهای مکانیکی برای جابجایی هوای بیرون ندارد ، بلکه کاملاً به پدیده های جسمی منفعل مانند انتشار ، فشار باد یا اثر پشته وابسته است. سیستم های تهویه حالت مختلط هم از فرآیندهای مکانیکی و هم از حالت طبیعی استفاده می کنند. اجزای مکانیکی و طبیعی ممکن است در رابطه با یکدیگر یا جداگانه در زمانهای مختلف روز یا فصل سال مورد استفاده قرار گیرند. از آنجا که مؤلفه طبیعی می تواند تحت تأثیر شرایط محیطی غیرقابل پیش بینی باشد ، ممکن است همیشه مقادیر مناسبی از تهویه را فراهم نکند. در این حالت ، سیستمهای مکانیکی ممکن است برای تکمیل یا تنظیم جریان طبیعی رانده شده مورد استفاده قرار گیرند.

در بسیاری از موارد ، تهویه برای کیفیت هوای داخل خانه به طور همزمان برای کنترل راحتی حرارتی مفید است. در این مواقع می توان میزان تهویه را فراتر از حداقل مورد نیاز برای کیفیت هوای داخل ساختمان دانست. دو مثال شامل استراتژی های اقتصاد ساز سمت هوا و پیش از خنک کننده تهویه است. در موارد دیگر ، تهویه برای کیفیت هوای داخلی به نیاز و استفاده از انرژی توسط - تجهیزات گرمایش و سرمایش مکانیکی کمک می کند. در آب و هوای گرم و مرطوب ، رطوبت زدایی هوای تهویه می تواند یک فرآیند به ویژه با انرژی باشد.

تهویه را باید بخاطر ارتباط آن با "تهویه" وسایل و تجهیزات احتراق مانند آبگرمکن ، کوره ها ، دیگهای بخار و اجاق های چوبی در نظر گرفت. از همه مهمتر ، طراحی تهویه ساختمان باید با دقت انجام شود تا از پیش زمینه تولید محصولات احتراقی از وسایل "طبیعی تهویه شده" به فضای اشغال شده جلوگیری شود. این موضوع در ساختمان های جدید با پاکت های تنگ هوا از اهمیت بیشتری برخوردار است. برای جلوگیری از خطر ، بسیاری از وسایل احتراق مدرن از "تهویه مستقیم" استفاده می کنند که هوای احتراق را مستقیماً از خارج از منزل بیرون می کشد ، به جای آن از محیط داخلی.

تهویه طبیعی همچنین با استفاده از ویندوزهای عملیاتی قابل دستیابی است ، این امر به دلیل عملکرد مداوم سیستم مکانیکی از اکثر ساختمانهای معماری فعلی حذف شده است. استراتژی فعلی ایالات متحده برای تهویه ساختمان ها این است که فقط به تهویه مکانیکی متکی باشید. در اروپا طراحان با راه حل های طراحی آزمایش کرده اند که امکان تهویه طبیعی با حداقل دخالت مکانیکی را فراهم می کند. این تکنیک ها عبارتند از: چیدمان ساختمان ، ساخت نما و مواد مورد استفاده برای اتمام داخلی. طراحان اروپایی نیز برای حل مسائل مربوط به کیفیت هوای داخل خانه ، به استفاده از ویندوزهای عملیاتی برگشته اند. "در ایالات متحده ، از بین بردن پنجره های عملیاتی یکی از بزرگترین خسارات معماری معاصر است."

دسته بندی های تهویه
تهویه مکانیکی به هر سیستمی اطلاق می شود که از وسایل مکانیکی مانند فن استفاده می کند تا هوای زیر زمینی را به یک فضا معرفی کند. این شامل تهویه فشار مثبت ، تهویه اگزوز و سیستمهای متعادل است که هم از تهویه و هم از تهویه اگزوز استفاده می کنند.
تهویه طبیعی به روشهای منفعلانه ای با هدف طراحی ورود زیر دریایی به فضایی بدون استفاده از سیستم های مکانیکی اطلاق می شود.
سیستم های تهویه حالت ترکیبی (یا تهویه ترکیبی) از هر دو فرآیند طبیعی و مکانیکی استفاده می کنند.
نفوذ ، جریان کنترل نشده هوا از خارج از منزل به داخل منازل از طریق نشت (بازشوی غیرقابل برنامه ریزی) در یک پاکت ساختمان است. هنگامی که یک طراحی ساختمان برای حفظ کیفیت هوا در محیط داخلی متکی به نفوذ محیطی محور باشد ، از این جریان به عنوان تهویه پرماجرا یاد می شود.
استانداردهای میزان تهویه
میزان تهویه ، برای ساختمانهای CII ، معمولاً با جریان حجمی هوای زیر زمینی ، که به ساختمان معرفی می شود ، بیان می شود. واحدهای معمولی مورد استفاده عبارتند از: فوت مکعب در دقیقه (CFM) یا لیتر در ثانیه (L / s). میزان تهویه نیز می تواند بر اساس هر نفر یا بر اساس واحد سطح واحد ، مانند CFM / p یا CFM / ft² ، یا با تغییر هوا در ساعت (ACH) بیان شود.

استانداردهای مربوط به ساختمانهای مسکونی
برای ساختمانهای مسکونی که بیشتر برای تأمین نیازهای تهویه آنها به نفوذ بستگی دارند ، یک اندازه گیری مشترک از میزان تهویه ، میزان تغییر هوا (یا تغییر هوا در ساعت) است: میزان تهویه ساعتی با حجم فضا تقسیم می شود (I یا ACH؛ واحدها) از 1 / ساعت). در طول زمستان ، ACH ممکن است از 0.50 تا 0.41 در یک خانه محکم بسته به هوا تا 1.11 تا 1.47 در خانه ای با هوای آزاد و بسته باشد.

اکنون ASHRAE میزان تهویه وابسته به سطح کف را به عنوان تجدید نظر در استاندارد 62-2001 توصیه می کند ، که در آن حداقل ACH 0.35 بود ، اما کمتر از 15 CFM / person (7.1 L / s / person) نیست. از سال 2003 ، استاندارد به 3 CFM / 100 فوت مربع (15 لیتر در ثانیه / 100 متر مربع) به علاوه 7.5 CFM / person (3.5 L / s / person) تغییر یافته است.

در انگلستان ، استانداردهای میزان تهویه در قسمت F مقررات ساختمان مشخص شده است.

استانداردهای مربوط به ساختمانهای تجاری
روش میزان تهویه
روش تهویه نرخ براساس استاندارد است و میزان تحویل هوای تهویه را به یک فضا و وسایل مختلف برای شرط بندی آن هوا تعیین می کند. کیفیت هوا (از طریق اندازه گیری CO2) ارزیابی می شود و میزان تهویه با استفاده از ثابت از نظر ریاضی بدست می آید. رویه کیفیت هوای داخلی از یک یا چند دستورالعمل برای مشخص کردن غلظت های قابل قبول برخی از آلاینده ها در هوای داخلی استفاده می کند اما میزان تهویه یا روش های تصفیه هوا را تجویز نمی کند. این موضوع هم ارزیابی کمی و هم ذهنی را مورد بررسی قرار می دهد و بر اساس روش میزان تهویه تنظیم می شود. همچنین آلاینده های بالقوه ای را شامل می شود که ممکن است هیچ محدودیتی برای اندازه گیری نداشته باشند یا هیچ محدودیتی برای آنها تعیین نشده باشد (مانند فرمالدئید جرم گیری از فرش و مبلمان).

تاریخچه و تدوین استانداردهای میزان تهویه
در سال 1973 ، در پاسخ به بحران نفتی و نگرانی های مربوط به حفاظت از 1973 ، استانداردهای ASHRAE 62-73 و 62-81) تهویه مورد نیاز را از 10 CFM (4.76 L / S) به ازای هر نفر به 5 CFM (2.37 L / S) برای هر نفر کاهش داد. این یک عامل مؤثر در سندرم ساختمان بیمار شناخته شده است.
استاندارد ASHRAE در سال 1989 (استاندارد 62-89) بیان می کند که دستورالعمل های تهویه مناسب 20 CFM (9.2 لیتر در ثانیه) برای هر فرد در یک ساختمان اداری و 15 CFM (7.1 لیتر در ثانیه) برای هر شخص برای مدارس است ، در حالی که استاندارد 62.1 2004 -2004 دوباره توصیه های پایین تری دارد .
در برخی کاربردهای خاص مانند زیردریایی ها ، هواپیماهای تحت فشار و فضاپیماها ، هوای تهویه نیز برای تأمین اکسیژن و رقیق کردن دی اکسید کربن برای بقا مورد نیاز است. باتری های موجود در زیردریایی ها گاز هیدروژن را نیز تخلیه می کنند که برای سلامتی و ایمنی نیز باید تهویه شوند. در هر محیط تحت فشار و تنظیم شده ، برای کنترل هرگونه آتش سوزی که ممکن است رخ دهد ، تهویه لازم است ، زیرا ممکن است شعله های آتش از اکسیژن محروم شوند.

ANSI / ASHRAE (استاندارد 62-89) پیش بینی می کند که اگر میزان تهویه به گونه ای تنظیم شود که معیارهای راحتی (بو) راضی شوند به طوری که از 1000 ppm CO2 تجاوز نکند "در حالی که OSHA بیش از 8 ساعت حد 5000 ppm را تعیین کرده است.

رهنمودهای تهویه مطابق با حداقل میزان تهویه مورد نیاز برای حفظ سطح قابل قبول از سوخت های زیستی است. دی اکسید کربن به عنوان یک مرجع مورد استفاده قرار می گیرد ، زیرا این گاز بالاترین میزان انتشار را با مقدار نسبتاً ثابت 0.005 لیتر در ثانیه به دست می آورد. معادله تعادل جرم:

Q = G / (Ci - Ca)

س = میزان تهویه (L / s)
G = نرخ تولید CO2
Ci = غلظت CO2 قابل قبول داخلی
Ca = غلظت CO2 محیط
تهویه فضایی با هوای تازه با هدف جلوگیری از "هوای بد" انجام می شود. مطالعه آنچه هوای بد را تشکیل می دهد مربوط به دهه 1600 میلادی است ، وقتی دانشمند مایو در مورد بیماری های بیضه حیوانات در بطری های محصور مطالعه کرد. مؤلفه مسموم هوا بعداً به عنوان دی اکسید کربن (CO2) شناسایی شد که توسط Lavoisier در اواخر دهه 1700 آغاز شد. بحث در مورد ماهیت "هوای بد" است که انسان ها آن را خسته کننده یا ناخوشایند می دانند. فرضیه های اولیه شامل غلظت بیش از حد CO2 و کاهش اکسیژن بودند. با این حال ، در اواخر دهه 1800 ، دانشمندان تصور می کردند آلودگی بیولوژیکی ، نه اکسیژن یا CO2 ، به عنوان مؤلفه اصلی هوای غیرقابل قبول بودن در محیط داخلی است. با این حال ، در اوایل سال 1872 ذکر شد که غلظت CO2 از نزدیک با کیفیت هوا درک شده ارتباط دارد.

اولین تخمین از حداقل میزان تهویه توسط Tredgold در سال 1836 انجام شد. این مطالعات پس از آن درمورد موضوع توسط Billings در سال 1886 و Flugge در سال 1905 انجام شد. توصیه های Billings و Flugge در کدهای ساختمانی متعددی از 1900-1920 گنجانیده شده بود ، و به عنوان استاندارد صنعتي توسط ASHVE (سلف ASHRAE) در سال 1914 منتشر شد.

مطالعه به تأثیرات متنوع آسایش حرارتی ، اکسیژن ، دی اکسید کربن و آلاینده های بیولوژیکی ادامه داد. تحقيق با اتاق هاي آزمون كنترل شده توسط افراد انجام شد. دو مطالعه ، که بین سالهای 1909 و 1911 منتشر شد ، نشان داد که دی اکسید کربن جزء توهین آمیز نیست. آزمودنی ها در محفظه هایی با سطح بالای CO2 رضایت داشتند ، تا زمانی که سرد باشد. (متعاقباً مشخص شده است که CO2 در غلظت های بالاتر از 50،000 ppm در واقع مضر است)

ASHVE یک تحقیق تحقیقاتی نیرومند را در سال 1919 آغاز کرد. تا سال 1935 ، ASHVE بودجه تحقیقاتی را توسط لمبرگ ، برنت و مورس انجام داد - که مجدداً با استفاده از موضوعات انسانی در اتاقهای آزمایشی استفاده می کرد - نشان می داد که مؤلفه اصلی "هوای بد" بو است که توسط اعصاب بویایی انسان درک می شود. . پاسخ انسان به بو بصورت لگاریتمی به غلظت آلاینده ها و مربوط به دما مشاهده شد. در دماهای پایین تر و راحت تر ، میزان تهویه کمتر رضایت بخش بود. مطالعه اتاق آزمایش انسان در سال 1936 توسط Yaglou ، Reyey و Coggins بخش عمده ای از این تلاش را با توجه به بو ، حجم اتاق ، سن سرنشینان ، تأثیرات تجهیزات خنک کننده و تأثیرات هوای بازیافت شده ، به اوج خود رساند. تحقیقات Yaglou معتبر شده است ، و با استاندارد ASA در سال 1946 با استاندارد ASA پذیرفته شده است. از این پایگاه تحقیقاتی ، ASHRAE (با جایگزینی ASHVE) فضا را با توصیه های فضا توسعه داده و آنها را به عنوان ASHRAE استاندارد 62-1975 منتشر می کند: تهویه برای کیفیت هوا قابل قبول

از آنجا که معماری بیشتر دارای تهویه مکانیکی است ، هزینه تهویه هوا در فضای باز مورد بررسی قرار می گیرد. در آب و هوای سرد ، گرم ، مرطوب یا گرد و غبار ، بهتر است تهویه با هوای بیرون به حداقل برسد تا در مصرف انرژی ، هزینه و یا تصفیه انرژی صرفه جویی شود. این انتقاد (به عنوان مثال تیلر) باعث شد ASHRAE در سال 1981 میزان تهویه در فضای باز به ویژه در مناطق غیر سیگاری کاهش یابد. با این حال تحقیقات بعدی توسط Fanger ، W. Cain و Janssen مدل Yaglou را تأیید کرد.

نرخ تهویه نویسنده یا منبع سال (IP) میزان تهویه (SI) اساس یا دلیل
Tredgold 1836 4 CFM به ازای هر نفر 2 لیتر در ثانیه برای هر فرد نیازهای اساسی متابولیک ، سرعت تنفس و سوختن شمع
صورتحساب 1895 30 CFM به ازای هر 15 فرد در هر لیتر بهداشت بهداشت داخلی ، جلوگیری از شیوع بیماری
Flugge 1905 30 CFM به ازای هر فرد 15 لیتر در ثانیه برای هر فرد درجه حرارت بیش از حد و یا بوی نامطبوع
ASHVE 1914 30 CFM به ازای هر 15 نفر 15 لیتر در هر نفر بر اساس مبلغ صورتحساب ، نقص و معاصران
کدهای اولیه ایالات متحده 1925 30 CFM به ازای هر 15 15 لیتر در ثانیه به ازای هر شخص مشابه در بالا
Yaglou 1936 15 CFM به ازای هر نفر 7.5 لیتر در ثانیه برای هر فرد کنترل بو ، هوا در فضای باز به عنوان بخشی از کل هوا
ASA 1946 15 CFM به ازای هر نفر 7/5 لیتر در روز بر اساس یاهلو و معاصران
ASHRAE 1975 15 CFM به ازای هر نفر 7.5 لیتر در ثانیه به ازای هر شخص مشابه در بالا
ASHRAE 1981 10 CFM به ازای هر نفر 5 لیتر در هر نفر برای مناطق غیر سیگاری ، کاهش می یابد.
ASHRAE 1989 15 CFM به ازای هر نفر 7.5 لیتر در ثانیه بر اساس Fanger ، W. قابیل و Janssen

ASHRAE همچنان به انتشار توصیه های میزان تهویه فضا ، در فضا ، که توسط کمیته اجماع کارشناسان صنعت تصمیم می گیرد ، می پردازد. نوادگان مدرن استاندارد ASHRAE 62-1975 ASHRAE Standard 62.1 برای فضاهای غیر مسکونی و ASHRAE 62.2 برای اقامتگاه ها در نظر گرفته شده است.

در سال 2004 ، روش محاسبه اصلاح شد تا هم مؤلفه آلودگی مبتنی بر سرنشین و هم یک مؤلفه آلودگی مبتنی بر منطقه را شامل شود. این دو مؤلفه افزودنی هستند تا به یک میزان تهویه کلی برسند. این تغییر ایجاد شده است که با استفاده از یک متدولوژی برای هر فرد ، مناطق پرجمعیت گاهی از بین برده می شوند (منجر به انرژی و هزینه بالاتر).

نرخ تهویه مبتنی بر اشغال ، استاندارد ANSI / ASHRAE 62.1-2004

واحدهای IP نمونه های دسته واحدهای SI
0 cfm / person 0 L / s / person فضاهایی که نیازهای تهویه در درجه اول با عناصر ساختمان در ارتباط است ، نه سرنشینان. انبارها ، انبارها
5 cfm / person 2.5 l / s / person فضاهایی که توسط بزرگسالان اشغال شده است ، مشغول فعالیت در سطح پایین فضای اداری هستند
7.5 cfm / person 3.5 l / s / person فضاهایی که سرنشینان مشغول فعالیت بالاتری هستند ، اما سختگیرانه نیستند ، یا فعالیت هایی که باعث تولید بیشتر آلاینده ها شود ، فضای خرده فروشی ، لابی ها
10 cfm / person 5 L / s / person فضاهایی که سرنشینان مشغول فعالیت شدید هستند اما ورزش نمی کنند یا فعالیت هایی برای تولید آلودگی بیشتر ایجاد می کنند کلاسها ، تنظیمات مدرسه
20 cfm / person 10 L / s / person فضاهایی که سرنشینان در آن مشغول ورزش هستند یا فعالیت هایی که باعث ایجاد بسیاری از آلاینده ها کف رقص ، اتاق ورزش می شود
نرخ تهویه مستقر در منطقه ، استاندارد ANSI / ASHRAE 62.1-2004

واحدهای IP نمونه های دسته واحدهای SI
0.06 cfm / ft2 0.30 L / s / m2 مکان هایی که آلودگی فضا نرمال باشد ، یا شبیه محیط محیط اتاق های کنفرانس ، لابی ها
0.12 cfm / ft2 0.60 L / s / m2 مکانهایی که آلودگی فضا به طور قابل توجهی بالاتر از محیط اداری باشد کلاسهای درس ، موزه ها
0.18 cfm / ft2 0.90 L / s / m2 مکانهایی که آلودگی فضا حتی از آزمایشگاههای دسته قبلی نیز بالاتر باشد آزمایشگاهها ، کلاسهای آموزشی هنری
0.30 cfm / ft2 1.5 l / s / m2 فضای خاص در ورزش و سرگرمی که در آن آلاینده ها آزاد می شوند ورزش ، سرگرمی
0.48 cfm / ft2 2.4 L / s / m2 برای مناطق استخر سرپوشیده ، که در آن غلظت های شیمیایی در مناطق پر از فضای داخلی قرار دارد رزرو شده است

علاوه بر این میزان تهویه سطح سرنشین و منطقه مستقر در جداول فوق اغلب منجر به کاهش قابل توجهی در مقایسه با استاندارد قبلی می شود. این در سایر بخش های استاندارد جبران می شود که مستلزم این است که حداقل این مقدار هوا در همه زمان ها به منطقه تنفس سرنشینان فرد تحویل داده شود. بنابراين ، كل مصرف هواي خارجي سيستم تهويه (در سيستم هاي متغير حجم هوا با متغير چند ناحيه) بنابراين ممكن است با جريان هوا مورد نياز مطابق استاندارد 1989 باشد.
از سال 1999 تا 2010 ، پیشرفت چشمگیری در پروتکل برنامه برای میزان تهویه وجود داشته است. این پیشرفت ها به نرخ تهویه سرنشینان و مبتنی بر فرآیند ، اثر بخشی تهویه اتاق و اثربخشی تهویه سیستم می پردازد

راهکارهای تهویه طبیعی
طراحی ساختمانهایی که باعث ارتقاء سلامت و رفاه حال سرنشینان می شوند ، نیاز به درک روشنی از تعامل جریان هوا با تهویه ، رقیق سازی ، جابجایی یا معرفی آلاینده ها در فضای اشغالی دارند. اگرچه تهویه جزء اصلی برای حفظ کیفیت هوا در محیط داخلی است ، ممکن است به تنهایی رضایت بخش نباشد. در سناریوهایی که آلودگی در فضای باز باعث کاهش کیفیت هوای داخل ساختمان می شود ، سایر دستگاه های درمانی مانند تصفیه نیز ممکن است لازم باشد. در سیستم های تهویه آشپزخانه یا برای هودهای آزمایشگاهی ، طراحی ضبط موثر پساب می تواند از میزان عمده تهویه در یک فضا مهم باشد. بطور کلی ، روشی که سیستم توزیع هوا باعث جاری شدن تهویه به داخل و خارج از فضا می شود ، توانایی یک میزان تهویه خاص برای حذف آلاینده های تولید شده داخلی را تحت تأثیر قرار می دهد. توانایی یک سیستم برای از بین بردن آلودگی به عنوان "اثر تهویه" آن توصیف شده است. با این حال ، تأثیرات کلی تهویه بر کیفیت هوای داخل ساختمان می تواند به عوامل پیچیده تری از جمله منابع آلودگی و همچنین روش های تعامل فعالیت و جریان هوا برای تأثیر قرار گرفتن در معرض سرنشین بستگی داشته باشد.

تکنیک ها و ویژگی های معماری مورد استفاده در تهویه ساختمان ها و بناها بطور طبیعی شامل موارد زیر می شوند:

• پنجره های عملیاتی
• پمپ های هوا تحت فشار
• تهویه تصفیه شب
• پنجره های شفاف و چراغهای دریچه ای
• جهت گیری ساختمان
• نماهای ضبط باد

تهویه طبیعی
تهویه طبیعی نیروهای طبیعی موجود را برای تهیه و از بین بردن هوا در یک فضای محصور مهار می کند. سه نوع تهویه طبیعی در ساختمانها اتفاق می افتد: تهویه ناشی از باد ، جریانهای تحت فشار و تهویه پشته. فشارهای ایجاد شده توسط "اثر پشته" وابسته به شناور بودن هوا گرم یا افزایش یافته است. تهویه مطبوع باد متکی به نیروی غالب باد برای بیرون کشیدن و فشار هوا از فضای محصور شده و همچنین از طریق نقض در پاکت ساختمان است. استاد دانشگاه سئول ، وونجون کوون اخیراً روش جدیدی را برای تهویه فضای بزرگ فضای داخلی کشف کرد. سیستم به اصطلاح "پمپ هوا" از فشار بین داخل و خارج اتاقها استفاده می کند تا هوا را از یک سازه بیرون بکشد.).

تقریباً کلیه بناهای تاریخی به طور طبیعی تهویه می شدند.این روش به طور کلی در اواخر قرن بیستم در ساختمانهای بزرگ ایالات متحده رها شد زیرا استفاده از تهویه مطبوع گسترده تر شد. با این وجود ، با پیشرفت نرم افزار پیشرفته شبیه سازی عملکرد ساختمان (BPS) ، سیستم های اتوماسیون ساختمان بهبود یافته (BAS) ، الزامات طراحی سیستم رهبری در انرژی و طراحی محیط (LEED) و تکنیک های پیشرفته تولید پنجره؛ تهویه طبیعی باعث احیا در ساختمانهای تجاری هم در سطح جهان و هم در سراسر ایالات متحده شده است.

مزایای تهویه طبیعی شامل موارد زیر است:

• کیفیت هوای داخلی بهبود یافته (IAQ)
• ذخیره انرژی
• کاهش انتشار گازهای گلخانه ای
• کنترل مشاغل
• کاهش بیماری سرنشین مرتبط با سندرم ساختمان ساختمان
• افزایش بهره وری کارگران

راهبردهای تهویه مکانیکی
تهویه مکانیکی ساختمانها و بناها با استفاده از تکنیکهای زیر قابل دستیابی است:

• تهویه تمام خانه
• مخلوط کردن تهویه
• تهویه جابجایی
• منبع هوای اختصاصی زیر زمینی

تهویه کنترل شده با تقاضا (DCV)

تهویه کنترل شده با تقاضا (DCV که به عنوان تهویه کنترل تقاضا نیز شناخته می شود) امکان حفظ کیفیت هوا را در ضمن صرفه جویی در انرژی ممکن می سازد .ASHRAE تعیین کرده است که: تأمین هوا در فضای باز در دوره هایی که اشغال کمتری دارند. " در سیستم DCV ، سنسورهای CO2 میزان تهویه را کنترل می کنند. در طول اوج اشغال ، سطح CO2 بالا می رود ، و سیستم تنظیم می شود تا همان مقدار از هوای بیرون را که توسط روش تهویه استفاده می شود ، تأمین کند. با این حال ، وقتی فضاها کمتر اشغال شده اند ، سطح CO2 کاهش می یابد و سیستم تهویه را برای صرفه جویی در انرژی کاهش می دهد. DCV روشی کاملاً تثبیت شده است و با ایجاد استانداردهای انرژی از قبیل ASHRAE 90.1 در فضاهای بالای اشغال مورد نیاز است.

تهویه شخصی
تهویه شخصی یک استراتژی توزیع هوا است که به افراد امکان می دهد میزان تهویه دریافتی را کنترل کنند. این رویکرد هوای تازه را مستقیماً به ناحیه تنفس منتقل می کند و هدف آن بهبود کیفیت هوا استنشاق شده است. تهویه شخصی تأثیر تهویه بسیار بالاتری را نسبت به سیستمهای تهویه مخلوط معمولی با جابجایی آلودگی از ناحیه تنفس به میزان بسیار کمتری از هوا فراهم می کند. فراتر از مزایای کیفیت هوا ، استراتژی همچنین می تواند باعث بهبود راحتی حرارتی سرنشینان ، کیفیت هوا درک شده و رضایت کلی از محیط داخلی شود. ترجیحات فرد برای دما و حرکت هوا مساوی نیست و بنابراین رویکردهای سنتی برای کنترل همگن محیط زیست در دستیابی به رضایت بالای سرنشینان ناکام بوده اند. تکنیک هایی مانند تهویه شخصی ، کنترل محیط حرارتی متنوع تری را تسهیل می کند که می تواند رضایت حرارتی را برای بیشتر سرنشینان بهبود بخشد.

تهویه اگزوز محلی
تهویه اگزوز محلی به مسئله جلوگیری از آلودگی هوای داخل خانه توسط منابع خاص انتشار زیاد با جذب آلودگی های موجود در هوا قبل از پخش شدن در محیط ، می پردازد. این می تواند شامل کنترل بخار آب ، کنترل بیوپارز کننده آب شیرین ، بخارهای حلال از فرآیندهای صنعتی و گرد و غبار ناشی از ماشین آلات چوب و فلز باشد. هوا را می توان از طریق هودهای تحت فشار یا از طریق استفاده از فن ها و فشار دادن یک منطقه خاص از بین برد.
سیستم اگزوز محلی از 5 قسمت اصلی تشکیل شده است

1. کاپوتی که آلودگی را در منبع آن ضبط می کند
2. مجاری برای انتقال هوا
3. دستگاه تمیز کننده هوا که آلودگی را از بین می برد و به حداقل می رساند
4. فن که هوا را از طریق سیستم حرکت می دهد
5. پشته اگزوز که از طریق آن هوای آلوده تخلیه می شود

در انگلیس ، استفاده از سیستم های LEV دارای مقررات تعیین شده توسط مجری بهداشت و ایمنی (HSE) است که به آنها به عنوان کنترل مواد خطرناک برای سلامتی (CoSHH) گفته می شود. طبق CoSHH ، قوانینی برای محافظت از كاربران سیستمهای LEV وضع شده است تا اطمینان حاصل شود كه حداقل هر چهارده ماه تمام تجهیزات مورد آزمایش قرار می گیرند تا از اجرای كافی سیستم های LEV اطمینان یابند. تمام قسمتهای سیستم باید بصری مورد بازرسی و آزمایش کامل قرار بگیرند و در صورت یافتن هر بخشی از نقص آن ، بازرس باید یک برچسب قرمز صادر کند تا قسمت معیوب و مسئله را مشخص کند.

مالک سیستم LEV پس از آن باید قطعات معیوب را قبل از استفاده از سیستم تعمیر یا تعویض کند.

تهویه و احتراق

احتراق (به عنوان مثال شومینه ، بخاری گازی ، شمع ، لامپ روغن و غیره) در هنگام تولید دی اکسید کربن و سایر گازهای غیر سالم و دود ، اکسیژن مصرف می کند و به هوای تهویه نیاز دارد. یک دودکش باز به دلیل تغییر فشار منفی ناشی از تغییر هوای شناور و گرمتر که از طریق دودکش خارج می شود ، نفوذ می کند (یعنی تهویه طبیعی). هوای گرم معمولاً با هوای سرد و گرم جایگزین می شود.

تهویه در یک ساختار همچنین برای از بین بردن بخار آب تولید شده توسط تنفس ، سوزش و پخت و پز و از بین بردن بوها لازم است. اگر بخار آب انباشت مجاز باشد ، ممکن است به ساختار ، عایق یا به پایان برسد آسیب برساند. در هنگام کار ، یک سیستم تهویه هوا معمولاً رطوبت اضافی را از هوا خارج می کند. یک دستگاه رطوبت گیر نیز ممکن است برای از بین بردن رطوبت هوا مناسب باشد.

سیگار کشیدن و تهویه
ASHRAE استاندارد 62 بیان می کند که هوای خارج شده از منطقه با دود تنباکو در محیط زیست ، مجدداً در هوای بدون ETS چرخش نمی شود. فضایی با ETS نیاز به تهویه بیشتر برای دستیابی به کیفیت هوای درک شده مشابه با محیط غیر سیگاری دارد.

مقدار تهویه در یک منطقه ETS برابر با مقدار منطقه بدون ETS به علاوه مقدار V است ، جایی که:

V = DSD × VA × A / 60E

V = میزان جریان اضافی اضافی در CFM (L / s) توصیه می شود
DSD = تراکم سیگار کشیدن طراحی (تعداد تخمینی سیگارهای دودی در ساعت در هر واحد در واحد)
VA = حجم هوای تهویه در هر سیگار برای اتاق طراحی شده (ft3 / cig)
E = اثر حذف آلودگی
تاریخ

سیستم های تهویه اولیه در سایت باستان شناسی پلوشنک (متعلق به فرهنگ Vin Va) در صربستان پیدا شد و در کوره های ذوب اولیه اولیه ساخته شده بودند. این کوره که در قسمت بیرونی کارگاه ساخته شده است ، از دریچه های هوای لوله ای خاکی برخوردار است که صدها سوراخ ریز در آنها و یک دودکش نمونه اولیه برای اطمینان از ورود هوا به داخل کوره برای تغذیه آتش و دود با خیال راحت بیرون می آید.

توسعه تهویه اجباری در اواخر قرن 18 و اوایل قرن 19 در تئوری بیماری miasma ، که در آن تصور می شد "هوا" راکد به گسترش بیماری منجر به اعتقاد رایج شد. یک روش اولیه تهویه استفاده از آتش تهویه در نزدیکی دریچه هوا بود که به زور باعث می شود هوا در ساختمان گردش کند. مهندس انگلیسی John Theophilus Desaguliers نمونه اولیه ای از این مورد را ارائه داد ، هنگامی که او آتشهای تهویه را در لوله‌های هوا در پشت بام مجلس عوام نصب کرد. با شروع تئاتر باغ کاون ، لوسترهای سوزاننده گاز روی سقف اغلب به منظور اجرای نقش تهویه مناسب طراحی شده بودند.

برج مرکزی کاخ وست مینستر. این چرخش هشت ضلعی در سیستم های پیچیده تری که رید بر باری تحمیل کرده بود ، برای مقاصد تهویه ، در آن قرار بود هوا را از کاخ بیرون بکشد. این طرح برای مبنای زیبایی شناختی از عملکرد آن بود.

سیستمهای مکانیکی
سیستم پیشرفته تری با استفاده از تجهیزات مکانیکی برای گردش هوا در اواسط قرن نوزدهم توسعه یافت. در اواسط دهه 1700 توسط مهندس استفان هالز ، سیستم تهویه مطبوع برای تهویه زندان نیوجیت و ساختمانهای دور افتاده ساخته شد. مشکلی که در مورد این دستگاههای اولیه وجود دارد این بود که آنها برای کار با نیروی انسانی ثابت نیاز داشتند. پس از آنکه قدیمی در آتش سوزی در سال 1834 به آتش کشیده شد ، دیوید بوسول رید قبل از کمیته پارلمانی در مورد طرح های معماری پیشنهادی برای خانه جدید عوام ، به شهادت رسید. در ژانویه 1840 رید توسط کمیته مجلس اعیان منصوب شد. ساخت و ساز جایگزینی برای مجلس نمایندگان مجلس. این پست از لحاظ ظرفیت ، مهندس تهویه بود. و با خلق آن ، یک سری اختلافات طولانی بین رید و چارلز باری ، معمار آغاز شد.

رید از نصب سیستم تهویه بسیار پیشرفته در مجلس جدید حمایت کرد. طراحی او هوا را به محفظه ای زیرزمینی کشانده بود ، که در آن گرمایشی یا خنک کننده قرار می گرفت. سپس از طریق هزاران سوراخ کوچک که به کف حفر می شوند وارد اتاقک می شوند و با آتش مخصوص تهویه در یک پشته بزرگ از طریق سقف بیرون می روند.

شهرت رید با اثر وی در وست مینستر ساخته شد. وی برای بررسی کیفیت هوا در سال 1837 توسط راه آهن لیدز و سلبی در تونل خود مأمور شد. کشتی های بخار ساخته شده برای اکسپدیشن نیجر در سال 1841 با سیستم های تهویه مطابق مدل Reid's Westminster مجهز شدند. هوا خشک شد ، فیلتر شد و از زغال چوب عبور کرد. روش تهویه رید نیز به طور کامل تر در سالن سنت جورج ، لیورپول به کار رفت ، جایی که معمار ، هاروی لونسدال المس ، درخواست کرد که رید باید در طراحی تهویه نقش داشته باشد. رید این را تنها بنایی دانست که سیستم وی به طور کامل انجام شد.

هواداران
با پیشرفت قدرت بخار عملی ، سرانجام می توان از فن ها برای تهویه استفاده کرد. رید چهار پنکه با بخار بخار را در سقف بیمارستان سنت جورج در لیورپول نصب کرد ، به طوری که فشار تولید شده توسط هواداران باعث می شود هوای ورودی هوا به سمت بالا و از طریق دریچه های موجود در سقف باشد. کارهای پیشگامانه رید پایه و اساس سیستم های تهویه را تا به امروز فراهم می کند. لرد وید از کرلتون از وی در قرن بیست و یکم در مباحث مربوط به بهره وری انرژی ، به عنوان "دکتر رید هواکش" یاد کرد.

چالش ها و مسائل
در آب و هوای گرم و مرطوب ، هوای تهویه بدون قید و شرط روزانه تقریباً یک پوند آب برای هر دور از روز در روز ، به طور متوسط ​​سالانه ، یک پوند آب تأمین می کند. این رطوبت زیاد است و می تواند مشکلات جدی در رطوبت داخلی و قالب را ایجاد کند.
راندمان تهویه با طراحی و چیدمان تعیین می شود و به محل قرارگیری و نزدیکی دیفیوزرها و محل های بازگشت هوا بستگی دارد. اگر آنها از نزدیک در کنار هم قرار گیرند ، ممکن است تأمین هوا با هوای بی نقص ، کاهش کارآیی سیستم HVAC و ایجاد مشکلات کیفیت هوا مخلوط شود.
عدم تعادل سیستم هنگامی اتفاق می افتد که اجزای سیستم HVAC به طور صحیح تنظیم یا نصب شوند ، و می توانند اختلاف فشار ایجاد کنند (هوای بسیار زیاد در گردش باعث ایجاد پیش نویس یا هوای کم گردش در ایجاد رکود می شود).
آلودگی متقابل هنگامی اتفاق می افتد که اختلاف فشار ایجاد می شود ، وادار کردن هوای آلوده به طور بالقوه از یک منطقه به یک منطقه غیر آلوده. این اغلب شامل بو و VOC ناخواسته است.
ورود مجدد هوای اگزوز هنگامی اتفاق می افتد که خروجی های اگزوز و ورودی هوای تازه خیلی نزدیک باشند ، یا باد های غالب الگوهای اگزوز را تغییر می دهند ، یا با نفوذ بین جریان های هوای ورودی و اگزوز.
ورود هوای زیرزمینی آلوده از طریق جریانهای ورودی باعث آلودگی هوای داخل خانه خواهد شد. منابع هوای آلوده متنوعی وجود دارد ، از پساب صنعتی گرفته تا VOC که توسط کار ساخت و ساز در این نزدیکی وجود دارد.

تهویه هوا

تهویه مطبوع (که اغلب به آن AC ، A / C یا air conter گفته می شود) فرایند از بین بردن گرما و رطوبت از فضای داخلی فضای اشغالی برای بهبود راحتی سرنشینان است. تهویه هوا می تواند در هر دو محیط داخلی و تجاری مورد استفاده قرار گیرد. این روند معمولاً برای دستیابی به یک فضای داخلی راحت تر ، به طور معمول برای انسان و حیوانات دیگر مورد استفاده قرار می گیرد. با این حال ، تهویه مطبوع همچنین برای خنک کردن و کمبود اتاقها پر شده از دستگاههای الکترونیکی تولید گرما ، مانند سرورهای رایانه ای ، آمپلی فایرهای برق و نمایش و ذخیره برخی از محصولات ظریف مانند آثار هنری استفاده می شود.

سیستم های تهویه مطبوع غالباً از فن استفاده می کنند تا هوای مطبوع را در فضای اشغالی مانند ساختمان یا ماشین توزیع کند تا راحتی حرارتی و کیفیت هوای داخل بدن را بهبود بخشد. واحدهای AC مبتنی بر مبرد برقی از واحدهای کوچک که می توانند یک اتاق خواب کوچک را خنک کنند ، که می تواند توسط یک فرد بزرگسال انجام شود ، تا واحدهای عظیم نصب شده روی سقف برج های اداری که می توانند کل ساختمان را خنک کنند ، متفاوت است. سرمایش به طور معمول از طریق چرخه تبرید حاصل می شود ، اما گاهی اوقات تبخیر یا خنک کننده رایگان استفاده می شود. سیستم های تهویه مطبوع همچنین می توانند بر اساس خشک کن (مواد شیمیایی که رطوبت هوا را از بین می برد) ساخته شوند. برخی از سیستم های AC گرمای لوله های زیر زمینی را رد یا ذخیره می کنند.

در ساخت و ساز به یک سیستم کامل گرمایش ، تهویه و تهویه هوا HVAC گفته می شود.

واحدهای تهویه مطبوع در خارج از ساختمان

دستگاه تهویه مطبوع دیواری

تاریخ
خنک کننده تبخیر
از زمان ماقبل تاریخ ، از برف و یخ برای خنک شدن استفاده می شد. فعالیت برداشت یخ در فصل زمستان و ذخیره سازی در تابستان برای استفاده در اواخر قرن 17 رواج پیدا کرد. این عمل توسط دستگاه های یخ ساز مکانیکی جایگزین شد.

گفته می شود که مفهوم اصلی تهویه مطبوع در مصر باستان کاربرد داشت ، جایی که نی ها در ویندوز آویزان می شدند و با آب شیرین مرطوب می شدند. تبخیر آب باعث خنک شدن هوا از پنجره می شود. این فرآیند همچنین هوا را مرطوب تر کرده است که می تواند در آب و هوای خشک کویری مفید باشد. سایر تکنیک های موجود در ایران قرون وسطایی شامل استفاده از مخازن و برج های بادی برای خنک کردن ساختمان ها در فصل گرم بود.

مهندس مکانیک و مخترع چینی قرن دوم ، دینگ هوان از سلسله هان ، یک فن دوار را برای تهویه مطبوع اختراع کرد ، که دارای هفت چرخ به قطر 3 متر (10 فوت) و به صورت دستی توسط زندانیان بود. در سال 747 ، امپراتور ژوانزونگ (R. 712-762) از سلسله تنگ (618-907) تالار خنک (لیانگ دیان 涼 殿) در کاخ امپراتوری ساخته شده است ، که تنگ یولین توصیف به داشتن چرخ های فن با قدرت برای. تهویه هوا و همچنین بالا رفتن جریان جت آب از چشمه ها. در دوره سلسله آهنگ بعدی (960–1279) ، منابع مکتوب از فن های دوار تهویه مطبوع به عنوان حتی بیشتر استفاده می کردند.

در قرن هفدهم ، کرنلیس درببل مخترع هلندی "تبدیل تابستان به زمستان" را به عنوان شکل اولیه تهویه مطبوع مدرن برای جیمز اول انگلستان با افزودن نمک به آب نشان داد.

توسعه خنک کننده مکانیکی
در سال 1758 ، بنیامین فرانکلین و جان هادلی ، استاد شیمی در دانشگاه کمبریج ، آزمایشی را برای کشف اصل تبخیر به عنوان ابزاری برای خنک کردن سریع یک شیء انجام دادند. فرانکلین و هادلی تأیید کردند که تبخیر مایعات بسیار فرار (مانند الکل و اتر) می تواند برای پایین آوردن درجه حرارت یک جسم گذشته از نقطه انجماد آب مورد استفاده قرار گیرد. آنها آزمایش خود را با لامپ یک دماسنج جیوه به عنوان شیء خود و با حبابهایی انجام دادند که برای سرعت بخشیدن به تبخیر استفاده می شود. آنها دمای لامپ دماسنج را تا 14 درجه سانتیگراد (7 درجه فارنهایت) پایین آوردند در حالی که دمای محیط 18 درجه سانتیگراد (64 درجه فارنهایت) بود. فرانکلین خاطرنشان کرد: به زودی پس از عبور از نقطه انجماد آب 0 درجه سانتیگراد (32 درجه فارنهایت) ، یک فیلم نازک از یخ روی سطح لامپ دماسنج شکل گرفت و توده یخ حدود 6 میلی متر (1 ⁄ 4 در) ضخیم است که آنها پس از رسیدن به دمای 14 درجه سانتیگراد (7 درجه فارنهایت) آزمایش را متوقف کردند. فرانکلین در پایان گفت: "از این آزمایش ممکن است احتمال یخ زدن یک مرد در روز گرم تابستان وجود داشته باشد."

مدل مقیاس سه چهارم دستگاه یخی گوری در موزه ایالتی جان گوری ، فلوریدا

در سال 1820 ، دانشمند و مخترع انگلیسی مایکل فارادی کشف کرد که آمونیاک مایع شده می تواند در صورت تبخیر آمونیاک مایع ، هوا را خنک کند. در سال 1842 ، پزشك فلوریدا ، جان گوری برای ایجاد یخ از فن آوری كمپرسور استفاده كرد ، كه وی برای خنك كردن هوا برای بیماران خود در بیمارستان خود در آپالاشیكولا ، فلوریدا استفاده می كرد. وی امیدوار بود که در نهایت از دستگاه یخ ساز خود برای تنظیم دمای ساختمان ها استفاده کند. او حتی تهویه مطبوع متمرکز را نیز پیش بینی می کرد که می تواند کل شهرها را خنک کند. اگرچه نمونه اولیه وی به صورت نامنظم درز کرد و به کار خود ادامه داد ، در سال 1851 برای دستگاه یخ ساز خود اختراع ثبت شد. اگرچه فرایند وی تولید مصنوعی یخ را بهبود بخشید ، اما پس از آن که پشتیبان اصلی مالی وی درگذشت ، امیدهای وی برای موفقیتش از بین رفت و گورری پولی را که برای ساخت دستگاه لازم بود دریافت نکرد. به گفته زندگینامه ویویان م. شرلوک ، وی فرد پادشاه یخ ، فردریک تودور را به دلیل ناکامی وی مقصر دانست و گمان کرد که تودور علیه او اختراع خود اقدام به ایجاد یک کارزار لکه دار کرده است. دکتر گوری در سال 1855 ضعیف درگذشت و رویای تهویه مطبوع معمولی برای 50 سال از بین رفت.

اولین دستگاه یخ ساز مکانیکی جیمز هریسون در سال 1851 در ساحل رودخانه بارون در راکی ​​پوینت در ژئلونگ ، استرالیا شروع به کار کرد. اولین دستگاه یخ ساز تجاری وی در سال 1853 دنبال شد ، و حق ثبت اختراع او برای سیستم تبرید با بخار اتر در سال 1855 اعطا شد. این سیستم جدید از یک کمپرسور برای مجبور کردن گاز تبرید برای عبور از یک کندانسور استفاده می کند ، جایی که خنک می شود و مایع می شود. سپس گاز مایع درون کویلهای تبرید گردش کرده و مجدداً بخار می شود و سیستم اطراف آن را خنک می کند. این دستگاه روزانه 3000 کیلوگرم (6،600 پوند) یخ تولید می کرد.

اگرچه هریسون موفقیت تجاری در تأسیس دومین شرکت یخی در سیدنی در سال 1860 داشت ، اما بعداً وارد بحث درباره چگونگی رقابت با مزیت آمریکایی از فروش گوشت گاو یخچال دار یخچال به انگلستان شد. وی نوشت: "گوشت تازه یخ زده و بسته بندی شده است که گویی برای سفر می باشد ، بنابراین ممکن است روند یخچال و فریزر برای هر دوره مورد نیاز ادامه یابد" و در سال 1873 کشتی دریانوردی نورفولک را برای حمل و نقل گوشتی آزمایشی به انگلستان آماده کرد. انتخاب یك سیستم سردخانه به جای نصب یخچال و فریزر بر روی كشتی ، وقتی یخ سریعتر از حد انتظار مصرف می شد ، فاجعه بار بود.

تهویه مطبوع برقی

ایجاد واحد و صنعت تهویه مطبوع مدرن به مخترع آمریکایی Willis H. Carrier اختصاص یافته است. پس از فارغ التحصیلی از دانشگاه Cornell ، Carrier شغلی در شرکت Buffalo Forge پیدا کرد. در آنجا ، او آزمایشات مربوط به تهویه هوا را به عنوان روشی برای حل مشکل برنامه برای شرکت انتشارات ساکت و ویلهلم لیتوگرافی و چاپ در بروکلین ، نیویورک آغاز کرد. اولین کولر گازی که در بوفالو نیویورک توسط Carrier طراحی و ساخته شده است ، در 17 ژوئیه 1902 شروع به کار کرد.

اختراع Carrier با هدف بهبود فرآیند تولید در یک کارخانه چاپ ، نه تنها دما بلکه رطوبت را کنترل می کند. کریر از دانش خود در مورد گرم کردن اجسام با بخار استفاده کرد و روند را معکوس کرد. او به جای ارسال هوا از طریق سیم پیچ های گرم ، آن را از طریق سیم پیچ های سرد (پر از آب سرد) ارسال کرد. هوا خنک می شد و از این طریق می توان میزان رطوبت موجود در هوا را کنترل کرد که به نوبه خود باعث می شود رطوبت موجود در اتاق کنترل شود. دما و رطوبت کنترل شده به حفظ ابعاد کاغذ ثابت و تراز کردن جوهر کمک می کند. بعداً از فناوری Carrier برای افزایش بهره وری در محیط کار استفاده شد و شرکت تهویه مطبوع Carrier America برای پاسخگویی به افزایش تقاضا تشکیل شد. با گذشت زمان ، از تهویه هوا برای بهبود راحتی در خانه ها و خودروها نیز استفاده شد. فروش مسکونی در دهه 50 به طرز چشمگیری گسترش یافت.

در سال 1906 ، استوارت دبلیو کرامر از شارلوت در حال تحقیق در مورد راههای افزودن رطوبت به هوا در کارخانه نساجی خود بود. کرامر اصطلاح "تهویه مطبوع" را ابداع کرد ، و از آن در ادعای حق ثبت اختراع که در آن سال به عنوان آنالوگ "تهویه مطبوع" ارائه کرده بود استفاده کرد ، سپس یک فرآیند شناخته شده برای آسان تر ساختن پارچه است. وی رطوبت را با تهویه به "شرط" ترکیب کرده و هوا را در کارخانه ها تغییر می دهد و رطوبت لازم را در گیاهان نساجی کنترل می کند. ویلیس حامل این اصطلاح را تصویب کرد و آن را به نام شرکت خود گنجانید.

اندکی پس از آن ، اولین خانه شخصی که دارای تهویه مطبوع بود در سال 1914 در مینیاپولیس ساخته شد که متعلق به چارلز گیتس بود. با درک اینکه تهویه هوا یک روز از ویژگی های استاندارد خانه های خصوصی بخصوص در مناطقی با آب و هوای گرم است ، David St. Pierre DuBose (1898-1984) شبکه ای از مجرای و منافذ را برای خانه خود Meadowmont طراحی کرد ، همه در پشتی پیچیده و جذاب. قالبهای باز گرجی. اعتقاد بر این است که این ساختمان یکی از اولین خانه های خصوصی در ایالات متحده است که برای تهویه مطبوع مرکزی مجهز است.

در سال 1945 ، رابرت شرمن از لین ، ماساچوست یک دستگاه تهویه هوا در پنجره قابل حمل را اختراع کرد که هوا را خنک ، گرم ، مرطوب ، رطوبت زدایی و فیلتر کرد.

Willis Haviland Carrier (26 نوامبر 1876 - 7 اکتبر 1950) یک مهندس آمریکایی بود که به دلیل اختراع سیستم تهویه مطبوع مدرن مشهور بود. Carrier اولین واحد تهویه مطبوع برقی را در سال 1902 اختراع کرد. در سال 1915 ، او شرکت Carrier را تاسیس کرد ، یک شرکت متخصص در ساخت و توزیع سیستم های گرمایشی ، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC).

ویلیس 
حامل در سال 1915
متولد ویلیس هاویلند حامل
26 نوامبر 1876
آنگولا ، نیویورک ، ایالات متحده
در 7 اکتبر 1950 (در 73 سالگی) درگذشت 
نیویورک سیتی ، نیویورک ، ایالات متحده
ملیت آمریکایی
دانشگاه آلما مت کرنل (BSE)
مهندس شغل
شناخته شده برای اختراع تهویه مطبوع مدرن است
جوایز مدال ASME (1934)
مدال فرانک پی براون (1941)

سنین جوانی و تحصیل
ویلیس کاریر متولد 26 نوامبر 1876 ، در آنگولا ، نیویورک ، فرزند Duane Williams Carrier (1908-1836) و الیزابت R. Haviland (1845-1845) بود.

وی در دانشگاه کرنل تحصیل کرد و در سال 1901 با مدرک BSE فارغ التحصیل شد.

حرفه
در بوفالو ، نیویورک ، در 17 ژوئیه سال 1902 ، در پاسخ به مشکل کیفیت هوا که در شرکت انتشارات ساکت و ویلهلم لیتوگرافی و انتشارات بروکلین به کار رفته بود ، ویلیس حامل نقشه هایی را برای آنچه که به عنوان اولین سیستم مدرن تهویه مطبوع در جهان شناخته شد ، ارسال کرد. نصب 1902 به دلیل اضافه شدن کنترل رطوبت ، تولد تهویه مطبوع را به وجود آورد ، و این باعث شد تا توسط مسئولان در این زمینه تشخیص داده شود که A / C باید چهار عملکرد اساسی را انجام دهد:

دمای کنترل
کنترل رطوبت
گردش هوا و تهویه را کنترل کنید
هوا را تمیز کنید
پس از چندین سال پالایش و آزمایش میدانی ، در 2 ژانویه سال 1906 ، شرکت حامل ثبت اختراع ایالات متحده 808،897 برای دستگاهی برای تصفیه هوا ، اولین تجهیزات تهویه مطبوع از نوع اسپری در جهان دریافت شد. برای رطوبت زدایی یا رطوبت زدایی هوا ، گرم کردن آب برای عملکرد اول و خنک کردن آن برای دومین ساخته شده است.

در سال 1906 Carrier کشف کرد که "رکود ثابت نقطه شبنم ، رطوبت نسبی ثابت را فراهم می کند ،" که بعدها در بین مهندسان تهویه هوا به عنوان "قانون افسردگی ثابت نقطه شبنم" شناخته شد. وی در این کشف طراحی یک سیستم کنترل اتوماتیک را پایه گذاری کرد ، که برای او درخواست حق انحصاری را در 17 مه 1907 ارائه داد. ثبت اختراع ایالات متحده 1،085،971 در 3 فوریه 1914 صادر شد.

در 3 دسامبر سال 1911 ، Carrier آنچه را که شاید مهمترین سندی است که تاکنون تهیه شده در مورد تهویه مطبوع - فرمولهای روان سنجی منطقی - در نشست سالانه انجمن مهندسان مکانیک آمریکا ارائه کرده است. این کتاب با عنوان "مگنا کارته روان سنجی" شناخته شد. دست

با شروع جنگ جهانی اول در اواخر سال 1914 ، شرکت بوفالو فورج ، که Carrier به مدت 12 سال در آن کار شده بود ، تصمیم گرفت فعالیت های خود را کاملاً در تولید بگذارد. نتیجه این شد که هفت مهندس جوان پس انداز زندگی خود مبلغ 32.600 دلار برای تشکیل شرکت مهندسی حامل در نیویورک در 26 ژوئن سال 1915 جمع کردند. T. Lyle ، Frank Sanna ، Alfred E. Stacey ، Jr. and Edmund P. Heckel. سرانجام این شرکت در خیابان فرلینگوهیزن در نیوآرک ، نیوجرسی مستقر شد.

مهندسین کتاب ، چاپ شده توسط Carrier در حالی که در شرکت Buffalo Forge در سال 1914 است

افسردگی عالی و بعد از آن
با وجود توسعه دستگاه تبرید گریز از مرکز و رشد تجاری تهویه مطبوع برای ساختمانهای خنک کننده در دهه 1920 ، این شرکت نیز مانند بسیاری دیگر در نتیجه مشکلات وال استریت کرش در اکتبر 1929 با مشکلات مالی روبرو شد. در سال 1930 ، شرکت حامل. شرکت مهندسی برای تشکیل شرکت حامل با شرکت Brunswick-Kroeschell و شرکت York Heating & Ventilating ادغام شد و ویلیس حامل به عنوان رئیس هیئت مدیره معرفی شد.

رکود بزرگ استفاده مسکونی و تجاری تهویه مطبوع را کند کرد. این شرکت در چهار شهر نیوجرسی و پنسیلوانیا گسترش یافت تا اینکه Carrier در سال 1937 شرکت خود را به سیراکوزه ، نیویورک منتقل کرد. این شرکت به یکی از بزرگترین کارفرمایان در مرکز نیویورک تبدیل شد.

ایگلو های ویلیس کریر در نمایشگاه جهانی نیویورک در سال 1939 ، نگاهی اجمالی به آینده تهویه هوا نشان داد اما قبل از محبوبیت ، جنگ جهانی دوم آغاز شد. در طول رونق اقتصادی پس از جنگ از دهه 50 ، تهویه مطبوع رشد چشمگیر محبوبیت خود را آغاز کرد. امروزه تهویه هوا و HVAC در بسیاری از خانه های آمریکایی یکی از اصلی ترین چیزها محسوب می شود.

میراث
در سال 1930 ، Carrier Toyo Carrier و Samsung Applications را در ژاپن و کره آغاز کرد. کره جنوبی اکنون بزرگترین تولید کننده تهویه هوا در جهان است. شرکت حامل پیشگام طراحی و ساخت دستگاههای برودتی برای خنک کردن فضاهای بزرگ بود. تهویه مطبوع با افزایش تولید صنعتی در ماه های تابستان ، زندگی آمریکایی ها را متحول کرد. معرفی تهویه مطبوع مسکونی در دهه 1920 به آغاز مهاجرت بزرگ به Sunbelt کمک کرد. این شرکت در سال 1980 به عنوان شرکت تابعه شرکت فن آوری متحد تبدیل شد. شرکت حامل همچنان در HVAC تجاری و مسکونی سردخانه و رهبر جهانی است. در سال 2007 ، شرکت حامل بیش از 15 میلیارد دلار فروش داشت و حدود 45000 نفر را به خدمت گرفت.

زندگی شخصی
کریر و هر سه همسرش ، (کلر سیمور ، د 1912 ؛ جنی مارتین ، د 1939 ؛ الیزابت مارش ویس ، د 1964) ، در گورستان جنگل چمن در بوفالو ، نیویورک دفن می شوند. حامل یک فرزند ، هوارد کارتر ویلیس را به دنیا آورد. او همچنین دو فرزند دیگر جنی مارتین را به دنیا آورد. ورنون گاردنر حامل (1903 - آوریل 1985) و ارل گاردنر حامل (1905 - 23 آوریل 1983)

حامل یک پرسبیری بود.

جوایز و شناخت
ویلیس کاریر به دلیل مشارکت در علم و صنعت ، در سال 1935 توسط دانشگاه لیگی و مهندس دکتر افتخاری از دانشگاه آلفرد (نیویورک) در سال 1942 دارای مدرک مهندسی شد. کریر در سال 1942 به مدال فرانک براون اعطا شد. و پس از مرگ در سالن مشاهیر ملی مخترعین (1985) و سالن مشاهیر موزه علوم بوفالو (2008) القا شد.

توسعه مبرد
اولین دستگاه های تهویه مطبوع و یخچال و فریزرها از گازهای سمی یا قابل اشتعال مانند آمونیاک ، متیل کلرید یا پروپان استفاده می کنند که هنگام نشت ، می تواند منجر به بروز حوادث مرگبار شود. توماس میدگلی ، جونیور ، اولین گاز غیر قابل اشتعال ، غیر سمی کلرو فلوئوروکربن ، فروون ، در سال 1928 ایجاد کرد. این نام یک مارک تجاری است که متعلق به DuPont برای هر کلروفلوئوروکربن (CFC) ، هیدروکلرول فلوروکربن (HCFC) یا هیدروفلوروکربن (HFC) است. . نامهای مبرد شامل عددی است که ترکیب مولکولی را نشان می دهد (به عنوان مثال ، R-11 ، R-12 ، R-22 ، R-134A). ترکیبی که بیشتر در خنک کننده راحتی منازل و ساختمان استفاده می شود ، HCFC است که با نام کلرودیفلورومتانی (R-22) شناخته می شود.

Dichlorodifluoromethane (R-12) رایج ترین ترکیب مورد استفاده در اتومبیل در ایالات متحده تا سال 1994 بود ، هنگامی که اکثر طرح ها به دلیل پتانسیل تخلیه ازن از R-12 به R-134A تغییر یافت. R-11 و R-12 دیگر در ایالات متحده برای این نوع کاربردها تولید نمی شوند ، اما هنوز وارداتی است و توسط تکنسین های معتبر HVAC قابل خریداری و استفاده است. برای سیستمهایی که فقط به "شلیک" گاه به گاه R-12 و در غیر این صورت در حالت کار خوب و عملکرد بسیار بهتر از همه سیستمهای "R-134a" اعم از "تبدیل شده" یا "کارخانه" نیاز دارند ، حتی 50 تا 100 دلار برای هر پوند R- 12 توسط بسیاری از افراد "ارزان" تلقی می شود.

مبردهای مدرن توسعه یافته اند که نسبت به بسیاری از مبردهای اولیه مبتنی بر کلروفلوئوروکربن که در اوایل و اواسط قرن بیستم مورد استفاده قرار می گیرند ، از نظر زیست محیطی ایمن تر هستند. این موارد شامل HCFC (R-22 است ، همانطور که در بیشتر خانه های ایالات متحده قبل از سال 2011 مورد استفاده قرار می گرفت) و HFC (R-134a که در اکثر اتومبیل ها استفاده می شود) جایگزین اکثر استفاده CFC شده اند. HCFC ها نیز به نوبه خود قرار است طبق پروتکل مونترال در مرحله نهایی شدن قرار بگیرند و توسط HFC هایی مانند R-410A جایگزین شوند که فاقد کلر هستند. با این حال ، HFC ها به مشکلات تغییرات آب و هوا کمک می کنند. علاوه بر این ، سیاست و نفوذ سیاسی مدیران شرکت در برابر تغییر مقاومت می کند. شرکت ها اصرار داشتند که هیچ گزینه دیگری برای HFC وجود ندارد. سازمان محیط زیست Greenpeace بودجه لازم را برای یك شركت یخچال و فریزر سابق آلمان شرقی برای تحقیق در مورد مبرد جایگزین ازن و از نظر آب و هوا در سال 1992 فراهم كرد. این شركت یك مخلوط هیدروكربنی از ایزوپنتان و ایزوبوتان ایجاد كرد ، اما به عنوان شرط عقد قرارداد با Greenpeace نتوانست اختراع كند. این فناوری ، که منجر به پذیرش گسترده آن توسط بنگاه های دیگر شد. بازاریابی فعال آنها برای اولین بار در آلمان باعث شد شرکت هایی مانند گرداب ، بوش و بعدا ال جی و دیگران این فناوری را در سراسر اروپا وارد کنند ، سپس آسیا ، گرچه مدیران شرکت ها در آمریکای لاتین مقاومت کردند ، به طوری که وارد آرژانتین شد که توسط یک شرکت داخلی تولید شده است. 2003 و سپس سرانجام با تولید غول بوش در برزیل تا سال 2004.

در سال 1995 ، آلمان یخچال و فریزر CFC را غیرقانونی ساخت. DuPont و شرکت های دیگر مبرد را در ایالات متحده با EPA آمریکا مسدود کردند و از این رویکرد به عنوان "آن فناوری آلمانی" استفاده کردند. یک ائتلاف شرکتی به نام طبیعی مبرد! چهار سال بعد ، Ben & Jerry's Unilever و General Electric اقدام به حمایت از تولید و استفاده در آمریكا كردند.

مبرد
مبرد یک ماده یا مخلوط است که معمولاً مایعی است که در یک پمپ حرارتی و چرخه تبرید مورد استفاده قرار می گیرد. در اکثر چرخه ها ، انتقال فاز از یک مایع به یک گاز و مجدداً انجام می شود. بسیاری از مایعات کار برای چنین اهدافی استفاده شده است. فلوروکربن ها ، به ویژه کلروفلوئوروکربن ها ، در قرن بیستم مرسوم شدند ، اما به دلیل اثرات کاهش ازن آنها از بین می روند. مبردهای متداول دیگر که در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرند آمونیاک ، دی اکسید گوگرد و هیدروکربنهای غیر هالوژنه مانند پروپان هستند.

مبرد DuPont

خواص مطلوب
مایع کاری ایده آل یا مایع خنک کننده که معمولاً مبرد نامیده می شود ، از خواص ترمودینامیکی مطلوبی برخوردار است ، نسبت به اجزای مکانیکی فاقد خوردگی بوده و از جمله آزادی در برابر سمیت و اشتعال پذیری ایمن است. این امر باعث از بین رفتن ازن یا تغییر اوضاع نمی شود. از آنجایی که مایعات مختلف از نظر صفات دارای صفات مورد نظر هستند ، انتخاب موضوع تجارت است.

خواص ترمودینامیکی مورد نظر ، یک نقطه جوش تا حدودی زیر دمای هدف ، گرمای بالای بخار ، چگالی متوسط ​​به شکل مایع ، چگالی نسبتاً زیاد به شکل گازی و دمای بحرانی بالا است. از آنجا که نقطه جوش و تراکم گاز تحت تأثیر فشار قرار دارند ، ممکن است مبرد ها با انتخاب مناسب فشارهای عملیاتی ، برای یک کاربرد خاص مناسب تر باشند.

مسائل زیست محیطی
یک مطالعه 2018 توسط سازمان غیرانتفاعی "Drawdown" ، مدیریت و دفع مناسب مبرد را در صدر لیست راه حل های تأثیر آب و هوا قرار داد ، با تأثیر معادل حذف بیش از 17 سال انتشار دی اکسید کربن ایالات متحده.

طبیعت بی اثر بسیاری از هالوکانان ها ، کلروفلوئوروکربن ها (CFC) و هیدروکلرول فلوئوروکربن ها (HCFC) ، به ویژه CFC-11 و CFC-12 ، به دلیل عدم اشتعال پذیری و غیر سمی بودن آنها را برای سال های طولانی در بین مبرد ها برگزیده است. با این حال ، ثبات آنها در جو و پتانسیل گرمایش جهانی مربوطه و پتانسیل تخلیه اوزون نگرانی هایی در مورد استفاده از آنها ایجاد کرده است. این امر منجر به جایگزینی آنها با HFC ها و PFC ها ، به ویژه HFC-134a ، که از بین نمی روند ازن هستند ، می شوند و پتانسیل های گرمایش جهانی کمتر دارند. با این حال ، این مبردها هنوز هم دارای پتانسیل های گرمایش جهانی هزاران برابر بیشتر از CO2 هستند. بنابراین ، آنها اکنون با استفاده از نسل چهارم مبرد ، برجسته ترین HFO-1234yf که دارای پتانسیل های گرمایش جهانی بسیار نزدیکتر از گاز CO2 هستند ، در بازارهایی که احتمالاً نشت وجود دارد ، جایگزین می شوند.

به منظور بالاترین و کمترین پتانسیل کاهش ازن عبارتند از: Bromochlorofluorocarbon ، CFC سپس HCFC.

مبردهای جدید در اوایل قرن بیست و یکم ایجاد شده اند که برای محیط زیست بی خطرتر هستند ، اما کاربرد آنها به دلیل نگرانی از سمیت و اشتعال پذیری در آن صورت گرفته است.

در مقایسه با مبردهای هالوژنه ، هیدروکربن هایی مانند ایزوبوتان (R-600a) و پروپان (R-290) مزایای مختلفی دارند: کم هزینه و به طور گسترده در دسترس ، پتانسیل کاهش ازن صفر و پتانسیل گرمایش جهانی بسیار پایین. آنها همچنین از راندمان انرژی خوبی برخوردار هستند اما قابل اشتعال هستند و در صورت بروز نشت می توانند مخلوط انفجاری با هوا تشکیل دهند. با وجود اشتعال پذیری ، آنها به طور فزاینده ای در یخچال و فریزرهای خانگی مورد استفاده قرار می گیرند. مقررات اتحادیه اروپا و ایالات متحده حداکثر 57 یا 150 گرم مبرد را به خود اختصاص می دهند و غلظت آن را در یک آشپزخانه استاندارد زیر 20 درصد از میزان انفجار پایین نگه می دارند. LEL را می توان از داخل دستگاه فراتر برد ، بنابراین هیچ منبع احتراقی احتمالی نمی تواند وجود داشته باشد. سوئیچ ها باید در خارج از محفظه یخچال قرار گرفته یا با نسخه های بسته شده جایگزین شوند و فقط از فن های بدون جرقه می توان استفاده کرد. در سال 2010 ، تقریباً یک سوم از کلیه یخچال و فریزرهای خانگی تولید ایزوبوتان یا مخلوط ایزوبوتان / پروپان در سطح جهان تولید می شود و پیش بینی می شد این میزان تا سال 2020 به 75٪ افزایش یابد.

تاریخ
سیستمهای برودتی مکانیکی اولیه از دی اکسید گوگرد ، متیل کلرید و آمونیاک استفاده می کردند. سمی بودن ، دی اکسید گوگرد و متیل کلرید به سرعت با معرفی CFC از بازار ناپدید می شوند. گاهی اوقات ممکن است فرد با ماشینهای قدیمی با متیل فرمت ، کلرومتان یا دیکلرومتان (که در تجارت نامیده می شود) روبرو شود.

کلروفلوئوروکربنها برای تبرید مورد استفاده قرار نمی گرفتند تا اینکه روشهای سنتز بهتر ، که در دهه 1950 توسعه یافتند ، هزینه آنها را کاهش داد. تسلط آنها بر بازار در دهه 1980 با نگرانی از کاهش لایه ازن مورد تردید قرار گرفت.

به دنبال مقررات قانونی در مورد ازن تخلیه کلروفلوروکربنها (CFC) و هیدروکلرولروکربن ها (HCFCs) ، موادی که به عنوان مبرد جایگزین مانند پرفلوروکربن ها (FCs) و هیدروفلوروکربن ها (HFC) مورد استفاده قرار می گیرند نیز مورد انتقاد قرار گرفته اند. آنها در حال حاضر به دلیل تأثیر مضر آنها بر آب و هوا در معرض بحث های ممنوعیت هستند. در سال 1997 ، FCs و HFC در پروتکل کیوتو به کنوانسیون چارچوب تغییرات آب و هوا درج شدند. در سال 2006 ، اتحادیه اروپا آیین نامه ای در مورد گازهای گلخانه ای فلوئورزه تصویب کرد ، که تصمیمی در مورد استفاده از FC و HFC با هدف کاهش انتشار آنها صادر می کند. مفاد مبرد مبانی بی طرف نیست.

استفاده می کند
مبردهایی مانند آمونیاک (R717) ، دی اکسید کربن و هیدروکربن های غیر هالوژنه شده باعث از بین رفتن لایه ازن نمی شوند و هیچ (آمونیاک) یا فقط پتانسیل گرمایش جهانی کم (دی اکسید کربن ، هیدروکربن ها) ندارند. (استناد مورد نیاز) در هوا مورد استفاده قرار می گیرند. - سیستم های تهویه مطبوع برای ساختمان ها ، در ورزش و اوقات فراغت ، در صنایع شیمیایی / داروسازی ، در صنعت خودرو و مهمتر از همه در صنایع غذایی (تولید ، ذخیره سازی ، حمل و نقل دریایی ، خرده فروشی). در این تنظیمات میزان سمیت آنها کمتر از تجهیزات خانگی است.

تولید گازهای گلخانه ای از تهویه مطبوع به دلیل تأثیر آنها بر تغییرات آب و هوایی ، نگرانی فزاینده ای است. [نیاز به استناد] از سال 2011 ، اتحادیه اروپا مبردهایی را با پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) بیش از 150 دستگاه تهویه مطبوع اتومبیل (GWP) به بازار عرضه خواهد کرد. = پتانسیل گرمایش 100 ساله یک کیلوگرم گاز نسبت به یک کیلوگرم CO2) [نیاز به استناد] این امر باعث ممنوعیت گازهای گلخانه ای قوی مانند مبرد HFC-134a (که در آمریکای شمالی به عنوان R-134a نیز شناخته می شود) خواهد شد. یک GWP از 1410 — برای پیشبرد مبردهای ایمن و کارآمد.

یکی از گزینه های امیدوارکننده CO2 (R-744) است. دی اکسید کربن غیر قابل اشتعال است ، از بین نمی رود ازن ، دارای پتانسیل گرمایش جهانی 1 است. R-744 را می توان به عنوان یک مایع کار در سیستم های کنترل آب و هوا برای اتومبیل ها ، تهویه مطبوع مسکونی ، پمپ های آب گرم ، تبرید تجاری و فروش استفاده کرد. ماشین آلات. [نیاز به استناد] R12 با روغن معدنی سازگار است ، در حالی که R134a با روغن مصنوعی حاوی استرها سازگار است. [نیاز به استناد] GM اعلام کرد که تا سال 2013 استفاده از "هیدروفلوئورولفین" ، HFO-1234yf را در همه مارک های خود شروع خواهد کرد. . [5] دی متیل اتر (DME) نیز به عنوان مبرد از محبوبیت بیشتری برخوردار می شود ، اما مانند پروپان نیز قابل اشتعال است.

برخی مبردها در حال افزایش استفاده از داروهای تفریحی هستند که منجر به پدیده ای بسیار خطرناک به نام سوء استفاده از استنشاق می شود.

دسترس
طبق بند 608 قانون هوای پاک ایالات متحده ، آزاد کردن آگاهانه مبردها به داخل جو غیر قانونی است. [8] SNAP جایگزین های هیدروکربنی تأیید شده (ایزوبوتان و پروپان: R600a ، R441a و R290) ، آمونیاک و CO2 از ممنوعیت تهویه معاف هستند.

هنگامی که مبردها برداشته می شوند ، آنها باید برای تمیز کردن هرگونه آلودگی و بازگرداندن آنها به یک حالت قابل استفاده ، بازیافت شوند. مبردها هرگز نباید در خارج از تسهیلات دارای مجوز برای انجام این کار به منظور تولید مخلوط ها با یکدیگر مخلوط شوند. بعضی از مبردها حتی اگر بازیافت شوند باید به عنوان زباله های خطرناک مدیریت شوند و بسته به قانون دولت کشور ، اقدامات احتیاطی ویژه ای برای حمل و نقل آنها لازم است.

روش های گوناگون احیاء مبرد برای بازیابی مبرد ها برای استفاده مجدد از آنها استفاده می شود.

مبرد بر حسب کلاس و تعداد R

مبردها با توجه به نحوه جذب یا استخراج گرما از موادی که در یخچال قرار دارند ممکن است به سه طبقه تقسیم شوند:

کلاس 1: این کلاس شامل مبردهایی است که با تغییر فاز خنک می شوند (معمولاً در حال جوشیدن) ، با استفاده از گرمای نهان مبرد.
کلاس 2: این مبردها با تغییر دما یا "گرمای معقول" خنک می شوند ، مقدار گرما ظرفیت خاص گرمایی x تغییر درجه حرارت است. آنها هوا ، آب نمک کلرید کلسیم ، نمک کلرید سدیم ، الکل و محلول های غیر یخ زدایی مشابه هستند. هدف از مبرد کلاس 2 دریافت درجه حرارت از مبرد کلاس 1 و انتقال این درجه حرارت پایین تر به منطقه می باشد که از نظر تهویه مطبوع باشد.
کلاس 3: این گروه شامل محلولهایی است که حاوی بخارات جذب شده از مواد مایع شونده یا رسانه های برودتی است. این محلولها از نظر ماهیت توانایی حمل بخارهای مایع را دارند که با جذب حرارت محلولشان اثر خنک کنندگی ایجاد می کنند. همچنین می توان آنها را در دسته های زیادی طبقه بندی کرد.
سیستم شماره گذاری R- # توسط شرکت DuPont (که دارای علائم تجاری Freon است) توسعه داده شد ، و بطور سیستماتیک ساختار مولکولی مبردهای ساخته شده با یک هیدروکربن هالوژنه تک را شناسایی می کند. معنی کدها به شرح زیر است:

برای هیدروکربنهای اشباع ، تفریق 90 از تعداد متمایز اتم های کربن ، هیدروژن و فلوئور ، به ترتیب به R # اختصاص داده می شود.
اگر برم موجود باشد ، تعداد آن توسط یک سرمایه B و سپس تعداد اتمهای برم دنبال می شود.
اوراق قرضه باقیمانده که حساب نشده آنها توسط اتمهای کلر اشغال شده است.
پسوند یک حرف کوچک a ، b یا c حاوی ایزومرهای بطور فزاینده نامتقارن است.
به عنوان مثال ، R-134a دارای 2 اتم کربن ، 2 اتم هیدروژن و 4 اتم فلوئور ، یک فرمول تجربی تترا فلوئوراتان است. پسوند "a" نشان می دهد که ایزومر توسط یک اتم نامتعادل است ، و به 1،1،1،2-Tetrafluoroethane می دهد. R-134 (بدون پسوند "a") دارای یک ساختار مولکولی 1،1،2،2-تترا فلوئوراتان است - ترکیبی که مخصوصاً به عنوان مبرد مؤثر نیست.

سری R-400 از مخلوط های زئوتروپیک تشکیل شده است (آنهایی که نقطه جوش ترکیبات تشکیل دهنده آن به اندازه کافی متفاوت است و به دلیل تقطیر کسری به تغییر در غلظت نسبی منجر می شود) و سری R-500 از ترکیبات به اصطلاح آیزوتروپی تشکیل شده است. صحیح ترین رقم توسط ASHRAE ، یک سازمان استاندارد صنعتی ، به طور دلخواه اختصاص داده شده است.
سری R-700 از مبردهای غیر ارگانیک تشکیل شده است ، همچنین توسط ASHRAE تعیین شده است.
همان عددها با یک پیشوند R- برای مبردهای عمومی استفاده می شود ، با پیشوند "Propellant" (به عنوان مثال ، "Propellant 12") برای همان ماده شیمیایی مورد استفاده به عنوان پیشران برای اسپری آئروسل و با نام های تجاری برای ترکیبات از جمله به عنوان "Freon 12". به تازگی ، یک روش استفاده از اختصارات HFC- برای هیدرو فلوروکربنها ، CFC- برای کلروفلوروکربنها و HCFC- برای هیدروکلرول فلوئوروکربنها بوجود آمده است ، به دلیل اختلاف نظارتی بین این گروه ها.

هوا به عنوان مبرد
هوا برای تهویه هوا یا خنک کننده هواپیما های مسکونی ، اتومبیل و پیستونی و توربین استفاده می شود. هوا به عنوان مبرد با هدف کلی مورد استفاده قرار نمی گیرد زیرا هیچ تغییری در فاز ایجاد نمی شود ، بنابراین بسیار ناکارآمد است که در اکثر برنامه ها کاربردی باشد. پیشنهاد شده است که با استفاده از فن آوری فشرده سازی و انبساط مناسب ، هوا می تواند مبرد عملی (البته نه کارآمدترین) باشد ، عاری از احتمال آلودگی یا آسیب محیطی و تقریباً کاملاً بی ضرر برای گیاهان و حیوانات باشد.

با این حال ، یک انفجار می تواند ناشی از بخارها یا روغنهای روان کننده کمپرسور مبرد از نوع مبدل شده در کنار هوا ، در فرآیندی مشابه یک موتور دیزل باشد.

آب به عنوان مبرد
آب — طبیعی ، غیر سمی ، کم هزینه ، سازگار با محیط زیست ، و به طور گسترده ای در دسترس است - به طور گسترده ای در خنک کننده آب مورد استفاده قرار می گیرد و در صورت تبخیر در این فرایند ممکن است "مبرد" نامیده شود. آب همچنین معمولاً به عنوان ماده انتقال گرما و ذخیره حرارت عمل می کند و در سیستم های بزرگ ممکن است در واقع همه این نقش ها را پر کند.

ساده ترین و کمترین هزینه سیستم های خنک کننده چرخه باز ، که به عنوان کولرهای باتلاق در جنوب غربی ایالات متحده شناخته می شوند ، حتی به یک کمپرسور ، صرفاً یک فن دمنده نیز احتیاج ندارند ، بنابراین هوای خنک شده مرطوب به راحتی وارد فضای زندگی می شود. واحدهای قابل حمل آزاد با قیمت کمتر از 200 دلار در فروشگاههای تخفیف قابل دستیابی است. اما اگر این سیستم ها به درستی اجرا نشوند ، اشکالات متعدد و شدید است.

قدرت خنک کننده کل واحد با این واقعیت محدود شده است که نمی توان هیچ خنک کننده و هوا را مجدداً بازیافت کرد. اگر واحد خنک کننده تأمین هوای خشک و هوای تازه را نداشته باشد و هوای پسماند به طور مؤثر تهویه نشود ، هوای مرطوب رکود باعث می شود تا فضای هوا ناراحت کننده تر از آن باشد که صرفاً تهویه شود.

محدودیت اضافی چنین سیستمهایی این است که اگر هوای بیرون از قبل مرطوب باشد ، قدرت خنک کننده به شدت محدود است. به همین دلیل چنین واحدهایی در مناطقی با رطوبت مکرر و زیاد مانند جنوب شرقی ایالات متحده یافت نمی شوند.

اگر دمای بیرون بسیار گرم باشد ، بالاتر از 110 درجه فارنهایت (43 درجه سانتیگراد) ، واحد ساده هوا را برای راحتی خنک نمی کند حتی اگر نقطه شبنم در بیرون بسیار کم باشد. در این موارد سیستم های پیچیده تری مانند دو مرحله ، غیر مستقیم-مستقیم یا ترکیبی مورد نیاز خواهند بود.

در حالی که تمام اشکالات را می توان به روش های مختلفی مورد بررسی قرار داد ، پیچیدگی و هزینه اولیه این سیستم ها تا جایی افزایش می یابد که هزینه نصب با سیستم های خنک کننده مستقیم مستقر در مبرد مبدل شود. در این مرحله قیمت ، سیستم های خنک کننده مستقیم اغلب انتخاب می شوند حتی اگر هزینه انرژی بلند مدت سیستم های تبخیر کننده ممکن است پایین تر باشد.

اصول عملکرد
چرخه تبرید
خنک کننده در سیستم های AC سنتی با استفاده از چرخه فشرده سازی بخار انجام می شود ، که از گردش اجباری و تغییر فاز مبرد بین گاز و مایع برای انتقال گرما استفاده می کند.

چرخه فشرده سازی بخار می تواند در یک قطعه تجهیزات بسته بندی شده یا واحد بسته شود. یا درون یک چیلر که به تجهیزات خنک کننده ترمینال (مانند یک ترمینال جریان مبرد متغیر یا واحد فن کویل) وصل شده است در سمت تبخیر کننده آن و تجهیزات دفع گرما در سمت کندانسور آن.

یک نمودار ساده از چرخه تبرید: 1) سیم پیچ کندانسور ، 2) شیر انبساط ، 3) کویل تبخیر کننده ، 4) کمپرسور

اتصال دریچه انبساط مویرگی به ورودی تبخیر کننده. توجه به شکل گیری یخبندان.

پمپ حرارتی و چرخه تبرید
چرخه های پمپ حرارتی ترمودینامیکی یا چرخه های برودتی مدل های مفهومی و ریاضی برای پمپ های حرارتی و یخچال ها هستند. پمپ حرارتی یک سیستم مکانیکی است که امکان انتقال گرما از یک مکان ("منبع") در دمای پایین تر به مکان دیگر ("سینک" یا "سینک گرما") را در دمای بالاتر امکان پذیر می کند. بنابراین اگر پمپ حرارتی بتواند گرم شدن سینک ظرفشویی باشد (مثل هنگام گرم کردن داخل خانه در یک روز سرد) یا "یخچال" اگر هدف خنک کردن گرما باشد ، ممکن است یک پمپ حرارتی تصور شود. منبع (مانند عملکرد طبیعی یک فریزر). در هر دو صورت ، اصول عملیاتی یکسان هستند. گرما از یک مکان سرد به یک مکان گرم منتقل می شود.
چرخه ترمودینامیکی
طبق قانون دوم گرماسختی گرما نمی تواند به طور خودجوش از یک محل سردتر به یک منطقه داغ تر جریان یابد. کار برای رسیدن به این هدف لازم است سیستم تهویه هوا برای خنک کردن فضای زندگی نیاز به کار دارد ، گرما را از فضای داخلی کولر (منبع گرما) به فضای بیرون گرمتر (سینک گرما) منتقل می کند. به طور مشابه ، یخچال و فریزر گرما را از درون یخچال سرد (منبع گرما) به هوای گرم اتاق و دمای آشپزخانه (سینک گرما) منتقل می کند. اصل عملیاتی چرخه تبرید به صورت ریاضی توسط Sadi Carnot در سال 1824 به عنوان موتور حرارتی توصیف شد. پمپ حرارتی را می توان به عنوان موتور حرارتی در نظر گرفت که به صورت معکوس کار می کند.

پمپ های حرارتی و چرخه های برودتی را می توان به عنوان فشرده سازی بخار ، جذب بخار ، چرخه گاز یا چرخه استرلینگ طبقه بندی کرد.

سیکل فشرده سازی بخار
چرخه فشرده سازی بخار در بیشتر یخچال های خانگی و همچنین در بسیاری از سیستم های بزرگ برودتی تجاری و صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. شکل 1 یک نمودار شماتیک از اجزای سیستم تبرید بخار فشرده سازی معمولی را نشان می دهد.
ترمودینامیک چرخه را می توان در نمودار نشان داد همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است. بخار در آنتروپی ثابت فشرده می شود و از کمپرسور خارج شده و بیش از حد گرم می شود. بخار گرم شده از طریق کندانسور که ابتدا خنک می شود و گرمای فوق العاده را خارج می کند و سپس با از بین بردن حرارت اضافی در فشار و دمای ثابت ، بخار را درون مایع متراکم می کند. مبرد مایع از شیر انبساط (که دریچه گاز دریچه گاز نیز نامیده می شود) عبور می کند که فشار آن به طور ناگهانی کاهش می یابد و باعث تبخیر فلاش و تبرید خودکار به طور معمول کمتر از نیمی از مایع می شود.

شکل 1: تبرید بخار فشرده سازی

این امر باعث می شود مخلوطی از مایع و بخار در دمای و فشار کمتری ایجاد شود. مخلوط بخار مایع و بخار سرد از طریق سیم پیچ یا لوله های تبخیر کننده عبور می کند و با خنک کردن هوای گرم (از فضای خنک کننده) توسط فن در سراسر سیم پیچ یا لوله های تبخیر شده کاملاً تبخیر می شود. بخار مبرد حاصل از بازگشت به ورودی کمپرسور برای تکمیل چرخه ترمودینامیکی است.

بحث فوق براساس چرخه یخچال فشرده سازی بخار فشرده سازی ایده آل است ، و اثرات دنیای واقعی مانند افت فشار اصطکاک در سیستم ، غیرقابل برگشت پذیری جزئی ترمودینامیکی در هنگام فشرده سازی بخار مبرد یا رفتار غیر ایده آل گاز را در نظر نمی گیرد ( در صورت وجود)

شکل 2: نمودار دما و آنتروپی چرخه بخار فشرده سازی.

چرخه جذب بخار
در سالهای ابتدایی قرن بیستم ، چرخه جذب بخار با استفاده از سیستم های آمونیاک آب بسیار محبوب و مورد استفاده قرار گرفت ، اما پس از توسعه چرخه فشرده سازی بخار ، به دلیل ضریب پایین عملکرد (از حدود یک پنجم از چرخه تراکم بخار). امروزه ، چرخه جذب بخار فقط در مواردی انجام می شود که گرما به راحتی از طریق برق در دسترس باشد ، مانند گرمای زباله تأمین شده توسط جمع کننده های خورشیدی ، و یا تبرید خارج از شبکه در وسایل نقلیه تفریحی.

چرخه جذب به غیر از روش افزایش فشار بخار مبرد ، مشابه چرخه فشرده سازی است. در سیستم جذب ، کمپرسور با یک جاذب جایگزین می شود که مبرد را در یک مایع مناسب حل می کند ، یک پمپ مایع که باعث افزایش فشار و یک ژنراتور می شود که علاوه بر گرما ، بخار مبرد را از مایع فشار قوی خارج می کند. بعضی از کارها توسط پمپ مایع مورد نیاز است ، اما برای مقدار معینی مبرد ، آن را بسیار کمتر از مقدار مورد نیاز کمپرسور در چرخه تراکم بخار می داند. در یخچال جذب از ترکیب مناسب مبرد و جاذب استفاده می شود. متداول ترین ترکیب ها آمونیاک (مبرد) و آب (جاذب) و آب (مبرد) و لیتیوم برمید (جاذب) هستند.

چرخه گاز
هنگامی که مایع کار گازی است که فشرده شده و منبسط می شود اما فاز تغییر نمی یابد ، چرخه یخچال به عنوان چرخه گاز نامیده می شود. هوا اغلب این مایع کار است. از آنجا كه هيچگونه تغليظ و تبخير در چرخه گاز در نظر گرفته نشده است ، اجزاي مربوط به كندانسور و تبخير كننده در چرخه تراكم بخار ، مبدل هاي گرماي گاز و گاز گرم و سرد هستند.

برای دما های شدید ، یک چرخه بنزین ممکن است از چرخه فشرده سازی بخار کارآیی کمتری داشته باشد زیرا چرخه بنزین بجای چرخه معکوس رانکین روی چرخه برعکس معکوس کار می کند. به این ترتیب ، مایعات کار هرگز گرما را در دمای ثابت دریافت نمی کنند. در چرخه بنزین ، اثر تبرید برابر است با محصول گرمای خاص گاز و افزایش دمای گاز در سمت دمای پایین. بنابراین ، برای همان بار خنک کننده ، ماشینهای چرخه تبرید گازی نیاز به جریان جرم بیشتری دارند که به نوبه خود باعث افزایش اندازه آنها می شود.

به دلیل راندمان پایین تر و فله بزرگتر ، کولرهای چرخه هوا اغلب در تبرید زمینی کاربرد ندارند. دستگاه چرخه هوا در هواپیماهای جت با موتور توربین گازی بسیار متداول است زیرا هوای فشرده شده از قسمت های کمپرسور موتور به راحتی در دسترس است. این واحدهای خنک کننده و تهویه هواپیمای جت نیز در خدمت گرم کردن و فشار دادن کابین هواپیما هستند.

موتور استرلینگ
موتور حرارتی چرخه استرلینگ با استفاده از ورودی انرژی مکانیکی برای انتقال گرما در جهت معکوس (یعنی پمپ حرارتی یا یخچال) می تواند به صورت معکوس رانده شود. چندین تنظیم طراحی برای چنین دستگاه هایی وجود دارد که می توانند ساخته شوند. چندین چنین تنظیم نیاز به مهر و موم های دوار یا کشویی دارند که می توانند مبادلات سختی بین تلفات اصطکاک و نشت مبرد ایجاد کنند.

چرخه کاروت معکوس شد
از آنجا که چرخه کاروت یک چرخه برگشت پذیر است ، چهار فرآیند تشکیل دهنده آن ، دو ایزوترمال و دو ایزوتروپیک ، همگی قابل برگشت هستند. هنگامی که این اتفاق می افتد ، به آن چرخه وارونه کارنو گفته می شود. یخچال یا پمپ حرارتی که بر روی چرخه وارونه کارنو عمل می کند ، به ترتیب یخچال کاروت و پمپ حرارتی کاروت نامیده می شوند. در مرحله اول این چرخه (فرآیند 1-2) مبرد مبدل گرما را به طور معادل حرارت از یک منبع با دمای پایین ، TL ، به مقدار QL جذب می کند. در مرحله بعد ، مبرد به صورت isentropically فشرده می شود (فرآیند 2-3) و درجه حرارت به منبع دمای بالا ، TH افزایش می یابد. سپس در این درجه حرارت بالا ، مبرد گرما را به طور همدما به مقدار QH (فرآیند 3-4) رد می کند. همچنین در این مرحله مبرد از یک بخار اشباع به یک مایع اشباع در کندانسور تغییر می کند. سرانجام ، مبرد مبدل می شود بطور غیرمستقیم که دمای آن به منبع دمای کم ، TL (روند 4-1) باز می گردد.

ضریب عملکرد
راندمان یخچال یا پمپ حرارتی توسط پارامتری به نام ضریب عملکرد (COP) داده می شود.

COP یخچال با معادله زیر آورده شده است:

COP = خروجی مطلوب / ورودی مورد نیاز = اثر خنک کننده / ورودی کار = QL / Wnet ، در
COP یک پمپ حرارتی با این معادله زیر آورده شده است:

COP = خروجی مطلوب / ورودی مورد نیاز = اثر گرمایش / ورودی کار = QH / Wnet ، در
هم COP یخچال و هم پمپ حرارتی می توانند از یک بیشتر باشند. ترکیب این دو معادله منجر به موارد زیر می شود:

COPHP = COPR + 1 برای مقادیر ثابت QH و QL
این بدان معنی است که COPHP بیشتر از یک خواهد بود زیرا COPR یک مقدار مثبت خواهد بود. در حالت بدترین حالت ، پمپ حرارتی به اندازه مصرف انرژی خود تأمین می کند و باعث می شود تا به عنوان بخاری مقاومت عمل کند. با این حال ، در واقعیت ، مانند گرمایش خانه ، برخی از QH از طریق لوله کشی ، عایق و غیره به هوای خارج از دست می رود ، بنابراین باعث می شود COPHP وقتی دمای هوا در خارج بسیار پایین است پایین بیاید. بنابراین ، سیستم مورد استفاده برای گرم کردن خانه ها از سوخت استفاده می کند.

برای چرخه تبرید ایده آل:

COP = TL / (TH-TL)
برای چرخه پمپ حرارتی ایده آل:

COP = TH / (TH-TL)
در مورد یخچال و فریزرهای گرمائی کاروت ، COP از نظر دما بیان می شود:

COPR ، Carnot = 1 / ((TH / TL) - 1)
COPHP ، Carnot = 1 / (1 - (TL / TH))

خنک کننده تبخیر
در آب و هوای بسیار خشک ، کولرهای تبخیری ، که گاهی به آنها به عنوان کولرهای باتلاق یا کولرهای بیابانی نیز گفته می شود ، برای بهبود خنک کننده در هوای گرم محبوب هستند. کولر تبخیر کننده وسیله ای است که هوا را از طریق یک پد مرطوب مانند یک اسفنج بزرگ خیس شده با آب بیرون می کشد. گرمای معقول هوای ورودی ، همانطور که از دماسنج لامپ خشک اندازه گیری می شود ، کاهش می یابد. دمای هوای ورودی کاهش می یابد ، اما همچنین مرطوب تر است ، بنابراین کل گرمای (گرمای معقول به همراه گرمای نهان) بدون تغییر است. مقداری از گرمای معقول هوای ورودی با تبخیر آب در لنت های کولر مرطوب به گرمای نهان تبدیل می شود. اگر هوای ورودی به اندازه کافی خشک باشد ، نتایج می تواند بسیار مهم باشد.

کولرهای تبخیری احساس می کنند در مواقعی که رطوبت زیاد کار نمی کند ، کار نمی کنند ، هنگامی که هوای خشک زیادی وجود ندارد که با آن کولرها بتوانند کار کنند تا هوا را تا حد امکان خنک کنند و برای سرنشینان مسکونی کار کنند. برخلاف انواع دیگر سیستم های تهویه هوا ، کولرهای تبخیری به هوای بیرون تکیه می کنند تا از طریق پدهای خنک کننده که هوا را خنک می کنند قبل از رسیدن به داخل خانه از طریق سیستم مجرای هوایی خود هدایت شوند. این هوای خنک شده در خارج باید مجاز باشد تا هوای گرمتر را درون خانه از طریق دریچه خروجی مانند درب باز یا پنجره باز کند. این کولرها هزینه کمتری دارند و از لحاظ مکانیکی برای درک و نگهداری ساده هستند.

کولر تبخیری

خنک کننده رایگان
تهویه مطبوع همچنین می تواند با فرآیندی به نام خنک کننده رایگان فراهم شود که از پمپ ها برای گردش مایع خنک کننده مانند هوا ، آب یا مخلوط آب گلیکول از منبع سرما استفاده می شود ، که به نوبه خود به عنوان یک غرق گرما برای انرژی از بین رفته عمل می کند. از فضای خنک رسانه های ذخیره سازی معمولی در خارج از هوا ، سفره های عمیق یا توده سنگهای زیرزمینی طبیعی که از طریق یک خوشه سوراخ های با قطر کوچک قابل دسترسی هستند ، خنک هستند. برخی از سیستم های دارای ظرفیت ذخیره سازی اندک سیستم های ترکیبی هستند و در اوایل فصل خنک کننده از خنک کننده رایگان استفاده می کنند و بعداً از پمپ حرارتی برای خنک کردن گردش خون ناشی از انبار استفاده می کنند. پمپ حرارتی اضافه می شود زیرا دمای انبار به تدریج در طی فصل سرما افزایش می یابد و از این طریق اثر بخشی آن کاهش می یابد.

سیستم های خنک کننده رایگان می توانند از راندمان بسیار بالایی برخوردار باشند و بعضی اوقات با ذخیره انرژی فصلی فصلی (STES) ترکیب می شوند بنابراین می توان از سرمای زمستان برای تهویه مطبوع تابستان استفاده کرد. سیستم های خنک کننده و هیبریدی رایگان فن آوری بالغ هستند.

خنک کننده رایگان
سرمایش رایگان روشی اقتصادی برای استفاده از دمای هوای کم هوا برای کمک به سرمازدگی آب است که می تواند در فرآیندهای صنعتی یا سیستم های تهویه مطبوع مورد استفاده قرار گیرد. آب خنک شده یا بلافاصله قابل استفاده است یا برای کوتاه مدت یا بلند مدت ذخیره می شود. هنگامی که درجه حرارت در فضای باز نسبت به دمای داخلی پایین است ، این سیستم از هوای خنک در فضای باز به عنوان منبع خنک کننده رایگان استفاده می کند. با این روش ، سیستم ضمن جایگزین کردن چیلر در سیستمهای تهویه مطبوع سنتی و در حالی که به همان نتیجه خنک کننده می رسد. چنین سیستمهایی را می توان برای ساختمانهای منفرد یا شبکه های خنک کننده ناحیه ساخت.
عمل
هنگامی که دمای هوای محیط به دمای معین کاهش می یابد ، یک دریچه تعدیل کننده اجازه می دهد تا تمام یا بخشی از آب سرد شده یک چیلر موجود را کنار بگذارد و از طریق سیستم خنک کننده رایگان اجرا شود ، که از انرژی کمتری استفاده می کند و از دمای هوای کمتر محیط برای خنک کردن استفاده می کند. آب موجود در سیستم

این کار را می توان با نصب کولر انفجار هوا با هر چیلر موجود یا به تنهایی انجام داد. در طی دمای پایین محیط ، یک نصب می تواند یک چیلر موجود را که با صرفه جویی در مصرف انرژی تا 75 درصد ، بدون به خطر انداختن نیازهای خنک کننده ، پس انداز کند ، کنار بگذارد.

در گرمایشی ، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC) در ماه های زمستان ، فضاهای داخلی ساختمانهای بزرگ تجاری ممکن است نیاز به خنک کننده داشته باشند ، حتی اگر فضاهای محیطی ممکن است نیاز به گرمایش داشته باشند. خنک کننده رایگان تولید آب سرد و بدون استفاده از چیلر است و بطور کلی در اواخر پاییز ، زمستان و اوایل بهار در مناطق معتدل قابل استفاده است. سرمایش رایگان کاملاً رایگان نیست زیرا چیلر هنوز عملیاتی است.

مواد و روش ها
با فرض اینکه سیستم بتواند از خنک کننده رایگان استفاده کند ، سه روش برای استفاده از خنک کننده رایگان وجود دارد:

چرخه فشار
آب برج خنک کننده را می توان مستقیماً از طریق مدار آب خنک شده به جریان وصل کرد. اگر برج خنک کننده باز باشد ، یک صاف کن برای از بین بردن هرگونه ضایعاتی که می تواند در داخل برج جمع شود ، لازم است. صرفه جویی در هزینه با استفاده محدود از انرژی چیلر آب همراه است. با استفاده از این روش خطر خوردگی بیشتر می شود.

مبدل حرارتی صفحه و قاب
یک مبدل حرارتی مستقیماً از حلقه آب سرد شده به حلقه برج خنک کننده منتقل می کند. مبدل آب برج خنک کننده را جدا از مایع خنک کننده ای که درون کویل های خنک کننده جریان دارد ، نگه می دارد. بنابراین آب چیلر از قبل خنک می شود. پس انداز انرژی به دلیل کاهش بار چیلر و در نتیجه کاهش مصرف انرژی است. به دلیل نیاز به پمپ برای جبران اختلاف فشار ، افزایش هزینه وجود دارد.

مهاجرت یخچال
چیدمان شیر در داخل چیلر آب یک مسیر مستقیم بین کندانسور و اواپراتور را باز می کند. مایع نسبتاً گرم موجود در حلقه چیلر مبرد را تبخیر می کند و انرژی مستقیماً به کندانسور منتقل می شود ، جایی که توسط آب حاصل از برج خنک کننده خنک و متراکم می شود. این روش با این ایده هدایت می شود که مبرد تمایل به سمت سردترین نقطه در یک مدار تبرید دارد. صرفه جویی در هزینه های مربوط به این روش به دلیل عدم فعالیت کمپرسور است ، زیرا دمنده ، پنکه و پمپ همه کارایی دارند.

فصل ها

دمای محیط بالا
هنگامی که فرآیند بازگشت دمای هوا برابر یا پایین تر از دمای هوای محیط باشد خنک کننده رایگان مناسب نیست. شیر سه طرفه سیستم از مبدل حرارتی خنک کننده آزاد عبور می کند و جریان سیال را از طریق چیلرها هدایت می کند تا به دمای نقطه تعیین شده مورد نیاز خنک شود.

عملیات میان فصل
برای کار در اواسط فصل ، آب توسط کمپرسور و تا حدی توسط دمای محیط خنک می شود. درجه خنک کننده آزاد به دست آمده در اواسط فصل بستگی به درجه حرارت فصلی دارد اگرچه بخشی از خنک کننده رایگان هنگامی شروع می شود که دمای هوای محیط 1 درجه سانتیگراد کمتر از فرایند بازگشت دمای آب باشد. آب تا حدی از طریق Free Cooler خنک می شود و پس از آن از طریق چیلرها جریان می یابد تا به دمای تعیین شده مورد نیاز برسد.

عملیات زمستانی
در زمستان ، هنگامی که درجه حرارت در فضای باز به اندازه کافی کم است ، آب فقط توسط کویل خنک کننده رایگان سرد می شود. این امر به کمپرسورهای چیلر اجازه می دهد تا از فعالیت خود متوقف شوند و باعث صرفه جویی در مقدار قابل توجهی انرژی می شوند. تنها نیروی الکتریکی مورد استفاده در کار در زمستان برای کار با فن است. این می تواند هنگامی حاصل شود که دمای هوای محیط از 3 تا 5 درجه سانتیگراد کمتر از فرایند تأمین دمای آب باشد.

محدودیت ها
یخ زدگی می تواند هنگامی که دمای هوای محیط کمتر از 0 درجه سانتی گراد می شود رخ دهد. محدودیت دیگر اختلاف دما در مبدل حرارتی است. مبدل حرارتی که اختلاف دمای آن بسیار پایین است می تواند از نظر اقتصادی غیر واقعی باشد. اقتصاد مبدل حرارتی حداقل دمای آب خنک کننده آزاد حدود 5 درجه سانتیگراد را ممکن می کند.

مراکز داده و اتاقهای سرور
بهره وری انرژی
مراکز داده 2٪ از مصرف جهانی برق را تشکیل می دهند.

پادشاهی متحده: در سال 2013 ، صدراعظم جورج آزبورن موافقت كرد كه امتیازاتی را برای مراكز داده داده شود تا از تعهد كاهش كربن (CRC) معاف شوند و به آنها اجازه دهد كه توافق نامه تغییر اقلیم خود (CCA) را تهیه كنند. این نیز توسط کمیسیون جدید اروپا به منظور کاهش میزان انتشار گازهای گلخانه ای اتحادیه اروپا تا سال 2030 به رسمیت شناخته شده است. سرد شدن مراکز داده یا اتاق های سرور نیاز به انرژی زیادی دارد ، بنابراین خنک کننده رایگان می تواند یک راه حل ایده آل برای صرفه جویی در مصرف انرژی باشد.

انواع
دو مرکز خنک کننده رایگان برای یک مرکز داده یا اتاق سرور وجود دارد که اولین آن یک کویل خنک کننده انتگرال یا یک چیلر است که در کنار یک واحد خنک کننده رایگان کار می کند. چیلرهای انتگرال برای سایتهایی که دارای فضای محدود هستند ایده آل هستند و می توانند سطح بالایی از راندمان انرژی را ارائه دهند. این واحدها از اجزای با کیفیت بالا شامل کمپرسورهای پیمایش و پیچ ، پنکه های محوری و دریچه های تعدیل کننده سه طرفه برخوردار هستند.

گزینه های دیگر یک کولر آزاد مستقل است که از ظرفیت بیشتری برای تبادل گرما برخوردار است ، زیرا برای به حداکثر رساندن کارآیی که یک منطقه بزرگتر را برای انتقال انرژی حرارتی فراهم می کند ، اندازه بیشتری دارد. کولرهای آزاد مستقل تا 70٪ صرفه جویی در مصرف انرژی را نشان داده اند.

منابع
چهار منبع اصلی انرژی خنک کننده طبیعی وجود دارد.

1. آب دریا عمیق (یا آب شیرین عمیق)
2. سردی در ارتفاع زیاد
3. سردی شبانه
4. انرژی زمین گرمایی زیر زمینی

کنترل رطوبت
از آنجا که انسان در تأمین خنک کننده طبیعی با تبخیر عرق از پوست ، پافشاری می کند ، کاهش رطوبت نسبی می تواند باعث راحتی افراد شود. تهویه مطبوع طراحی شده برای یک فضای اشغالی به طور معمول باعث ایجاد رطوبت نسبی 30٪ تا 60٪ در فضای اشغالی می شود تا راحتی ، رشد میکروبی و سایر عوامل کیفیت هوای داخل بدن تعادل برقرار شود.

رطوبت زدایی و سرمایش
اگر سطح کویل تبخیر کننده نسبت به نقطه شبنم هوای اطراف سردتر باشد ، تجهیزات تهویه هوا رطوبت مطلق هوای پردازش شده توسط سیستم را کاهش می دهد. رطوبت موجود در هوا روی سیم پیچ متراکم می شود و باید دفع یا بازیافت شود.

برنامه رطوبت زدایی
بیشتر سیستم های تهویه مطبوع مدرن دارای چرخه رطوبت زدایی هستند که در طی آن کمپرسور کار می کند در حالی که فن به اندازه ممکن کاهش می یابد تا دمای تبخیر کننده کاهش یابد و بنابراین آب بیشتری را می چسباند. وقتی دما زیر آستانه پایین می آید ، فن و کمپرسور خاموش می شوند تا افت دما بیشتر کاهش یابد. این امر باعث می شود تا رطوبت هوا از تبخیر کننده به داخل اتاق باز نشود. هنگامی که دما دوباره بالا می رود ، کمپرسور دوباره شروع به کار می کند و فن به سرعت کم باز می گردد.

گاهی اوقات ، برای ذوب هر یخ تولید شده ، فن با خاموش کردن کمپرسور کار می کند. این عملکرد در صورت کم بودن دمای محیط مؤثر است.

سیستم های تهویه مطبوع اینورتر از حسگر دمای سیم پیچ داخل استفاده می کنند تا تبخیر کننده تا حد ممکن سرد شود. هنگامی که اواپراتور خیلی سرد است ، کمپرسور کند می شود و یا در صورت کار کردن فن داخلی ، متوقف می شود.

رطوبت گیر

تهویه مطبوع تخصصی که فقط برای رطوبت زدایی استفاده می شود ، رطوبت ساز نام دارد. همچنین از چرخه تبرید استفاده می کند ، اما با یک سیستم تهویه مطبوع استاندارد متفاوت است به این دلیل که هم اواپراتور و هم کندانسور در یک مسیر هوایی یکسان قرار گرفته اند. یک کولر گازی استاندارد انرژی گرما را از خارج از اتاق منتقل می کند زیرا سیم پیچ کندانسور گرما را به بیرون منتقل می کند. با این حال ، از آنجا که تمام اجزای دستگاه رطوبت گیر در یک اتاق هستند ، هیچ انرژی گرما از بین نمی رود. در عوض ، انرژی الکتریکی مصرف شده توسط دستگاه رطوبت گیر در اتاق مانند گرما باقی می ماند ، بنابراین اتاق در واقع گرم می شود ، دقیقاً مانند یک بخاری برقی که همان مقدار نیرو را به خود جلب می کند.

دستگاه رطوبت گیر قابل حمل معمولی

علاوه بر این ، اگر آب در اتاق متراکم شود ، مقدار گرمی که قبلاً برای تبخیر آن آب نیز لازم بود مجدداً در اتاق (مجدداً گرمای نهفته بخار شدن) آزاد می شود. فرآیند رطوبت زدایی معکوس اضافه کردن آب به اتاق با کولر تبخیری است و در عوض گرما را آزاد می کند. بنابراین ، یک دستگاه مرطوب کننده داخل اتاق همیشه اتاق را گرم می کند و رطوبت نسبی را بطور غیر مستقیم کاهش می دهد ، همچنین رطوبت را به طور مستقیم با تراکم و از بین بردن آب کاهش می دهد.

در داخل واحد ابتدا هوا از سیم پیچ تبخیر کننده عبور می کند و خنک و کمبود هوا می شود. هوای سرد و رطوبت شده در حال حاضر از روی سیم پیچ خازن عبور می کند که در آن دوباره گرم می شود. سپس هوا دوباره به داخل اتاق آزاد می شود. این واحد هوای گرم و کمبود هوا تولید می کند و معمولاً می تواند آزادانه در محیط (اتاق) قرار گیرد که شرط آن تهویه شود.

برای جلوگیری از رشد قالب در داخل خانه بویژه در زیرزمینها معمولاً در آب و هوای مرطوب استفاده می شود. آنها همچنین برای محافظت از تجهیزات حساس از اثرات منفی رطوبت بیش از حد در کشورهای گرمسیری استفاده می شوند.

انتقال انرژی
در یک سیستم ترمودینامیکی بسته ، هر نیرو از بین رفته در سیستم که در دمای معین نگهداری می شود (که یک روش استاندارد عملکرد برای سیستم های تهویه مطبوع مدرن است) نیاز دارد که میزان حذف انرژی توسط سیستم تهویه هوا افزایش یابد. این افزایش باعث می شود تا به ازای هر واحد انرژی ورودی به سیستم (به منبع تغذیه لامپ در سیستم بسته) ، سیستم تهویه هوا آن انرژی را از بین ببرد. برای انجام این کار ، کولر گازی باید میزان مصرف برق خود را با وارون بودن "بازده" (ضریب عملکرد) خود ، برابر بار مصرف برق در سیستم افزایش دهد. به عنوان نمونه فرض کنید که در داخل سیستم بسته یک عنصر گرمایش 100 وات فعال شده و سیستم تهویه هوا دارای ضریب عملکرد 200٪ است. برای جبران این امر ، مصرف برق کولر گازی 50 وات افزایش می یابد ، بنابراین ساخت عنصر گرمایش 100 وات در مجموع 150 وات نیرو هزینه می کند.

معمولاً برای تهویه مطبوع کار با "بازده" از قابل توجهی بیشتر از 100٪ است. با این وجود ، ممکن است ذکر شود که انرژی الکتریکی ورودی از ترمودینامیکی بالاتر (آنتروپی پایین تر) نسبت به انرژی حرارتی خروجی (انرژی گرما) برخوردار است.

قدرت تجهیزات تهویه مطبوع در ایالات متحده غالباً از نظر "تن تبرید" توصیف می شود ، که هر یک تقریباً برابر با قدرت خنک کننده یک تن کوتاه (2000 پوند یا 907 کیلوگرم) ذوب یخ در یک دوره 24 ساعته است. مقدار به عنوان 12000 BTU در ساعت یا 3517 وات تعریف شده است. سیستم های هوای مرکزی مسکونی معمولاً از 1 تا 5 تن (3.5 تا 18 کیلو وات) ظرفیت دارند.

نسبت بهره وری انرژی فصلی
در مورد خانه های مسکونی ، برخی کشورها حداقل کارآیی انرژی را تعیین می کنند. در ایالات متحده ، راندمان تهویه هوا معمولاً (اما نه همیشه) با نسبت بازده انرژی فصلی (SEER) امتیاز می شود. هرچه رتبه SEER بالاتر باشد ، سیستم تهویه مطبوع انرژی بیشتری دارد. رتبه بندی SEER ، BTU خروجی خنک کننده در طول مصرف عادی سالانه آن است که توسط کل ورودی انرژی الکتریکی در ساعتهای وات (W · ساعت) در مدت مشابه تقسیم می شود.

SEER = BTU ÷ (W · ساعت)
این همچنین می تواند به صورت زیر بازنویسی شود:

SEER = (BTU / h) ÷ W ، جایی که "W" میانگین توان الکتریکی در وات است و (BTU / h) قدرت خنک کننده دارای امتیاز است.
به عنوان مثال ، یک واحد تهویه مطبوع 5000 BTU / h ، با 10 SEER ، به طور متوسط ​​5000/10 = 500 وات انرژی مصرف می کند.

انرژی الکتریکی مصرفی در هر سال می تواند به عنوان میانگین توان ضرب شده با زمان کارکرد سالانه محاسبه شود:

500 W × 1000 ساعت = 500،000 W · ساعت = 500 کیلو وات ساعت
با فرض 1000 ساعت کار در طی یک فصل خنک کننده معمولی (یعنی 8 ساعت در روز برای 125 روز در سال).

روش دیگر که همان نتیجه را می دهد ، محاسبه کل بازده خنک کننده سالانه است:

5000 BTU / h h 1000 ساعت = 5،000،000 BTU
سپس ، برای SEER 10 ، استفاده سالانه از انرژی الکتریکی خواهد بود:

5،000،000 BTU ÷ 10 = 500،000 W · ساعت = 500 کیلو وات ساعت
SEER مربوط به ضریب عملکرد (COP) است که معمولاً در ترمودینامیک مورد استفاده قرار می گیرد و همچنین به نسبت بهره وری انرژی (EER). EER رتبه بندی بهره وری برای تجهیزات در یک جفت خاص از درجه حرارت های خارجی و داخلی است ، در حالی که SEER در کل طیف وسیعی از درجه حرارت های خارجی محاسبه می شود (یعنی توزیع دما برای موقعیت جغرافیایی تست SEER). SEER از آنجایی که از یک واحد امپریال که توسط یک واحد SI تقسیم می شود ، غیرمعمول است. COP با واحدهای متریک مشابه انرژی (ژول) در شمارنده و مخرج نسبت است. آنها لغو می شوند و مقدار کمتری از خود به جا می گذارند. فرمول هایی برای تبدیل تقریبی بین SEER و EER یا COP در دسترس است.

(1) مشاهده = 0.9 ER EER
(2) SEER = COP 3.792
(3) EER = COP 3.413
از معادله (2) در بالا ، SEER 13 معادل COP معادل 3.43 است ، بدین معنی که 3.43 واحد انرژی گرما در هر واحد انرژی کار پمپ می شود.

در حال حاضر ایالات متحده مستلزم این است كه سیستمهای مسكونی تولید شده در سال 2006 دارای حداقل رتبه SEER 13 باشند (اگرچه سیستمهای جعبه پنجره از این قانون معاف هستند ، بنابراین SEER آنها هنوز در حدود 10 است).

انواع نصب
واحد پنجره و ترمینال بسته بندی شده

سیستم های تهویه مطبوع واحد پنجره در یک پنجره باز نصب می شوند. هوای داخلی هنگام خنک شدن فن در اواپراتور خنک می شود. در قسمت بیرونی ، گرمای بیرون کشیده شده به داخل داخل محصور می شود ، زیرا فن دوم در خارج از هوا از طریق خازن ضرب می شود. یک خانه یا ساختمان بزرگ ممکن است دارای چندین واحد مختلف باشد که اجازه می دهد هر اتاق جداگانه خنک شود.

در سال 1971 ، جنرال الکتریک یک کولر گازی پرتابل قابل حمل در پنجره را که برای راحتی و قابلیت حمل طراحی شده است ، معرفی کرد.

سیستم های تهویه مطبوع ترمینال بسته بندی شده (PTAC) همچنین به عنوان سیستم های تهویه هوا با دیواره شکاف شناخته می شوند. [41] آنها سیستم های ductless هستند. PTAC ها که اغلب در هتل ها مورد استفاده قرار می گیرند ، دارای دو واحد جداگانه (بسته های ترمینال) ، واحد تبخیر کننده در قسمت داخلی و واحد کندانسور در قسمت بیرونی است که یک دهانه از دیوار عبور می کند و آنها را به هم وصل می کند. این باعث می شود ردپای سیستم داخلی به حداقل برسد و اجازه می دهد هر اتاق به طور مستقل تنظیم شود. سیستم های PTAC ممکن است برای تأمین گرمایش در هوای سرد یا مستقیم با استفاده از یک نوار برقی ، گاز یا بخاری دیگر یا با برگشت جریان مبرد برای گرم کردن فضای داخلی و بیرون آوردن گرما از هوای بیرونی سازگار باشد ، و تهویه هوا را به یک پمپ حرارتی. در حالی که تهویه مطبوع اتاق حداکثر انعطاف پذیری را ایجاد می کند ، در صورت خنک کردن بسیاری از اتاق ها در یک زمان معمولاً گران تر از تهویه مطبوع مرکزی است.

اولین واحد تهویه مطبوع نیمه قابل حمل عملی توسط مهندسان Chrysler Motors اختراع شد و از سال 1935 برای فروش عرضه شد.

قطعات واحد پنجره

سیستم های تقسیم
سیستم های تهویه مطبوع اسپلیت به دو شکل مجهز به سیستم های کوچک و مرکزی هستند. در هر دو نوع ، مبدل حرارتی داخل محیط (تبخیر) با فاصله ای از محیط خارج (واحد تراکم) مبدل حرارتی جدا می شود.

سیستم تقسیم کوتاه (بدون داکت)
یک سیستم مینی اسپلیت معمولاً هوای مطبوع و گرم را در یک یا چند اتاق یک ساختمان تأمین می کند. سیستم های چند منطقه ای یک کاربرد رایج از سیستم های بدون خلوص هستند و اجازه می دهند تا 8 اتاق (منطقه) از یک واحد فضای باز منوط شوند. سیستم های چند ناحیه به طور معمول انواع مختلفی از سبک های داخلی از جمله دیوار نصب شده ، سقف نصب شده ، سقف سقفی و کانال های افقی را ارائه می دهند. سیستم های اسپلیت مینی به طور معمول 9000 تا 36،000 Btu (9،500-38،000 kJ) در هر ساعت خنک کننده تولید می کنند. سیستم های چند زون ظرفیت خنک کننده و گرمایشی طولانی تا 60،000 Btu را فراهم می کنند. سیستم های بزرگ به عنوان سیستم های VRF (متغیر جریان مبرد متغیر) شناخته می شوند. سیستمهای کوچک بدون اسپلیت داکت در سال 1973 توسط Daikin اختراع شد و سیستمهای VRF نیز توسط 1982 توسط Daikin اختراع شد. 

طرف کندانسور از تهویه مطبوع از نوع اسپلیت بدون داکت

مزایای استفاده از سیستم ductless شامل اندازه و انعطاف پذیری کوچکتر برای منطقه بندی یا گرم کردن و سرمایش اتاق های فردی است. فضای داخلی دیوار مورد نیاز بطور قابل توجهی کاهش می یابد. همچنین ، کمپرسور و مبدل حرارتی را می توان دورتر از فضای داخل قرار داد ، و نه فقط در طرف دیگر همان واحد مانند در PTAC یا تهویه هوا پنجره. شیلنگهای خارجی قابل انعطاف از واحد بیرونی به قسمت داخلی منتهی می شوند. اینها غالباً با فلز محصور شده اند تا شبیه لوله های تخلیه معمولی از پشت بام شوند. علاوه بر این ، سیستم های ductless راندمان بالاتری دارند و به بیش از 30 SEER می رسند.

تبخیر کننده یا ترمینال ، طرف یک سیستم تهویه مطبوع از نوع بدون شکاف است

نقطه ضعف اصلی تهویه مطبوع ، بدون هزینه است. چنین سیستم هایی در حدود 1500 دلار تا 2،000 دلار آمریکا در هر تن (12،000 BTU در ساعت) ظرفیت خنک کننده دارند. این حدود 30٪ بیشتر از سیستمهای مرکزی است (از جمله مجرای کار نمی باشد) و ممکن است بیش از دو برابر بیشتر از واحدهای پنجره ای با ظرفیت مشابه باشد. "

یک نقطه ضعف احتمالی دیگر این است که هزینه نصب مینی اسپلیت ها می تواند بالاتر از برخی سیستم ها باشد. با این حال ، کاهش هزینه های عملیاتی و تخفیف یا سایر مشوق های مالی - که در برخی مناطق ارائه می شود - می تواند به جبران هزینه های اولیه کمک کند.

سیستم چند تقسیم
سیستم چند اسپلیت یک سیستم تقسیم معمولی است که به دو قسمت (اواپراتور و کندانسور) تقسیم می شود و امکان خنک کردن یا گرم کردن چندین اتاق با یک واحد خارجی را فراهم می کند. در واحد فضای باز این تهویه مطبوع یک کمپرسور قدرتمندتر وجود دارد ، درگاه هایی برای اتصال چندین اثر و اتوماسیون با دریچه های قفل برای تنظیم حجم مبرد مورد نیاز به واحدهای داخلی واقع در اتاق.

یک سیستم بزرگ چند اسپلیت با نام سیستم مبرد متغیر متغیر نامیده می شود و می تواند به جای سیستم تهویه مطبوع مرکزی مورد استفاده قرار گیرد ، زیرا این کار باعث می شود راندمان انرژی بالاتری باشد اما خرید و نصب آن گران تر است.

تفاوت بین سیستم تقسیم و سیستم چند تقسیم:

سایر انواع متداول سیستم تهویه مطبوع سیستم های چند شکاف است ، تفاوت بین سیستم تقسیم جداگانه و سیستم چند تقسیم در چندین واحد داخلی. همه آنها به واحد اصلی خارجی وصل شده اند ، اما اصل عملکرد آنها شبیه به یک سیستم تقسیم ساده است.

ویژگی منحصر به فرد آن وجود یک واحد اصلی خارجی است که به چندین واحد داخلی متصل است. چنین سیستمهایی ممکن است راه حل مناسبی برای حفظ ریزگردها در چندین اداره ، مغازه ها ، اماکن بزرگ باشد. فقط تعداد کمی از واحدهای فضای باز باعث زیبایی بدتر شدن ظاهر زیبایی ساختمان نمی شوند. واحد اصلی خارجی را می توان به چندین نوع داخلی متفاوت متصل کرد: کف ، سقف ، کاست ، و غیره.

ملاحظات نصب سیستم چند تقسیم
قبل از انتخاب محل نصب تهویه مطبوع ، باید چندین عامل اصلی در نظر گرفته شود. اول از همه ، جهت گردش هوا از واحدهای داخلی نباید روی محل استراحت یا محل کار قرار گیرد. ثانیاً ، نباید هیچ گونه مانعی در مسیر جریان هوا وجود داشته باشد که بتواند مانع از پوشاندن فضای آن در حد امکان شود. واحد فضای باز نیز باید در یک فضای باز قرار داشته باشد ، در غیر این صورت گرمای خانه به طور موثر در بیرون تخلیه نمی شود و بهره وری کل سیستم به شدت کاهش می یابد. برای نگهداری بیشتر در حین کار ، توصیه می شود واحدهای تهویه مطبوع را در مکانهایی که به راحتی قابل دسترسی هستند ، نصب کنید.

مشکل اصلی هنگام نصب سیستم چند اسپلیت ، قرار دادن خطوط مبرد بلند برای اتصال واحد خارجی به داخل داخلی است. در حین نصب سیستم تقسیم جداگانه ، کارگران سعی می کنند هر دو واحد را در مقابل یکدیگر قرار دهند ، جایی که طول خط حداقل است. نصب سیستم چند اسپلیت مشکلات بیشتری ایجاد می کند ، زیرا برخی از واحدهای داخلی می توانند به دور از خارج واقع شوند. اولین مدل های سیستم های چند اسپلیت دارای یک سیستم کنترل مشترک است که به شما امکان نمی دهد تهویه هوا را بطور جداگانه برای هر اتاق تنظیم کنید. با این حال ، اکنون بازار دارای انتخاب گسترده ای از سیستم های چند شکاف است که در آنها ویژگی های عملکردی واحدهای داخلی به طور جداگانه از یکدیگر کار می کنند.

انتخاب واحدهای سرپوشیده یک محدودیت دارد: قدرت کل آنها نباید از ظرفیت واحد فضای باز تجاوز کند. اما در عمل دیدن یک سیستم چند شکاف با ظرفیت کل واحدهای داخلی بیشتر از ظرفیت فضای باز حداقل 20٪ بسیار معمول است. با این حال ، وقتی همه واحدهای داخلی به طور همزمان روشن شوند انتظار عملکرد بهتر است زیرا ظرفیت کل کل سیستم با ظرفیت واحد فضای باز محدود است. به عبارت ساده ، واحد فضای باز تمام توان خود را در کلیه واحدهای داخلی کار می کند به گونه ای که برخی از اتاق ها از درجه حرارت بسیار راحت برخوردار نباشند. اما محاسبه توان کل ساده نیست ، زیرا نه تنها قدرت اسمی واحدها بلکه ظرفیت خنک کننده ، گرمایش ، رطوبت زدایی ، رطوبت ، تهویه و غیره را نیز در نظر می گیرد.

تهویه مطبوع مرکزی فقط هوا
A / C مجرای مرکزی با تهویه هوا در داخل هواگیر و توزیع آن در یک یا چند منطقه ، کنترل دما و تهویه هوا را به آن منطقه امکان پذیر می کند. با تغییر جریان هوا به هر منطقه و / یا گرم کردن مجدد هوا ، دمای مناطق مجزا قابل کنترل است.

خنک کننده گیاه مرکزی
از گیاهان خنک کننده مرکزی برای شرط بندی بارهای بزرگ تجاری ، صنعتی یا دانشگاه استفاده می شود. در مقیاس های بزرگتر ، مجرای مورد نیاز برای جابجایی هوای مطبوع به داخل و از گیاه بسیار غیرمجاز خواهد بود ، بنابراین در عوض از یک مایع میانی مانند آب سرد استفاده می شود. این گیاه آب سرد را به دستگاههای آب خنک کننده ترمینال مانند هواگیرها یا واحدهای فن / کویل گردش می دهد.

یک کارخانه آب سرد سرد با استفاده از چیلرهای خنک کننده هوا

واحدهای قابل حمل
تهویه مطبوع قابل حمل را می توان به راحتی در داخل خانه یا محل کار انتقال داد. آنها در حال حاضر با ظرفیت هایی در حدود 5،000 تا 60،000 BTU در ساعت (1.500-18،000 W) و با بخاری های مقاومت الکتریکی یا بدون آنها در دسترس هستند. سیستم های تهویه مطبوع قابل حمل یا تبخیر کننده یا تبرید هستند.

سیستم های مبرد مستقر در کمپرسور هوا خنک هستند ، به این معنی که از آنها برای تبادل گرما از هوا استفاده می کنند ، به همان روشی که یک رادیاتور اتومبیل یا تهویه مطبوع معمولی خانگی انجام می دهد. چنين سيستمي هنگام خنك كردن هوا هوا را رطوبت مي بخشد. آب را از هوای خنک شده جمع می کند و هوای گرم تولید می کند که باید خارج از منطقه سرد شده باشد. با این کار گرما از هوا در منطقه خنک شده به هوای بیرون منتقل می شود.

سیستم تقسیم قابل حمل
یک سیستم قابل حمل دارای یک واحد داخلی در چرخ ها است که از طریق لوله های قابل انعطاف به یک واحد در فضای باز متصل می شوند ، شبیه به یک واحد نصب شده ثابت است. واحدهای قابل حمل هوای داخلی را بیرون می کشند و آن را از طریق مجرای منفرد خارج می کنند. بسیاری از تهویه مطبوع های قابل حمل دارای گرما و همچنین عملکرد رطوبت زدایی هستند.

سیستم شلنگ قابل حمل
سیستم های شیلنگ ، که می توانند یکپارچه یا از هوا به هوا باشند ، از طریق مجاری هوا به بیرون منتقل می شوند. نوع monoblock آب را در سطل یا سینی جمع می کند و هنگام پر شدن متوقف می شود. نوع هوا به هوا دوباره آب را تبخیر می کند و آن را از طریق شیلنگ مجرای تخلیه می کند و می تواند به طور مداوم اجرا شود.

یک واحد تک شیلنگ برای خنک کردن کندانسور هوا از داخل اتاق استفاده می کند و سپس آن را به بیرون منتقل می کند. این هوا با هوای گرم از بیرون یا سایر اتاقها جایگزین می شود (به دلیل فشار منفی در داخل اتاق) و در نتیجه باعث کاهش کارایی کلی واحد می شود.

واحدهای مدرن ممکن است ضریب عملکرد تقریبا 3 داشته باشند (به عنوان مثال 1 کیلو وات برق 3 کیلو وات سرمایش تولید می کند). یک واحد شیلنگ دوتایی هوا را خنک می کند تا کندانسور خود را از خارج به جای داخل داخل اتاق خنک کند و بنابراین از بیشتر واحدهای تک شیلنگ موثرتر است. این واحدها فشار منفی در اتاق ایجاد نمی کنند.

سیستم تبخیری قابل حمل
کولرهای تبخیری ، که گاهی به آنها "کولرهای باتلاق" نیز گفته می شود ، فاقد کمپرسور یا کندانسور هستند. آب مایع روی باله های خنک کننده تبخیر می شود و بخار را به داخل منطقه خنک شده آزاد می کند. تبخیر آب مقدار قابل توجهی گرما را جذب می کند ، گرمای نهان بخار ، باعث خنک شدن هوا می شود. انسان و حیوانات از همان مکانیسم برای خنک کردن خود با عرق کردن استفاده می کنند.

کولرهای تبخیری این مزیت را دارند که نیازی به شلنگ برای تهویه گرما در خارج از منطقه خنک شده ندارند و آنها را به راحتی قابل حمل می کنند. آنها همچنین برای نصب و استفاده از انرژی کمتری نسبت به سیستم های تهویه مطبوع برودتی بسیار ارزان هستند.

استفاده می کند
مهندسان تهویه مطبوع بطور گسترده برنامه های تهویه مطبوع را به راحتی و کاربردهای پردازشی تقسیم می کنند.

برنامه های راحت
برنامه های کاربردی راحتی برای ایجاد یک محیط داخلی ساختمان که با وجود تغییر در شرایط آب و هوایی خارجی یا در بارهای گرمایی داخلی ، نسبتاً ثابت باقی مانده است.

تهویه مطبوع ساختمان های عمیق را امکان پذیر می سازد ، زیرا در غیر این صورت باید باریک تر و یا دارای چاه های سبک ساخته می شدند تا فضای داخلی از طریق تهویه طبیعی هوای کافی را در فضای باز دریافت کند. تهویه مطبوع همچنین اجازه می دهد ساختمانها بلندتر شوند ، زیرا سرعت باد به میزان قابل توجهی افزایش می یابد و باعث می شود تهویه طبیعی برای ساختمانهای بسیار بلند غیر عملی باشد. برنامه های کاربردی راحتی برای انواع مختلف ساختمان متفاوت است و ممکن است به صورت طبقه بندی شده باشد:

• ساختمان های تجاری ، که برای تجارت ساخته شده اند ، از جمله دفاتر ، مراکز خرید ، مراکز خرید ، رستوران ها و غیره.
• ساختمانهای مسکونی مرتفع مانند خوابگاههای بلند و بلوکهای آپارتمانی
• فضاهای صنعتی که راحتی حرارتی کارگران مورد نظر است
• اتومبیل ، هواپیما ، قایق ، که مسافر یا کالاهای تازه را حمل می کند
• ساختمانهای نهادی ، که شامل ساختمانهای دولتی ، بیمارستانها ، مدارس و غیره است.
• ساختمانهای مسکونی کم طبقه ، از جمله خانه های تک خانواده ، دوبلکس ها و ساختمانهای کوچک آپارتمانی
• استادیوم های ورزشی مانند استادیوم دانشگاه ققنوس و قطر برای جام جهانی 2022 فیفا

زنان به طور متوسط ​​میزان متابولیک استراحت قابل توجهی پایین تر از مردان دارند. استفاده از دستورالعمل های نادرست میزان متابولیک برای اندازه گیری تهویه مطبوع می تواند به تجهیزات بزرگ و کم کارآمد منجر شود ، و تنظیم نقاط عملیاتی سیستم بسیار سرد می تواند منجر به کاهش بهره وری کارگر شود.

علاوه بر ساختمانها ، تهویه هوا می تواند برای بسیاری از انواع حمل و نقل از جمله خودرو ، اتوبوس و سایر وسایل نقلیه زمینی ، قطار ، کشتی ، هواپیما و فضاپیما نیز مورد استفاده قرار گیرد.

مجموعه ای از سیستم های تهویه مطبوع در خارج از ساختمان اداری تجاری

استفاده خانگی
تهویه مطبوع در ایالات متحده رایج است و 88٪ خانه های تک خانواده جدید در سال 2011 از جمله تهویه مطبوع ساخته شده اند ، از 99٪ در جنوب تا 62٪ در غرب. در کانادا ، استفاده از تهویه مطبوع براساس استان متفاوت است. در سال 2013 ، 55٪ از خانوارهای کانادایی گزارش داده اند که دارای سیستم تهویه مطبوع هستند و در Manitoba (80٪) ، انتاریو (78٪) ، Saskatchewan (67٪) و کبک (54٪) و استفاده کمتر در جزیره پرنس ادوارد (58٪) استفاده می شود. 23٪) ، بریتیش کلمبیا (21٪) و نیوفاند لند و لابرادور (9٪). در اروپا معمولاً تهویه مطبوع کمتر متداول است. کشورهای اروپای جنوبی مانند یونان در سالهای اخیر شاهد گسترش گسترده واحدهای تهویه مطبوع منزل بوده اند. در یکی دیگر از کشورهای جنوب اروپا ، مالت ، تخمین زده می شود که حدود 55٪ از خانوارها دارای سیستم تهویه مطبوع باشند.

تهویه مطبوع معمولی مسکونی معمولی در آمریکای شمالی

برنامه های پردازش
برنامه های کاربردی فرآیند با هدف فراهم آوردن یک محیط مناسب برای فرآیندی که انجام می شود ، فارغ از بارهای داخلی و گرمای داخلی و شرایط آب و هوایی خارجی. این نیازهای فرایند است که شرایط را تعیین می کند ، نه اولویت انسان. برنامه های فرآیند شامل موارد زیر است:

• آزمایشگاههای شیمیایی و بیولوژیکی
• اتاق های تمیز برای تولید مدارهای مجتمع ، داروسازی و مواردی از این قبیل ، که در آن سطوح بسیار بالایی از نظافت هوا و کنترل دما و رطوبت برای موفقیت روند مورد نیاز است.
• کنترل محیطی مراکز داده
• امکاناتی برای پرورش حیوانات آزمایشگاهی. از آنجا که بسیاری از حیوانات معمولاً فقط در بهار تولید مثل می کنند ، نگه داشتن آنها در اتاق هایی که در آن شرایط آینه های بهار را در تمام سال آینه می دهد باعث می شود که آنها در طول سال تولید مثل کنند.
• مناطق آشپزی و فرآوری مواد غذایی
• سالنهای عملیاتی بیمارستان که در آن هوا برای کاهش خطر عفونت و رطوبت کنترل شده برای محدود کردن کمبود آب بدن ، در سطح بالایی فیلتر می شود. اگرچه درجه حرارت اغلب در محدوده راحتی است ، اما برخی از روشهای تخصصی مانند جراحی قلب باز نیاز به دمای پایین (حدود 18 درجه سانتیگراد ، 64 درجه فارنهایت) و سایر موارد مانند نوزادان با دمای نسبتاً بالا (حدود 28 درجه سانتیگراد ، 82 درجه سانتیگراد) ج)
• محیط های صنعتی
• معدن
• تأسیسات انرژی هسته ای
• امکانات آزمایش فیزیکی
  گیاهان و مناطق مزارع
• تولید نساجی
• کنترل میکروکلیم ، مانند رطوبت گیرها و مجموعه ها ، مراقبت از میراث فرهنگی
• در هر دو کاربرد راحتی و فرایند ، هدف این است که نه تنها دما ، بلکه رطوبت ، کیفیت هوا و حرکت هوا از فضا به فضا کنترل شود.

اثرات سلامتی
در هوای گرم ، تهویه هوا می تواند از گرمازدگی ، کمبود آب در تعریق بیش از حد و سایر مشکلات مربوط به هایپرترمی جلوگیری کند. امواج گرما کشنده ترین نوع پدیده هوا در کشورهای توسعه یافته است. تهویه مطبوع (از جمله تصفیه ، رطوبت ، خنک کننده و ضد عفونی) می تواند مورد استفاده قرار گیرد تا فضایی تمیز ، ایمن ، ضد حساسیت زا در اتاق عمل بیمارستان و سایر محیط هایی که جو مناسب برای امنیت و رفاه بیمار ضروری است ، فراهم شود. بعضی اوقات برای افرادی که به آلرژی مبتلا هستند ، برای استفاده خانگی توصیه می شود.

برج های خنک نگهدارنده آب می توانند رشد و گسترش میکروارگانیسم هایی مانند لژیونلا پنوموفیلا ، عامل عفونی مسئول بیماری لژیونرها را تقویت کنند. تا زمانی که برج خنک کننده تمیز نگه داشته شود (معمولاً با استفاده از کلر) ، از خطرات سلامتی جلوگیری یا کاهش می یابد. ایالت نیویورک شرایط لازم را برای ثبت ، نگهداری و آزمایش برج های خنک کننده برای محافظت در برابر لژیونلا رمزگذاری کرده است.

اثرات زیست محیطی
مصرف برق و راندمان
تولید برق مورد استفاده برای کار با سیستم های تهویه مطبوع دارای اثرات زیست محیطی از جمله انتشار گازهای گلخانه ای است. طبق بررسی دولت در سال 2015 ، 87٪ از خانه های ایالات متحده از تهویه مطبوع استفاده می کنند و 65٪ از این خانه ها دارای تهویه مطبوع مرکزی هستند. بیشتر خانه هایی که دارای تهویه مطبوع مرکزی هستند دارای ترموستات قابل برنامه ریزی هستند اما تقریباً دو سوم خانه هایی که دارای هوای مرکزی هستند از این ویژگی استفاده نمی کنند تا خانه هایشان از نظر انرژی بیشتر کارایی داشته باشند.

گزینه های کم مصرف
از گزینه های جایگزین برای تهویه مطبوع مداوم می توان با انرژی کمتری ، هزینه کمتر و تأثیرات محیطی کمتری استفاده کرد. این شامل:

• در ساختمانهای بزرگ تجاری ، هنگامی که هوای بیرون به اندازه کافی خنک باشد ، ویندوز بتواند توسط سرنشینان باز شود ، راحت باشد
• ترموستات را در حدود 82 درجه فارنهایت (28 درجه سانتیگراد) تنظیم کنید و به کارگران اجازه دهید لباس های مناسب بیشتری با آب و هوا
• مانند پیراهن های چوگان و شلوار برمودا بپوشند. این رویکرد برای مبارزات انتخاباتی Cool Biz در ژاپن کار کرده است.
  روشهای خنک کننده غیرفعال مانند:
• خنک کننده غیر فعال خورشیدی
• تهویه طبیعی در داخل و از طریق ساختمان ها
• پنجره های عامل برای القاء نسیم اثر پشته
• بگذارید در هوای خنک در شب و بسته شدن پنجره ها در طول روز
• سایه های عملیاتی برای کاهش سود خورشیدی
• با بهره برداری کمی از زیر زمین ، از مزایای هدایتی غیرمجاز و جرم زمین گرمایی استفاده کنید
• قرار دادن درختان ، سایه های معماری ، پنجره ها (و استفاده از روکش های پنجره) برای کاهش سود خورشید
• عایق حرارتی قرار داده شده برای جلوگیری از ورود گرما
• مصالح ساختمانی با رنگ روشن تابش مادون قرمز ورودی بیشتری را منعکس می کنند
• اگر هوا پایین تر از دمای بدن است از فن استفاده کنید
• با استفاده از اتاقهای زیرزمین به طور طبیعی خنک تر
• گرفتن سیستا در گرمترین روز
• بیرون در ایوان یا سقف می خوابید
• خنک کننده منبع عمیق آب

مصرف برق خودرو
در اتومبیل ، سیستم A / C حدود 4 اسب بخار (3 کیلو وات) از قدرت موتور استفاده می کند ، در نتیجه مصرف سوخت خودرو را افزایش می دهد.

مبرد
انتخاب مایعات کار (مبرد) نه تنها بر عملکرد دستگاه های تهویه مطبوع بلکه در محیط نیز تأثیر بسزایی دارد. بیشتر مبردهای مورد استفاده برای تهویه مطبوع در گرم شدن کره زمین نقش دارند و بسیاری نیز لایه ازن را تخلیه می کنند. CFC ، HCFC و HFC گازهای گلخانه ای قوی هستند که به اتمسفر می رسند.

استفاده از CFC به عنوان مبرد یک بار متداول بود ، از جمله مبرد های R-11 و R-12 (تحت نام تجاری Freon-12 فروخته می شود). مبردهای فروونی به دلیل پایداری و خواص ایمنی فوق العاده در قرن بیستم در سیستم های تهویه هوا مورد استفاده قرار می گرفتند. هنگامی که آنها بصورت تصادفی یا عمدی آزاد شوند ، این مبردهای دارای کلر در نهایت به جو فوقانی می رسند. هنگامی که مبرد به استراتوسفر برسد ، اشعه ماوراء بنفش خورشید از طریق خورشید بطور همولیتی پیوند کلر - کربن را می شکند و باعث ایجاد رادیکال کلر می شود. این رادیکال های کلر تجزیه ازن را به اکسیژن دیاتومیک کاتالیز می کنند و لایه ازن را محافظت می کنند که سطح زمین را از اشعه ماوراء بنفش قوی محافظت می کند. هر رادیکال کلر به عنوان یک کاتالیزور فعال می ماند تا زمانی که با رادیکال دیگر پیوند یابد ، یک مولکول پایدار تشکیل داده و واکنش زنجیره را خاموش می کند.

پیش از سال 1994 ، بیشتر سیستم های تهویه مطبوع اتومبیل از R-12 به عنوان مبرد استفاده می کردند. این با مبرد R-134a جایگزین شد ، که هیچ پتانسیل تخلیه ازن را ندارد. سیستم های قدیمی R-12 را می توان با استفاده از یک جارو کامل و جایگزینی فیلتر / خشک کن دوباره به R-134a برگردانید تا روغن معدنی حذف شود ، که با R-134a سازگار نیست.

R22 (همچنین به عنوان HCFC-22 نیز شناخته می شود) پتانسیل گرمایش جهانی در حدود 1800 برابر بیشتر از CO2 دارد. این دستگاه تا سال 2010 برای استفاده در تجهیزات جدید فاز خارج شد و تا سال 2020 کاملاً قطع می شود. اگرچه با دفع واحدهای تهویه مطبوع ، این گازها قابل بازیافت هستند ، اما دفع کنترل نشده و نشتی می تواند گاز را مستقیماً وارد جو کند.

در انگلستان ، مقررات ازن در سال 2000 به اجرا در آمد و استفاده از مبرد های تخلیه کننده ازن از قبیل HCFC مانند R22 را در سیستم های جدید ممنوع اعلام کرد. این آیین نامه استفاده از R22 را به عنوان یک مایع "از بالا به بالا" برای نگهداری بین سال 2010 (برای مایعات باکره) و 2015 (برای مایعات بازیافتی) ممنوع اعلام کرد. این بدان معناست که تجهیزاتی که از R22 استفاده می کنند ، تا زمانی که نشت نکنند ، می توانند کار کنند. اگرچه اکنون R22 ممنوع است ، اما واحدهایی که از مبرد استفاده می کنند هنوز هم می توانند سرویس و نگهداری شوند.

تولید و استفاده از CFC به دلیل نگرانی در مورد کاهش ازن ممنوع یا محدود شده است (همچنین به پروتکل مونترال مراجعه کنید). با توجه به این نگرانی های زیست محیطی ، از 14 نوامبر 1994 ، آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده ، فروش ، نگهداری و استفاده از مبرد را فقط به تکنسین های دارای مجوز محدود کرده است ، طبق هر یک از قوانین مندرج در بندهای 608 و 609 قانون هوای پاک.

به عنوان جایگزینی برای مبردهای معمولی ، گازهای دیگری مانند CO2 (R-744) پیشنهاد شده است. R-744 به عنوان مبرد در اروپا و ژاپن به تصویب رسیده است. این یک مبرد موثر با پتانسیل گرمایش جهانی 1 است ، اما برای تولید یک اثر خنک کننده معادل باید از فشرده سازی بالاتر استفاده کند.

در سال 1992 ، یک سازمان غیردولتی به نام Greenpeace از سیاست های اجرایی شرکت ها تحریک شد و درخواست کرد یک آزمایشگاه اروپایی مبرد های جایگزین را پیدا کند. این منجر به دو گزینه دیگر ، یکی از مخلوط پروپان (R290) و ایزوبوتان (R600a) و دیگری ایزوبوتان خالص است. صنعت علیرغم برخی اقدامات حمایتی در سال 2004 و 2008 ، در اروپا تا سال 1993 و در آمریكا در برابر تغییر مقاومت كرد.

اثرات اقتصادی
جمعیتی
تهویه مطبوع باعث تغییرهای مختلف در جمعیت شناسی شد ، خصوصاً ایالات متحده آمریکا که از دهه 1970 آغاز شد.

اول ، تعداد زایمان ها در طول سال بسیار کمتر می شود. در حالی که ، تا سال 1970 ، میزان تولد در بهار کمتر از فصلهای دیگر بود ، اما معرفی تهویه هوا این اختلاف را در اواخر قرن بیستم نشان داد.

میزان مرگ و میر نیز به ویژه در طول تابستان و مناطقی که تحت فشار موج قرار دارند ، تحت تأثیر قرار گرفت. از 30s به 90 کاهش 2٪.

تعجب آورتر این است که حرکت تدریجی جمعیت از ایالت های شمالی به ایالت های جنوبی طی همین 60 سال انجام می شود. کمربند خورشید در حال حاضر 30٪ از کل جمعیت ایالات متحده را پذیرش می کند وقتی که در ابتدای قرن گذشته تنها 24٪ آمریکایی ها سکونت داشتند. در خارج از آمریکا ، دبی و سنگاپور نیز تأثیرات جادویی اختراع Carrier را نشان می دهند.

اثرات تولید
این اختراع که نخستین بار به منظور بهره مندی از صنایع هدفمند مانند مطبوعات و همچنین کارخانه های بزرگ طراحی شد ، به سرعت در آژانس های عمومی و ادارات گسترش یافت. در واقع ، مطالعات منتشر شده توسط Carrier's در آن زمان نشان از افزایش بهره وری نزدیک به 24٪ در مکانهای مجهز به تهویه مطبوع دارد.

هزینه ی تولید
مصرف انرژی برای سرمایش در ایالات متحده در 30 سال گذشته از 50 تا 2000 TW در ساعت (1 TW = 10 ^ 12 وات) افزایش یافته است. این مقدار غول پیکر بیانگر مصرف کل قاره آفریقا است. طبق آژانس بین المللی انرژی ، پیش بینی می شود که خنک کننده حداکثر 37 درصد کل مصرف انرژی جهان در سال 2050 را تشکیل دهد.

تهویه کنترل شده تقاضا

تهویه کنترل شده با تقاضا (DCV) تنظیم اتوماتیک تجهیزات تهویه مطابق انتخاب سرنشین است. DCV یک روش کنترلی است که توسط تجهیزات تهویه مطبوع مکانیکی ، تبادل حجم هوای تازه یا خارجی را به فضای محصور تعدیل می کند. مهندسان طراح هنگام تعیین نقاط تهویه به منظور حسگرها یا برنامه زمانبندی و حلقه های کنترل برای دستیابی به کیفیت هوای داخلی ، از یک استاندارد کدگذاری شده استفاده می کنند.

پتانسیل صرفه جویی در مصرف انرژی در کنترل هوای سخت در فضای باز وجود دارد.

استانداردهای مرجع معمول برای تهویه:

ISO ICS 91.140.30: سیستم های تهویه و تهویه هوا
ASHRAE 62.1 & 62.2: استانداردهای تهویه و کیفیت هوا در محیط داخلی
نمونه هایی از تخمین اشغال
برنامه های زمان بندی شده
سنسورهای حرکتی (فن آوری های مختلف از جمله: صدای قابل شنیدن ، صدای نامفهوم ، مادون قرمز)
تشخیص گاز (CO2) در یک نظرسنجی در مدارس نروژی ، با استفاده از سنسورهای CO2 برای DCV ، مصرف انرژی 62 درصد کاهش یافته است که در مقایسه با سیستم تهویه با حجم ثابت هوا (CAV).
دروازه های کنترل مثبت
فروش بلیت
اشتراک داده های تجهیزات امنیتی (از جمله افرادی که نرم افزار ویدیویی را حساب می کنند)
استنباط از دیگر حسگرها / تجهیزات سیستم ، مانند کنتورهای هوشمند
سنجش دی اکسید کربن
سنسورهای دی اکسید کربن با قرارگیری استراتژیک ، سطح دی اکسید کربن را در یک فضا رصد می کنند. قرارگیری سنسورها باید قادر به نمایش دقیق از فضا باشد ، که معمولاً در مجرای بازگشت یا روی دیوار قرار می گیرد. از آنجا که سنسور میزان افزایش سطح دی اکسید کربن را در یک فضا می خواند ، تهویه برای رقیق شدن سطح افزایش می یابد. هنگامی که فضا بدون استفاده باشد ، سنسور سطح عادی را می خواند ، و همچنان نرخ ضعف برای جریان هوا را تأمین می کند. میزان هوای تهیه شده توسط استانداردهای صاحب ساختمان به همراه طراح و ASHRAE Standard 62.1 تعیین می شود.

گرمایش

"بخاری" در اینجا تغییر مسیر می یابد. برای مصارف دیگر ، به بخاری (ابهام زدایی) مراجعه کنید.
بخاری ها وسایلی هستند که هدف آنها تولید گرما (یعنی گرما) برای ساختمان است. این کار از طریق گرمایش مرکزی قابل انجام است. چنین سیستمی شامل یک دیگ ، کوره یا پمپ حرارتی برای گرم کردن آب ، بخار یا هوا در یک مکان مرکزی مانند اتاق کوره در یک خانه یا یک اتاق مکانیکی در یک ساختمان بزرگ است. گرما را می توان با استفاده از همرفت ، انتقال یا اشعه انتقال داد.

نسل
بخاری ها برای انواع مختلف سوخت از جمله سوخت های جامد ، مایعات و گازها وجود دارند. نوع دیگر منبع گرما ، برق است ، به طور معمول روبانهای گرمایشی که از سیم با مقاومت بالا تشکیل شده اند (به Nichrome مراجعه کنید) این اصل همچنین برای بخاری های پایه پایه و بخاری های قابل حمل نیز مورد استفاده قرار می گیرد. بخاری های برقی اغلب به عنوان پشتیبان یا گرمای اضافی برای سیستم های پمپ حرارتی استفاده می شوند.

پمپ حرارتی در دهه 50 در ژاپن و ایالات متحده محبوبیت پیدا کرد. پمپ های حرارتی می توانند گرما را از منابع مختلف مانند هوا محیطی ، هوای خارج از ساختمان یا از زمین خارج کنند. پمپ های حرارتی گرما را از بیرون سازه به هوای داخل منتقل می کنند. در ابتدا ، سیستم های پمپ حرارتی HVAC فقط در آب و هوای معتدل مورد استفاده قرار می گرفتند ، اما با پیشرفت در عملکرد دمای پایین و کاهش بار به دلیل خانه های کارآمد تر ، در اقلیم های سردتر محبوبیت بیشتری پیدا می کنند.

واحد گرمایش مرکزی

توزیع
آب / بخار
در مورد آب گرم یا بخار ، از لوله کشی برای انتقال گرما به اتاق ها استفاده می شود. اکثر سیستم های گرمایشی دیگهای بخار آب داغ دارای یک گردش خون ، که یک پمپ است ، برای انتقال آب گرم از طریق سیستم توزیع (بر خلاف سیستم های قدیمی تر تغذیه شده). گرما را می توان با استفاده از رادیاتورها ، کویل های آب گرم (هیدرو هوا) یا سایر مبدل های حرارتی به هوای اطراف منتقل کرد. رادیاتورها ممکن است بر روی دیوارها نصب شوند یا در داخل کف نصب شوند تا گرمای کف تولید شود.

استفاده از آب به عنوان وسیله انتقال حرارت به عنوان هیدرونیک شناخته می شود. آب گرم شده همچنین می تواند مبدل حرارتی کمکی را برای تأمین آب گرم حمام و شستشو فراهم کند.

هوا
سیستم های هوای گرم هوای گرم را از طریق سیستم های مجرای تأمین توزیع و پخش هوا را از طریق مجاری فلزی یا فایبرگلاس توزیع می کنند. بسیاری از سیستم ها از همین مجاری برای توزیع هوای خنک شده توسط یک کویل تبخیر کننده برای تهویه هوا استفاده می کنند. تأمین هوا به طور معمول از طریق دستگاه های تمیز کننده هوا فیلتر می شود تا گرد و غبار و ذرات گرده از بین برود.

خطرات
استفاده از کوره ها ، بخاری های فضا و دیگهای بخار به عنوان روشی برای گرمایش در خانه می تواند منجر به احتراق ناقص و انتشار منوکسید کربن ، اکسیدهای ازت ، فرمالدئید ، ترکیبات آلی فرار و سایر فرآورده های احتراق شود. احتراق ناقص هنگامی رخ می دهد که اکسیژن کافی وجود نداشته باشد. ورودی ها سوخت هایی هستند که حاوی آلاینده های مختلفی هستند و خروجی ها محصول جانبی مضر هستند ، مونواکسید کربن به طرز خطرناکی ، که یک گاز بی مزه و بی بو است و دارای عوارض جانبی سلامتی جدی است.

بدون تهویه مناسب ، مونوکسید کربن می تواند در غلظت های 1000 ppm (0.1٪) کشنده باشد. با این حال ، در چند صد ppm ، قرار گرفتن در معرض مونواکسید کربن باعث سردرد ، خستگی ، حالت تهوع و استفراغ می شود. مونوکسید کربن با هموگلوبین موجود در خون به هم پیوند می یابد ، کربوکسی هموگلوبین را تشکیل می دهد و توانایی خون در انتقال اکسیژن را کاهش می دهد. نگرانی های بهداشتی اصلی در ارتباط با قرار گرفتن در معرض مونوکسید کربن اثرات قلبی عروقی و عصبی رفتاری آن است. مونوکسید کربن می تواند باعث آترواسکلروز (سخت شدن شریان ها) شود و همچنین می تواند باعث حمله قلبی شود. از نظر عصبی ، قرار گرفتن در معرض مونوکسید کربن باعث کاهش هماهنگی دست به چشم ، هوشیاری و عملکرد مداوم می شود. همچنین می تواند بر تبعیض زمان تأثیر بگذارد.

تهویه
تهویه فرآیند تغییر یا تعویض هوا در هر مکانی برای کنترل دما یا از بین بردن هرگونه ترکیبی از رطوبت ، بو ، دود ، گرما ، گرد و غبار ، باکتریهای موجود در هوا یا دی اکسید کربن و برای پر کردن اکسیژن است. تهویه هم تبادل هوا با بیرون و هم گردش هوا در داخل ساختمان را شامل می شود. این یکی از مهمترین عوامل برای حفظ کیفیت قابل قبول هوای داخل ساختمان در ساختمان ها است. روشهای تهویه ساختمان ممکن است به انواع مکانیکی / اجباری و طبیعی تقسیم شود.

تهویه مکانیکی یا اجباری
تهویه مکانیکی یا اجباری توسط کنترل کننده هوا (AHU) تأمین شده و برای کنترل کیفیت هوای داخل استفاده می شود. رطوبت بیش از حد ، بو و آلودگی ها اغلب با رقیق شدن یا جایگزینی با هوای خارج قابل کنترل است. اما ، در آب و هوای مرطوب ، انرژی بیشتری برای از بین بردن رطوبت اضافی از هوای تهویه لازم است.

آشپزخانه ها و حمام ها معمولاً دارای اگزوزهای مکانیکی برای کنترل بو و گاهی رطوبت هستند. فاکتورهای طراحی چنین سیستم هایی شامل سرعت جریان (که تابعی از سرعت فن و اندازه دریچه اگزوز است) و سطح نویز است. طرفداران درایو مستقیم برای بسیاری از برنامه ها در دسترس هستند و می توانند نیازهای نگهداری را کاهش دهند.

طرفداران سقف و طرفداران میز / کف به منظور کاهش درجه حرارت درک شده با افزایش تبخیر عرق روی پوست سرنشینان ، هوا را در داخل اتاق گردش می کنند. از آنجا که هوای گرم افزایش می یابد ، ممکن است از طرفداران سقفی برای گرم نگه داشتن اتاق در زمستان با گردش هوا گرم طبقه بندی شده از سقف به کف استفاده شود.

اگزوز تهویه HVAC برای یک ساختمان 12 طبقه

تهویه طبیعی
تهویه طبیعی تهویه یک ساختمان با هوای بیرون و بدون استفاده از فن ها یا سایر سیستم های مکانیکی است. در صورت كوچك بودن فضاها و معماري اجازه آن مي تواند از طريق پنجره هاي قابل اجرا ، لوكس يا دريچه هاي ترفند باشد. در طرح های پیچیده تر ، هوای گرم مجاز به بالا آمدن و بیرون آمدن از منازل بلند ساختمان به سمت خارج (اثر پشته) است و باعث می شود هوای خنک در خارج به داخل دهانه های کم ساختمان کشیده شود. طرح های تهویه طبیعی می توانند از انرژی بسیار کمی استفاده کنند ، اما برای اطمینان از راحتی باید مراقب باشید. در آب و هوای گرم یا مرطوب ، حفظ راحتی حرارتی صرفاً از طریق تهویه طبیعی ممکن نیست. سیستم های تهویه مطبوع ، به صورت پشتیبان یا مکمل استفاده می شوند. اقتصاددانان سمت هوا همچنین از هوای خارج برای تهویه فضاها استفاده می کنند ، اما این کار را با استفاده از پنکه ها ، مجاری ، میراگرها و سیستم های کنترل برای معرفی و توزیع هوای خنک در فضای باز در صورت لزوم انجام دهند.

تهویه بر روی سیستم نزولی ، به وسیله ضربه یا اصل "پلنوم" ، در سالن های مدرسه اعمال می شود (1899)

مؤلفه مهم تهویه طبیعی نرخ تغییر هوا یا تغییر هوا در ساعت است: میزان ساعت تهویه مطابق با حجم فضا تقسیم می شود. به عنوان مثال ، شش تغییر هوا در ساعت به معنای مقدار هوای جدید ، برابر با حجم فضا ، هر ده دقیقه است. برای راحتی انسان ، حداقل چهار تغییر هوا در ساعت معمولی است ، هرچند که انبارها ممکن است فقط دو مورد داشته باشند. تغییر بیش از حد هوا ممکن است ناراحت کننده باشد ، مانند یک تونل بادی که هزاران تغییر در ساعت دارد. بیشترین نرخ تغییر هوا برای فضاهای شلوغ ، بارها ، کلوپ های شبانه ، آشپزخانه های تجاری در حدود 30 تا 50 تغییر هوا در ساعت است.

فشار اتاق با توجه به بیرون از اتاق می تواند مثبت یا منفی باشد. فشار مثبت زمانی اتفاق می افتد که هوای بیشتری نسبت به خارج از هوا تأمین شود و برای کاهش نفوذ آلودگی های خارجی متداول است.

بیماریهای موجود در هوا
تهویه طبیعی عامل اصلی در کاهش شیوع بیماریهای ناشی از هوا مانند سل ، سرماخوردگی ، آنفولانزا و مننژیت است. باز کردن درها ، پنجره ها و استفاده از پنکه های سقفی همه راه ها برای به حداکثر رساندن تهویه طبیعی و کاهش خطر ابتلا به آلودگی هوا است. تهویه طبیعی نیاز به نگهداری کمی دارد و ارزان است.

تهویه هوا
سیستم تهویه هوا یا تهویه هوا مستقل ، کنترل سرمایش و رطوبت را برای تمام یا بخشی از ساختمان فراهم می کند. ساختمانهای دارای تهویه مطبوع غالباً دارای پنجره های مهر و موم شده هستند ، زیرا پنجره های باز در برابر سیستم کار شده برای حفظ شرایط ثابت هوای داخلی کار می کنند. در خارج ، عموما هوای تازه با استفاده از دریچه داخل قسمت مبدل حرارتی داخل سیستم ، باعث ایجاد فشار هوا می شود. درصد هوای برگشتی ساخته شده از هوای تازه معمولاً با تنظیم باز کردن این دریچه قابل دستکاری است. معمولاً میزان مصرف هوای تازه حدود 10٪ است.

تهویه هوا و یخچال از طریق از بین بردن گرما تأمین می شود. گرما را می توان از طریق تشعشع ، همرفت یا هدایت از بین برد. وسایل انتقال یخچال مانند آب ، هوا ، یخ و مواد شیمیایی به عنوان مبرد شناخته می شوند. مبرد یا در سیستم پمپ حرارتی که در آن از یک کمپرسور جهت چرخه تبرید ترمودینامیکی یا در سیستم خنک کننده رایگان که از پمپ ها برای گردش مبرد خنک استفاده می شود ، استفاده می شود.

ضروری است که اسب بخار تهویه هوا برای خنک شدن منطقه کافی باشد. سیستم تهویه مطبوع تحت فشار باعث اتلاف انرژی و استفاده ناکارآمد خواهد شد. برای هر سیستم تهویه مطبوع نصب شده ، اسب بخار کافی لازم است.

چرخه تبرید
چرخه تبرید از چهار عنصر اساسی برای خنک کردن استفاده می کند.

مبرد سیستم چرخه خود را در حالت گازی شروع می کند. کمپرسور گاز مبرد را تا فشار و درجه حرارت بالا پمپ می کند.
از آنجا وارد یک مبدل حرارتی می شود (که گاهی اوقات به آن سیم پیچ یا کندانسور می گویند) جایی که انرژی (گرما) را به خارج از دست می دهد ، خنک می شود و به فاز مایع خود می چسبد.
دریچه انبساط (به آن دستگاه اندازه گیری نیز گفته می شود) مایع مبرد را تنظیم می کند تا با سرعت مناسب جریان یابد.
مبرد مایع به مبدل حرارتی دیگری که در آن اجازه تبادل وجود دارد ، باز می گردد ، از این رو مبدل حرارتی اغلب به عنوان سیم پیچ تبخیر یا تبخیر کننده نامیده می شود. از آنجا که مبرد مایع تبخیر می شود ، انرژی (گرما) را از هوای داخل بدن جذب می کند ، به کمپرسور باز می گردد و چرخه را تکرار می کند. در این فرایند ، گرما از داخل خانه جذب می شود و به خارج از منزل منتقل می شود و در نتیجه باعث خنک شدن ساختمان می شود.
در آب و هوای متغیر ، سیستم ممکن است شامل یک دریچه معکوس باشد که از گرم شدن در زمستان به خنک کننده در تابستان تغییر می کند. با برگرداندن جریان مبرد ، چرخه تبرید پمپ حرارتی از خنک کننده به گرمایش یا برعکس تغییر می یابد. این کار باعث می شود تا یک وسیله توسط همان دستگاه و با همان سخت افزار ، گرم و سرد شود.

یک نمودار ساده از چرخه تبرید: 1) سیم پیچ کندانسور ، 2) شیر انبساط ، 3) کویل تبخیر کننده ، 4) کمپرسور

خنک کننده رایگان
سیستم های خنک کننده رایگان می توانند از راندمان بسیار بالایی برخوردار باشند و بعضی اوقات با ذخیره انرژی فصلی فصلی ترکیب می شوند تا بتوان از سرما در زمستان برای تهویه مطبوع تابستان استفاده کرد. وسایل ذخیره سازی مشترک آبخوانهای عمیق یا یک توده سنگی زیرزمینی طبیعی است که از طریق یک خوشه سوراخ های مجهز به مبدل حرارتی به قطر کوچک ، قابل دسترسی است. بعضی از سیستم های دارای انبارهای کوچک هیبریدی هستند و در اوایل فصل خنک کننده از خنک کننده رایگان استفاده می کنند و بعداً از پمپ حرارتی برای خنک کردن گردش خون ناشی از انبار استفاده می کنند. پمپ حرارتی افزوده می شود زیرا در هنگام خنک شدن سیستم (بر خلاف شارژ) ، ذخیره به عنوان سینک گرما عمل می کند و باعث می شود درجه حرارت به تدریج در طول فصل سرمایش افزایش یابد.

برخی از سیستم ها شامل "حالت اکونومایزر" هستند که گاهی اوقات "حالت خنک کننده آزاد" نیز نامیده می شود. در هنگام اقتصادی سازی ، سیستم کنترل می تواند هوای بیرون هوا (کاملاً یا جزئی) را باز کند و دمپر هوای بازگشت (کاملاً یا جزئی) را ببندد. این امر باعث می شود هوای تازه و بیرون از هوا به سیستم عرضه شود. هنگامی که هوای خارج از هوای خنک مورد نیاز خنک تر باشد ، این امر باعث می شود که تقاضا بدون استفاده از منبع مکانیکی خنک کننده (معمولاً آب سرد یا واحد توسعه مستقیم "DX" تامین شود) ، در نتیجه باعث صرفه جویی در مصرف انرژی می شود. سیستم کنترل می تواند دمای هوای خارج را در مقابل هوای بازگشت مقایسه کند ، یا می تواند آنتالپی هوا را با هم مقایسه کند ، همانطور که اغلب در اقلیم هایی انجام می شود که رطوبت بیشتر مسئله است. در هر دو حالت ، هوای بیرون باید انرژی کمتری نسبت به هوای برگشتی داشته باشد تا سیستم وارد حالت اکونایزر شود.

بسته بندی شده در مقابل سیستم تقسیم
سیستم های تهویه مطبوع مرکزی ، "همه هوایی" (یا سیستم های بسته بندی) با یک واحد ترکیبی از کندانسور / تبخیر کننده در فضای باز ، اغلب در اقامتگاه ها ، دفاتر و ساختمان های عمومی آمریکای شمالی نصب می شوند ، اما مقاوم سازی آنها (نصب در ساختمانی که بود برای دریافت آن طراحی نشده است) به دلیل مجاری هوای بزرگ مورد نیاز. (سیستم های ductless مینی اسپلیت در این شرایط استفاده می شود.) خارج از آمریکای شمالی ، سیستم های بسته بندی شده فقط در برنامه های محدودی استفاده می شوند که شامل فضای داخلی بزرگی مانند استادیوم ها ، سالن های نمایش یا سالن های نمایشگاهی است.

جایگزینی برای سیستم های بسته بندی شده ، استفاده از کویل های داخلی و خارجی جداگانه در سیستم های اسپلیت است. سیستم های تقسیم به جز در آمریکای شمالی ترجیح داده می شوند و به طور گسترده در سراسر جهان مورد استفاده قرار می گیرند. در آمریکای شمالی ، سیستم های تقسیم بیشتر در کاربردهای مسکونی دیده می شوند ، اما در ساختمان های تجاری کوچک محبوبیت زیادی کسب می کنند. سیستم های اسپلیت انتخاب بزرگی برای ساختمانهای کوچک است که کارگردانی امکان پذیر نیست یا جایی که راندمان تهویه مطبوع مورد توجه اصلی است. از مزایای سیستم های تهویه مطبوع ductless می توان به نصب آسان ، بدون مجرای کار ، کنترل پهنه بیشتر ، انعطاف پذیری کنترل و عملکرد آرام اشاره کرد. در تهویه مطبوع ، تلفات مجرای می تواند 30٪ از مصرف انرژی را تشکیل دهد. استفاده از minisplit می تواند موجب صرفه جویی در مصرف انرژی در تهویه فضای شود زیرا هیچ تلفاتی در ارتباط با مجاری وجود ندارد.

با استفاده از سیستم تقسیم ، سیم پیچ تبخیر کننده با استفاده از لوله کشی مبرد بین یک واحد داخلی و خارجی به جای اینکه هوا مستقیماً از واحد فضای باز خارج شود ، به واحد کندانسور از راه دور متصل می شود. واحدهای داخلی با دریچه های جهت دار بر روی دیوارها سوار می شوند ، که از سقفها معلق هستند یا در سقف جا می گیرند. سایر واحدهای داخلی در داخل حفره سقفی سوار می شوند ، به طوری که طول کوتاه مجرای هوا را از واحد داخلی به سمت منافذ یا دیفیوزرها در اطراف اتاق سوق می دهد.

سیستم های تقسیم کارآمد تر هستند و ردپای معمولاً کوچکتر از سیستم های بسته بندی است. از طرف دیگر ، سیستم های بسته بندی تمایل دارند که سطح سر و صدای داخلی کمی پایین تر از سیستم تقسیم داشته باشند زیرا موتور فن در خارج قرار دارد.

رطوبت زدایی
رطوبت زدایی (خشک کردن هوا) در سیستم تهویه هوا توسط اواپراتور تأمین می شود. از آنجا که اواپراتور در دمای زیر نقطه شبنم عمل می کند ، رطوبت موجود در هوا از طریق لوله های سیم پیچ تبخیر می شود. این رطوبت در قسمت پایین تبخیر کننده در یک تابه جمع می شود و با لوله کشی به یک زهکشی مرکزی یا روی زمین خارج از آن برداشته می شود.

رطوبت ساز دستگاهی مانند تهویه هوا است که رطوبت یک اتاق یا ساختمان را کنترل می کند. این غالباً در زیرزمینهایی استفاده می شود که از رطوبت نسبی بالاتری به دلیل دمای پایین تر برخوردار هستند (و گرایش به کف و دیوارهای مرطوب). در مؤسسات خرده فروشی مواد غذایی ، کابینت های بزرگ چیلر باز در رطوبت زدایی هوا داخلی بسیار مؤثر است. در مقابل ، رطوبت گیر رطوبت یک ساختمان را افزایش می دهد.

نگهداری
تمام سیستم های تهویه مطبوع مدرن ، حتی واحدهای کوچک بسته پنجره ای ، مجهز به فیلترهای داخلی هوا هستند. این مواد عموماً از جنس گاز سبک وزن هستند و به عنوان ضوابط باید جایگزین یا شسته شوند. به عنوان مثال ، ساختمان در محیط غبارآلود بالا ، یا خانه ای با حیوانات خانگی خزدار ، نیاز به تغییر فیلترها بیشتر از ساختمانهای بدون این بارهای خاکی دارد. عدم تعویض این فیلترها در صورت لزوم به پایین آمدن نرخ تبادل گرما منجر می شود و در نتیجه انرژی تلف شده ، عمر تجهیزات کوتاه شده و صورتحساب انرژی بالاتر کاهش می یابد. جریان کم هوا می تواند منجر به کویل های تبخیر شده یخ زده شود ، که می تواند جریان هوا را به طور کامل متوقف کند. علاوه بر این ، فیلترهای بسیار کثیف یا وصل شده می توانند باعث گرم شدن بیش از حد در طی چرخه گرمایش شوند و باعث آسیب به سیستم یا حتی آتش سوزی می شوند.

از آنجا که یک سیستم تهویه هوا گرما را بین سیم پیچ داخلی و سیم پیچ در فضای باز حرکت می دهد ، هر دو باید تمیز نگه داشته شوند. این بدان معنی است که علاوه بر تعویض فیلتر هوا در سیم پیچ اواپراتور ، تمیز کردن منظم کویل کندانسور نیز ضروری است. عدم تمیز بودن کندانسور در نهایت منجر به آسیب دیدن کمپرسور خواهد شد ، زیرا سیم پیچ کندانسور وظیفه تخلیه هر دو گرمای داخل ساختمان (همانطور که توسط اواپراتور برداشته شده است) و گرمای حاصل از موتور الکتریکی باعث هدایت کمپرسور می شود.

بهره وری انرژی
از دهه 1980 ، تولید کنندگان تجهیزات HVAC در تلاش بودند تا سیستم های تولیدی خود را با کارایی بیشتری انجام دهند. این در اصل با افزایش هزینه های انرژی هدایت می شد ، و اخیراً با افزایش آگاهی در مورد مسائل زیست محیطی رانده شده است. علاوه بر این ، بهبود کارایی سیستم HVAC همچنین می تواند به افزایش سلامت و بهره وری سرنشینان کمک کند. در ایالات متحده ، سازمان حفاظت محیط زیست محدودیت های سخت تری را در این سال ها اعمال کرده است. روش های مختلفی برای کارآیی سیستم های HVAC وجود دارد.

انرژی گرمایش
در گذشته ، گرمایش آب برای گرمایش ساختمان ها کارآمدتر بود و در ایالات متحده استاندارد بود. امروزه سیستم های هوای اجباری می توانند برای تهویه مطبوع دو برابر شوند و از محبوبیت بالاتری برخوردار هستند.

برخی از مزایای سیستم های هوایی اجباری ، که امروزه در کلیساها ، مدارس و اقامتگاه های سطح بالا مورد استفاده قرار می گیرد ، است

• اثرات تهویه مطبوع بهتر
• صرفه جویی در مصرف انرژی تا 15-20٪
• حتی تهویه

اشکال هزینه نصب است که می تواند کمی بالاتر از سیستم های سنتی HVAC باشد.

با معرفی گرمایش منطقه ای می توان بازده انرژی را حتی در سیستم های گرمایشی مرکزی حتی بیشتر بهبود داد. این امکان استفاده از دانه تر گرما را می دهد ، شبیه به سیستم های گرمایش غیر مرکزی. مناطق توسط ترموستات های متعدد کنترل می شوند. در سیستم های گرمایش آب ، شیرهای منطقه کنترل ترموستات و در سیستم های هوای اجباری ، میراگرهای ناحیه ای را در داخل دریچه ها کنترل می کنند که به طور انتخابی جریان هوا را مسدود می کند. در این حالت ، سیستم کنترل برای حفظ دمای مناسب بسیار حیاتی است.

پیش بینی روش دیگری برای کنترل گرمایش ساختمان با محاسبه تقاضای انرژی گرمایشی است که باید در هر واحد زمانی به ساختمان ارائه شود.

پمپ حرارتی منبع زمین
منبع زمینی ، یا زمین گرمایی ، پمپهای حرارتی مشابه پمپ های حرارتی معمولی هستند ، اما به جای انتقال حرارت به هوا یا از هوای خارج ، آنها برای تأمین گرمایش و تهویه هوا به پایدار و حتی دمای زمین تکیه می کنند. بسیاری از مناطق دارای گرمای شدید دمای فصلی هستند که برای گرمایش یا خنک شدن ساختمانها نیاز به تجهیزات گرمایش و سرمایش با ظرفیت زیاد دارند. به عنوان مثال ، یک سیستم پمپ حرارتی معمولی که برای گرم کردن یک ساختمان در دمای کم −70 درجه فارنهایت (57 درجه سانتیگراد) در Montana یا خنک کردن یک ساختمان در بالاترین دما تا کنون در آمریکا 134 درجه فارنهایت (57 درجه سانتیگراد) ثبت شده است. دره مرگ ، کالیفرنیا ، در سال 1913 به دلیل تفاوت شدید دمای هوای داخل و خارج ، به انرژی زیادی احتیاج دارد. با این حال ، چند پا پایین تر از سطح زمین ، زمین در دمای نسبتاً ثابت قرار دارد. با استفاده از این منبع بزرگ از درجه حرارت نسبتاً متوسط ​​زمین ، ظرفیت سیستم گرمایش یا سرمایش اغلب قابل توجهی کاهش می یابد. اگرچه دمای زمین با توجه به عرض جغرافیایی متفاوت است ، اما در 6 فوت (1.8 متر) در زیر زمین ، درجه حرارت به طور کلی فقط بین 45 تا 75 درجه فارنهایت (7 تا 24 درجه سانتیگراد) متغیر است.

نمونه ای از پمپ حرارتی زمین گرمایی که از بدنه آب به عنوان بخاری گرما استفاده می کند ، سیستم مورد استفاده هتل و برج بین المللی ترامپ در شیکاگو ، ایلینویز است. این ساختمان در رودخانه شیکاگو واقع شده است و با پمپاژ آن در یک سیستم خنک کننده چرخشی ، از آب رودخانه سرد استفاده می کند ، جایی که مبدل های حرارتی گرمای ساختمان را به داخل آب منتقل می کنند و سپس آب گرم شده اکنون دوباره به رودخانه شیکاگو پمپ می شود.

براساس تخمین های آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده ، گرچه ممکن است نصب آنها نسبت به پمپ های معمولی گرمایشی هزینه بیشتری داشته باشد ، پمپ های گرمایی زمین گرمایی می توانند قبوض انرژی به مراتب کمتری تولید کنند - 30 تا 40 درصد پایین تر.

پمپ های حرارتی زمین گرمایی هنوز راندمان بالاتری نسبت به پمپ های حرارتی منبع هوا دارند. برخی از مدل ها در مقایسه با بخاری های مقاومت الکتریکی 70 درصد صرفه جویی می کنند.

بازیابی انرژی تهویه
سیستم های بازیابی انرژی گاهی اوقات از تهویه بازیابی گرما یا سیستم های تهویه بازیابی انرژی استفاده می کنند که از مبدلهای حرارتی یا چرخ های آنتالپی استفاده می کنند تا گرمای معقول یا نهفته از هوای فرسوده را بازیابی کنند. این کار با انتقال انرژی به هوای تازه وارد در خارج انجام می شود.

انرژی تهویه مطبوع
عملکرد چرخه های برودتی فشرده سازی بخار توسط ترمودینامیک محدود است. این دستگاه های تهویه مطبوع و پمپ حرارتی به جای تبدیل آن از یک فرم به شکل دیگر ، گرما را جابجا می کنند ، بنابراین راندمان حرارتی عملکرد این دستگاه ها را به درستی توصیف نمی کنند. ضریب عملکرد (COP) عملکرد را اندازه گیری می کند ، اما این معیار بدون بعد اتخاذ نشده است. در عوض ، نسبت بهره وری انرژی (EER) به طور سنتی برای توصیف عملکرد بسیاری از سیستم های HVAC استفاده شده است. EER ، نسبت بهره وری انرژی است که براساس درجه حرارت 35 درجه سانتی گراد (95 درجه فارنهایت) در فضای باز است. برای توصیف دقیق تر عملکرد تجهیزات تهویه مطبوع در طی یک فصل سرمایش معمولی از یک نسخه اصلاح شده EER ، نسبت بهره وری انرژی فصلی (SEER) یا در اروپا ESEER استفاده شده است. درجه بندی SEER بر اساس میانگین دمای فصلی به جای دمای 35 درجه سانتیگراد ثابت (95 درجه فارنهایت) در فضای باز است. حداقل رتبه SEER صنعت فعلی 14 SEER است. [نیاز به استناد] مهندسین مواردی را ذکر كردند كه در آن می توان راندمان سخت افزار موجود را بهبود بخشید. به عنوان مثال ، تیغه های فن استفاده شده برای جابجایی هوا معمولاً از ورق فلز ، روشی اقتصادی برای تولید می باشد ، اما در نتیجه از نظر آیرودینامیکی کارایی ندارند. یک تیغه به خوبی طراحی شده می تواند باعث کاهش توان الکتریکی لازم برای حرکت هوا توسط یک سوم شود.

تهویه آشپزخانه کنترل شده از تقاضا
تهویه آشپزخانه کنترل شده با تقاضا (DCKV) یک رویکرد کنترل ساختمان است که می تواند حجم گازهای اگزوز آشپزخانه را کنترل کند و هوا را در پاسخ به بارهای واقعی آشپزخانه در یک آشپزخانه تجاری کنترل کند. سیستم های تهویه آشپزخانه تجاری سنتی با سرعت 100٪ فن مستقل از حجم فعالیت پخت و پز و تغییر فن آوری DCKV که برای تأمین انرژی قابل توجه فن و صرفه جویی در هوا فراهم می کند کار می کنند. با بکارگیری فن آوری سنجش هوشمند ، هم فن های اگزوز و هم برای تامین انرژی می توانند کنترل شوند تا بتوانند از قوانین وابستگی برای صرفه جویی در انرژی موتور ، کاهش گرمای هوا و انرژی خنک کننده آرایش ، افزایش ایمنی و کاهش سطح نویز آشپزخانه استفاده کنند.

تصفیه هوا و تمیز کردن
تمیز کردن هوا و تصفیه هوا ذرات ، آلاینده ها ، بخارات و گازها را از هوا دور می کند. هوای فیلتر شده و تمیز سپس در گرمایش ، تهویه و تهویه هوا استفاده می شود. تمیز کردن هوا و تصفیه هوا هنگام محافظت از محیط ساختمان ما باید در نظر گرفته شود.

واحد انتقال هوا که برای گرم کردن ، سرمایش و فیلتر هوا مورد استفاده قرار می گیرد

میزان تحویل هوا و عملکرد فیلتر را تمیز کنید
میزان تحویل هوای تمیز میزان هوای تمیز هوا تمیز کننده هوا به یک اتاق یا مکان است. هنگام تعیین CADR ، میزان جریان هوا در یک فضای در نظر گرفته می شود. به عنوان مثال ، دستگاه تمیز کننده هوا با سرعت جریان 100 cfm (فوت مکعب در دقیقه) و راندمان 50٪ دارای CADR 50 cfm است. در کنار CADR ، عملکرد فیلتراسیون هنگام ورود هوا در محیط داخلی ما بسیار مهم است. عملکرد فیلتر بستگی به اندازه ذرات یا فیبر ، تراکم و عمق بسته بندی فیلتر و همچنین میزان جریان هوا دارد.

صنعت و استانداردهای HVAC
صنعت HVAC یک شرکت جهانی است و دارای نقش هایی از جمله بهره برداری و نگهداری ، طراحی سیستم و ساخت و ساز ، تولید و فروش تجهیزات و آموزش و تحقیقات می باشد. صنعت HVAC از نظر تاریخی توسط سازندگان تجهیزات HVAC تنظیم می شد ، اما سازمان های تنظیم کننده و استاندارد هایی مانند HARDI ، ASHRAE ، SMACNA ، ACCA ، کد مکانیکی یکسان ، کد بین المللی مکانیک و AMCA برای حمایت از این صنعت و تشویق استانداردهای بالا و دستاورد

نقطه شروع در برآورد هم برای سرمایش و هم برای گرمایش به آب و هوای بیرونی و شرایط خاص داخلی بستگی دارد. با این حال ، قبل از شروع محاسبه بار گرما ، لازم است که جزئیات هوای تازه برای هر منطقه را با جزئیات جستجو کنید ، زیرا فشار دادن یک نکته مهم است.

بین المللی
ISO 16813: 2006 یکی از استانداردهای محیط ساختمان ایزو است. این اصول کلی طراحی محیط ساختمان را تعیین می کند. نیاز به فراهم آوردن یک محیط داخلی سالم برای سرنشینان و همچنین نیاز به محافظت از محیط زیست برای نسل های آینده و ترویج همکاری بین طرف های مختلف در ساخت طراحی محیط زیست برای پایداری را در نظر می گیرد. ISO16813 در ساخت و سازهای جدید و مقاوم سازی ساختمانهای موجود قابل استفاده است.

استاندارد طراحی محیط زیست ساختمان با هدف:

• محدودیت های مربوط به مسائل مربوط به پایداری را از مرحله اولیه فرایند طراحی ، با چرخه عمر ساختمان و کارخانه که باید با در اختیار داشتن و هزینه های عملیاتی از ابتدای فرآیند طراحی در نظر گرفته شود ، فراهم کند.
• طرح پیشنهادی را با معیارهای منطقی برای کیفیت هوا در محیط داخلی ، راحتی حرارتی ، راحتی آکوستیک ، راحتی بینایی ، راندمان انرژی و کنترل سیستم HVAC در هر مرحله از طراحی ارزیابی کنید.
• تکرار تصمیمات و ارزیابی از طراحی در طول فرایند طراحی.

آمریکای شمالی
ایالات متحده
در ایالات متحده ، مهندسان HVAC عموماً عضو انجمن مهندسان گرمایشی ، برودتی و تهویه مطبوع آمریکایی (ASHRAE) ، EPA Universal CFC دارای گواهینامه (برای نصب و سرویس دهی دستگاه های CFC HVAC) یا مهندس محلی معتبر مانند ویژه مجوزهای دیگهای بخار صادر شده توسط دولت یا در بعضی از حوزه های قضایی در شهر. ASHRAE یک جامعه فنی بین المللی برای همه افراد و سازمان های علاقمند به HVAC است. انجمن ، که به مناطق ، فصل ها و شاخه های دانشجویی سازمان یافته می شود ، امکان تبادل دانش و تجربیات HVAC را به نفع متخصصان این حوزه و عموم مردم فراهم می آورد. ASHRAE فرصت های بسیاری را برای مشارکت در توسعه دانش جدید از طریق مثال ، تحقیق و کمیته های فنی بسیاری در اختیار شما قرار می دهد. این کمیته ها معمولاً دو بار در سال در جلسات سالانه و زمستانی ASHRAE تشکیل می شوند. نمایش محصولات محبوب ، نمایشگاه AHR ، با همکاری هر جلسه زمستانی برگزار می شود. این انجمن تقریباً 50،000 عضو دارد و دفتر مرکزی در آتلانتا ، جورجیا دارد.

شناخته شده ترین استاندارد برای طراحی HVAC بر اساس داده های ASHRAE است. عمومی ترین چهار جلد کتاب ASHRAE Fundamentals است؛ این شامل محاسبات گرمایش و سرمایش است. هر جلد کتاب ASHRAE هر چهار سال یکبار به روز می شود. متخصص طراحی باید در مورد استانداردهای طراحی و مراقبت از داده های ASHRAE مشورت کند زیرا کدهای ساختمان معمولی اطلاعات کمی درمورد شیوه های طراحی HVAC ارائه نمی دهند. کدهایی مانند UMC و IMC حاوی جزئیات زیادی در مورد الزامات نصب هستند. سایر مواد مرجع مفید شامل مواردی از مجلات SMACNA ، ACGIH و تجارت فنی می باشد.

استانداردهای طراحی آمریکا در قانون مکانیک یکنواخت یا کد بین المللی مکانیک تصویب شده است. در برخی ایالتها ، ایالتها یا شهرها ممکن است هریک از این کدها از طریق فرآیندهای مختلف قانونی تصویب و اصلاح شود. این کدها به ترتیب توسط انجمن بین المللی لوله کشی و مقامات مکانیکی (IAPMO) یا شورای کد بین المللی (ICC) به ترتیب در یک چرخه توسعه کد 3 ساله به روز شده و منتشر می شوند. به طور معمول ، ادارات محلی اجازه اجرای این استانداردها را در خصوص خصوصیات عمومی و خاص دارند.

متخصصان HVAC در ایالات متحده می توانند از طریق مؤسسات رسمی آموزش ، جایی که اکثر آنها دارای مدرک دانشگاهی هستند ، آموزش بگیرند. آموزش برای تکنسین های HVAC شامل سخنرانی در کلاس و کارهایی است که می تواند توسط یک کارآموزی دنبال شود که در آن فارغ التحصیل اخیر در کنار یک تکنسین حرفه ای HVAC برای یک دوره موقت کار می کند. همچنین تکنیک های HVAC که آموزش دیده اند می توانند در مناطقی مانند تهویه مطبوع ، پمپ های حرارتی ، گرم کردن گاز و یخچال تجاری نیز مجوز بگیرند.

اروپا
انگلستان
موسسه Chartered مهندسین خدمات ساختمانی بدنه ای است که سرویس اساسی (معماری سیستم ها) را که امکان بهره برداری از ساختمان ها را فراهم می کند ، پوشش می دهد. این شامل صنایع الکترونیکی ، گرمایشی ، تهویه ، تهویه مطبوع ، تبرید و لوله کشی می باشد. برای آموزش به عنوان مهندس خدمات ساختمان ، الزامات دانشگاهی GCSEs (A-C) / نمرات استاندارد (1-3) در ریاضیات و علوم است که در اندازه گیری ها ، برنامه ریزی ها و نظریه ها از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند. کارفرمایان غالباً مدرکی را در یک شاخه مهندسی مانند مهندسی محیط ساختمان ، مهندسی برق یا مهندسی مکانیک می خواهند. برای عضویت كامل در CIBSE ، و همچنین ثبت نام در شورای مهندسی انگلیس به عنوان مهندس منشور ، مهندسان نیز باید دارای مدرک افتخاری و كارشناسی ارشد در رشته مهندسی مربوطه شوند.

CIBSE چندین راهنما برای طراحی HVAC مربوط به بازار انگلیس ، و همچنین جمهوری ایرلند ، استرالیا ، نیوزیلند و هنگ کنگ منتشر می کند. این راهنماها شامل معیارها و معیارهای طراحی پیشنهادی متنوعی هستند که برخی از آنها در مقررات ساخت و ساز در انگلستان ذکر شده اند ، و بنابراین الزام قانونی برای آثار مهم خدمات ساختمانی را تشکیل می دهند. راهنماهای اصلی عبارتند از:

راهنمای الف: طراحی محیطی
راهنمای B: گرمایش ، تهویه ، تهویه هوا و یخچال
راهنمای C: اطلاعات مرجع
راهنمای D: سیستم های حمل و نقل در ساختمانها
راهنمای E: مهندسی ایمنی آتش نشانی
راهنمای F: بهره وری انرژی در ساختمان ها
راهنمای G: مهندسی بهداشت عمومی
راهنمای H: سیستم های کنترل ساختمان
راهنمای J: داده های آب و هوا ، خورشیدی و روشنایی
راهنما K: برق در ساختمانها
راهنمای L: پایداری
راهنمای M: مهندسی تعمیر و نگهداری و مدیریت
در بخش ساخت و ساز ، وظیفه مهندس خدمات ساختمان می باشد که طراحی و نظارت بر نصب و نگهداری از خدمات ضروری مانند گاز ، برق ، آب ، گرمایشی و روشنایی و همچنین بسیاری دیگر را انجام دهد. اینها همه به ایجاد مکانهای راحت و سالم برای زندگی و کار در کار کمک می کند. خدمات ساختمانی بخشی از بخش است که بیش از 51000 مشاغل دارد و اشتغالزایی آن 2٪ -3٪ از تولید ناخالص داخلی را تشکیل می دهد.

استرالیا
انجمن تهویه مطبوع و پیمانکاران مکانیکی استرالیا (AMCA) ، انستیتوی تبرید ، تهویه مطبوع و گرمایش استرالیا (AIRAH) ، انجمن مکانیک برودتی استرالیا و CIBSE مسئولیت این امر را بر عهده دارند.

آسیا
کنترل درجه حرارت معماری آسیا اولویت های متفاوتی نسبت به روش های اروپایی دارد. به عنوان مثال ، گرمای آسیا به طور سنتی بر حفظ درجه حرارت اشیاء از قبیل کف یا اثاثیه مانند جداول کوتاتسو و گرم کردن مستقیم افراد ، بر خلاف تمرکز غربی ، در دوره های مدرن ، بر روی طراحی سیستم های هوایی تمرکز دارد.

فیلیپین
انجمن مهندسان تهویه ، تهویه مطبوع و برودتی فیلیپین (PSVARE) به همراه انجمن مهندسان مکانیک فیلیپین (PSME) بر روی کدها و استانداردهای HVAC / MVAC (MVAC به معنای "تهویه مکانیکی و تهویه مطبوع") در فیلیپین است.

هند
انجمن مهندسان گرمایشی ، برودتی و تهویه مطبوع هند (ISHRAE) برای ارتقاء صنعت HVAC در هند تاسیس شد. ISHRAE همکار ASHRAE است. ISHRAE در دهلی نو در سال 1981 آغاز شد و یک فصل در سال 1989 در بنگلور آغاز شد. بین سال های 1989 و 1993 ، فصل های ISHRAE در همه شهرهای اصلی هند تشکیل شد.

فیلتر هوا

فیلتر هوا ذره ای دستگاهی است که از مواد فیبر یا متخلخل تشکیل شده و ذرات جامد مانند گرد و غبار ، گرده ، قالب و باکتری ها را از هوا دور می کند. فیلترهای حاوی جاذب یا کاتالیزوری مانند زغال سنگ (کربن) همچنین ممکن است بو و آلاینده های گازی مانند ترکیبات آلی فرار یا ازن را از بین ببرند. فیلترهای هوا در کاربردهایی مورد استفاده قرار می گیرند كه كیفیت هوا مهم باشد ، به ویژه در سیستم های تهویه ساختمان و موتورها.

بعضی از ساختمان ها و همچنین هواپیماها و سایر محیط های ساخته شده توسط انسان (به عنوان مثال ماهواره ها و شاتل های فضایی) از فوم ، کاغذ پلیسه دار یا عناصر فیلتر فایبرگلاس چرخان استفاده می کنند. روش دیگر ، یونیزه کننده های هوا ، از الیاف یا عناصر با بار الکتریکی ساکن استفاده می کنند ، که ذرات گرد و غبار را جذب می کنند. هوا از موتورهای احتراق داخلی و کمپرسورهای هوا تمایل به استفاده از فیلترهای کاغذ ، کف یا پنبه دارد. فیلترهای حمام روغن از حالت مطلوبی خارج شده است. فن آوری فیلترهای ورودی هوا از توربین های گازی به دلیل پیشرفت در آیرودینامیک و پویایی سیال قسمت کمپرسور هوا توربین های گازی در سالهای اخیر به طرز چشمگیری بهبود یافته است.
فیلترهای HEPA
هوای ذرات با راندمان بالا (HEPA) ، که در ابتدا به آن جاذب ذرات با راندمان بالا گفته می شود ، اما گاهی اوقات به عنوان بازداشت ذرات با راندمان بالا یا بازداشت ذرات با بازده بالا نیز شناخته می شود ، نوعی فیلتر هوا است. فیلترهای مطابق با استاندارد HEPA کاربردهای بسیاری دارند ، از جمله استفاده در اتاقهای تمیز برای ساخت IC ، تجهیزات پزشکی ، اتومبیل ، هواپیما و خانه. این فیلتر باید معیارهای معینی از کارآیی را مانند آنچه که توسط وزارت انرژی ایالات متحده تعیین شده (DOE) تعیین کند.

استانداردهای متغیر ، آنچه را که صحیح به عنوان فیلتر HEPA معرفی می شود ، تعریف می کنند. دو استاندارد رایج نیازمند این است که یک فیلتر هوا (از هوایی که از آن عبور می کند) 99.95٪ (استاندارد اروپایی) یا 99.97٪ (استاندارد ASME) ذراتی را که اندازه بزرگتر یا مساوی 0.3 میکرومتر دارند حذف کند.

فیلترهای هوا کابین خودرو
فیلتر هوای کابین به طور معمول یک فیلتر کاغذ پلاتر است که در ورودی هوای بیرون برای محفظه مسافر خودرو قرار می گیرد. برخی از این فیلترها مستطیل شکل و از نظر شکل با فیلتر هوای احتراق مشابه هستند. بقیه به شکلی منحصر به فرد شکل می گیرند تا بتوانند فضای موجود در ورودی های هوای خاص وسایل نقلیه خاص را در خود جای دهند.

اولین خودروساز که فیلتر تصفیه یکبار مصرف را برای تمیز کردن سیستم تهویه در اختیار داشت ، "موتور چشم" نامش موتور بود که در سال 1940 معرفی شد.

این فیلتر بعنوان یک افزودنی نسبتاً اخیر در تجهیزات خودرو ، غافل است. فیلترهای هوای گرفتگی یا کثیف کابین می توانند باعث کاهش چشمگیر جریان هوا از دریچه های کابین و همچنین وارد شدن حساسیت به جریان هوای کابین شوند و از آنجا که دمای هوای کابین بستگی به میزان جریان هوای عبور از هسته بخاری ، اواپراتور یا هر دو دارد. آنها می توانند تا حد زیادی تأثیر تهویه مطبوع خودرو و عملکرد گرمایش را کاهش دهند. عملکرد ضعیف این فیلترها با استفاده از سیستم رتبه بندی حداقل گزارش کارایی (MERV) توسط تولید کنندگان مبهم است. برخی از افراد به اشتباه معتقدند كه برخی از اینها فیلترهای HEPA هستند.

فیلترهای هوای موتور احتراق داخلی
فیلتر هوای احتراق از ورود مواد ذرات ساینده در سیلندرهای موتور جلوگیری می کند ، جایی که این امر باعث سایش مکانیکی و آلودگی روغن می شود.

بیشتر وسایل نقلیه تزریق شده سوخت از یک عنصر فیلتر کاغذ پلیسه دار به شکل پانل تخت استفاده می کنند. این فیلتر معمولاً درون یک جعبه پلاستیکی متصل به بدنه دریچه گاز با کار مجرای قرار می گیرد. وسایل نقلیه قدیمی تر که از سوخت کاربراتور یا تزریق سوخت بدنه دریچه گاز استفاده می کنند ، معمولاً از فیلتر هوای استوانه ای استفاده می کنند ، معمولاً بین 100 میلی متر (4 اینچ) و 400 میلی متر (16 اینچ) قطر دارند. این در بالا یا در کنار بدنه اتومبیل یا گاز دریچه گاز قرار دارد ، معمولاً در یک ظرف فلزی یا پلاستیکی که ممکن است مجاری برای تأمین هوای ورودی خنک و یا گرم داشته باشد و با یک درب فلزی یا پلاستیکی ایمن شود. واحد کلی (فیلتر و مسکن در کنار هم) به دستگاه پاک کننده هوا گفته می شود.

فیلتر هوای استفاده شده موتور اتومبیل ، سمت تمیز

فیلتر هوا برای موتور اتومبیل استفاده شده ، سمت کثیف

کاغذ
عناصر فیلتر کاغذ پله دار گزینه ای تقریباً اختصاصی برای تصفیه کننده هوا موتور خودرو است ، زیرا آنها کارآمد ، آسان برای سرویس و مقرون به صرفه هستند. اصطلاح "کاغذ" تا حدودی گمراه کننده است ، زیرا رسانه های فیلتر با کاغذهایی که برای نوشتن یا بسته بندی مورد استفاده قرار می گیرند ، تفاوت چشمگیری دارند و غیره یک اعتقاد پایدار در بین تیونرها وجود دارد که از طریق تبلیغات برای فیلترهای جایگزینی غیر کاغذی بعد از تبلیغات ایجاد می شود ، که فیلترهای کاغذ ضعیف جریان می یابند. و در نتیجه عملکرد موتور را محدود کنید. در حقیقت ، تا زمانی که یک فیلتر کاغذ پلاتر به اندازه کافی برای حجم جریان هوا که در یک برنامه خاص مشاهده می شود ، اندازه گیری شود ، چنین فیلترهایی فقط محدودیت بی اهمیت برای جریان دارند تا اینکه فیلتر به طور قابل توجهی با خاک گرفتگی شود. موتورهای تجهیزات ساختمانی نیز از این استفاده می کنند. دلیل این امر این است که کاغذ به شکل زیگ زاگ خم شده و مساحت کل کاغذ بسیار بزرگ است ، در محدوده 50 بار از باز شدن هوا.

فیلتر هوای اتومبیل موتور گرفتگی گرد و غبار و دانه

فوم
عناصر کف پلی اورتان مرطوب شده روغن در برخی از فیلترهای هوای جایگزین پس از فروش مورد استفاده قرار می گیرد. فوم در گذشته به طور گسترده ای در دستگاه های تمیز کننده هوا در موتورهای کوچک روی مزارع چمن و سایر تجهیزات قدرت مورد استفاده قرار می گرفت ، اما عناصر فیلتر کاغذ از نوع اتومبیل تا به امروز عمدتا در این برنامه ها فوم مرطوب شده روغن را کاشته اند. فیلترهای فوم هنوز هم معمولاً در کمپرسورهای هوا برای ابزارهای هوا تا 5 اسب بخار استفاده می شود. بسته به درجه و ضخامت فوم به کار رفته ، یک عنصر فیلتر فوم مرطوب شده با روغن می تواند حداقل محدودیت جریان هوا یا ظرفیت خاکی بسیار بالا را ارائه دهد ، خاصیت دوم ساخت فیلترهای کف برای انتخاب در رایانه های خارج از جاده و سایر برنامه های کاربردی موتور که در آن سطح بالایی دارد گرد و غبار مواجه می شوند. با توجه به نحوه جذب گرد و غبار در فیلترهای کف ، مقادیر زیادی ممکن است بدون تغییر اندازه گیری در محدودیت جریان هوا به دام بیفتند.

پنبه
گاز پنبه روغنی در تعداد فزاینده ای از فیلترهای هوای خودرو پس از فروش به عنوان کالاهای با کارایی بالا به کار گرفته می شود. در گذشته ، گازهای پنبه ای استفاده محدودی در فیلترهای هوا برای تجهیزات اصلی داشتند. با این حال ، از زمان معرفی نسخه های Abarth SS ، شرکت تابعه فیات فیلترهای هوای پنبه ای را به عنوان فیلترهای OE تأمین می کند.

فولاد ضد زنگ
مش استیل نمونه دیگری از رسانه است که اجازه می دهد هوا بیشتری از آن عبور کند. مش از جنس استنلس استیل با تعداد مشهای مختلفی ارائه می شود و استانداردهای مختلف تصفیه را ارائه می دهد. در یک موتور اصلاح شده شدید که فاقد فضای فیلتر هوای مخروطی است ، برخی از آنها می خواهند مش مشکی از استیل ضد زنگ را بر روی توربو نصب کنند تا اطمینان حاصل شود که هیچ ذره ای از طریق توربو وارد موتور نمی شود.

کاتالیزور اکسیداسیون در دمای پایین برای تبدیل مونوکسید کربن به دی اکسید کربن کمتر سمی در دمای اتاق استفاده می شود. همچنین می تواند فرمالدئید را از هوا خارج کند.

حمام روغن
دستگاه تمیز کننده هوا از حمام روغن شامل یک کفگیر است که حاوی یک استخر روغن است ، و یک درج که پر از فیبر ، مش ، فوم یا سایر مواد درشت فیلتر است. هنگامی که پاک کننده مونتاژ می شود ، بدنه حاوی رسانه درج فاصله کمی از سطح استخر روغن قرار می گیرد. لبه درج لبه گلدان را همپوشانی می دهد. این چیدمان مسیری پرپیچ و خم را تشکیل می دهد که از طریق آن هوا باید در یک سری چرخش U حرکت کند: از طریق شکاف بین رینگ درج و پشته ، از طریق شکاف بین دیواره بیرونی درج و دیواره داخلی پاشش ، و از طریق رسانه فیلتر در بدنه درج. این چرخش U با سرعت زیاد هوا در سطح استخر روغن جریان می یابد. گرد و غبار و ذرات خاکی بزرگتر و سنگین تر موجود در هوا به دلیل عدم تحرک آنها نمی توانند چرخش را به وجود آورند ، بنابراین آنها درون روغن قرار می گیرند و در کف ظرف پایه قرار می گیرند. ذرات سبکتر و کوچکتر توسط رسانه تصفیه داخل درگیر می شوند ، که توسط قطرات روغن که در آن جریان دارد با جریان هوای معمولی مرطوب می شود.

تمیز کننده های هوا حمام روغن تا زمان تصویب صنعت گسترده فیلتر کاغذ در اوایل دهه 1960 بسیار مورد استفاده قرار گرفت. چنین تمیز کننده ها هنوز در تجهیزات خارج از جاده که در آن سطح بسیار زیادی گرد و غبار وجود دارد ، مورد استفاده قرار می گیرد ، زیرا پاک کننده های هوا حمام روغن می توانند نسبت به اندازه کلی آنها ، بدون از بین رفتن راندمان تصفیه یا جریان هوا ، مقدار زیادی از خاک را ترقی کنند. با این حال ، روغن مایع باعث تمیز کردن و سرویس دهی چنین پاک کننده های هوا کثیف و ناخوشایند می شود ، آنها باید نسبتاً زیاد باشند تا از محدودیت بیش از حد در سرعت بالای جریان هوا جلوگیری کنند و تمایل دارند که در صورت استفاده از جرقه ، میزان انتشار اگزوز هیدروکربن های سوخته را به دلیل آسپیراسیون روغن افزایش دهند. موتورها

حمام آب
در اوایل قرن بیستم (حدود 1900 تا 1930) از پاک کننده های هوا برای حمام آب در بعضی از برنامه ها (اتومبیل ، کامیون ، تراکتور و موتورهای قابل حمل و ثابت) استفاده می شد. آنها تقریباً بر اساس همان اصول تمیز کننده هوا در حمام روغن کار می کردند. به عنوان مثال ، تراکتور اصلی فوردسون دارای دستگاه تمیز کننده هوا در حمام آب بود. در دهه 1940 ، طرح های حمام روغن به دلیل عملکرد بهتر فیلتر ، طرح حمام آب را جابجا کرده بودند.

فیلترهای دست زدن به مواد جامد فله

انتقال مواد جامد شامل حمل مواد جامد (حمل و نقل مکانیکی ، انتقال پنوماتیک) است که ممکن است به شکل پودری باشد. بسیاری از صنایع با مواد جامد فله (صنایع معدن ، صنایع شیمیایی ، صنایع غذایی) دست به کار می شوند که نیاز به تصفیه هوای فرار از فرایند دارد تا ذرات ریز منتشر نشوند ، به دلایل نظارتی یا دلایل اقتصادی (از بین رفتن مواد). به عنوان یک نتیجه ، فیلترهای هوا در بسیاری از نقاط این فرایند ، به ویژه در دریافت خطوط انتقال پنوماتیک که در آن کمیت هوا مهم است و بار در ذرات ریز بسیار مهم است ، قرار می گیرند. فیلترها همچنین می توانند در هر نقطه از تبادل هوا در این فرآیند قرار بگیرند تا از ورود آلاینده ها به این فرآیند جلوگیری شود ، این امر به ویژه در داروسازی و صنایع غذایی صادق است. پدیده های فیزیکی درگیر در گرفتن ذرات با فیلتر عمدتاً بی حرکت و پراکندگی است

کلاس های فیلتر
طبق استاندارد های اروپایی سازی استاندارد EN 779 ، کلاس های فیلتر زیر شناخته شده اند:

اندازه عملکرد ذرات تست عملکرد کلاس عملکرد
نزدیک به 100٪ آزمون نگهداري استاندارد
فیلترهای درشت
(به عنوان استفاده می شود

اولیه)

G1 65٪ مقدار متوسط> 5 میکرومتر BS EN779
G2 65-80٪ مقدار متوسط> 5 میکرومتر BS EN779
G3 80-90٪ مقدار متوسط> 5 میکرومتر BS EN779
G4 90٪ - مقدار متوسط> 5 میکرومتر BS EN779
فیلترهای خوب
(به عنوان استفاده می شود

ثانوی)

M5 40-60٪ مقدار متوسط> 5 میکرومتر BS EN779
M6 60-80٪ مقدار متوسط> 2 میکرومتر BS EN779
F7 80-90٪ مقدار متوسط> 2 میکرومتر BS EN779
F8 90-95٪ مقدار متوسط> 1 میکرومتر BS EN779
F9 95٪ - مقدار متوسط> 1 میکرومتر BS EN779
Semi HEPA E10 85٪ حداقل مقدار> 1 میکرومتر BS EN1822
E11 95٪ حداقل ارزش> 0.5 میکرومتر BS EN1822
E12 99.5٪ حداقل مقدار> 0.5 میکرومتر BS EN1822
HEPA H13 99.95٪ حداقل مقدار> 0.3 میکرومتر BS EN1822
H14 99.995٪ حداقل ارزش> 0.3 میکرومتر BS EN1822
ULPA U15 99.9995٪ حداقل مقدار> 0.3 میکرومتر BS EN1822
U16 99.99995٪ حداقل مقدار> 0.3 میکرومتر BS EN1822
U17 99.999995٪ حداقل مقدار> 0.3 میکرومتر BS EN1822

استاندارد اروپایی EN 779 ، که جدول فوق در آن مستقر است ، از سال 2012 تا اواسط سال 2018 ، هنگامی که جایگزین ISO 16890 شد ، از سال 2012 تاکنون عملی شد.

گرمایش مرکزی

سیستم گرمایش مرکزی گرمای کلی فضای داخلی ساختمان (یا بخشی از ساختمان) از یک نقطه تا چند اتاق را فراهم می کند. هنگامی که با دیگر سیستمها به منظور کنترل آب و هوا ساختمان ترکیب می شود ، کل سیستم ممکن است یک سیستم HVAC (گرمایش ، تهویه و تهویه هوا) باشد.

واحد گرمایش مرکزی چوبی

واحد گرمایش مرکزی آب گرم ، استفاده از چوب به عنوان سوخت

بررسی اجمالی
گرمایش مرکزی با گرمایش فضا تفاوت دارد زیرا تولید گرما در یک مکان اتفاق می افتد ، مانند یک اتاق کوره یا زیرزمین در یک خانه یا یک اتاق مکانیکی در یک ساختمان بزرگ (گرچه لزوماً در نقطه "مرکزی" از نظر هندسی نیست). گرما در تمام ساختمان ، به طور معمول با هوای اجباری از طریق مجرای کار ، با گردش آب از طریق لوله ها یا بخار که از طریق لوله ها تغذیه می شود ، توزیع می شود. متداول ترین روش تولید گرما شامل احتراق سوخت فسیلی در کوره یا دیگ است.

در بیشتر مناطق آب و هوای معتدل ، بیشتر مسکن های جدا شده از قبل از جنگ جهانی دوم دارای گرمایش مرکزی بوده اند. جایی که زغال سنگ به راحتی در دسترس بود (به عنوان مثال منطقه زغال سنگ آنتراسیت در شمال شرقی پنسیلوانیا) سیستم های بخار زغال سنگ یا آب گرم زغال سنگ رایج بودند. در زمان های اخیر ، این موارد به روز شده است تا از روغن سوخت یا بنزین به عنوان منبع احتراق استفاده شود و نیاز به یک مخزن بزرگ ذخیره زغال سنگ در نزدیکی دیگ بخار و نیاز به حذف و دور انداختن خاکستر پس از سوختن زغال سنگ را برطرف می کند. سیستم های آتش زغال سنگ در حال حاضر بیشتر برای ساختمانهای بزرگ اختصاص داده شده است.

جایگزین ارزان قیمت برای آب گرم یا گرمای بخار ، هوای گرم اجباری است. کوره روغن سوخت را می سوزاند ، که هوا را در یک مبدل حرارتی گرم می کند و طرفداران دمنده هوای گرم شده را از طریق شبکه ای از مجاری به اتاقهای ساختمان منتقل می کنند. این سیستم ارزان تر است زیرا هوا به جای لوله ها از طریق یک سری مجرای حرکت می کند و برای نصب نیازی به دستگاه لوله کشی نیست. فضای بین تیرچه های کف را می توان در داخل جعبه قرار داد و از آن به عنوان برخی از مجاری استفاده کرد و بیشتر باعث کاهش هزینه ها می شود.
سیستم های گرمایشی الکتریکی کمتر اتفاق می افتند و فقط با برق کم هزینه یا در هنگام استفاده از پمپ های حرارتی منبع زمین عملی هستند. با توجه به سیستم ترکیبی نیروگاه حرارتی و گرمایش مقاومت الکتریکی ، راندمان کلی کمتر از مصرف مستقیم سوخت فسیلی برای گرمایش فضا خواهد بود.

برخی ساختمانهای دیگر از گرمایش خورشیدی مرکزی استفاده می کنند ، در این صورت سیستم توزیع به طور عادی از گردش آب استفاده می کند.

گزینه های دیگر این سیستم ها بخاری گازی و گرمایش منطقه است. گرمایش منطقه از گرمای زباله حاصل از فرآیند صنعتی یا کارخانه تولید برق برای تأمین گرما برای ساختمانهای همجوار استفاده می کند. شبیه به تولید ، این نیاز به لوله کشی زیرزمینی برای گردش آب گرم یا بخار دارد.

چهار نسل مختلف سیستم گرمایش منطقه و منابع انرژی آنها

تاریخ
کره باستان
استفاده از ایندول در مکان های باستان شناسی در کره شمالی امروزی یافت شده است. یک سایت باستان شناسی عصر نوسنگی ، در حدود 5000 سال قبل از میلاد ، کشف شده در Unggi ، Hamgyeongbuk-do ، در کره شمالی کنونی ، نشان از یک جلیقه روشن از gudeul در محل کاوش شده (کره ای:).

اجزای اصلی ایندول سنتی عبارتند از: agungi (firebox یا اجاق گاز) که از یک اتاق مجاور (به طور معمول آشپزخانه یا اتاق خواب اصلی) قابل دسترسی است ، یک طبقه سنگ تراشی بالا رفته در زیر گذرگاه های دودی افقی و یک دودکش عمودی و آزاد در دیوار بیرونی مخالف ارائه می کند. پیش نویس کف گرم شده ، که از اسکله های سنگی یا حفره ای برای توزیع دود پشتیبانی می شود ، توسط صفحات سنگی ، خشت و لایه ای غیرقابل نفوذ مانند کاغذ روغنی پوشانده شده است.

سم های اولیه به عنوان gudeul شروع می شدند که گرمایش یک خانه و پخت و پز را فراهم می کرد. هنگامی که آتش در کوره روشن شد تا برنج را برای شام بپزد ، شعله به صورت افقی گسترش می یابد زیرا ورود دودکش در کنار کوره بود. این ترتیب ضروری بود ، زیرا اجازه نمی دهد دود به سمت بالا حرکت کند ، و این باعث می شود شعله خیلی زود بیرون رود. از آنجا که شعله از ورودی دودکش ها عبور می کند ، با دود از طریق شبکه معابر هدایت می شود. برای ایجاد اتاق های کفپوش ondol ، اتاق های کامل بر روی دودکش های کوره ساخته می شوند.

قبل از دهه 1960 به طور سنتی از اندول بعنوان فضای زندگی برای نشستن ، غذا خوردن ، خوابیدن و سایر تفریحات خانگی استفاده می شد. کره‌ای ها عادت دارند که روی زمین بنشینند و بخوابند ، و به جای میزهای بلند با صندلی ، کار و غذا خوردن در سفره کم دارند. کوره به طور عمده نی های برنج برنج ، زباله های زراعی کشاورزی ، زیست توده یا هر نوع هیزم خشک را سوزانده است. برای پخت و پز کوتاه مدت ، نی های برنج یا زباله های زراعی ترجیح داده می شدند ، در حالی که ساعت های طولانی پخت و پز و گرمایش از کف نیاز به هیزم طولانی تر دارد. بر خلاف بخاری های امروزی ، سوخت بسته به فرکانس آشپزی و شرایط آب و هوایی فصلی ، بسته به فرکانس پخت و پز و به طور مرتب (دو تا پنج بار در روز) سوزانده می شد.

تصویری از سیستم ondol

روم باستان و یونان
یونانیان باستان در ابتدا گرمایش مرکزی را توسعه داده بودند. معبد افسس توسط دودهای کاشته شده در سطح زمین گرم شده و گرمای حاصل از آتش را به گردش در می آورد. برخی از ساختمانها در امپراتوری روم از سیستمهای گرمایش مرکزی استفاده می کردند و هوای گرم شده توسط کوره ها را از طریق فضاهای خالی در زیر کف و خارج از لوله ها (به نام کالیدوس) در دیوارها انجام می دادند - سیستمی که به عنوان یک ریاکار شناخته می شود.

در دوران باستان و اواخر دوران باستان و خلافت اموی همچنان از ریاضت رومی در مقیاس کمتری استفاده می شد ، در حالی که بعدا سازندگان مسلمان سیستم ساده ای از لوله های زیرپوش استفاده کردند.

پس از فروپاشی امپراتوری روم ، با قاطعیت در سراسر اروپا ، گرمایش تقریباً به مدت هزار سال به شومینه های بدوی تر بازگشت.

در اوایل قرون وسطی آلپ ، قهوه ای ، یک سیستم گرمایش مرکزی ساده تر که در آن گرما از طریق کانال های زیرزمینی از اتاق کوره عبور می کرد ، در بعضی جاها جای خود را به دست هیپوآستوری رومی داد. در Reichenau Abbey ، شبکه ای از کانال های زیرزمینی به هم پیوسته در مجامع بزرگ سالن اجتماعات 300 متر مربع راهبان در ماه های زمستان گرم شدند. درجه راندمان سیستم 90٪ محاسبه شده است.

در قرن سیزدهم ، راهبان Cistercian با استفاده از انحراف رودخانه ها و کوره های چوبی داخلی ، گرمایش مرکزی را در اروپا مسیحی احیا کردند. صومعه سلطنتی به خوبی حفظ شده بانوی چرخ ما (تأسیس 1202) در رودخانه ابرو در منطقه آراگون اسپانیا نمونه ای عالی از چنین کاربردی را ارائه می دهد

خرابه های هیپوکوست در زیر یک ویلای رومی در La Olmeda ، استان پالنسیا (کاستیل و لون ، اسپانیا).

سیستمهای گرمایشی مدرن
سه روش اصلی گرمایش مرکزی در اواخر قرن 18 تا اواسط قرن 19 توسعه یافته است.
هوای گرم
ویلیام استروت در سال 1793 یک ساختمان آسیاب جدید را در دربی با یک کوره هوای گرم مرکزی طراحی کرد ، گرچه این ایده قبلاً توسط جان اویل تقریباً صد سال قبل پیشنهاد شده بود. طرح استروت شامل یک اجاق گاز بزرگ بود که هوای گرم را با عبور از زیرزمینی بزرگ از خارج به بیرون گرم می کرد. هوا توسط مجاری بزرگ مرکزی از طریق ساختمان تهویه می شد.

در سال 1807 ، او با مهندس برجسته دیگری به نام چارلز سیلوستر در ساخت ساختمان جدیدی برای خانه داربی سلطنتی Infirmary همکاری کرد. سیلوستر در استفاده از سیستم گرمایش رمان Strutt برای بیمارستان جدید مؤثر بود. او ایده های خود را در فلسفه اقتصاد داخلی منتشر کرد. به عنوان نمونه در حالت گرمایش ، تهویه ، شستشو ، خشک کردن و پخت و پز ، ... در سال 1819 در بیمارستان عمومی دربیشر. سیلوستر شیوه های جدید بیمارستان های گرمایشی را که در طراحی گنجانده شده بودند ، مستند کرد و از ویژگی های سالم تری مانند خود توالتهای تمیزکننده و طراوت هوا سیستم گرمایشی جدید این بیمارستان به بیماران امکان تنفس هوای گرم تازه را می دهد ، در حالی که هوای قدیمی به یک گنبد شیشه ای و آهنی در مرکز هدایت می شود.

طرح های آنها بسیار تأثیرگذار بود. آنها به طور گسترده ای در آسیاب های جدید میدلند کپی شده و به طور مداوم بهبود می یافتند ، و با کار دی Chabannes در تهویه خانه عوام در دهه 1810 به بلوغ می رسند. این سیستم بقیه قرن برای استاندارد کردن حرارت ساختمانهای کوچک باقی مانده است.

اجاق گاز گرم سیلوستر ، 1819

بخار
نویسنده انگلیسی هیو پلات سیستم گرمایش مرکزی مستقر در بخار را برای گلخانه در سال 1594 پیشنهاد داد ، اگرچه این یک اتفاق جداگانه بود و تا قرن 18 میلادی مورد پیگیری قرار نگرفت. سرهنگ کوک سیستمی از لوله هایی را طراحی کرد که بخار اطراف خانه را از یک دیگ بخار مرکزی حمل می کند ، اما این جیمز وات مخترع اسکاتلندی بود که اولین کسی بود که در خانه خود سیستم کاری ایجاد کرد.

یک دیگ بخار مرکزی بخار پر فشار را تأمین می کرد که سپس گرما را در داخل ساختمان از طریق سیستم لوله های تعبیه شده در ستون ها توزیع می کرد. وی این سیستم را در مقیاس بسیار بزرگتر در یک کارخانه نساجی در منچستر پیاده سازی کرد. رابرتسون بوچانان توضیحات قطعی این تاسیسات را در رساله های خود که در سال 1807 و 1815 منتشر شده است نوشت. کار توماس تردگولد اصول گرمایش و تهویه ساختمانهای عمومی ، روش استفاده از بخار گرم را در ساختمانهای کوچکتر و غیر صنعتی ترسیم کرد. این روش تا اواخر قرن نوزدهم سیستم های هوای گرم را به زانو درآورد.

توماس ترگگولد ، مهندس برجسته و مرجع در سیستم های گرمایش مرکزی در اوایل قرن نوزدهم.

آب گرم
سیستم های آب گرم اولیه در روسیه برای گرمایش مرکزی کاخ تابستانی (1714-1710) پیتر بزرگ در سن پترزبورگ استفاده می شد. اندکی بعد ، در سال 1716 ، اولین استفاده از آب در سوئد برای توزیع گرمایش در ساختمانها به وجود آمد. Mårten Triewald ، یک مهندس سوئدی ، از این روش برای گلخانه در نیوکاسل تین استفاده کرد. Jean Simon Bonnemain (1730-1830) ، معمار فرانسوی ، [13] این تکنیک را به صورت تعاونی در صنعت در Château du Pêcq ، در نزدیکی پاریس معرفی کرد.

با این حال ، این تلاشهای پراکنده ایزوله و عمدتاً در کاربرد آنها به گلخانه ها محدود شده بودند. Tredgold در ابتدا استفاده از آن را غیرمجازانه رد کرد اما در سال 1836 هنگامی که این فناوری به مرحله توسعه سریع رفت ، نظر خود را تغییر داد.

سیستم های اولیه از سیستم های کم فشار آب استفاده می کردند که به لوله های بسیار بزرگی احتیاج داشتند. یکی از اولین سیستم های گرمایشی مدرن آب گرم برای رفع این کمبود توسط آنجی مارس پرکینز در لندن در دهه 1830 نصب شد. در آن زمان در انگلیس از گرمایشی مرکزی استفاده می شد و معمولاً از سیستم بخار یا هوای گرم استفاده می شد.

کاخ تابستانی در سن پترزبورگ دارای سیستم اولیه گرمایش مرکزی هیدرولوژیکی بود.

دستگاه 1832 پرکینز آب را در دمای 200 درجه سانتیگراد (392 درجه فارنهایت) از طریق لوله های با قطر کوچک با فشار بالا توزیع کرد. یک اختراع مهم برای پایدار ساختن سیستم اتصال پیچ پیچ بود که باعث شد مفصل بین لوله ها فشار مشابهی را به خود لوله تحمل کند. وی همچنین دیگ بخار را از منبع گرما جدا کرد تا خطر انفجار کاهش یابد. واحد اول در خانه فرماندار بانک انگلیس جان هورسلی پالمر نصب شد تا بتواند انگور را در آب و هوای سرد انگلیس پرورش دهد.

سیستم های وی در کارخانه ها و کلیساها در سراسر کشور نصب شده بودند که بسیاری از آنها بیش از 150 سال در شرایط قابل استفاده باقی مانده بودند. سیستم وی برای استفاده نانوایان در گرم کردن اجاق های آنها و ساخت کاغذ از خمیر چوب نیز سازگار شده است.

فرانتز سان گالی ، یک تاجر روسی متولد روس که در سن پترزبورگ زندگی می کند ، رادیاتور را بین سالهای 1855 و 1857 اختراع کرد که این یک گام بزرگ در شکل گیری نهایی گرمایش مرکزی مدرن بود. رادیاتور چدن ویکتوریا تا اواخر قرن نوزدهم رواج پیدا کرد زیرا شرکتهایی مانند شرکت رادیاتور آمریکایی بازار رادیاتورهای کم هزینه را در ایالات متحده و اروپا گسترش دادند.

جزئیات کوره و لوله انبساط از ثبت 1838 پرکینز.

منابع انرژی
منبع انرژی انتخاب شده برای سیستم گرمایش مرکزی براساس منطقه متفاوت است. منبع انرژی اولیه بر اساس هزینه ، راحتی ، کارایی و قابلیت اطمینان انتخاب می شود. هزینه انرژی گرمایش یکی از اصلی ترین هزینه های بهره برداری از ساختمان در یک هوای سرد است. برخی از نیروگاه های گرمایش مرکزی به دلایل اقتصادی و راحتی می توانند سوخت را تغییر دهند. به عنوان مثال ، یک صاحب خانه ممکن است یک کوره چوبی با پشتیبان الکتریکی را برای انجام اقدامات غیر مراقبتی گاه و بیگاه نصب کند.

سوخت های جامد مانند چوب ، ذغال سنگ نارس یا ذغال سنگ را می توان در نقطه استفاده انبار کرد ، اما برای رسیدگی به آنها نامناسب است و کنترل خودکار آن دشوار است. سوخت چوبی هنوز هم در جاهایی که عرضه آن فراوان است ، استفاده می شود و سرنشینان ساختمان از کار درگیر در حمل و نقل سوخت ، از بین بردن خاکستر و خاموش کردن آتش خسته نمی شوند. سیستم های سوخت پلت می توانند به طور خودکار آتش را مهار کنند ، اما هنوز هم نیاز به حذف دستی خاکستر دارند. زغال سنگ یک بار سوخت مهم مسکن بود اما امروزه بندرت یافت می شود.

سوخت های مایع فرآورده های نفتی مانند روغن گرمایش و نفت سفید هستند. این موارد هنوز در مواردی که منابع حرارتی دیگر در دسترس نباشند ، بطور گسترده اعمال می شود. روغن سوخت در سیستم گرمایش مرکزی می تواند به طور خودکار شلیک شود و نیازی به حذف خاکستر و نگهداری کمی از سیستم احتراق نیست. با این حال ، قیمت متغیر نفت در بازارهای جهانی در مقایسه با برخی منابع انرژی دیگر منجر به قیمتهای نامنظم و بالا می شود. به عنوان مثال سیستم های گرمایشی نهادی (ساختمان های اداری یا مدارس) می توانند از سوخت بانکر ارزان قیمت و ارزان برای اجرای کارخانه های گرمایشی خود استفاده کنند ، اما هزینه سرمایه در مقایسه با سوخت های مایع که راحت تر اداره می شوند بالاست.

گاز طبیعی یک سوخت گرمایش گسترده در آمریکای شمالی و اروپای شمالی است. مشعل های گازی به طور خودکار کنترل می شوند و نیاز به حذف خاکستر و نگهداری کمی ندارند. با این حال ، همه مناطق به یک سیستم توزیع گاز طبیعی دسترسی ندارند. بنزین مایع شده یا پروپان را می توان در نقطه استفاده ذخیره کرد و به صورت دوره ای توسط یک مخزن متحرک کامیون سوار شد.

بعضی از مناطق دارای انرژی الکتریکی کم هزینه هستند و باعث می شود گرمایش الکتریکی از نظر اقتصادی عملی شود. گرمایش الکتریکی می تواند یک نوع گرمای کاملاً مقاومت باشد و یا از سیستم پمپ حرارتی برای استفاده از گرمای کم درجه حرارت در هوا یا زمین استفاده می کند.

سیستم گرمایش منطقه از دیگهای بخار مرکزی یا آبگرمکن های مرکزی استفاده می کند و با گردش آب گرم یا بخار ، انرژی گرما را برای مشتری های مختلف به گردش در می آورد. این مزیت از مبدل انرژی بسیار کارآمد مرکزی برخوردار است تا بتواند از بهترین کنترل های آلودگی موجود استفاده کند ، و به صورت حرفه ای نیز کار می کند. سیستم گرمایش منطقه می تواند از منابع گرمایشی غیر عملی برای اعزام به منازل فردی ، مانند روغن سنگین ، فرآورده های چوبی یا شکافت هسته ای (فرضی) استفاده کند. شبکه توزیع برای ساخت و ساز هزینه بیشتری نسبت به گاز یا گرمایش الکتریکی دارد ، و فقط در مناطق پرجمعیت یا اجتماعات جمع و جور یافت می شود.

همه سیستم های گرمایشی مرکزی به انرژی خریداری شده احتیاج ندارند. چند ساختمان توسط گرمای گرمسیری محلی ، با استفاده از آب گرم یا بخار از چاه محلی برای تأمین گرمای ساختمان ، سرو می شوند. چنین مناطقی غیر معمول است. یک سیستم خورشیدی منفعل به سوخت خریداری شده احتیاج ندارد اما باید با دقت کافی برای سایت طراحی شود.

محاسبه خروجی بخاری مورد نیاز
خروجی های بخاری در کیلووات یا BTU در هر ساعت اندازه گیری می شود. برای قرار گرفتن در خانه ، بخاری و سطح خروجی مورد نیاز خانه باید محاسبه شود. این محاسبه با ثبت عوامل مختلفی حاصل می شود - یعنی آنچه در بالا و زیر اتاق مورد نظر برای گرم کردن است ، چند ویندوز در آن وجود دارد ، نوع دیوارهای خارجی در خاصیت و انواع دیگر عوامل تعیین کننده سطح خواهد بود. تولید گرما که برای گرم کردن فضای مناسب لازم است. این محاسبه محاسبه اتلاف حرارت نامیده می شود و می توان با یک ماشین حساب BTU انجام داد. بسته به نتیجه این محاسبه ، بخاری را می توان دقیقاً با خانه هماهنگ کرد.

صورتحساب
توان گرمایشی را می توان با استفاده از هزینه های گرما اندازه گیری کرد ، به طوری که هر واحد می تواند به صورت جداگانه صورتحساب شود حتی اگر فقط یک سیستم متمرکز وجود داشته باشد.

آب گرم
گردش آب گرم می تواند برای گرمایش مرکزی مورد استفاده قرار گیرد. بعضی اوقات به این سیستم ها سیستم گرمایش هیدرونیکی گفته می شود.

اجزای مشترک سیستم گرمایش مرکزی با استفاده از گردش آب شامل موارد زیر است:

تامین سوخت ، برق یا خطوط تأمین گرمایشی منطقه
یک دیگ بخار (یا مبدل حرارتی برای گرم کردن منطقه) که آب را در سیستم گرم می کند
پمپ برای گردش آب
رادیاتورهایی که از طریق آنها آب گرم می شود تا بتواند گرما را در اتاق ها آزاد کند.
سیستم های گردش آب از یک حلقه بسته استفاده می کنند. همان آب گرم می شود و دوباره گرم می شود. سیستم آب بندی شده نوعی از گرمایش مرکزی را فراهم می کند که در آن آب مورد استفاده برای گرمایش مستقل از تأمین آب عادی ساختمان گردش می کند.

بخاری غیر مستقیم آبگرمکن فعال

مخزن انبساط حاوی گاز فشرده شده است که توسط یک دیافراگم از آب سیستم بسته شده جدا می شود. این امر تغییرات طبیعی فشار را در سیستم امکان پذیر می کند. در صورت فشار بیش از حد ، شیر ایمنی اجازه می دهد تا آب از سیستم فرار کند ، و اگر دریچه فشار خیلی کم شود ، می تواند دریچه ای را برای پر کردن آب از منبع عادی آب باز کند. سیستم های آب بندی شده جایگزینی برای سیستم های منفذ باز ارائه می دهند ، که در آن بخار می تواند از سیستم فرار کند و از طریق سیستم خوراک و ذخیره سازی مرکزی از منبع تغذیه ساختمان جایگزین می شود.

سیستم های گرمایش در انگلستان و سایر مناطق اروپا معمولاً نیازهای گرمایش فضا را با گرمایش خانگی آب گرم ترکیب می کنند. این سیستم ها کمتر در ایالات متحده رخ می دهند. در این حالت ، آب گرم شده در سیستم بسته شده از طریق مبدل حرارتی در مخزن آب گرم یا استوانه آب گرم جریان می یابد و در آنجا آب را از منبع آب آشامیدنی منظم برای استفاده در شیرهای آب داغ یا وسایلی مانند ماشین لباسشویی گرم می کند. یا ماشین های ظرفشویی

سیستم های گرمایش کف تابشی هیدرولیک از یک دیگ بخار یا گرمایش منطقه برای گرم کردن آب و یک پمپ برای گردش آب گرم در لوله های پلاستیکی نصب شده در یک صفحه بتونی استفاده می کنند. لوله ها که در کف تعبیه شده اند ، دارای آب گرم شده ای هستند که گرما را به سطح کف رسانده و در آنجا انرژی گرما را به اتاق فوق الذکر منتقل می کنند. سیستم های گرمایش هیدرولیکی نیز در محلول های ضد یخ در سیستم های ذوب یخ و برف برای پیاده روها ، پارکینگ ها و خیابان ها استفاده می شود. آنها معمولاً در پروژه های گرمایشی کف و تجاری با تابش کامل خانه مورد استفاده قرار می گیرند ، در حالی که سیستم های گرمایشی تابشی الکتریکی معمولاً در برنامه های کوچکتر "گرم کردن نقطه" استفاده می شوند.

مخزن انبساط در سیستم بسته شده

گرمایش بخار
سیستم گرمایش بخار از گرمای نهان بالا که هنگام خنک کردن بخار به آب مایع خاموش می شود ، بهره می برد. در سیستم گرمایش بخار ، هر اتاق مجهز به رادیاتور است که به منبع بخار کم فشار (دیگ) وصل می شود. بخار وارد رادیاتور می شود و گرمای نهان خود را تسلیم می کند و به آب مایع باز می گردد. رادیاتور به نوبه خود هوای اتاق را گرم می کند و گرمای تابشی مستقیم را تأمین می کند. آب میعانات یا با نیروی جاذبه یا با کمک پمپ به دیگ باز می گردد. برخی سیستم ها فقط از یک لوله واحد برای بازگشت بخار و میعانات ترکیبی استفاده می کنند. از آنجا که هوای به دام افتاده مانع گردش مناسب می شود ، چنین سیستم هایی دارای دریچه های دریچه ای هستند که امکان تمیز کردن هوا را دارند. در ساختمانهای تجاری داخلی و کوچک ، بخار با فشار نسبتاً کم ، کمتر از 15 psig (200 kPa) تولید می شود.

سیستم های گرمایشی بخار به دلیل هزینه نصب لوله کشی به ندرت در ساخت و سازهای مسکونی تک خانواده ای نصب می شوند. برای جلوگیری از انسداد میعانات گیر افتاده ، لوله ها باید به دقت شیب خورده باشند. در مقایسه با سایر روشهای گرمایش ، کنترل خروجی سیستم بخار دشوارتر است. با این حال ، بخار را می توان ، به عنوان مثال ، بین ساختمانهای یک پردیس ارسال کرد تا امکان استفاده از یک دیگ بخار مرکزی کارآمد و سوخت کم هزینه فراهم شود. ساختمان های بلند از چگالی کم بخار استفاده می کنند تا از فشار بیش از حد مورد نیاز برای گردش آب گرم از دیگ بخار نصب شده در زیر زمین جلوگیری کنند. در سیستم های صنعتی ، بخار فرآیندی که برای تولید برق یا اهداف دیگر مورد استفاده قرار می گیرد ، می تواند برای گرم کردن فضا نیز مورد استفاده قرار گیرد. بخار سیستم های گرمایشی ممکن است از دیگهای بخار بازیابی گرما با استفاده از گرمای غیرقابل استفاده در فرآیندهای صنعتی حاصل شود.

بخاری برقی
گرمایش الکتریکی یا گرمایش مقاومت الکتریکی را مستقیماً به گرما تبدیل می کند. گرمای الکتریکی اغلب از گرمای تولید شده توسط وسایل احتراق مانند گاز طبیعی ، پروپان و روغن گرانتر است. گرمای مقاومت الکتریکی را می توان با بخاری های پایه ، بخاری های فضا ، بخاری های تابشی ، کوره ها ، بخاری های دیواری یا سیستم های ذخیره سازی حرارتی تأمین کرد.

بخاری های برقی معمولاً بخشی از کویل فن هستند که بخشی از سیستم تهویه مطبوع مرکزی هستند. آنها گرما را با دمیدن هوا در سراسر عنصر گرمایش که از طریق مجاری هوای برگشتی به کوره عرضه می شود ، گردش می کنند. دمنده های موجود در کوره های برقی هوا را بیش از یک تا پنج سیم پیچ مقاومت می کنند یا عناصری که معمولاً در پنج کیلووات قرار می گیرند. عناصر گرمایشی یک بار فعال می شوند تا از اضافه بار سیستم الکتریکی جلوگیری کنند. از سوئیچ ایمنی به نام کنترل کننده حد یا سوئیچ حد مجاز جلوگیری از گرمای بیش از حد جلوگیری می شود. این کنترلر حد ممکن است در صورت عدم موفقیت و یا اگر چیزی مانع از جریان هوا شود ، کوره را خاموش کنید. سپس هوای گرم شده از طریق مجاری تأمین به داخل خانه فرستاده می شود.

در کاربردهای تجاری بزرگتر ، گرمایش مرکزی از طریق یک دستگاه هواکش تأمین می شود که اجزای مشابه آن را به عنوان کوره اما در مقیاس بزرگتر شامل می شود.

یک کوره داده از کامپیوترها برای تبدیل برق به گرما و همزمان پردازش داده ها استفاده می کند.

پمپ های حرارتی

در آب و هوای معتدل می توان از پمپ حرارتی منبع هوا برای تهویه هوا در هنگام هوای گرم و گرم کردن ساختمان با استفاده از گرمای حاصل از هوای بیرون در هوای سرد استفاده کرد. پمپ های حرارتی منبع هوا معمولاً برای درجه حرارت در فضای باز بسیار کمتر از انجماد غیر اقتصادی هستند. در آب و هوای سردتر می توان از پمپ های گرمایی زمین گرمایی برای استخراج گرما از زمین استفاده کرد. از نظر اقتصادي ، اين سيستم ها براي دماي متوسط زمستاني كم طراحي شده اند و از آنها براي شرايط دماي بسيار كم دما استفاده مي كنند. مزیت پمپ حرارتی این است که انرژی خریداری شده مورد نیاز برای گرمایش ساختمان را کاهش می دهد. اغلب سیستم های منبع زمین گرمایی نیز آب گرم خانگی را تأمین می کنند. حتی در مکانهایی که سوختهای فسیلی بیشتر برق را تأمین می کنند ، یک سیستم زمین گرمایی ممکن است تولید گازهای گلخانه ای را جبران کند زیرا بیشتر گرما از محیط اطراف تأمین می شود ، تنها با 15 تا 30٪ به عنوان مصرف برق.

اجزای بیرونی پمپ حرارتی منبع هوای مسکونی

جنبه های زیست محیطی
از نظر بهره وری انرژی گرمای قابل توجهی اگر تنها یک اتاق واحد به گرمایشی احتیاج داشته باشد از بین می رود یا به هدر می رود ، زیرا در گرمایش مرکزی ضرر توزیع دارد و (در خصوص سیستم های هوای اجباری به ویژه) ممکن است بعضی از اتاق های غیرمجاز را بدون نیاز به گرم کردن گرم کند. در چنین ساختمانهایی که نیاز به گرمایش منزوی دارند ، ممکن است فرد بخواهد سیستمهای غیر متمرکز مانند بخاری اتاق فردی ، شومینه یا سایر وسایل را در نظر بگیرد. از طرف دیگر ، معماران می توانند ساختمانهای جدیدی طراحی كنند كه عملا می تواند نیاز به گرمازدایی را از بین ببرد ، مانند نمونه هایی كه با استاندارد Passive House ساخته شده اند.

اما اگر یک ساختمان به گرمایش کامل احتیاج داشته باشد ، گرمای مرکزی احتراق ممکن است یک راه حل دوستدار محیط زیست نسبت به گرمایش مقاومت الکتریکی ارائه دهد. این امر در شرایطی صورت می گیرد که منبع برق از یک نیروگاه سوخت فسیلی باشد و حداکثر 60٪ انرژی در سوخت از دست رفته (مگر اینکه برای گرمایش منطقه استفاده شود) و در حدود 6٪ در تلفات انتقال. در سوئد پیشنهادهایی وجود دارد که گرمایش الکتریکی مستقیم را به همین دلیل متوقف کنند (به فاز نفت در سوئد مراجعه کنید). منابع هسته ای ، باد ، خورشیدی و هیدروالکتر این عامل را کاهش می دهند.

در مقابل ، سیستم های گرمایش مرکزی با آب گرم می توانند از آب گرم شده در داخل یا نزدیکی ساختمان با استفاده از دیگهای بخار چگالشی ، سوخت های زیستی و یا گرمایش منطقه استفاده کنند. گرمایش زیر زمینی مرطوب ایده آل بوده است. این گزینه امکان تبدیل نسبتاً آسان در آینده را برای استفاده از فناوریهای در حال توسعه مانند پمپ های حرارتی و سیستم های خورشیدی فراهم می کند و از این طریق می توان عایق بندی آینده را نیز ارائه داد.

بهره وری معمولی برای گرمایش مرکزی (که در هنگام خرید مشتری از مشتری اندازه گیری می شود) عبارتند از: 65-97٪ برای گرمایش گازسوز. 80-89 for برای روغن ، و 45-60 for برای گرمایش زغال سنگ.

کولر تبخیری

کولر تبخیری (همچنین کولر باتلاق ، جعبه باتلاق ، کولر بیابانی و کولر هوای مرطوب) وسیله ای است که هوا را از طریق تبخیر آب خنک می کند. خنک کننده تبخیر با سیستم های تهویه مطبوع معمولی ، که از چرخه های برودتی فشرده سازی بخار یا جذب استفاده می کنند ، متفاوت است. خنک کننده تبخیر از این واقعیت استفاده می کند که آب برای تبخیر مقدار نسبتاً زیادی از گرما را جذب می کند (یعنی آنتالپی زیادی از تبخیر دارد). دمای هوای خشک با انتقال فاز آب مایع به بخار آب (تبخیر) قابل توجهی کاهش می یابد. این با استفاده از انرژی بسیار کمتری نسبت به تبرید می تواند هوا را خنک کند. در آب و هوای بسیار خشک ، خنک کننده تبخیر هوا از مزایای تهویه هوا با رطوبت بیشتر برای راحتی در سرنشینان ساختمان است.

پتانسیل خنک کننده برای خنک کننده تبخیر به افسردگی لامپ مرطوب بستگی دارد ، تفاوت بین دمای لامپ خشک و دمای لامپ مرطوب (رطوبت نسبی را ببینید). در آب و هوای خشک ، خنک کننده تبخیر می تواند باعث کاهش مصرف انرژی و تجهیزات کل برای تهویه به عنوان گزینه ای برای خنک کننده های مبتنی بر کمپرسور شود. در آب و هوایی که در نظر گرفته نشده است ، خنک کننده تبخیر غیرمستقیم هنوز هم می تواند بدون افزایش رطوبت از فرآیند خنک کننده تبخیر استفاده کند. استراتژی های خنک کننده تبخیر منفعل می تواند مزایای مشابه سیستم های خنک کننده تبخیر مکانیکی را بدون پیچیدگی تجهیزات و مجاری ارائه دهد.

بررسی اجمالی
شکل اولیه خنک کننده تبخیر ، windcatcher ، برای اولین بار در مصر باستان و ایران هزاران سال پیش در قالب شفت های بادی روی پشت بام استفاده شده است. آنها باد را گرفتار ، آن را از روی آبهای زیر زمینی در قنات عبور دادند و هوای خنک شده را درون ساختمان تخلیه کردند. ایرانیان مدرن کولرهای تبخیری نیرو را به طور گسترده ای اتخاذ کرده اند.

نمودار شماتیک از windcatcher و قنات ایران باستان ، برای خنک کننده تبخیر ساختمانها استفاده می شود

کولر تبخیری موضوع اختراعات بیشمار ایالات متحده در قرن بیستم بود. بسیاری از این موارد ، با شروع از سال 1906 ، استفاده از لنت های عالی (پشم چوب) را بعنوان عناصر برای ایجاد حجم زیادی از آب در تماس با هوا در حال حرکت پیشنهاد می کردند یا فرض می کردند. یک طراحی معمولی ، همانطور که در ثبت اختراع در سال 1945 نشان داده شده است ، شامل یک مخزن آب (معمولاً با سطح کنترل شده توسط یک دریچه شناور) ، یک پمپ برای گردش آب بر روی لنت های عالی و یک پنکه گریز از مرکز برای بیرون کشیدن هوا از طریق پدها و داخل خانه است. این طرح و این ماده در کولرهای تبخیری در جنوب غربی آمریکا که در آنجا از آنها برای افزایش رطوبت نیز استفاده می شود ، غالب هستند. در ایالات متحده ، استفاده از اصطلاح کولر باتلاق ممکن است به دلیل بو بودن جلبکهای تولید شده توسط واحدهای اولیه باشد.

یک کولر هوای سنتی در میرزاپور ، اوتار پرادش ، هند

دستگاههای خنک کننده تبخیری نصب شده خارجی (کولرهای اتومبیل) در بعضی از اتومبیل ها برای خنک کردن هوای داخلی مورد استفاده قرار می گرفت - اغلب به عنوان لوازم جانبی پس از آن - تا اینکه تهویه مطبوع فشرده سازی بخار مدرن به طور گسترده ای در دسترس قرار گرفت.

تکنیک های خنک کننده تبخیر منفعل در ساختمان ها قرن ها از ویژگی های معماری کویر بوده است ، اما پذیرش ، مطالعه ، نوآوری و کاربرد تجاری غربی ها تقریباً اخیر است. در سال 1974 ، ویلیام اچ. گوتل متوجه شد که چگونه فن آوری خنک کننده تبخیر در آب و هوای خشک کار می کند ، گمان کرد که یک واحد ترکیبی می تواند مؤثرتر باشد و "سیستم کارایی بالا آسترو هوا Piggyback" ، یک تبرید ترکیبی و تهویه مطبوع تبخیری را اختراع کرد. در سال 1986 ، محققان دانشگاه آریزونا W. Cunningham و T. تامپسون یک برج خنک کننده منفعل تبخیر ایجاد کردند و داده های عملکرد از این مرکز آزمایشگاهی در توسان ، آریزونا پایه و اساس دستورالعمل های طراحی برج خنک کننده تبخیری که توسط Baruch Givoni ساخته شد.

اصول بدنی
کولرهای تبخیری با استفاده از اصل خنک کننده تبخیر ، دمای هوا را کاهش می دهند ، برخلاف سیستم های تهویه مطبوع معمولی که از تبرید فشرده سازی بخار یا تبرید جذب استفاده می کنند. خنک کننده تبخیر با استفاده از انرژی حرارتی موجود در هوا ، تبدیل آب مایع به بخار است و در نتیجه دمای هوا پایین می آید. انرژی مورد نیاز برای تبخیر آب از هوا به صورت گرمای معقول گرفته می شود ، که بر دمای هوا تأثیر می گذارد و به گرمای نهان تبدیل می شود ، انرژی موجود در جزء بخار آب هوا ، در حالی که هوا در آن باقی مانده است. مقدار آنتالپی ثابت. این تبدیل گرمای معقول به گرمای نهان به عنوان یک فرآیند ایزنتالپیک شناخته می شود زیرا در یک مقدار آنتالپی ثابت رخ می دهد. بنابراین خنک کننده تبخیر باعث افت دمای هوا متناسب با افت گرمای معقول و افزایش رطوبت متناسب با افزایش گرمای نهان می شود. خنک کننده تبخیر را می توان با پیدا کردن شرایط اولیه هوا و حرکت در امتداد یک خط آنتالپی ثابت به سمت حالت رطوبت بالاتر ، با استفاده از نمودار روان سنجی تجسم کرد.

یک نمونه ساده از خنک کننده های تبخیر کننده طبیعی ، تعریق یا عرق است که توسط بدن ترشح می شود ، تبخیر آن بدن را خنک می کند. میزان انتقال حرارت به میزان تبخیر بستگی دارد ، اما برای هر کیلوگرم آب 2،257 کیلوجی انرژی بخار شده (حدود 890 BTU در هر پوند آب خالص ، در دمای 95 درجه فارنهایت) (35 درجه سانتیگراد) منتقل می شود. میزان تبخیر به دما و رطوبت هوا بستگی دارد ، به همین دلیل عرق در روزهای مرطوب بیشتر تجمع می یابد ، زیرا به اندازه کافی سریع تبخیر نمی شود.

یخچال فشرده سازی بخار از خنک کننده تبخیر استفاده می کند ، اما بخار تبخیر شده درون یک سیستم بسته شده قرار دارد و سپس با استفاده از انرژی برای انجام این کار ، مجدداً فشرده می شود. آب کولر تبخیری ساده در محیط تبخیر می شود ، و بازیابی نمی شود. در یک واحد خنک کننده فضای داخلی ، آب تبخیر شده همراه با هوای تازه خنک شده به فضا وارد می شود. در یک برج تبخیر ، آب تبخیر شده در اگزوز جریان هوا منتقل می شود.

انواع دیگر خنک کننده تغییر فاز
یک فرآیند نزدیک ، خنک کننده تصعید ، از خنک کننده تبخیر متفاوت است زیرا انتقال فاز از جامد به بخار ، به جای مایع به بخار ، رخ می دهد.

خنک کننده تصعید مشاهده شده است که در مقیاس سیاره ای در سیاره پلوتوئید کار می کند ، جایی که از آن به عنوان یک اثر ضد گلخانه یاد می شود.

یکی دیگر از کاربردهای تغییر فاز در خنک کننده ، قوطی نوشابه "خودمجلس" است. یک محفظه جداگانه در داخل قوطی حاوی ماده خشک کن و مایع است. درست قبل از نوشیدن ، زبانه ای کشیده می شود تا ماده خشک کن با مایعات در تماس باشد و حل شود. همانطور که انجام می دهد ، مقدار انرژی گرما به نام گرمای نهان از همجوشی را جذب می کند. خنک کننده تبخیر با تغییر فاز مایع به بخار و گرمای نهان بخار ، کار می کند ، اما خود سرمایش می تواند از یک تغییر از جامد به مایع و گرمای نهان فیوژن برای رسیدن به نتیجه مشابه استفاده کند.

 کاربردها
قبل از ظهور تبرید ، از خنک کننده تبخیر برای هزاره ها استفاده می شد. یک کشتی سفالی متخلخل با تبخیر از طریق دیواره های آن ، آب را خنک می کند. نقاشی های دیواری از حدود 2500 سال قبل از میلاد مسیحی نشان می دهد برده هایی که شیشه های آب را برای خنک کردن اتاق ها سرگرم می کنند. یک کشتی نیز می تواند در یک کاسه آب ، که با یک پارچه مرطوب آغشته به آب پوشانده شده است ، قرار داده شود تا شیر یا کره تا حد امکان تازه نگه داشته شود.

خانه مرتع کالیفرنیا با جعبه خنک کننده تبخیر در خط سقف خط الراس

سرمایش تبخیری یک نوع متداول از ساختمانهای خنک کننده برای راحتی حرارتی است زیرا نسبتاً ارزان است و نسبت به سایر اشکال خنک کننده به انرژی کمتری نیاز دارد.
شکل نشان داده داده های آب و هوای سالت لیک سیتی نشان دهنده آب و هوای معمولی تابستان (ژوئن تا سپتامبر) است. خطوط رنگی پتانسیل استراتژیهای خنک کننده تبخیر مستقیم و غیرمستقیم را برای گسترش دامنه راحتی در زمان تابستان نشان می دهد. این امر عمدتاً با ترکیبی از سرعت هوای بالاتر از یک طرف و افزایش رطوبت داخلی در شرایطی که منطقه اجازه می دهد استراتژی خنک کننده مستقیم تبخیر از طرف دیگر ، توضیح داده شود. استراتژی های خنک کننده تبخیر که شامل رطوبت هوا می شود باید در شرایط خشک که در آن افزایش رطوبت در زیر توصیه ها برای راحتی سرنشینان و کیفیت هوا در محیط باشد ، عملی شود. برجهای خنک کننده غیرفعال فاقد کنترلی هستند که سیستم های HVAC سنتی به سرنشینان ارائه می دهند. با این حال ، حرکت هوای اضافی موجود در فضا می تواند راحتی سرنشینان را بهبود بخشد.

نمونه نمودار روان سنجی از نمک دریاچه سیتی

سرمازدگی تبخیر در مواقعی که رطوبت نسبی در سمت پایین باشد مؤثر است و محبوبیت آن را در شرایط آب و هوایی خشک محدود می کند. سرمازدگی تبخیر ، میزان رطوبت داخلی را به میزان قابل توجهی بالا می برد ، که ساکنان بیابانی می توانند از آن قدردانی کنند چون هوای مرطوب پوست را مجدداً آبرسانی می کند و سینوس ها را تحریک می کند. بنابراین ، ارزیابی داده های آب و هوایی معمولی یک روش اساسی برای تعیین پتانسیل استراتژی های خنک کننده تبخیر برای یک ساختمان است. سه مورد مهم در مورد آب و هوا درجه حرارت لامپ خشک ، دمای لامپ خیس و افسردگی لامپ مرطوب در طول روز طراحی تابستان است. تعیین اینکه آیا افسردگی لامپ خیس می تواند خنک کننده کافی را در طول روز طراحی تابستان فراهم کند مهم است. با کم کردن میزان افسردگی لامپ مرطوب از دمای خارج لامپ خشک ، می توان دمای تقریبی هوا را ترک کرد و از کولر تبخیری خارج شد. توجه به این نکته مهم است که توانایی دمای لامپ خشک بیرونی برای رسیدن به دمای لامپ مرطوب ، بستگی به راندمان اشباع دارد. توصیه کلی برای استفاده از خنک کننده مستقیم تبخیر ، اجرای آن در مکانهایی است که دمای لامپ مرطوب هوای بیرون از 22 درجه سانتیگراد (71.6 درجه فارنهایت) تجاوز نمی کند. با این حال ، در مثال Salt Lake City ، حد بالایی برای خنک کننده مستقیم تبخیر در نمودار روان سنجی 20 درجه سانتیگراد (68 درجه فارنهایت) است. با وجود این ارزش پایین ، این آب و هوا هنوز هم برای این تکنیک مناسب است.

خنک کننده تبخیر به ویژه برای آب و هوایی که هوا گرم است و رطوبت آن کم است مناسب است. در ایالات متحده آمریکا ، ایالت های غربی / کوهستانی مکان های خوبی هستند که کولرهای تبخیری در شهرهایی مانند دنور ، سالت لیک سیتی ، آلبوکرک ، ال پاسو ، توسان و فرسنو رواج دارند. تهویه مطبوع تبخیری نیز در قسمت جنوبی (معتدل) استرالیا بسیار محبوب و مناسب است. در آب و هوای خشک و خشک ، هزینه نصب و راه اندازی کولر تبخیری می تواند بسیار پایین تر از تهویه مطبوع یخچال و فریزر باشد ، که اغلب 80٪ یا بیشتر از آن است. با این حال ، خنک کننده تبخیر و تهویه هوا فشرده سازی بخار گاهی اوقات در ترکیب استفاده می شود برای به دست آوردن نتایج خنک کننده مطلوب. برخی از کولرهای تبخیری نیز ممکن است در فصل گرما به عنوان رطوبت ساز عمل کنند. حتی در مناطقی که اکثراً خشک هستند ، دوره های کوتاه رطوبت بالا ممکن است مانع از خنک شدن تبخیر یک استراتژی خنک کننده مؤثر شود. نمونه ای از این رویداد فصل موسمی در نیوی مکزیک و جنوب آریزونا در ماه ژوئیه و آگوست است.

در مکانهایی با رطوبت متوسط ​​، علاوه بر کاربرد گسترده آنها در آب و هوای خشک ، مقرون به صرفه برای خنک کننده تبخیر نیز وجود دارد. به عنوان مثال ، کارخانجات صنعتی ، آشپزخانه های تجاری ، لباسشویی ها ، خشکشویی ها ، گلخانه ها ، خنک کننده لکه ها (اسکله بارگیری ، انبارها ، کارخانه ها ، اماکن ساختمانی ، رویدادهای ورزشی ، کارگاه ها ، گاراژها و کارخانه ها) و دامداری (حصار مرغ ، گراز و لبنیات) ) اغلب از خنک کننده تبخیر استفاده می کنند. در آب و هوای بسیار مرطوب ، خنک کننده تبخیر ممکن است فواید حرارتی کمی فراتر از افزایش تهویه و حرکت هوا را فراهم کند.

مثالهای دیگر
درختان مقادیر زیادی آب را از طریق منافذ در برگهای خود به نام stomata انتقال می دهند و از طریق این فرآیند خنک کننده تبخیر ، جنگل ها با مقیاس های محلی و جهانی با آب و هوا تداخل می کنند. دستگاه های خنک کننده ساده تبخیر مانند محفظه های خنک کننده تبخیر (ECC) و کولرهای گلدان خشتی یا یخچال های قابلمه در گلدان ، روشهای ساده و ارزان قیمت برای تازه نگه داشتن سبزیجات بدون استفاده از برق هستند. چندین منطقه گرم و خشک در سراسر جهان به طور بالقوه می توانند از سرماخوردگی تبخیر بهره مند شوند ، از جمله شمال آفریقا ، منطقه ساحل آفریقا ، شاخ آفریقا ، جنوب آفریقا ، خاورمیانه ، مناطق خشک آسیای جنوبی و استرالیا. مزایای اتاقهای خنک کننده تبخیر برای بسیاری از جوامع روستایی در این مناطق شامل کاهش تلفات پس از برداشت ، زمان کمتر برای سفر به بازار ، پس انداز پولی و افزایش دسترسی به سبزیجات برای مصرف است.

خنک کننده تبخیر معمولاً در کاربردهای کرایوژنیک مورد استفاده قرار می گیرد. بخار بالای مخزن مایع کرایوژنیک دور می شود و مایع به طور مداوم تبخیر می شود تا زمانی که فشار بخار مایع قابل توجه باشد. خنک کننده تبخیری هلیوم معمولی یک گلدان 1 K تشکیل می دهد ، که می تواند حداقل 1.2 کیلوگرم خنک شود خنک کننده تبخیری هلیوم 3 می تواند درجه حرارت زیر 300 میلی لیتر را تأمین کند. از این روشها می توان برای ساختن كریكولرها یا به عنوان اجزای كریستاتهای درجه حرارت پایینتر مانند یخچال های رقت استفاده كرد. با کاهش دما ، فشار بخار مایع نیز کاهش می یابد و سرمایش کمتری می کند. این حد پایین تر از دمای قابل دستیابی با یک مایع مشخص را تعیین می کند.

خنک کننده تبخیری همچنین آخرین مرحله خنک کننده به منظور دستیابی به دمای فوق العاده کم مورد نیاز برای تراکم بوز-انیشتین (BEC) است. در اینجا ، به اصطلاح خنک کننده تبخیر اجباری برای حذف انتخابی اتمهای پرانرژی ("داغ") از ابر اتمی استفاده می شود تا ابر باقی مانده زیر دمای انتقال BEC خنک شود. برای ابر 1 میلیون اتم قلیایی ، این دما در حدود 1μK است.

اگرچه فضاپیمای روباتیک تقریباً به طور انحصاری از اشعه حرارتی استفاده می کند ، بسیاری از فضاپیماهای ساخته شده دارای مأموریت های کوتاهی هستند که امکان خنک کننده تبخیر چرخه باز را دارند. به عنوان مثال می توان به شاتل فضایی ، فرمان و سرویس ماژول آپولو (CSM) ، ماژول قمری و سیستم پشتیبانی از زندگی قابل حمل اشاره کرد. Apollo CSM و Space Shuttle نیز دارای رادیاتور بودند و شاتل می تواند آمونیاک و همچنین آب را تبخیر کند. فضاپیمای Apollo از سابلیماتورها ، دستگاههای جمع و جور و کاملاً منفعل استفاده می کند که گرمای زباله را در بخار آب (بخار) که به فضا منتقل می شود ، دفع می کند. به یخی که سابلیمیاتور را پوشانده و بسته به بار گرما ، جریان آب شیرخوار را به طور خودکار تنظیم می کند. آب مصرفی اغلب به مقدار اضافی از سلولهای سوختی که توسط بسیاری از فضاپیماهای سرنشین دار برای تولید برق استفاده می شود در دسترس است.

طراحی ها

بیشتر طرح ها از این واقعیت استفاده می کنند که آب دارای یکی از بالاترین میزان شناخته شده آنتالپی تبخیر (گرمای نهان بخار شدن) هر ماده مشترک است. به همین دلیل ، کولرهای تبخیری فقط بخشی از انرژی سیستم های تهویه مطبوع بخار یا فشرده سازی بخار را به کار می برند. متأسفانه ، به جز در آب و هوای بسیار خشک ، کولر تک مرحله ای (مستقیم) می تواند رطوبت نسبی (RH) را تا حدی افزایش دهد که باعث ناراحتی سرنشینان شود. کولرهای تبخیری غیرمستقیم و دو مرحله ای RH را پایین تر نگه می دارند.

تصویر کولر تبخیری

خنک کننده مستقیم تبخیر
خنک کننده تبخیر مستقیم (مدار باز) برای کاهش درجه حرارت و افزایش رطوبت هوا با استفاده از گرمای نهان تبخیر ، تغییر آب مایع به بخار آب مورد استفاده قرار می گیرد. در این فرایند ، انرژی موجود در هوا تغییر نمی کند. هوای خشک گرم برای خنک شدن هوای مرطوب تغییر می یابد. از گرمای هوای بیرون برای تبخیر آب استفاده می شود. RH به 70 تا 90٪ افزایش می یابد و باعث کاهش اثر خنک کننده عرق انسان می شود. هوای مرطوب به طور مداوم باید به خارج از خارج شود وگرنه هوا اشباع می شود و تبخیر متوقف می شود.

واحد خنک کننده مستقیم تبخیر مکانیکی از فن استفاده می کند تا هوا را از طریق غشای خیس شده یا پد جلب کند ، که مساحت زیادی برای تبخیر آب در هوا ایجاد می کند. آب در بالای بالشتک پاشیده می شود تا بتواند به درون غشاء فرو رود و مرتباً غشای اشباع را حفظ کند. هرگونه آب اضافی که از زیر غشاء خارج شود ، در یک تابه جمع می شود و به بالا مجدداً گردش می شود. کولرهای تبخیری مستقیم تک مرحله معمولاً از نظر اندازه کوچک هستند ، زیرا فقط از غشاء ، پمپ آب و پنکه سانتریفیوژ تشکیل شده اند. محتوای معدنی آبرسانی شهرداری باعث ایجاد پوسته پوسته شدن روی غشاء می شود که منجر به گرفتگی در طول عمر غشاء خواهد شد. بسته به این ماده معدنی و میزان تبخیر ، تمیز کردن و نگهداری منظم برای اطمینان از عملکرد بهینه لازم است. به طور کلی ، هوای تأمین شده از کولر تبخیری تک مرحله ای ، نیاز به دفع مستقیم دارد (جریان یک طرفه) زیرا رطوبت بالای هوا تأمین می شود. چند راه حل طراحی برای استفاده از انرژی موجود در هوا تصور شده است ، مانند هدایت هوای اگزوز از طریق دو صفحه پنجره دو جداره ، در نتیجه انرژی خورشیدی جذب شده از طریق لعاب را کاهش می دهد. در مقایسه با انرژی مورد نیاز برای دستیابی به بار خنک کننده معادل با یک کمپرسور ، کولرهای تبخیری تک مرحله ای انرژی کمتری مصرف می کنند.

خنک کننده مستقیم تبخیر

خنک کننده مستقیم تبخیر منفعل می تواند در هر جایی رخ دهد که آب با تبخیر تبخیر شده بدون کمک فن بتواند فضایی را خنک کند. این امر می تواند از طریق استفاده از فواره ها یا بیشتر طراحی های معماری مانند برج خنک کننده downdraft avaporative ، که به آن "برج خنک کننده غیرفعال" نیز گفته می شود ، برسد. طراحی برج خنک کننده غیرفعال اجازه می دهد تا هوای خارج از بالای برج که در داخل یا کنار ساختمان ساخته می شود ، جریان یابد. هوای بیرون از طریق غشای مرطوب یا آستر در تماس با آب درون برج قرار می گیرد. با تبخیر آب در هوای بیرون ، هوا خنک تر و کم آب تر می شود و یک جریان رو به پایین در برج ایجاد می کند. در پایین برج ، یک خروجی اجازه می دهد تا هوای خنک تر به داخل فضای داخلی منتقل شود. برجهای مشابه با کولرهای تبخیر مکانیکی ، می توانند یک محلول کم مصرف برای کمبود آب و هوای گرم و خشک باشند زیرا تنها به پمپ آب نیاز دارند تا آب را به بالای برج برساند. صرفه جویی در مصرف انرژی از استفاده از یک استراتژی خنک کننده مستقیم تبخیر منفعل به آب و هوا و بار گرما بستگی دارد. در مورد آب و هوای خشک که دارای یک افسردگی لامپ بسیار مرطوب است ، برجهای خنک کننده می توانند در شرایط طراحی تابستان خنک کننده کافی را به صفر برسند. به عنوان مثال ، یک فروشگاه خرده فروشی 371 متر مربع (4000 فوت 2) در توسان ، آریزونا با افزایش گرمای معقول 29.3 کیلو جی در ساعت (100000 Btu در ساعت) می تواند به طور کامل توسط دو برج خنک کننده غیرفعال که 11890 متر مکعب در ساعت (7000 دور در دقیقه) دارند خنک شود. هر یک.

برای مرکز بازدید کنندگان پارک ملی صهیون ، که از دو برج خنک کننده غیرفعال استفاده می کند ، شدت انرژی خنک کننده 14.5 MJ / M2 (1.28 kBtu / ft؛) بود که 77٪ کمتر از یک ساختمان معمولی در غرب ایالات متحده است که از 62.5 استفاده می کند MJ / m2 (5.5 kBtu / ft2). [16] مطالعه نتایج عملکرد میدانی در کویت نشان داد که نیازهای انرژی برای کولر تبخیری تقریباً 75٪ کمتر از نیاز انرژی برای یک دستگاه تهویه مطبوع واحد بسته بندی شده معمولی است.

خنک کننده تبخیر غیر مستقیم
خنک کننده تبخیر غیر مستقیم (مدار بسته) یک فرایند خنک کننده است که علاوه بر مقداری مبدل حرارتی ، از خنک کننده مستقیم تبخیر کننده برای انتقال انرژی خنک به هوای تأمین کننده استفاده می کند. هوای مرطوب خنک شده از فرآیند خنک کننده مستقیم تبخیر هرگز در تماس مستقیم با هوای تأمین شرط قرار نمی گیرد. جریان هوای مرطوب در خارج از کشور آزاد می شود یا برای خنک کردن سایر وسایل خارجی مانند سلول های خورشیدی استفاده می شود که در صورت خنک نگه داشتن کارآمدتر هستند. یکی از تولید کنندگان کولر غیرمستقیم از چرخه به اصطلاح Maisotsenko استفاده می کند که از مبدل حرارتی تکراری (چند مرحله ای) استفاده می کند که می تواند دمای هوای محصول را به زیر دمای لامپ مرطوب کاهش دهد و می تواند به نقطه شبنم نزدیک شود. در حالی که هیچ رطوبت به هوای ورودی اضافه نمی شود ، رطوبت نسبی (RH) مطابق فرمول دما-RH کمی افزایش می یابد. با این وجود ، هوای نسبتاً خشک ناشی از خنک کننده تبخیر غیرمستقیم ، باعث می شود که تعریق ساکنان راحت تر تبخیر شوند و باعث افزایش اثربخشی نسبی این روش می شوند. خنک کننده غیر مستقیم یک استراتژی مؤثر برای آب و هوای گرم و مرطوب است که به دلیل کیفیت هوای داخل خانه و نگرانی از راحتی حرارتی انسان قادر به افزایش رطوبت هوا تأمین نیست. نمودارهای زیر روند خنک کننده تبخیر مستقیم و غیرمستقیم را با تغییر دما ، میزان رطوبت و رطوبت نسبی هوا توصیف می کند.

روند خنک کننده غیر مستقیم تبخیر

استراتژی های خنک کننده غیرمستقیم تبخیر غیرمستقیم بسیار نادر است زیرا این استراتژی شامل یک عنصر معماری است تا به عنوان مبدل حرارتی (به عنوان مثال یک سقف) عمل کند. این عنصر را می توان با آب اسپری کرد و از طریق تبخیر آب روی این عنصر خنک شد. این راهکارها به دلیل استفاده زیاد از آب بسیار نادر است و این نیز خطر نفوذ آب و به خطر انداختن ساختار ساختمان را نشان می دهد.

خنک کننده تبخیری دو مرحله یا مستقیم - غیر مستقیم
در مرحله اول کولر دو مرحله ای ، هوای گرم به طور غیر مستقیم قبل از خنک شدن بدون اضافه شدن رطوبت (با عبور داخل یک مبدل حرارتی که با تبخیر در بیرون از آن سرد می شود) از قبل خنک می شود. در مرحله مستقیم ، هوای از قبل خنک شده از یک پد خیس شده در آب عبور می کند و هنگام خنک شدن ، رطوبت را بالا می برد. از آنجا که تأمین هوا در مرحله اول از قبل خنک می شود ، رطوبت کمتری در مرحله مستقیم منتقل می شود تا به دمای خنک کننده مورد نظر برسد. نتیجه ، طبق گفته سازندگان ، هوای سردتر با RH بین 50-70٪ ، بسته به نوع آب و هوا ، در مقایسه با یک سیستم سنتی که حدود 70-80٪ رطوبت نسبی را در هوای مطبوع ایجاد می کند ، بستگی دارد.

در یک طرح ترکیبی ، خنک کننده مستقیم یا غیرمستقیم با افزایش بخار فشرده سازی یا تهویه مطبوع جذب شده برای افزایش راندمان کلی و / یا کاهش درجه حرارت زیر حد لامپ خیس همراه شده است.

مواد
به طور سنتی ، پد های خنک کننده تبخیر از لایه های برقی (الیاف چوب آسپن) در داخل یک مخزن نگهدارنده تشکیل شده اند ، اما مواد مدرن تر ، مانند برخی از پلاستیک ها و کاغذ ملامین ، به عنوان رسانه خنک کننده استفاده می شوند. سفت و سخت مدرن مدرن ، معمولاً ضخامت 8 یا 12 اینچ ، رطوبت بیشتری می بخشد ، و بنابراین هوا را خنک می کند تا از رسانه های معمولی بسیار نازک تر. ماده دیگری که گاه استفاده می شود مقوا راه راه است.

ملاحظات طراحی
استفاده از آب
در آب و هوای خشک و نیمه خشک ، کمبود آب باعث می شود مصرف آب در طراحی سیستم خنک کننده دغدغه ای ایجاد کند. از کنتورهای آب نصب شده ، [تحقیق اصلی؟] 420938 L (111.200 گالن) آب در طی سال 2002 برای دو برج خنک کننده غیرفعال در مرکز بازدید کنندگان پارک ملی صهیون مصرف شده است. کسانی که توجه دارند تولید برق معمولاً به مقدار زیادی آب احتیاج دارد و کولرهای تبخیری از برق بسیار کمتری استفاده می کنند ، بنابراین به طور کلی آب قابل مقایسه و در کل نسبت به چیلرها هزینه کمتری دارند.

سایه
مجاز بودن قرار گرفتن در معرض مستقیم خورشیدی در لنتهای رسانه میزان تبخیر را افزایش می دهد. با این وجود ، نور خورشید ممکن است علاوه بر گرم کردن سایر عناصر طراحی خنک کننده تبخیر ، برخی از رسانه ها را تخریب کند. بنابراین سایه زنی در اکثر برنامه ها توصیه می شود.

سیستمهای مکانیکی
جدا از فن های مورد استفاده در خنک کننده تبخیر مکانیکی ، پمپ ها تنها قطعه دیگر تجهیزات مکانیکی مورد نیاز برای فرآیند خنک کننده تبخیر در کاربردهای مکانیکی و غیرفعال هستند. پمپ ها را می توان برای بازیافت آب در پد رسانه مرطوب یا تأمین آب با فشار بسیار زیاد به سیستم آداپتور برای یک برج خنک کننده غیرفعال استفاده کرد. مشخصات پمپ بسته به نرخ تبخیر و سطح پد رسانه متفاوت خواهد بود. مرکز بازدید کنندگان پارک ملی صهیون از پمپ 250 W (1/3 HP) استفاده می کند.

اگزوز
مجاری اگزوز و / یا پنجره های باز باید در همه زمان ها مورد استفاده قرار گیرد تا هوا بتواند به طور مداوم از منطقه مطبوع فرار کند. در غیر این صورت ، فشار ایجاد می شود و فن یا دمنده در سیستم قادر به فشار زیاد هوا از طریق رسانه و داخل منطقه با تهویه مطبوع نیست. سیستم تبخیر نمی تواند بدون هدر دادن عرضه مداوم هوا از منطقه با تهویه هوا به خارج عمل کند. با بهینه سازی محل قرارگیری ورودی هوای خنک شده ، به همراه چیدمان معابر خانه ، درهای مربوطه و پنجره های اتاق ، از این سیستم می توان به طور مؤثر برای هدایت هوای خنک شده به مناطق مورد نیاز استفاده کرد. یک چیدمان به خوبی طراحی شده می تواند بدون نیاز به سیستم تهویه با مجرای سقفی بالاتر ، هوای گرم را از مناطق مورد نظر خارج کند. جریان مداوم هوا ضروری است ، بنابراین دریچه های خروجی یا دریچه ها نباید میزان و میزان عبور هوا را توسط دستگاه خنک کننده تبخیر کننده محدود کنند. همچنین باید نسبت به جهت باد بیرونی توجه داشته باشید ، زیرا ، برای مثال ، یک باد شدید از جنوب غربی هوای خسته شده را از یک پنجره جنوب غربی آهسته یا محدود می کند. همیشه بهتر است که پنجره های بالادست باز شوند ، در حالی که پنجره های بالادست بسته هستند.

انواع مختلفی از نصب
نصب های معمولی
به طور معمول ، کولرهای تبخیری مسکونی و صنعتی از تبخیر مستقیم استفاده می کنند و می توان آنها را به عنوان یک جعبه فلزی یا پلاستیکی محصور با ضلع های تهویه توصیف کرد. هوا توسط یک فن یا دمنده گریز از مرکز حرکت می کند (معمولاً توسط موتور الکتریکی با قرقره هایی که در اصطلاحات HVAC به عنوان "شیور" شناخته می شوند یا یک فن محوری مستقیم محور) هدایت می شود و از پمپ آب برای خیس کردن لنت های خنک کننده تبخیر استفاده می شود. واحدهای خنک کننده را می توان در پشت بام (پیش نویس پایین ، یا سرریز) یا دیوارهای بیرونی یا پنجره ها (پیش نویس جانبی ، یا جریان افقی) ساختمانها نصب کرد. برای خنک کردن ، فن هوای محیط را از طریق دریچه های طرفین واحد و از طریق لنت های مرطوب جمع می کند. گرما در هوا ، آب را از لنت هایی که به طور مداوم دوباره مرطوب می شوند ، تبخیر می کند تا روند خنک کننده ادامه یابد. سپس هوا خنک شده و مرطوب از طریق دریچه ای در پشت بام یا دیوار به داخل ساختمان منتقل می شود.

از آنجا که هوای خنک کننده در خارج از ساختمان سرچشمه می گیرد ، باید یک یا چند دریچه بزرگ وجود داشته باشد تا هوا بتواند از داخل به خارج حرکت کند. هوا فقط باید یک بار از طریق سیستم عبور کند ، یا اثر خنک کننده کاهش می یابد. این امر به دلیل رسیدن هوا به نقطه اشباع است. اغلب 15 یا بیشتر تغییر هوا در ساعت (ACHs) در فضاهایی انجام می شود که توسط کولرهای تبخیری ، نرخ نسبتاً بالایی از تبادل هوا انجام می شود.

برجهای خنک کننده تبخیری (مرطوب)
برجهای خنک کننده سازه هایی برای خنک کردن آب یا سایر رسانه های انتقال حرارت به دمای لامپ مرطوب نزدیک محیط هستند. برجهای خنک کننده مرطوب براساس اصل خنک کننده تبخیر عمل می کنند ، اما برای خنک کردن آب به جای هوا بهینه شده اند. برجهای خنک کننده را اغلب می توان در ساختمانهای بزرگ یا در سایتهای صنعتی یافت. به عنوان مثال ، آنها گرما را به محیط زیست از چیلرها ، فرآیندهای صنعتی یا چرخه قدرت رانکین منتقل می کنند.

برج خنک کننده هایپرلوئیدی بزرگ از جنس استنلس استیل برای نیروگاه در Kharkov (اوکراين)

سیستم های غلطک

سیستم های غلطک با مجبور کردن آب از طریق پمپ فشار قوی و لوله کشی از طریق برنج و نازل غبار از جنس استنلس استیل که دارای دهانه ای در حدود 5 میکرومتر است کار می کنند و بدین ترتیب یک غبار ریز ریز تولید می شود. قطرات آب که غبار ایجاد می کنند آنقدر کوچک هستند که فوراً تبخیر می شوند. تبخیر فلاش می تواند در طی چند ثانیه دمای هوای اطراف را تا 35 درجه فارنهایت (20 درجه سانتیگراد) کاهش دهد. برای سیستم های پاسیو ، ایده آل است که خط خنک کننده را تقریباً 8 تا 10 فوت (2.4 تا 3.0 متر) بالای زمین برای خنک کننده بهینه نصب کنید. مه آلود برای کاربردهایی از قبیل گلهای گل ، حیوانات اهلی ، حیوانات اهلی ، کنلون ها ، کنترل حشرات ، کنترل بو ، باغ وحش ها ، کلینیک های دامپزشکی ، خنک کننده محصولات و گلخانه ها استفاده می شود.

سیستم پاشش غبار با پمپ آب در زیر

اشتباه طرفداران
یک فن نادرست شبیه به رطوبت ساز است. یک فن یک غبار ریز آب را به هوا می اندازد. اگر هوا خیلی مرطوب نباشد ، آب تبخیر می شود و گرما را از هوا جذب می کند و به فن مه آلود اجازه می دهد تا به عنوان کولر هوا نیز کار کند. یک فن در حال مهار ممکن است در بیرون از منزل خصوصاً در آب و هوای خشک استفاده شود. همچنین ممکن است در داخل خانه استفاده شود.

پنکه های قابل حمل باتری قابل حمل کوچک ، متشکل از یک فن برقی و یک پمپ آب پاشش دستی ، به عنوان کالاهای جدید به فروش می رسند. اثربخشی آنها در استفاده روزمره مشخص نیست.

کارایی
درک عملکرد خنک کننده تبخیری نیاز به درک روان سنجی دارد. عملکرد خنک کننده تبخیری به دلیل تغییر در دمای خارجی و سطح رطوبت متغیر است. یک کولر مسکونی باید بتواند دمای هوا را در 3 تا 4 درجه سانتیگراد (5 تا 7 درجه فارنهایت) از دمای لامپ مرطوب کاهش دهد.

پیش بینی عملکرد خنک کننده از اطلاعات استاندارد گزارش وضعیت آب و هوا ساده است. از آنجا که گزارش های هواشناسی معمولاً حاوی نقطه شبنم و رطوبت نسبی است ، اما برای محاسبه دمای لامپ مرطوب ، از نمودار لامپ مرطوب ، یک نمودار روان سنجی یا یک برنامه ساده رایانه ای نباید استفاده شود. پس از مشخص شدن دمای لامپ خیس و دمای لامپ خشک ، ممکن است عملکرد خنک کننده یا ترک دمای هوای کولر مشخص شود.

برای خنک کننده مستقیم تبخیر ، بازده اشباع مستقیم ،، \ displaystyle \ epsilon} \ epsilon ، اندازه گیری می کند که دمای هوای خروج از کولر تبخیر مستقیم به دمای لامپ مرطوب هوای ورودی نزدیک است. راندمان اشباع مستقیم را می توان به شرح زیر تعیین کرد:
جایی که:
\ displaystyle \ epsilon} \ epsilon = راندمان اشباع خنک کننده مستقیم تبخیر (٪)
display \ displaystyle T_ {e، db}} T _ {{e، db}} = ورود دمای لامپ خشک هوا (درجه سانتیگراد)
{\ نمایشگر T_ {l ، db}} T _ {{l ، db}} = خروج دمای لامپ خشک هوا (درجه سانتیگراد)
display \ displaystyle T_ {e، wb}} T _ {{e، wb}} = ورود دمای لامپ مرطوب هوا (° C)
بازده رسانه تبخیر معمولاً بین 80 تا 90 درصد است. بیشتر سیستم های کارآمد می توانند دمای هوای خشک را تا 95٪ از دمای لامپ مرطوب کاهش دهند ، کمترین سیستمها تنها 50٪ به دست می آورند. [26] بازده تبخیر با گذشت زمان بسیار کم می شود.

لنتهای آسپن معمولی مورد استفاده در کولرهای تبخیری مسکونی حدود 85٪ راندمان را ارائه می دهند در حالی که CELdek [توضیح بیشتر مورد نیاز] نوع رسانه تبخیر کارایی> 90٪ بسته به سرعت هوا را ارائه می دهد. رسانه CELdek بیشتر در تاسیسات بزرگ تجاری و صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد.

به عنوان نمونه ، در لاس وگاس ، با یک روز طراحی تابستان معمولی ، پیاز خشک 42 درجه سانتیگراد (108 درجه فارنهایت) و 19 درجه سانتیگراد (66 درجه فارنهایت) دمای لامپ مرطوب یا حدود 8٪ رطوبت نسبی ، دمای هوای باقی مانده از کولر مسکونی با 85٪ راندمان:

{\ displaystyle T_ {l، db}} T _ {l، db}} = 42 ° C - [(42 ° C - 19 ° C) × 85٪] = 22.45 ° C یا 72.41 ° F
با این حال ، هر دو روش برای تخمین عملکرد قابل استفاده است:

برای محاسبه دمای لامپ مرطوب از نمودار روان سنجی استفاده کنید ، و 5-7 درجه فارنهایت را همانطور که در بالا توضیح داده شده اضافه کنید.
از یک قاعده شست استفاده کنید که تخمین می زند دمای لامپ مرطوب تقریباً برابر با دمای محیط باشد ، منهای یک سوم اختلاف بین دمای محیط و نقطه شبنم. مانند قبل ، 5-7 درجه فارنهایت را همانطور که در بالا توضیح داده شد ، اضافه کنید.
برخی از نمونه ها این رابطه را روشن می کنند:

در دمای 32 درجه سانتیگراد (90 درجه فارنهایت) و 15٪ رطوبت نسبی ، هوا ممکن است تا حدود 16 درجه سانتیگراد (61 درجه فارنهایت) سرد شود. نقطه شبنم برای این شرایط 2 درجه سانتیگراد (36 درجه فارنهایت) است.
در دمای 32 درجه سانتیگراد و 50٪ رطوبت نسبی ، هوا ممکن است تا حدود 24 درجه سانتیگراد (75 درجه فارنهایت) سرد شود. نقطه شبنم برای این شرایط 20 درجه سانتیگراد (68 درجه فارنهایت) است.
در دمای 40 درجه سانتیگراد (104 درجه فارنهایت) و 15٪ رطوبت نسبی ، هوا ممکن است تا حدود 21 درجه سانتیگراد (70 درجه فارنهایت) سرد شود. نقطه شبنم برای این شرایط 8 درجه سانتی گراد (46 درجه فارنهایت) است.
(نمونه های خنک کننده استخراج شده از انتشارات 25 ژوئن 2000 دانشگاه آیداهو ، "Homewise").

از آنجا که کولرهای تبخیری در شرایط خشک عملکرد بهتری دارند ، در مناطق خشک و بیابانی مانند جنوب غربی ایالات متحده آمریکا و شمال مکزیک بسیار مورد استفاده قرار می گیرند.

همان معادله نشان می دهد که چرا کولرهای تبخیر شده در محیط های بسیار مرطوب استفاده محدود دارند: به عنوان مثال ، یک روز اوت گرم در توکیو ممکن است 30 درجه سانتیگراد (86 درجه فارنهایت) با 85٪ رطوبت نسبی ، فشار 1.005 hPa باشد. این یک نقطه شبنم از 27.2 درجه سانتیگراد (81.0 درجه فارنهایت) و دمای لامپ مرطوب 27.88 ° C (82.18 ° F) است. طبق فرمول فوق ، در 85٪ راندمان هوا ممکن است تا 28.2 درجه سانتیگراد (82.8 درجه فارنهایت) خنک شود و این امر را کاملاً غیر عملی می کند.

مقایسه با تهویه مطبوع

مقایسه سرمایش تبخیری با تهویه مطبوع مبتنی بر تبرید:

مزایای
ارزانتر برای نصب و راه اندازی

هزینه تخمینی برای نصب حرفه ای تقریباً نصف یا کمتر از تهویه مطبوع یخچال مرکزی است.
هزینه تخمین زده شده 1/8 هزینه تهویه مطبوع یخچال است.
به دلیل عدم وجود کمپرسور هیچ سنسور نیرو وصل نمی شود
مصرف برق محدود به پنکه و پمپ آب است که در زمان راه اندازی دارای یک جریان نسبتاً کم هستند.
مایع کار آب است. هیچ مبرد خاصی مانند آمونیاک یا CFC استفاده نمی شود که می تواند سمی ، گران قیمت برای جایگزینی ، کمک به کاهش ازن باشد و / یا مشمول مجوزهای دقیق و مقررات زیست محیطی باشد.
سهولت نصب و نگهداری

تجهیزات را می توان توسط کاربران تمایل مکانیکی با هزینه بسیار کمتری نسبت به تجهیزات برودتی که به مهارت های تخصصی و نصب حرفه ای نیاز دارند ، نصب کرد.
تنها دو بخش مکانیکی در اکثر کولرهای اصلی تبخیر موتور فن و پمپ آب است که هر دو با کم هزینه و اغلب توسط کاربر متمرکز قابل تعمیر یا تعویض هستند و از این طریق تماس های هزینه ای را به پیمانکاران HVAC تعمیر می کنند.
هوای تهویه

سرعت زیاد و زیاد جریان حجمی هوا در سفر به داخل ساختمان باعث کاهش چشمگیر "سن هوا" در ساختمان می شود.
سرمازدگی تبخیر باعث افزایش رطوبت می شود. در آب و هوای خشک ، این ممکن است راحتی را بهبود بخشد و مشکلات برق ساکن را کاهش دهد.
پد در صورت نگهداری صحیح به عنوان یک فیلتر هوای نسبتاً مؤثر عمل می کند. این دستگاه قادر به حذف انواع آلاینده ها در هوا ، از جمله ازن شهری ناشی از آلودگی ، صرف نظر از هوای بسیار خشک است. سیستم های خنک کننده مبتنی بر تبرید هرگاه رطوبت کافی در هوا وجود نداشته باشد تا بخار را مرطوب نگه دارد در حالی که یک ترفند مکرر از میعان را فراهم می کند که ناخالصی های محلول را از هوا خارج می کند.

معایب
کارایی

اکثر کولرهای تبخیری قادر به کاهش دمای هوا به اندازه امکان تهویه هوا در یخچال نیستند.
شرایط رطوبت بالا (رطوبت) قابلیت خنک کننده کولر تبخیری را کاهش می دهد.
بدون رطوبت زدایی سیستم های تهویه مطبوع سنتی رطوبت هوا را از بین می برد ، مگر در مکان های بسیار خشک که چرخش آن می تواند به ایجاد رطوبت منجر شود. خنک کننده تبخیر باعث افزایش رطوبت می شود و در شرایط آب و هوایی مرطوب ، خشکی ممکن است راحتی حرارتی را در دماهای بالاتر بهبود بخشد.
آسایش

هوای تأمین شده توسط کولر تبخیر شده ، معمولاً 80-90٪ رطوبت نسبی است و می تواند باعث ایجاد رطوبت داخلی تا 65٪ شود. هوای بسیار مرطوب میزان تبخیر رطوبت پوست ، بینی ، ریه ها و چشم ها را کاهش می دهد.
رطوبت زیاد در هوا ، خوردگی را به ویژه در حضور گرد و غبار تسریع می کند. این می تواند به طور قابل توجهی عمر الکترونیک و سایر تجهیزات را کاهش دهد.
رطوبت زیاد در هوا ممکن است باعث تراکم آب شود. این می تواند برای برخی از مواقع (به عنوان مثال ، تجهیزات الکتریکی ، رایانه ، کاغذ ، کتاب ، چوب قدیمی) مشکل ایجاد کند.
بوها و سایر آلاینده های فضای باز ممکن است درون ساختمان منفجر شوند مگر اینکه فیلتر کافی وجود داشته باشد.
استفاده از آب

کولرهای تبخیری نیاز به تأمین آب ثابت دارند.
آب معدنی با محتوای معدنی (آب سخت) باعث می شود تا رسوبات معدنی روی لنت ها و قسمت داخلی کولر باقی بماند. بسته به نوع و غلظت مواد معدنی ، خطرات ایمنی احتمالی هنگام تعویض و دفع زباله ها ممکن است وجود داشته باشد. سیستم های خاموش و پر کردن (پمپ پاکسازی) می توانند این مشکل را کاهش دهند اما برطرف نشوند. نصب فیلتر آب ورودی (یخچال و فریزر آب آشامیدنی / نوع یخ ساز) باعث کاهش چشمگیر ذخایر معدنی می شود.
فرکانس نگهداری

هرگونه اجزای مکانیکی که زنگ زدگی یا خوردگی داشته باشد به دلیل داشتن رطوبت زیاد و رسوبات معدنی بالقوه سنگین در مناطقی که دارای آب سخت است ، نیاز به تمیز کردن یا جایگزینی منظم دارند.
برای حفظ عملکرد خنک کننده باید رسانه تبخیر شده به طور مرتب جایگزین شود. لنت های پشم چوبی ارزان قیمت هستند اما هر چند ماه یکبار نیاز به تعویض دارند. رسانه های سفت و سخت با راندمان بالاتر بسیار گران تر هستند اما متناسب با سختی آب برای چند سال دوام خواهند داشت. در مناطقی با آب بسیار سخت ، رسانه های سفت و سخت ممکن است فقط دو سال طول بکشد تا ساخت مقیاس معدنی به طور غیرقابل قبول عملکرد را کاهش دهد.
در مناطقی که دارای زمستانهای سرد است ، کولرهای تبخیری باید تخلیه و زمستان شوند تا از خط آب و خنک کننده در اثر آسیب در یخ محافظت کنند و سپس قبل از فصل خنک کننده از زمستان زدایی شوند.
خطرات سلامتی

کولر تبخیری مکانی مشترک برای پرورش پشه است. بسیاری از مقامات یک سرمایش خنک نشده را تهدیدی برای سلامت عمومی می دانند.
قالب و باکتری ها ممکن است از سیستم های نادرست نگهداری شده یا ناقص در هوای داخلی پراکنده شوند و باعث ایجاد سندرم ساختمان بیمار و عوارض جانبی برای مبتلایان به آسم و آلرژی شوند.
پشم های چوب لنت های خنک کننده خشک حتی می توانند از جرقه های کوچک آتش بگیرند.

راحتی حرارتی

راحتی حرارتی شرایط ذهنی است که رضایت از محیط حرارتی را نشان می دهد و با ارزیابی ذهنی ارزیابی می شود (استاندارد ANSI / ASHRAE 55). بدن انسان را می توان به عنوان موتور حرارتی در نظر گرفت كه در آن غذا انرژی ورودی است. بدن انسان گرمای اضافی را در محیط ایجاد می کند ، بنابراین بدن می تواند به فعالیت خود ادامه دهد. انتقال حرارت متناسب با اختلاف دما است. در محیط های سرد بدن گرمای بیشتری را در محیط از دست می دهد و در محیط های گرم بدن گرمای کافی را ایجاد نمی کند. هر دو سناریو گرم و سرد منجر به ناراحتی می شوند. حفظ این استاندارد از راحتی حرارتی برای سرنشینان ساختمانها یا محوطه های دیگر از مهمترین اهداف مهندسین طراحی HVAC (گرمایشی ، تهویه و تهویه هوا) است. بیشتر افراد در دمای اتاق ، از نظر محصولی در محدوده دمای حدود 20 تا 22 درجه سانتیگراد (68 تا 72 درجه فارنهایت) احساس راحتی خواهند کرد ، اما این ممکن است بین افراد و بسته به عواملی مانند سطح فعالیت ، لباس و رطوبت بسیار متفاوت باشد.

بی طرفی حرارتی هنگامی حفظ می شود که گرمای حاصل از سوخت و ساز بدن انسان از بین می رود ، بنابراین تعادل حرارتی را با محیط اطراف حفظ می کند. عوامل اصلی مؤثر بر راحتی حرارتی مواردی هستند که باعث افزایش و از بین رفتن گرما می شوند ، یعنی میزان سوخت و ساز ، عایق لباس ، دمای هوا ، میانگین دمای تابشی ، سرعت هوا و رطوبت نسبی. پارامترهای روانشناختی مانند انتظارات فردی نیز بر راحتی حرارتی تأثیر می گذارد.

مدل پیش بینی میانگین رأی (PMV) در بین شناخته شده ترین مدل های راحتی حرارتی قرار دارد. این با استفاده از اصول تعادل گرما و داده های تجربی جمع آوری شده در یک محفظه آب و هوایی کنترل شده تحت شرایط پایدار توسعه داده شد. از طرف دیگر مدل تطبیقی ​​بر اساس صدها مطالعه میدانی با این ایده که سرنشینان به طور پویا با محیط خود در تعامل هستند ، توسعه داده شدند. اشغالگران با استفاده از لباس ، پنجره های قابل کار ، پنکه ها ، بخاری های شخصی و سایه های خورشید ، محیط حرارتی خود را کنترل می کنند.

مدل PMV را می توان در ساختمان های دارای تهویه مطبوع اعمال کرد ، در حالی که مدل تطبیقی ​​می تواند به طور کلی فقط در ساختمانهایی اعمال شود که هیچ سیستم مکانیکی نصب نشده باشد. هیچ اجماعی در مورد اینکه کدام مدل راحتی باید برای ساختمانهایی استفاده شود که دارای بخشی از هوا مطبوع از نظر مکانی و یا زمانی هستند ، مورد استفاده قرار نمی گیرد.

محاسبات راحتی حرارتی مطابق با استاندارد ANSI / ASHRAE استاندارد 55 با استفاده از ابزار آسایش حرارتی CBE برای ASHRAE 55 می توان آزادانه انجام داد.

مشابه ASHRAE Standard 55 استاندارد های راحتی دیگری مانند EN 15251 و استاندارد ISO 7730 نیز وجود دارد.

اهمیت
رضایت از محیط حرارتی بسیار مهم است زیرا اگر دمای هسته بدن به شرایط فشار خون بالا ، بالاتر از 37.5-38.3 ° C (99.5-100.9 ° F) یا هیپوترمی زیر 35.0 درجه سانتیگراد (95.0 ° برسد ، رضایت از محیط حرارتی بسیار مهم است. ج) ساختمانها شرایط محیط خارجی را تغییر داده و تلاشهایی را که بدن انسان برای انجام پایدار در دمای طبیعی بدن انسان انجام می دهد ، کاهش می دهد ، که برای عملکرد صحیح فرآیندهای فیزیولوژیکی انسان مهم است.

نویسنده رومی ویتروویوس در واقع این هدف را با تولد معماری پیوند داده است. دیوید لیندن همچنین اظهار داشت که دلیل اینکه ما سواحل گرمسیری را با بهشت ​​ارتباط می دهیم به این دلیل است که در آن محیط ها جایی است که بدن انسان برای حفظ دمای هسته اصلی خود باید تلاش متابولیکی کمتری انجام دهد. دما نه تنها زندگی انسان را پشتیبانی می کند. خونسردی و گرما نیز در فرهنگ های مختلف به سمبل محافظت ، اجتماع و حتی مقدس تبدیل شده است.

در مطالعات علمی ساختمان ، راحتی حرارتی با بهره وری و سلامتی مرتبط بوده است. کارمندان دفتری که از شرایط حرارتی خود راضی هستند ، تولید بیشتری دارند. ترکیب درجه حرارت بالا و رطوبت نسبی بالا باعث کاهش راحتی حرارتی و کیفیت هوای داخل خانه می شود.

اگرچه دمای یک استاتیک منفرد می تواند راحت باشد ، اما افراد با تغییرات حرارتی مانند آتش سوزی در اردوگاه ها و استخرهای خنک جذب می شوند. لذت حرارتی با تغییر احساسات حرارتی از حالت ناخوشایند تا حالت دلپذیری ایجاد می شود و اصطلاح علمی برای آن حساسیت حرارتی مثبت است. از حالت خنثی سازی حرارتی یا راحتی ، هرگونه تغییر ناخوشایند تلقی می شود. این فرض را به چالش می کشد که اگر ساختمان به صورت مکانیکی کنترل شود باید دمای و راحتی یکنواخت را تحمل کند ، اگر این هزینه به استثناء لذت حرارتی است.

عوامل تاثیرگذار
از آنجا که از نظر رضایت فیزیولوژیکی و روانی تغییرات زیادی از فرد به فرد دیگر وجود دارد ، یافتن دمای مطلوب برای همه در یک فضای معین دشوار است. داده های آزمایشگاهی و میدانی برای تعریف شرایطی جمع آوری شده اند که برای درصد مشخصی از سرنشینان راحت پیدا می کنند.

شش عامل اصلی وجود دارد که به طور مستقیم بر راحتی حرارتی تأثیر می گذارد که می توان آنها را در دو دسته طبقه بندی کرد: عوامل شخصی - زیرا آنها ویژگی های سرنشینان است - و عوامل محیطی - که شرایط محیط حرارتی است. سطح اول میزان سوخت و ساز و سطح لباس است ، دومی دمای هوا ، میانگین دمای تابشی ، سرعت هوا و رطوبت. حتی اگر همه این عوامل ممکن است با زمان متفاوت باشد ، معمولاً استانداردها برای مطالعه راحتی حرارتی به حالت پایدار مراجعه می کنند ، فقط تغییرات محدود دما را مجاز می دانند.

سرعت سوخت و ساز
افراد دارای متابولیک متفاوتی هستند که به دلیل سطح فعالیت و شرایط محیطی می توانند در نوسان باشند. استاندارد ASHRAE 55-2010 میزان متابولیسم را به عنوان سطح تبدیل انرژی شیمیایی به گرما و کار مکانیکی توسط فعالیت های متابولیکی در درون یک ارگانیسم ، که معمولاً از نظر سطح واحد سطح کل بدن بیان می شود ، تعریف می کند. میزان متابولیک در واحدهای ملاقات شده بیان شده است که به شرح زیر است:

1 متر = 58.2 W / m² (18.4 Btu / h · ft²) ، که برابر با انرژی تولید شده در واحد سطح واحد از یک فرد متوسط ​​است که در حالت استراحت نشسته است. مساحت یک فرد متوسط ​​1.8 متر مربع (19 فوت) است.

ASHRAE Standard 55 جدولی از نرخ های ملاقات برای انواع فعالیت ها را ارائه می دهد. برخی مقادیر مشترک 0.7 برای خواب است ، 1.0 برای موقعیتی آرام و ساکت ، 1.2 تا 4 برای فعالیتهای سبک ، 2.0 یا بیشتر برای فعالیتهایی که شامل حرکت ، پیاده روی ، بلند کردن بارهای سنگین یا دستگاههای عملیاتی است ، ملاقات می شود. در مورد فعالیت متناوب ، استاندارد بیان می کند که در صورت انجام فعالیت هایی که در طی یک ساعت یا کمتر از آنها متفاوت باشد ، مجاز است از یک متابولیک متوسط ​​وزنی با زمان استفاده کند. برای دوره های طولانی تر ، باید میزان متابولیک مختلفی در نظر گرفته شود.

طبق ASHRAE Fundamentals ، تخمین میزان متابولیک بسیار پیچیده است ، و در مورد سطوح بالاتر از 2 یا 3 ملاقات - به ویژه اگر روشهای مختلفی برای انجام چنین فعالیتهایی وجود داشته باشد - دقت کم است. بنابراین استاندارد برای فعالیتهایی با سطح متوسط ​​بالاتر از 2 ملاقات کاربرد ندارد. مقادیر Met نیز می توانند با استفاده از یک معادله تجربی که میزان مصرف اکسیژن تنفسی و تولید دی اکسید کربن را در نظر می گیرد ، با دقت بیشتری نسبت به مقادیر جدول بندی شود. یکی دیگر از روشهای فیزیولوژیکی و در عین حال کمتر دقیق ، مربوط به ضربان قلب است ، زیرا بین دومی و تولید اکسیژن رابطه وجود دارد.

مجموعه ای از فعالیت های بدنی توسط پزشکان برای ثبت فعالیت های بدنی استفاده می شود. تعریف متفاوتی از مت دارد که نسبت میزان متابولیسم فعالیت مورد نظر به میزان متابولیسم در حال استراحت است. از آنجا که فرمولاسیون این مفهوم با روشی که ASHRAE استفاده می کند متفاوت است ، این مقادیر برآورده شده نمی توانند به طور مستقیم در محاسبات PMV استفاده شوند ، اما راه جدیدی برای تعیین فعالیت های بدنی باز می کند.

عادات غذایی و نوشیدنی ممکن است در میزان متابولیک تأثیر داشته باشد ، که به طور غیرمستقیم بر ترجیحات حرارتی تأثیر می گذارد. این اثرات ممکن است بسته به میزان مصرف غذا و نوشیدنی تغییر کند. شکل بدن یکی دیگر از عواملی است که بر راحتی حرارتی تأثیر می گذارد. اتلاف حرارت به سطح بدن بستگی دارد. یک فرد قد بلند و لاغر از نسبت سطح به حجم بیشتری برخوردار است ، می تواند گرما را راحت تر از بین ببرد و می تواند درجه حرارت بالاتری را نسبت به فردی که شکل بدن گرد دارد تحمل کند.

عایق لباس
میزان عایق حرارتی پوشیده شده توسط شخص تأثیر بسزایی در آسایش حرارتی دارد ، زیرا این امر بر کاهش گرما و به تبع آن تعادل حرارتی تأثیر می گذارد. لایه های عایق لباس مانع از اتلاف گرما می شوند و یا می توانند به گرم نگه داشتن شخص کمک کنند یا منجر به گرمای بیش از حد شود. عموماً هرچه این لباس ضخیم تر باشد ، عایق بندی بیشتری نیز دارد. بسته به نوع ماده ای که لباس از آن ساخته شده است ، حرکت هوا و رطوبت نسبی می تواند توانایی عایق بندی مواد را کاهش دهد.

1 clo برابر 0.155 m² · K / W (0.88 ° F · ft · · h / Btu) است. این مربوط به شلوار ، پیراهن آستین بلند و ژاکت است. مقادیر عایق لباس برای سایر مجموعه های معمولی و یا لباسهای مجرد را می توان در ASHRAE 55 یافت.

دمای هوا
دمای هوا با توجه به موقعیت مکانی و زمان ، میانگین دمای هوای اطراف سرنشین است. طبق استاندارد ASHRAE 55 ، میانگین فضایی سطح مچ پا ، کمر و سر را در نظر می گیرد ، که برای سرنشینان نشسته و ایستاده متفاوت است. میانگین زمانی بر اساس فواصل سه دقیقه ای با حداقل 18 نقطه مساوی در زمان است. دمای هوا با دماسنج لامپ خشک اندازه گیری می شود و به همین دلیل به عنوان درجه حرارت لامپ خشک نیز شناخته می شود.

میانگین دمای تابشی
درجه حرارت تابشی مربوط به میزان گرمای تابشی منتقل شده از یک سطح است و به توانایی ماده در جذب یا انتشار گرما یا انتشار آن بستگی دارد. متوسط ​​درجه تابشی بستگی به دما و میزان انتشار سطوح اطراف و همچنین ضریب دید یا میزان سطحی که توسط جسم مشاهده می شود دارد. بنابراین میانگین دمای تابشی که در یک اتاق با تابش نور خورشید تجربه می شود ، بستگی به میزان بدن خود در خورشید دارد.

سرعت هوا
در HVAC ، سرعت هوا بدون توجه به جهت ، سرعت حرکت هوا در یک نقطه تعریف می شود. مطابق استاندارد ANSI / ASHRAE استاندارد 55 ، این سرعت متوسط ​​با توجه به موقعیت مکانی و زمان هوایی که بدن در معرض آن قرار گرفته است. میانگین زمانی برابر با دمای هوا است ، در حالی که میانگین فضایی براساس این فرض که بدن در معرض سرعت یکنواخت هوا قرار دارد ، مطابق با مدل حرارتی و فیزیولوژیکی ست. با این حال ، برخی از فضاها می توانند زمینه های سرعت هوای به شدت غیر یکنواخت و در نتیجه از دست دادن گرمای پوست را فراهم کنند که نمی تواند یکنواخت در نظر گرفته شود. بنابراین ، طراح تصمیم می گیرد که میانگین دما را به خصوص از جمله حوادث سرعت هوا بر روی اجزای بدن بدون لباس ، که دارای اثر خنک کننده و پتانسیل بیشتری برای ناراحتی موضعی هستند ، اتخاذ کند.

رطوبت نسبی
رطوبت نسبی (RH) نسبت مقدار بخار آب موجود در هوا به مقدار بخار آب است که هوا می تواند در دمای و فشار خاص نگه داشته شود. در حالی که بدن انسان دارای سنسورهایی در پوست است که در احساس گرما و سرما نسبتاً کارآمد هستند ، رطوبت نسبی به طور غیر مستقیم تشخیص داده می شود. تعریق یک مکانیسم موثر در کاهش گرما است که به تبخیر از پوست متکی است. اگرچه در RH بالا ، هوا به حداکثر بخار آب موجود در آن نزدیک است ، بنابراین تبخیر و در نتیجه از دست دادن گرما کاهش می یابد. از طرف دیگر ، محیط های بسیار خشک (RH <30-20٪) نیز به دلیل تأثیر آن بر روی غشاهای مخاطی ناراحت کننده هستند. میزان توصیه شده از رطوبت داخلی در ساختمانهای دارای تهویه مطبوع 30-60٪ است ، اما استانداردهای جدید مانند مدل تطبیقی ​​، بسته به سایر عوامل دخیل در راحتی حرارتی ، امکان رطوبت پایین و بالاتر را نیز می دهد.

اخیراً تأثیرات رطوبت نسبی کم و سرعت بالای هوا پس از استحمام روی انسان آزمایش شده است. محققان دریافتند که رطوبت نسبی کم باعث ناراحتی حرارتی و همچنین احساس خشکی و خارش می شود. توصیه می شود در شرایط مطلوب ، میزان رطوبت نسبی در حمام بالاتر از سایر اتاق های خانه باشد.

خیس شدن پوست
خیس شدن پوست به عنوان "نسبت کل سطح پوست بدن پوشیده از عرق" تعریف شده است. مرطوب بودن پوست در مناطق مختلف نیز بر راحتی حرارتی درک شده تأثیر می گذارد. رطوبت می تواند باعث افزایش رطوبت در نواحی مختلف بدن شود و منجر به درک ناراحتی شود. این معمولاً در قسمت های مختلف بدن بومی سازی می شود و محدودیت راحتی حرارتی موضعی برای خیس شدن پوست با محل های بدن متفاوت است. اندام ها نسبت به تنه بدن نسبت به ناراحتی حرارتی ناشی از رطوبت بسیار حساس هستند. اگرچه ناراحتی حرارتی موضعی در اثر خیس بودن ایجاد می شود اما راحتی حرارتی کل بدن تحت تأثیر مرطوب بودن قسمت های خاصی قرار نمی گیرد.

تداخل دما و رطوبت
انواع مختلفی از دمای ظاهری برای ترکیب دمای هوا و رطوبت هوا ایجاد شده است. برای درجه حرارت بالاتر مقیاسهای کمی مانند شاخص گرما وجود دارد. برای دمای پایین تر ، یک ارتباط متقابل فقط از لحاظ کیفی مشخص شد:

رطوبت زیاد و دمای پایین باعث سرد شدن هوا می شود.

هوای سرد با رطوبت نسبی بالا "احساس سردتر از هوای خشک با همان درجه حرارت می کند زیرا رطوبت زیاد در هوای سرد باعث افزایش هدایت گرما از بدن می شود.

بحث بر سر این است که چرا هوای مرطوب سرد از هوای سرد سرد احساس سردتر می کند. برخی معتقدند به این دلیل است که وقتی رطوبت زیاد است ، پوست و لباس ما مرطوب می شود و رسانای بهتری از گرما هستند ، بنابراین از طریق هدایت خنک کننده بیشتری وجود دارد.

تهویه طبیعی
بسیاری از ساختمان ها از یک واحد HVAC برای کنترل محیط حرارتی خود استفاده می کنند. ساختمانهای دیگر به طور طبیعی تهویه هستند و برای تأمین راحتی حرارتی به سیستمهای مکانیکی متکی نیستند. بسته به آب و هوا ، این می تواند مصرف انرژی را به شدت کاهش دهد. اما گاهی اوقات به عنوان یک خطر مشاهده می شود ، از آنجا که اگر ساختمان از نظر طراحی ضعیف باشد ، دمای داخل ساختمان می تواند خیلی شدید باشد. ساختمانهای با تهویه مناسب طراحی شده ، شرایط داخلی را در محدوده ای قرار می دهند که باز کردن پنجره ها و استفاده از پنکه ها در تابستان و پوشیدن لباس اضافی در زمستان ، می تواند افراد را از نظر حرارتی راحت نگه دارد.

مدل ها
هنگام بحث در مورد راحتی حرارتی ، دو مدل مختلف اصلی وجود دارد که می توان از آنها استفاده کرد: مدل استاتیک (PMV / PPD) و مدل سازگاری.

روش PMV / PPD

مدل PMV / PPD توسط P.O. Fanger با استفاده از معادلات تعادل گرما و مطالعات تجربی در مورد دمای پوست برای تعریف راحتی. نظرسنجی های راحتی آسایش حرارتی از افراد درمورد احساس گرمای آنها در مقیاس هفت نقطه ای از سرما (-3) تا گرم (3+) سوال می کند. از معادلات Fanger برای محاسبه میانگین آراء پیش بینی شده (PMV) گروهی از افراد برای ترکیب خاصی از دمای هوا ، میانگین دمای تابشی ، رطوبت نسبی ، سرعت هوا ، سرعت متابولیک و عایق لباس استفاده می شود. [5] PMV برابر با صفر نشان دهنده بی طرفی حرارتی است و منطقه راحتی با ترکیبی از شش پارامتر تعریف شده است که PMV در محدوده پیشنهادی قرار دارد (-0.5

مدل PMV / PPD در سطح جهان اعمال می شود اما به طور مستقیم مکانیسم های سازگاری و شرایط حرارتی در فضای باز را در نظر نمی گیرد.

ASHRAE Standard 55-2017 از مدل PMV برای تنظیم شرایط مورد نیاز برای شرایط حرارتی داخلی استفاده می کند. مستلزم این است که حداقل 80٪ از سرنشینان راضی باشند.

ابزار آسایش حرارتی CBE برای ASHRAE 55 به کاربران امکان می دهد شش پارامتر راحتی را وارد کنند تا مشخص شود که آیا ترکیب خاصی با ASHRAE 55 مطابقت دارد یا خیر. که با توجه به ورودی مقادیر برای چهار پارامتر باقیمانده راحت خواهد بود.

مدل PMV / PPD از دقت پیش بینی کم برخوردار است. با استفاده از بزرگترین پایگاه داده بررسی زمینه حرارت حرارتی در جهان ، دقت PMV در پیش بینی احساس حرارتی سرنشین تنها 34٪ بود ، به این معنی که احساس حرارتی به طور صحیح یکی از سه بار پیش بینی می شود. PPD بیش از حد غیرقابل قبول بودن حرارتی سوژه در خارج از محدوده خنثی سازی حرارتی (-1-PMV-1) را تخمین زده بود. دقت PMV / PPD بین استراتژی های تهویه ، انواع ساختمان و اقلیم بسیار متفاوت است.

نمودار رطوبت سنجی

نمودار رطوبت نسبی
دو نمایندگی جایگزین از راحتی حرارتی برای روش PMV / PPD

روش سرعت هوای بالا
ASHRAE 55 2013 سرعت هوا را بالاتر از 0.2 متر در ثانیه (0.66 فوت در ثانیه) جداگانه از مدل پایه نشان می دهد. از آنجا که حرکت هوا می تواند باعث خنک کننده مستقیم افراد شود ، به ویژه اگر لباس زیادی نپوشید ، درجه حرارت بالاتر می تواند راحت تر از مدل PMV پیش بینی شده باشد. سرعت هوا تا 0.8 متر بر ثانیه (2.6 فوت در ثانیه) بدون کنترل محلی مجاز است و 1.2 متر بر ثانیه با کنترل محلی امکان پذیر است. این حرکت هوای بالا حداکثر دما را برای یک فضای اداری در تابستان به 30 درجه سانتیگراد از 27.5 درجه سانتیگراد (86.0-81.5 ° F) افزایش می دهد.

انرژی مجازی برای راحتی حرارتی
"انرژی مجازی برای آسایش حرارتی" مقدار انرژی است که برای ساخت یک ساختمان بدون تهویه هوا نسبتاً راحت با یک سیستم تهویه هوا لازم خواهد بود. این بر اساس این فرض است که خانه درنهایت تهویه هوا یا گرمایش را نصب خواهد کرد. طراحی منفعل آسایش حرارتی در یک ساختمان را بهبود می بخشد ، بنابراین تقاضا برای گرمایش یا سرمایش را کاهش می دهد. با این حال ، در بسیاری از کشورهای در حال توسعه ، اکثر سرنشینان به دلیل محدودیت های اقتصادی ، و همچنین شرایط آب و هوایی که خطوط مرزی را از قبیل شب های سرد زمستان در ژوهانسبورگ (آفریقای جنوبی) یا روزهای گرم تابستان در سان خوزه ، گرم یا سرد نمی کند ، گرم و خنک نمی کنند. کاستاریکا. در همین زمان ، با افزایش درآمد ، تمایل شدیدی به معرفی سیستم های سرمایشی و گرمایشی وجود دارد. اگر ویژگی های طراحی منفعل را که امروزه باعث بهبود راحتی حرارتی می شوند ، بشناسیم و پاداش دهیم ، خطر ابتلا به نصب سیستم های HVAC را در آینده کاهش می دهیم ، یا حداقل اطمینان می دهیم که چنین سیستم هایی کوچکتر و کمتر مورد استفاده قرار می گیرند. یا در صورت نصب سیستم گرمایش یا سرمایش به دلیل هزینه زیاد ، حداقل افراد نباید در داخل خانه دچار ناراحتی شوند. به عنوان نمونه ، در سن خوزه ، کاستاریکا ، اگر خانه ای با سطح بالای لعاب و اندازه های باز کوچک طراحی می شد ، دمای داخلی به راحتی از 30 درجه سانتیگراد (86 درجه فارنهایت) بالا می رود و تهویه طبیعی کافی نخواهد بود. برای حذف گرمای داخلی و دستاوردهای خورشیدی. به همین دلیل انرژی مجازی برای راحتی مهم است.

ابزار ارزیابی بانک جهانی نرم افزار EDGE (تعالی در طراحی برای راندمان های بزرگتر) موضوعات بالقوه ناراحتی در ساختمان را نشان می دهد و مفهوم انرژی مجازی را برای آسایش ایجاد کرده است که راهی برای بروز ناراحتی حرارتی بالقوه فراهم می کند. از این روش برای اعطای راه حل های طراحی استفاده می شود که باعث بهبود راحتی حرارتی حتی در یک ساختمان کاملاً رایگان می شود. با وجود درج الزامات گرمای بیش از حد در CIBSE ، overcooling ارزیابی نشده است. با این حال ، بیش از حد گرم شدن می تواند یک مسئله باشد ، به طور عمده در جهان در حال توسعه ، به عنوان مثال در شهرهایی مانند لیما (پرو) ، بوگوتا و دهلی ، که در آن دمای هوای سردتر به طور مکرر رخ می دهد. این ممکن است منطقه جدیدی برای تحقیقات و راهنمایی های طراحی برای کاهش ناراحتی باشد.

درجه حرارت موثر استاندارد
درجه حرارت موثر استاندارد (SET *) الگوی پاسخ انسان به محیط حرارتی است. توسعه یافته توسط A.P. Gagge و در سال 1986 توسط ASHRAE پذیرفته شده است ، از آن به عنوان مدل پیرس دو گره نیز یاد می شود. محاسبه آن شبیه به PMV است زیرا این یک شاخص جامع راحتی بر اساس معادلات تعادل گرما است که فاکتورهای شخصی لباس و میزان متابولیسم را در خود جای داده است. تفاوت اساسی آن این است که یک روش دو گره ای طول می کشد تا فیزیولوژی انسان را در اندازه گیری دمای پوست و مرطوب بودن پوست نشان دهد.

ASHRAE 55-2010 SET را "درجه حرارت یک محیط خیالی در 50٪ رطوبت نسبی ، <0.1 متر بر ثانیه [0.33 فوت در ثانیه» و سرعت متوسط ​​هوا و میانگین تابش تابشی برابر با میانگین دمای هوا تعریف می کند ، که در آن کل اتلاف گرما از پوست یک سرنشین خیالی با سطح فعالیت 1.0 متری و سطح لباس آن 0.6 clo همان است که از یک فرد در محیط واقعی ، با لباس واقعی و سطح فعالیت انجام می شود. "

تحقیقات این مدل را در برابر داده های آزمایشی آزمایش کرده و نشان داده است که تمایل به بیش از حد دمای پوست و دست کم گرفتن مرطوب بودن پوست دارد. چشمه و Huizenga (1997) یک ابزار پیش بینی احساس حرارتی ایجاد کرده اند که ست را محاسبه می کند.

اثر خنک کننده
ASHRAE 55-2017 اثر خنک کننده (CE) را در سرعت هوای بالا (بالاتر از 0.2 متر بر ثانیه (0.66 فوت در ثانیه)) تعریف می کند به عنوان مقداری که در صورت کم شدن از هر دو دمای هوا و همچنین میانگین دمای تابشی ، همان تنظیم را به دست می آورد. مقدار در زیر هوا (0.1 متر بر ثانیه) همانطور که در اولین محاسبه SET با سرعت هوای بالا است.

CE می تواند برای تعیین PMV تنظیم شده برای محیطی با سرعت هوای بالا با استفاده از دمای تنظیم شده ، دمای تابشی تنظیم شده و هنوز هم هوا (0.2 متر در ثانیه (0.66 فوت در ثانیه)) استفاده شود. جایی که دمای تنظیم شده برابر با هوای اصلی است و میانگین دمای تابشی منفی CE است.

ناراحتی حرارتی موضعی
اگرچه معمولاً راحتی حرارتی برای بدن به طور کلی مورد بحث قرار می گیرد ، نارضایتی حرارتی نیز ممکن است فقط برای قسمت خاصی از بدن بوجود آید ، به دلیل منابع محلی گرمایشی ناخواسته ، سرمایش یا حرکت هوا. طبق استاندارد ASHRAE 55-2010 ، چهار دلیل اصلی ناراحتی حرارتی در نظر گرفته شده است. یک بخش از استاندارد الزامات مربوط به این عوامل را مشخص می کند ، که مربوط به یک فرد پوشیده و ملایم است که درگیر فعالیت بدنی تقریباً بی تحرک است. این امر به این دلیل است که افرادی که میزان متابولیک بالاتری دارند و / یا عایق بیشتری از لباس هستند ، از نظر حرارتی کمتری حساس هستند و در نتیجه خطر ناراحتی حرارتی کمتری دارند.

عدم تقارن تابشی دما
اختلافات زیاد در پرتوهای حرارتی سطوح اطراف فرد ممکن است باعث ناراحتی موضعی و یا کاهش پذیرش شرایط حرارتی شود. ASHRAE Standard 55 اختلاف دمای مجاز بین سطوح مختلف را محدود می کند. از آنجا که افراد نسبت به سایرین به بعضی از عدم تقارنها حساس هستند ، به عنوان مثال سقف گرم در مقابل سطح سطوح عمودی گرم و سرد ، محدودیت بستگی به این دارد که چه سطوح درگیر هستند. سقف مجاز نیست بیش از +5 درجه سانتیگراد (9.0 درجه فارنهایت) گرمتر باشد ، در حالی که یک دیوار ممکن است تا +23 درجه سانتیگراد (41 درجه فارنهایت) گرمتر از سایر سطوح باشد.

پیش نویس
در حالی که حرکت هوا می تواند در بعضی شرایط دلپذیر باشد و راحتی را فراهم کند ، اما گاهی اوقات ناخواسته است و باعث ناراحتی می شود. این حرکت هوای ناخواسته "پیش نویس" نامیده می شود و هنگامی که احساس گرمایی کل بدن سرد می شود ، بیشتر شیوع دارد. افراد به احتمال زیاد بر روی قسمتهای بدن کشف نشده مانند سر ، گردن ، شانه ها ، مچ پا ، پا و پاها پیش نویس را حس می کنند ، اما این احساس به سرعت هوا ، دمای هوا ، فعالیت و لباس نیز بستگی دارد.

اختلاف درجه حرارت عمودی
طبقه بندی حرارتی که باعث می شود دمای هوا در سطح سر بالاتر از سطح مچ پا باشد ممکن است باعث ناراحتی حرارتی شود. ASHRAE استاندارد 55 توصیه می کند که اختلاف برای سرنشینان نشسته یا سرنشینان ایستاده 4 درجه سانتیگراد (7.2 درجه فارنهایت) از 3 درجه سانتیگراد (5.4 درجه فارنهایت) بیشتر نباشد.

دمای سطح کف
کفهایی که خیلی گرم یا خیلی سرد هستند بسته به کفش ممکن است باعث ناراحتی شوند. ASHRAE 55 توصیه می کند درجه حرارت کف در محدوده 19-29 درجه سانتیگراد (66-84 درجه فارنهایت) در فضاهایی قرار بگیرد که سرنشینان کفش سبک داشته باشند.

مدل راحتی تطبیقی
مدل تطبیقی ​​مبتنی بر این عقیده است که آب و هوای در فضای باز بر راحتی فضای داخلی تأثیر می گذارد زیرا انسان می تواند در زمان های مختلف سال با دماهای مختلف سازگار شود. فرضیه تطبیقی ​​پیش بینی می کند که عوامل زمینه ای ، از جمله دسترسی به کنترل های محیطی ، و تاریخ حرارتی گذشته می توانند در انتظارات و ترجیحات حرارتی سرنشینان تأثیر بگذارند. محققان بیشماری مطالعات میدانی را در سرتاسر جهان انجام داده اند كه در آن آنها سرنشینان ساختمان را در مورد راحتی حرارتی خود هنگام انجام اندازه گیری های همزمان محیطی مورد بررسی قرار می دهند. تجزیه و تحلیل پایگاه داده از نتایج 160 این ساختمان ها نشان داد که سرنشینان ساختمانهای با تهویه طبیعی ، دامنه وسیعی از درجه حرارت را نسبت به همتایان خود در ساختمان های بسته و دارای تهویه مطبوع ترجیح می دهند ، زیرا دمای مورد نظر آنها بستگی به شرایط در فضای باز دارد. این نتایج در استاندارد ASHRAE 55-2004 به عنوان مدل راحتی تطبیقی ​​گنجانیده شده است. نمودار تطبیقی ​​، دمای راحتی محیط را به درجه حرارت غالب فضای بیرون مربوط می کند و مناطق 80٪ و 90٪ رضایت را تعریف می کند.

نمودار تطبیقی مطابق استاندارد ASHRAE 55-2010

استاندارد ASHRAE-55 2010 میانگین دمای غالب در فضای باز را به عنوان متغیر ورودی برای مدل سازگار معرفی کرد. این است که بر اساس میانگین حسابی میانگین دمای روزانه در فضای باز بیش از کمتر از 7 و بیش از 30 روز متوالی قبل از روز مورد نظر. همچنین می توان با وزن دادن دما با ضرایب مختلف محاسبه کرد و به جدیدترین درجه حرارت اهمیت بیشتری می داد. در صورت استفاده از این وزن ، دیگر نیازی به رعایت حد بالا برای روزهای بعدی نیست. برای به کارگیری مدل تطبیقی ​​، نباید سیستم خنک کننده مکانیکی برای فضا وجود داشته باشد ، سرنشینان باید درگیر فعالیتهای کم تحرک با میزان متابولیکی 1 تا 3/3 ملاقات ، و میانگین دمای غالب بیشتر از 10 درجه سانتیگراد (50.0 درجه فارنهایت) باشد. و کمتر از 33.5 درجه سانتیگراد (92.3 درجه فارنهایت).

این مدل به ویژه در مورد فضاهای دارای شرایط طبیعی که تحت کنترل سرنشینان قرار دارند ، اعمال می شود ، جایی که آب و هوای بیرون در واقع می تواند بر شرایط داخلی و در نتیجه منطقه راحتی تأثیر بگذارد. در حقیقت ، مطالعات د عزیز و برگر نشان داد كه سرنشینان ساختمانهای با تهویه طبیعی نسبت به طیف وسیعی از درجه حرارت تحمل می كنند. این به دلیل تنظیمات رفتاری و فیزیولوژیکی است ، زیرا انواع مختلفی از فرآیندهای تطبیقی ​​وجود دارد. ASHRAE استاندارد 55-2010 اظهار داشت كه اختلاف در تجربیات حرارتی اخیر ، تغییر در لباس ، در دسترس بودن گزینه های كنترل و تغییر در انتظارات سرنشینان می تواند پاسخهای حرارتی افراد را تغییر دهد.

مدلهای سازگار با آسایش حرارتی در سایر استانداردها مانند استاندارد EN 15251 و استاندارد ISO 7730 اجرا می شوند. در حالی که روشها و نتایج دقیق مشتق با استاندارد تطبیقی ​​ASHRAE 55 کمی متفاوت است ، اما از نظر ظاهری یکسان هستند. تفاوت بزرگتر در کاربرد است. استاندارد انطباقي ASHRAE فقط در مورد ساختمانهايي كه خنك كننده مكانيكي نصب نشده اند اعمال مي شود ، در حاليكه EN15251 قابل اجرا در ساختمان هاي با حالت مختلط است ، مشروط بر اينكه سيستم كار نكند.

اساساً سه دسته سازگاری حرارتی وجود دارد ، یعنی: رفتاری ، فیزیولوژیکی و روانی.

سازگاری روانشناختی
سطح راحتی فرد در یک محیط معین به دلیل عوامل روانشناختی ممکن است به مرور زمان تغییر کرده و سازگار شود. درک ذهنی از راحتی حرارتی ممکن است تحت تأثیر حافظه تجارب قبلی باشد. عادت زمانی اتفاق می افتد که قرار گرفتن در معرض مکرر باعث تعدیل انتظارات آینده و پاسخ به ورودی حسی می شود. این یک عامل مهم در توضیح تفاوت بین مشاهدات میدانی و پیش بینی PMV (بر اساس مدل استاتیک) در ساختمانهای با تهویه طبیعی است. در این ساختمانها رابطه با دمای بیرون از خانه دو برابر پیش بینی شده است.

سازگاری روانشناختی در مدلهای ایستا و انطباقی کاملاً متفاوت است. آزمایش های آزمایشگاهی مدل استاتیک می توانند عوامل انتقال گرما (روانشناختی) را که بر راحتی گزارش شده تأثیر می گذارد ، شناسایی و تعیین کنند. مدل سازگاری محدود به تفاوت گزارش (به نام روانی) بین راحتی مدل شده و گزارش شده است.

راحتی حرارتی به عنوان یک "شرایط ذهن" از نظر روانشناختی تعریف می شود. از جمله عواملی که بر وضعیت ذهن (در آزمایشگاه) تأثیر می گذارد عبارتند از: حس کنترل دما ، آگاهی از دما و ظاهر محیط (آزمایش). یک محفظه آزمایش حرارتی که به نظر می رسد مسکونی "گرم" تر از آن است که مانند داخل یخچال باشد.

سازگاری فیزیولوژیکی
بدن چندین مکانیسم تنظیم حرارتی برای زنده ماندن در محیط های دما شدید دارد. در یک محیط سرد بدن از انقباض عروق استفاده می کند. که باعث کاهش جریان خون به پوست ، دمای پوست و اتلاف گرما می شود. در یک محیط گرم ، گشاد شدن بادی باعث افزایش جریان خون به پوست ، انتقال حرارت و دمای پوست و دفع گرما می شود. اگر علی رغم تنظیمات وازوموتور ذکر شده در بالا ، عدم تعادل وجود داشته باشد ، در یک محیط گرم تولید عرق شروع می شود و سرمایش تبخیری را تأمین می کند. اگر این کافی نباشد ، فشار خون در بدن تنظیم می شود ، دمای بدن ممکن است به 40 درجه سانتیگراد (104 درجه فارنهایت) برسد و گرمازدگی رخ دهد. در یک محیط سرد ، لرزیدن شروع خواهد شد ، به طور غیرمجاز اجبار عضلات به کار و افزایش تولید گرما تا یک عامل 10. اگر تعادل برقرار نشود ، ممکن است هیپوترمی تنظیم شود ، که می تواند کشنده باشد. تنظیم طولانی مدت در دمای شدید ، از چند روز تا شش ماه ، ممکن است منجر به تنظیمات قلبی عروقی و غدد درون ریز شود. آب و هوای گرم ممکن است باعث افزایش حجم خون ، بهبود اثربخشی عروق ، عملکرد بهتر مکانیسم عرق و تنظیم مجدد ترجیحات حرارتی شود. در شرایط سرماخوردگی یا کمبود دمای خون ، تنگ شدن عروق می تواند دائمی شود و در نتیجه باعث کاهش حجم خون و افزایش میزان متابولیسم بدن می شود.

سازگاری رفتاری
در ساختمان های با تهویه مطبوع ، سرنشینان اقدامات زیادی را برای حفظ راحتی خود در شرایطی که شرایط داخل خانه به سمت ناراحتی پیش می رود ، انجام می دهند. بهره برداری از پنجره ها و فن ها ، تنظیم پرده ها / سایه ها ، تغییر لباس و مصرف مواد غذایی و نوشیدنی ها برخی از راهکارهای متداول سازگار است. در میان این موارد ، تنظیم ویندوز رایج ترین است. آن دسته از سرنشینان که این نوع اقدامات را انجام می دهند نسبت به کسانی که این کار را انجام نمی دهند ، در دمای گرمتر احساس خنک تر می کنند.

اقدامات رفتاری بر ورودی های شبیه سازی انرژی به میزان قابل توجهی تأثیر می گذارد ، و محققان در حال توسعه مدل های رفتاری برای بهبود دقت نتایج شبیه سازی هستند. به عنوان مثال ، بسیاری از مدل های باز کردن پنجره وجود دارد که تا به امروز توسعه یافته اند ، اما در مورد عواملی که باعث باز شدن پنجره می شوند ، اجماع وجود ندارد.

ممکن است افراد با شبانه روز تر شدن ، انجام فعالیت های بدنی و حتی انجام کار در شب ، با گرمای فصلی سازگار شوند.

ویژگی و حساسیت
تفاوتهای فردی
حساسیت حرارتی یک فرد توسط توصیف کننده FS اندازه گیری می شود ، که برای افرادی که تحمل کمتری نسبت به شرایط حرارتی غیر ایده آل دارند مقادیر بالاتری را کسب می کند. این گروه شامل زنان باردار ، معلولین و همچنین افرادی است که سن آنها زیر چهارده یا بالاتر از شصت سال است که دامنه بزرگسالان در نظر گرفته می شود. ادبیات موجود شواهد ثابتی را ارائه می دهد که حساسیت به سطوح گرم و سرد را با افزایش سن کاهش می دهد. همچنین شواهدی از کاهش تدریجی اثربخشی بدن در تنظیم حرارتی بعد از سن شصت سالگی وجود دارد. این امر عمدتاً به دلیل پاسخ کاهنده تر مکانیسم های ضد فشار در قسمت های تحتانی بدن است که برای حفظ دمای هسته بدن در مقادیر ایده آل استفاده می شود. افراد سالخورده درجه حرارت گرمتر از بزرگسالان را ترجیح می دهند (76 در مقابل 72 درجه فارنهایت).

عوامل موقعیتی شامل فعالیت های بهداشتی ، روانشناختی ، جامعه شناختی و حرفه ای افراد می باشد.

تفاوتهای جنسیتی بیولوژیکی
در حالی که به نظر می رسد ترجیحات راحتی حرارتی بین جنس ها اندک است ، تفاوت هایی وجود دارد. مطالعات نشان داده است كه مردان از ناراحتی ناشی از افزایش دما بسیار زودتر از زنان گزارش می كنند. مردان نیز سطح بالاتر احساس ناراحتی خود را نسبت به زنان تخمین می زنند. یک مطالعه اخیر ، مردان و زنان را در همان لباس پنبه آزمایش کرده و مشاغل ذهنی را در حین استفاده از شماره گیری رای گیری انجام داده است تا راحتی حرارتی آنها را در تغییر دما گزارش کند. در بسیاری اوقات ، خانمها درجه حرارت بالاتری را ترجیح می دهند. اما در حالی که زنان نسبت به دما حساس تر بودند ، مردان نسبت به سطح رطوبت نسبی حساس تر هستند.

یک مطالعه میدانی گسترده در ساختمانهای مسکونی طبیعی تهویه مطبوع در کوتا کینابالو ، صباح ، مالزی انجام شد. این تحقیق به بررسی حساسیت حرارتی جنس ها نسبت به محیط داخلی در ساختمانهای مسکونی غیر مطبوع پرداخته است. براي تحليل داده ها از رگرسيون سلسله مراتبي چندگانه براي تعديل كننده طبقه بندي استفاده شد. نتایج نشان داد که زنان نسبت به مردان نسبت به مردان نسبت به درجه حرارت هوای داخلی کمی حساس هستند ، در حالی که در اثر بی طرفی حرارتی ، مشخص شد که نرها و ماده ها دارای احساس حرارتی مشابه هستند.

اختلافات منطقه ای
در مناطق مختلف جهان ، نیاز به راحتی حرارتی بسته به آب و هوا متفاوت است. در چین آب و هوا دارای تابستان های گرم و زمستان های سرد است و این امر نیاز به راحتی حرارتی کارآمد دارد. صرفه جویی در مصرف انرژی در رابطه با راحتی حرارتی به دلیل رشد سریع اقتصادی و جمعیت ، در چند دهه گذشته در چین به یک موضوع بزرگ تبدیل شده است. محققان اکنون با کمترین هزینه و همچنین با آسیب کمتری به محیط زیست ، به دنبال راه های گرم کردن و خنک کردن ساختمانها در چین هستند.

در مناطق گرمسیری برزیل ، شهرنشینی در حال ایجاد جزایر گرمایشی شهری (UHI) است. این مناطق شهری هستند که به دلیل هجوم زیاد مردم از مرزهای راحتی حرارتی بالا رفته اند و فقط در فصول راحت باران در محدوده راحتی باران افت می کنند. جزایر گرمایشی شهری با شرایط صحیح می توانند در هر شهر شهری یا منطقه ساخته شده ایجاد شوند.

در منطقه گرم و مرطوب عربستان سعودی ، مسئله آسایش حرارتی در مساجد که مسلمانان برای نماز خواندن به آنجا می روند از اهمیت برخوردار بوده است. آنها ساختمانهای باز بسیار بزرگی هستند که فقط بطور متناوب مورد استفاده قرار می گیرند (جمعه ها برای نماز ظهر بسیار شلوغ هستند) ، تهویه مناسب آنها را سخت می کند. اندازه بزرگ به تهویه زیادی احتیاج دارد ، اما این امر به انرژی زیادی نیاز دارد زیرا ساختمانها فقط برای مدت زمان کوتاه استفاده می شوند. برخی از مساجد مسئله سردی بیش از حد سیستم های HVAC خود را برای مدت طولانی و برخی دیگر بیش از حد داغ می کنند. اثر پشته نیز به دلیل بزرگ بودن آنها در معرض بازی قرار می گیرد و لایه بزرگی از هوای گرم را بر بالای افراد در مسجد ایجاد می کند. طراحی های جدید سیستم های تهویه را در پایین ساختمان ها قرار داده اند تا کنترل دمای بیشتری در سطح زمین انجام شود. مراحل جدید نظارت نیز برای بهبود کارآیی برداشته می شود.

استرس حرارتی
با استرس حرارتی در اشیاء اشتباه گرفته نشود ، که تجربه تغییر مواد را هنگام قرار گرفتن در معرض دمای شدید توصیف می کند.
مفهوم راحتی حرارتی با استرس حرارتی ارتباط نزدیکی دارد. این تلاش برای پیش بینی تأثیر تابش خورشیدی ، حرکت هوا و رطوبت برای پرسنل نظامی است که تحت تمرینات تمرینی یا ورزشکاران در حین مسابقات رقابتی قرار دارند. مقادیر به عنوان درجه حرارت گلوب لامپ مرطوب یا شاخص ناراحتی بیان می شوند. به طور کلی ، انسانها تحت فشارهای گرمایی عملکرد خوبی ندارند. عملکرد افراد تحت استرس حرارتی حدود 11٪ کمتر از عملکرد آنها در شرایط مرطوب طبیعی گرم است. همچنین ، عملکرد انسان در رابطه با استرس حرارتی با توجه به نوع کارهایی که فرد انجام می دهد ، بسیار متفاوت است. برخی از اثرات فیزیولوژیکی استرس گرمایی شامل افزایش جریان خون به پوست ، تعریق و افزایش تهویه است.

پژوهش
عوامل مؤثر بر راحتی حرارتی در دهه 1970 به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفت. بسیاری از این مطالعات منجر به توسعه و پالایش استاندارد ASHRAE 55 شد و در دانشگاه ایالتی کانزاس توسط اوله فانجر و دیگران انجام شد. راحتی درک شده تعامل پیچیده ای از این متغیرها بود. مشخص شد که اکثر افراد از مجموعه ای ایده آل از ارزش ها راضی هستند. از آنجا که دامنه ارزشها به تدریج از ایده آل منحرف می شوند ، تعداد کمتر و کمتر مردم راضی بودند. این مشاهدات می تواند از نظر آماری به عنوان درصد افرادی که از شرایط آسایش و میانگین رأی پیش بینی شده ابراز رضایت می کنند ، بیان شود. این روش توسط مدل راحتی تطبیقی ​​، توسعه یافته از پروژه ASHRAE 884 به چالش کشیده شد ، که نشان داد سرنشینان در طیف گسترده تری از دما راحت بودند.

این تحقیق برای ایجاد برنامه های شبیه سازی انرژی ساختمان (BES) برای ساختمانهای مسکونی کاربرد دارد. به ویژه ساختمانهای مسکونی می توانند در راحتی حرارتی بسیار متفاوت از ساختمانهای عمومی و تجاری باشند. این به دلیل کوچکتر بودن آنها ، تغییر در پوشیدگی لباس و کاربردهای مختلف هر اتاق است. اتاقهای اصلی دغدغه حمام و اتاق خواب است. حمام ها باید در دمای مناسب برای انسان با لباس یا بدون لباس باشند. اتاق های خواب از اهمیت بالایی برخوردار هستند زیرا نیاز به قرار دادن سطوح مختلف لباس و همچنین میزان متابولیک متفاوت افراد در خواب یا بیدار است. ساعتهای ناراحتی یک متریک متداول است که برای ارزیابی عملکرد حرارتی یک فضا استفاده می شود.

تحقیقات راحتی حرارتی در لباس در حال حاضر توسط ارتش انجام می شود. برای بهبود خنک کننده تبخیر در محیط های نظامی ، پوشاک جدید تهویه هوا در حال تحقیق است. برخی از مدل ها بر اساس میزان خنک کننده ای که ارائه می دهند ساخته و آزمایش می شوند.

در بیست سال گذشته ، محققان همچنین مدلهای راحتی حرارتی پیشرفته ای را ایجاد کرده اند که بدن انسان را به بخش های زیادی تقسیم می کند و با در نظر گرفتن تعادل گرما ، ناراحتی حرارتی موضعی را پیش بینی می کند. این امر عرصه جدیدی از مدل سازی راحتی حرارتی را ایجاد کرده است که هدف آن گرم کردن / خنک کردن اجزای انتخابی بدن است.

محیط پزشکی

هر وقت مطالعات ارجاع شده سعی در مورد شرایط حرارتی برای گروههای مختلف سرنشینان در یک اتاق داشته باشند ، این مطالعات به سادگی ارائه مقایسه رضایت از گرمای حرارتی بر اساس مطالعات ذهنی انجام می شود. هیچ مطالعه ای سعی در سازگاری با نیازهای مختلف آسایش حرارتی در مورد انواع مختلف سرنشینانی که اجباری نیستند باید در یک اتاق بمانند. بنابراین ، به نظر می رسد لازم است شرایط مختلف حرارتی مورد نیاز گروههای مختلف سرنشینان در بیمارستانها مورد بررسی قرار گیرد تا نیازهای مختلف آنها در این مفهوم سازگار شود. برای آشتی دادن اختلاف در شرایط راحتی حرارتی مورد نیاز ، توصیه می شود با استفاده از یک سیستم مکانیکی مناسب ، امکان استفاده از محدوده های مختلف دمای تابشی موضعی در یک اتاق را آزمایش کنید.

اگرچه تحقیقات مختلفی در مورد آسایش حرارتی بیماران در بیمارستان ها انجام می شود ، اما بررسی تأثیر شرایط آسایش حرارتی بر کیفیت و کمیت بهبودی بیماران در بیمارستان ها نیز ضروری است. همچنین تحقیقات اصلی وجود دارد که نشان می دهد ارتباط بین راحتی حرارتی برای کارکنان و میزان بهره وری آنها وجود دارد ، اما هیچ مطالعه ای به صورت جداگانه در بیمارستان های این زمینه انجام نشده است. بنابراین ، تحقیقات برای پوشش و روشهای جداگانه برای این موضوع توصیه می شود. همچنین تحقیق در مورد سیستم های تحویل خنک کننده و گرمایش برای بیمارانی که سطح پایین سیستم ایمنی بدن (مانند بیماران HIV ، بیماران سوخته و غیره) دارند ، توصیه می شود. زمینه های مهمی وجود دارد که هنوز هم می توان به آنها از جمله راحتی حرارتی برای کارکنان و ارتباط آن با بهره وری از آنها ، استفاده از سیستم های گرمایشی مختلف برای جلوگیری از هیپوترمی در بیمار و بهبود آسایش حرارتی به طور همزمان توجه کرد.

سرانجام ، تعامل بین مردم ، سیستم ها و طراحی معماری در بیمارستان ها زمینه ای است که در آن به کار بیشتر لازم است تا دانش دانش مربوط به طراحی ساختمان ها و سیستم ها برای آشتی دادن بسیاری از عوامل متضاد برای اشغال این ساختمان ها انجام شود.

سیستم های راحتی شخصی
سیستمهای راحتی شخصی (PCS) به دستگاهها یا سیستمهایی اطلاق می شوند که شخص سرنشین ساختمان را شخصاً گرم یا خنک می کند. این مفهوم بر خلاف سیستم های مرکزی HVAC که دارای تنظیمات دمای یکنواخت برای مناطق وسیع هستند ، بهتر ارزیابی می شود. سیستم های راحتی شخصی شامل انواع فن و پخش کننده هوا از انواع مختلفی است (به عنوان مثال فن های میز ، نازل ها و دیافراگم های شکاف ، فن های سربار ، پنکه های پر سرعت با حجم زیاد و غیره) و منابع شخصی سازی شده از گرمای تابشی یا رسانا (کفش پیاده روی ، پاشنه باز ، بطری های آب گرم) و غیره.). PCS این توانایی را دارد که نیازهای راحتی فردی را بسیار بهتر از سیستمهای HVAC فعلی برآورده سازد ، زیرا تفاوتهای بین فردی در احساس گرما به دلیل سن ، جنس ، توده بدن ، میزان متابولیک ، لباس و سازگاری حرارتی می تواند متغیر دمای معادل 2-5 K باشد. ، که برای یک سیستم HVAC مرکزی و یکنواخت امکان پذیر نیست. علاوه بر این ، تحقیقات نشان داده است که توانایی درک شده برای کنترل دمای حرارتی فرد تمایل به گسترش دامنه دمای قابل تحمل دارد. به طور سنتی ، از دستگاه های PCS در جدا سازی از یکدیگر استفاده شده است. با این حال ، توسط Andersen و همکاران پیشنهاد شده است. (2016) که شبکه ای از دستگاههای PCS که میکروزونهای متصل به آسانی حرارتی ایجاد کرده و اطلاعات سرنشین را در زمان واقعی گزارش داده و به درخواستهای تحریک برنامه ای پاسخ می دهند (به عنوان مثال مهمانی ، کنفرانس ، یک کنسرت و غیره) می تواند با سرنشینان ترکیب شود - برنامه های کاربردی ساختمان را آگاه کنید تا روشهای جدید حداکثر راحتی را فعال کنید.

برج خنک کننده

برج خنک کننده وسیله ای برای رد گرما است که از طریق خنک کردن یک جریان آب تا دمای پایین ، گرمای زباله موجود در جو را رد می کند. برجهای خنک کننده ممکن است یا از تبخیر آب برای از بین بردن حرارت فرآیند و خنک کردن مایعات کار در نزدیکی دمای هوای لامپ مرطوب استفاده کنند یا در صورت برج های خنک کننده مدار بسته بسته ، فقط به هوا تکیه کنید تا مایعات کار را خنک کند تا در نزدیکی دمای هوا لامپ خشک.

کاربردهای متداول شامل خنک کردن آب در حال گردش مورد استفاده در پالایشگاه های نفتی ، پتروشیمی و سایر نیروگاه های شیمیایی ، نیروگاه های حرارتی ، نیروگاه های هسته ای و سیستم های HVAC برای خنک کننده ساختمانها است. طبقه بندی بر اساس نوع القای هوا به برج انجام می شود: انواع اصلی برجهای خنک کننده پیش نویس طبیعی و برج های خنک کننده القایی هستند.

برج های خنک کننده در اندازه از واحدهای کوچک بام تا ساختارهای بسیار بزرگ هیپربلوئید (مانند تصویر مجاور) متفاوت است که می تواند تا 200 متر (660 فوت) بلند و 100 متر قطر 330 فوت یا سازه های مستطیل شکل داشته باشد. طول بیش از 40 متر (130 فوت) و 80 متر (260 فوت) طول داشته باشد. برجهای خنک کننده هایپربلوئید غالباً با نیروگاههای هسته ای همراه هستند ، اگرچه در بعضی از کارخانه های ذغال سنگ و تا حدی در برخی از نیروگاه های بزرگ شیمیایی و دیگر صنعتی نیز مورد استفاده قرار می گیرد. اگرچه این برجهای بزرگ بسیار برجسته هستند ، اما اکثریت قریب به اتفاق برجهای خنک کننده بسیار کوچکتر هستند ، از جمله بسیاری از واحدهای نصب شده بر روی و یا در نزدیکی ساختمانها برای تخلیه گرما از تهویه مطبوع.

برج خنک کننده حلقه باز تبخیر و اجباری معمولی که گرما را از حلقه آب کندانسور یک واحد چیلر صنعتی رد می کند.

برج های خنک کننده طبیعی برج هایپربلویید خنک کننده در ایستگاه برق Didcot (انگلستان)

برج خنک کننده اجباری اجباری (ارتفاع: 34 متر) و برج خنک کننده مرطوب طبیعی (ارتفاع: 122 متر) در وستفالن آلمان.

برج خنک کننده مرطوب پیش ساخته طبیعی "استتار شده" در درسدن (آلمان)

تاریخ
برج های خنک کننده در قرن نوزدهم بواسطه ایجاد کندانسورها جهت استفاده با موتور بخار سرچشمه گرفته است. کندانسورها با استفاده از آب نسبتاً خنک ، از طریق روشهای مختلف ، بخار را که از سیلندرها یا توربین ها خارج می شوند ، متراکم می کنند. این باعث کاهش فشار عقب می شود که به نوبه خود باعث کاهش مصرف بخار و در نتیجه مصرف سوخت می شود و در عین حال باعث افزایش قدرت و بازیافت دیگ بخار می شود. با این حال کندانسورها به منبع کافی آب خنک کننده احتیاج دارند که بدون آن عملی نیستند. تخمین زده می شود که مصرف آب خنک کننده توسط نیروگاه های پردازش داخل کشور و نیروگاه ها تا سال 2040- 2069 میزان دسترسی نیرو برای اکثر نیروگاه های حرارتی را کاهش می دهد. در حالی که استفاده از آب برای موتورهای دریایی مشکلی ندارد ، اما برای بسیاری از سیستمهای زمینی محدودیت قابل توجهی را ایجاد می کند.

در اواخر قرن بیستم ، چندین روش تبخیر شده برای بازیافت آب خنک کننده در مناطقی که فاقد یک منبع آب تأسیس هستند ، و همچنین در مکان های شهری که ممکن است منبع آب شهری از تأمین کافی برخوردار نباشد ، استفاده می شد. قابل اعتماد در مواقع تقاضا؛ یا در غیر این صورت برای رفع نیازهای خنک کننده کافی است. در مناطقی با زمین در دسترس ، سیستم ها به صورت استخرهای خنک کننده استفاده می شدند. در مناطقی که دارای زمین محدود هستند ، مانند شهرها ، برج های خنک کننده را در نظر گرفتند.

این برج های اولیه یا در پشت بام ساختمان ها یا به عنوان سازه های ایستاده مستقر بودند ، که توسط هواداران تأمین می شدند یا به جریان هوا طبیعی تکیه می کردند. یک کتاب درسی مهندسی آمریکایی از سال 1911 یکی از طرح ها را به عنوان "یک پوسته مدور یا مستطیل صفحه ای از نور" توصیف می کند ، در واقع ، یک دودکش دودکش که به صورت عمودی کوتاه شده است (از ارتفاع 20 تا 40 فوت) و به صورت جانبی بسیار بزرگ شده است. توزیع فرورفتگی هایی که آب آن از کندانسور باید پمپ شود ، از این طریق "تشک" ساخته شده از برش های چوبی یا صفحه های سیم بافته شده ، که فضای داخل برج را پر می کند ، پایین می آید. "

یک برج خنک کننده هایپربلوئید در سال 1918 توسط مهندسین هلندی فردریک ون ایترسون و جرارد کویپرز ثبت اختراع شد. اولین برجهای خنک کننده هایپربلوئید در سال 1918 در نزدیکی هایلن ساخته شد. اولین ها در انگلستان در سال 1924 در نیروگاه Lister Drive در لیورپول ، انگلیس ساخته شد تا آب خنک شده مورد استفاده در یک نیروگاه برق زغال سنگ را خنک کنند.

حکاکی در سال 1902 "برج خنک کننده بدون فن Barnard" ، یک برج خنک کننده تبخیر اولیه اولیه که به جای یک فن به تکیه گاه طبیعی و طرف های باز متکی بود. آب خنک شده از بالا به الگوی شعاعی تشک های سیم عمودی سیم پاشیده می شد.

طبقه بندی با استفاده
گرمایش ، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC)
برج خنک کننده HVAC (گرمایش ، تهویه و تهویه هوا) برای دفع ("رد") گرمای ناخواسته از چیلر استفاده می شود. چیلرهای خنک شده در آب به دلیل دفع گرما در برابر آب برج در دمای نزدیک لامپهای مرطوب ، در مقایسه با چیلرهای خنک کننده هوا معمولاً از نظر انرژی بیشتری کارایی دارند. چیلرهای خنک شده با هوا باید گرما را در دمای بالاتر لامپ خشک رد کنند ، و بنابراین اثر کمتری از چرخه کاروت معکوس پایین دارند. در مناطقی که دارای آب و هوای گرم است ، ساختمانهای بزرگ اداری ، بیمارستان ها و مدارس معمولاً از یک یا چند برج خنک کننده به عنوان بخشی از سیستم های تهویه مطبوع خود استفاده می کنند. به طور کلی برج های خنک کننده صنعتی بسیار بزرگتر از برج های HVAC هستند. استفاده از HVAC از یک برج خنک کننده برج خنک کننده را با یک چیلر با آب خنک کننده یا میعان کننده آب سرد جفت می کند. تهویه مطبوع به عنوان حذف 12،000 BTU در ساعت (3500 W) تعریف شده است. تن معادل آن در طرف برج خنک کننده در واقع حدود 15،000 BTU / ساعت (4400 W) را بخاطر گرمای اضافی زباله معادل انرژی مورد نیاز برای رانندگی کمپرسور چیلر رد می کند. این تن معادل به عنوان دفع گرما در خنک کردن 3 گالن در دقیقه (1.500 پوند در ساعت) آب 10 درجه فارنهایت (6 درجه سانتیگراد) تعریف شده است ، که فرض می شود ضریب چیلر عملکرد (15P) در حدود 15000 BTU در ساعت باشد. از 4.0. [10] این COP معادل نسبت بهره وری انرژی (EER) 14 است.

دو برج خنک کننده HVAC در پشت بام یک مرکز خرید (دارستاد ، هسن ، آلمان)

برج های خنک کننده همچنین در سیستم های HVAC استفاده می شود که دارای پمپ های حرارتی متعدد منبع آب هستند که یک حلقه مشترک آب لوله کشی دارند. در این نوع سیستم ، آبی که در داخل حلقه آب گردش می کند ، هرگاه پمپ های حرارتی در حالت خنک کننده کار می کنند ، گرما را از خازن پمپ های حرارتی خارج می کند ، سپس از برج خنک کننده نصب شده خارجی استفاده می شود تا گرما را از حلقه آب خارج کرده و رد کند. آن را به جو. در مقابل ، هنگامی که پمپ های حرارتی در حالت گرمایش کار می کنند ، کندانسورها گرما را از آب حلقه بیرون می آورند و آن را در فضایی که گرم می شود رد می کنند. هنگامی که از حلقه آب در درجه اول برای تأمین گرمای ساختمان استفاده می شود ، برج خنک کننده به طور معمول خاموش می شود (و برای جلوگیری از آسیب در یخ زدگی ممکن است تخلیه یا زمستان شود) ، و گرما توسط سایر روش ها ، معمولاً از دیگهای بخار جداگانه تأمین می شود.

سلول برج خنک کننده حلقه باز با مواد پر کننده ، و آب در گردش قابل مشاهده است

برجهای خنک کننده صنعتی
از برجهای خنک کننده صنعتی می توان برای از بین بردن گرما از منابع مختلفی مانند ماشین آلات یا مواد فرآیند گرم شده استفاده کرد. استفاده اولیه از برجهای خنک کننده بزرگ و صنعتی ، از بین بردن گرمای جذب شده در سیستمهای خنک کننده در گردش است که در نیروگاهها ، پالایشگاههای نفتی ، نیروگاههای پتروشیمی ، کارخانجات فرآوری گاز طبیعی ، کارخانجات فرآوری مواد غذایی ، کارخانجات نیمه رسانا و سایر صنعتی استفاده می شود. امکاناتی مانند در خازن ستونهای تقطیر ، برای خنک کردن مایع در تبلور و غیره. میزان گردش آب خنک کننده در یک نیروگاه معمولی زغال سنگ 700 مگاوات معمولی با برج خنک کننده حدود 71.600 متر مکعب در ساعت است (315،000 گالن آمریکا در هر دقیقه) و آب در حال گردش به میزان آرایش آب تأمین شاید 5 درصد (یعنی 3600 متر مکعب در ساعت) نیاز دارد.

برجهای خنک کننده صنعتی برای نیروگاه

اگر در همان گیاه برج خنک کننده وجود نداشته باشد و یکبار از طریق آب خنک کننده از آن استفاده شود ، نیاز به حدود 100000 متر مکعب در ساعت دارد. یک آب بزرگ خنک کننده به طور معمول سالانه میلیون ها ماهی و لارو را می کشد ، زیرا موجودات زنده روی صفحه های ورودی قرار می گیرند. مقدار زیادی از آب باید به طور مداوم به اقیانوس ، دریاچه یا رودخانه ای که از آن بدست می آمد ، برگردانده و به طور مداوم مجدداً برای گیاه تهیه می شد. علاوه بر این ، تخلیه مقادیر زیادی آب گرم ممکن است دمای رودخانه یا دریاچه دریافت کننده را به سطح غیرقابل قبول برای اکوسیستم محلی افزایش دهد. افزایش دمای آب باعث می شود ماهی و سایر موجودات آبزی را از بین ببرد ، یا همچنین می تواند باعث افزایش موجودات نامطلوب مانند گونه های تهاجمی صدف های گورخر یا جلبک ها شود. یک برج خنک کننده به منظور جابجایی گرما در جو به جای آن و انتشار باد و هوا گرما را در یک منطقه بسیار بزرگتر از آنکه آب گرم بتواند گرما را در بدن از آب پخش کند ، پخش می کند. آب خنک کننده تبخیر نمی تواند برای اهداف بعدی مورد استفاده قرار گیرد (غیر از باران در جایی) ، در حالی که می توان از آب خنک کننده فقط سطح استفاده کرد. برخی از نیروگاه های زغال سنگ و هسته ای واقع در مناطق ساحلی از آب یک بار از طریق اقیانوس استفاده می کنند. اما حتی در آنجا ، محل خروج آب تخلیه دریایی به طراحی بسیار دقیق نیاز دارد تا از مشکلات زیست محیطی جلوگیری شود.

برج های خنک کننده صنعتی برای صنایع فرآوری میوه

پالایشگاه های نفتی دارای سیستم برج خنک کننده بسیار بزرگ نیز هستند. یک پالایشگاه بزرگ معمولی که روزانه 40،000 تن نفت خام را پردازش می کند (300،000 بشکه (48،000 متر مکعب در روز)) در حدود 80،000 متر مکعب آب در ساعت از طریق سیستم برج خنک کننده خود گردش می کند.

بلندترین برج خنک کننده جهان برج خنک کننده 202 متر (663 فوت) ایستگاه نیروگاه حرارتی کلیسیند در جالاوار ، راجستان ، هند است.

طبقه بندی بر اساس ساخت
نوع بسته بندی
این نوع برج های خنک کننده از قبل کارخانه ای هستند و به راحتی می توان آنها را از روی کامیون ها حمل کرد ، زیرا این دستگاه ها جمع و جور هستند. ظرفیت برجهای نوع بسته بندی محدود است و به همین دلیل معمولاً توسط تسهیلات با نیاز به گرمازدایی کم مانند کارخانه های فرآوری مواد غذایی ، کارخانه های نساجی ، برخی کارخانه های فرآوری مواد شیمیایی یا ساختمانهایی مانند بیمارستان ها ، هتل ها ، مراکز خرید ، کارخانه های خودروسازی ترجیح داده می شوند. و غیره.

به دلیل استفاده مکرر آنها در مناطق مسکونی یا نزدیک ، کنترل سطح صدا مسئله ای نسبتاً مهمتر برای برج های خنک کننده نوع بسته است.

برج خنک کننده درست شده

برج های خنک کننده درست شده

نوع نصب شده در مزرعه
امکاناتی از قبیل نیروگاهها ، نیروگاه های فرآوری فولاد ، پالایشگاه های نفتی یا نیروگاه های پتروشیمی معمولاً به دلیل ظرفیت بیشتر برای دفع گرما ، برجهای خنک کننده نوع برجسته نصب می کنند. برجهای برجسته درست در مقایسه با برجهای خنک کننده نوع بسته بندی معمولاً از نظر اندازه بسیار بزرگتر هستند.

برج خنک کننده Brotep-Eco

یک برج خنک کننده ساخته شده از میدان معمولی دارای یک ساختار پلاستیکی تقویت شده با فیبر (FRP) ، روکش FRP ، یک واحد مکانیکی برای پیش نویس هوا ، حذف کننده رانش است.

روش های انتقال حرارت
با توجه به مکانیسم انتقال حرارت مورد استفاده ، انواع اصلی عبارتند از:

برجهای خنک کننده مرطوب (یا برجهای خنک کننده مدار باز) بر اساس اصل خنک کننده تبخیر عمل می کنند. مایع کار و مایع تبخیر شده (معمولاً آب) یکسان هستند.
برجهای خنک کننده مدار بسته (یا کولرهای مایع) مایع کار را از طریق یک لوله لوله عبور می دهند ، که بر روی آن آب تمیز اسپری می شود و پیش نویس ناشی از فن استفاده می شود. عملکرد انتقال حرارت حاصل نزدیک به برج خنک کننده مرطوب است ، با این تفاوت که مایعات کار را از قرار گرفتن در معرض و آلودگی محیط زیست محافظت می کند.
برجهای خنک کننده خشک برجهای خنک کننده مدار بسته هستند که با انتقال حرارت از طریق سطحی که مایع کار را از هوای محیط جدا می کند مانند لوله در مبدل حرارتی هوا با استفاده از انتقال حرارت همرفتی کار می کنند. آنها از تبخیر استفاده نمی کنند.
برجهای خنک کننده ترکیبی برجهای خنک کننده مدار بسته هستند که می توانند بین عملکرد مرطوب و خشک جابجا شوند. این به تعادل در صرفه جویی در مصرف آب و انرژی در انواع شرایط آب و هوایی کمک می کند.
در یک برج خنک کننده مرطوب (یا برج خنک کننده مدار باز) ، اگر هوا نسبتاً خشک باشد ، می توان در دمای پایین تر از دمای لامپ هوای محیط خنک شد ، (اگر به نظر می رسد هوا نسبتاً خشک است (نگاه کنید به نقطه شبنم و روان سنجی)). از آنجا که هوای محیط از جریان آب خارج می شود ، بخش کمی از آب تبخیر می شود و انرژی لازم برای تبخیر بخشی از آب از جرم باقیمانده آب گرفته می شود ، بنابراین دمای آن کاهش می یابد. تقریباً 970 BTU انرژی گرما برای هر پوند آب تبخیر شده (2 MJ / kg) جذب می شود. تبخیر باعث ایجاد شرایط اشباع هوا می شود و دمای آب فرآوری شده توسط برج را به مقدار نزدیک به دمای لامپ مرطوب که پایین تر از دمای لامپ های خشک محیط است ، کاهش می دهد ، تفاوت این میزان با رطوبت اولیه هوای محیط تعیین می شود.

برج خنک کننده بسته بندی

برای دستیابی به عملکرد بهتر (خنک کننده بیشتر) ، از واسطه ای به نام پر کردن برای افزایش سطح سطح و زمان تماس بین جریان هوا و آب استفاده می شود. پاشش پاشش شامل مواد است که برای قطع جریان آب ایجاد می شود و باعث پاشیدن آب می شود. پر کننده فیلم از ورقهای نازک از مواد (معمولاً PVC) تشکیل شده است که آب بر روی آن جریان می یابد. برای بهبود انتقال حرارت ، هر دو روش باعث افزایش سطح سطح و زمان تماس بین سیال (آب) و گاز (هوا) می شوند.

روشهای تولید جریان هوا
با توجه به ترسیم هوا از طریق برج ، سه نوع برج خنک کننده وجود دارد:

• پیش نویس طبیعی - از یک دودکش بلند استفاده می کند. هوای گرم و مرطوب بطور طبیعی به دلیل اختلاف چگالی در مقایسه با هوای خشک و خنک کننده در بیرون هوا افزایش می یابد. هوای مرطوب گرم نسبت به هوای خشک با همان فشار کمتر متراکم است. این شناور هوای مرطوب جریان هوای بالایی را از طریق برج ایجاد می کند.
• پیش نویس مکانیکی - از موتورهای فن محور برای نیرو یا جلب هوا از طریق برج استفاده می کند.
• پیش نویس القایی - برج پیش نویس مکانیکی با فن در قسمت تخلیه (در بالای) که هوا را از طریق برج بیرون می کشد. فن باعث تخلیه هوای مرطوب و گرم می شود. این امر باعث می شود سرعت هوای کم و زیاد از هوا خارج شود و احتمال بازگشت گردش هوا را که در آن تخلیه می شود دوباره به داخل ورودی هوا کاهش دهد. این چیدمان فن / باله به عنوان ترسیم نیز شناخته می شود.
• پیش نویس اجباری - برج پیش نویس مکانیکی با پنکه ای از نوع دمنده در ورودی. پنکه هوا را وارد برج می کند و سرعت هوای ورودی و خروجی کم ایجاد می کند. سرعت کم خارج شدن بسیار مستعد ابتلا به چرخش است. با وجود فن در ورودی هوا ، فن به دلیل شرایط انجماد مستعد ابتلا به عوارض بیشتری است. یک نقطه ضعف دیگر این است که یک طرح اجباری اجباری معمولاً به اسب بخار حرکتی بیشتری نیاز دارد تا یک پیش نویس القایی معادل. مزیت طرح پیش نویس اجباری ، توانایی آن در کار با فشار استاتیک بالا است. چنین تنظیماتی می تواند در فضاهای محدودتر و حتی در برخی از شرایط داخلی نصب شود. این هندسه فن / باله همچنین به عنوان ضربه به درون نیز شناخته می شود.
• پیش نویس طبیعی به کمک فن - نوع ترکیبی است که مانند یک پیش نویس طبیعی به نظر می رسد ، اگرچه جریان هوا توسط یک فن کمک می کند.

برجهای خنک کننده هایپربلوئید (گاهی اوقات به اشتباه به عنوان هایپربولیک شناخته می شوند) به دلیل استحکام ساختاری و حداقل استفاده از مواد ، به استاندارد طراحی برای کلیه برجهای خنک کننده پیش نویس طبیعی تبدیل شده اند. شکل hyperboloid همچنین در تسریع جریان هوای همرفت به سمت بالا ، بهبود بازده خنک کننده کمک می کند. این طرح ها به طور گسترده با نیروگاه های هسته ای در ارتباط هستند. با این حال ، این انجمن گمراه کننده است ، زیرا اغلب از همین نوع برجهای خنک کننده در نیروگاههای بزرگ با ذغال سنگ نیز استفاده می شود. برعکس ، همه نیروگاههای هسته ای دارای برج خنک کننده نیستند و برخی در عوض مبدلهای حرارتی خود را با آب دریاچه ، رودخانه یا اقیانوس خنک می کنند.

راندمان حرارتی تا 92٪ در برج های خنک کننده ترکیبی مشاهده شده است.

دسترسی به پله ها در پایه برج خنک کننده هایپرلوئید عظیم حس مقیاس آن (انگلستان)

طبقه بندی توسط جریان هوا به آب
گردش متقابل
معمولاً هزینه اولیه و بلند مدت کمتر است ، بیشتر به دلیل نیاز پمپ.

Crossflow طرحی است که در آن جریان هوا به صورت عمود بر جریان آب هدایت می شود (نمودار سمت چپ را ببینید). جریان هوا برای دیدار با ماده پر شده یک یا چند چهره عمودی برج خنک کننده را وارد می کند. جریان آب (عمود بر هوا) از طریق پر کردن توسط گرانش. هوا از طریق پر شدن ادامه می یابد و بدین ترتیب جریان آب در یک قطعه پلن باز قرار می گیرد. سرانجام ، یک هوادار هوا را بیرون می کند تا وارد جو شود.

برج خنک کننده گردش جریان پیش نویس مکانیکی که در یک برنامه HVAC استفاده می شود

حوضچه توزیع یا آب گرم تشکیل شده از یک تابه عمیق با سوراخ یا نازل در قسمت زیرین آن ، در نزدیکی بالای برج برج عبور قرار دارد. جاذبه ، آب را از طریق نازل ها به طور یکنواخت در سراسر مواد پر کننده توزیع می کند.

برج خنک کننده گردش متقاطع بسته بندی

مزایای استفاده از طرح گردش خون:

• توزیع آب گرانش امکان استفاده از پمپ ها و نگهداری کمتر را در هنگام استفاده امکان پذیر می کند.
• اسپری بدون فشار جریان متغیر را ساده می کند.

معایب طراحی جریان متقابل:

• بیشتر از طرح های ضد جریان مستعد انجماد هستند.
• جریان متغیر در برخی شرایط بی فایده است.
• بیشتر مستعد ابتلا به خاک در پر از طرح های ضد جریان ، به خصوص در مناطق گرد و غبار و ماسه ای.

پیشخوان
در یک طراحی ضد جریان ، جریان هوا مستقیماً مخالف جریان آب است (نمودار را در سمت چپ مشاهده کنید). جریان هوا ابتدا وارد یک فضای باز در زیر پر کننده رسانه می شود و سپس به صورت عمودی کشیده می شود. آب از طریق نازلهای تحت فشار در نزدیکی بالای برج پاشیده می شود و سپس از طریق پر ، روبروی جریان هوا ، به سمت پایین جریان می یابد.

مزایای طراحی ضد جریان:

• توزیع آب اسپری باعث می شود برج از مقاوم در برابر یخ زدگی استفاده کند.
• فروپاشی آب در اسپری انتقال حرارت را مؤثرتر می کند.

برج های خنک کننده ضد فشار پیش نویس

معایب طراحی ضد جریان:

• معمولاً هزینه اولیه و بلند مدت بالاتر است ، در درجه اول به دلیل نیاز پمپ.
• استفاده از جریان متغیر آب دشوار است ، زیرا ویژگی های اسپری ممکن است تأثیر منفی بگذارد.
• به طور معمول noisier ، به دلیل ارتفاع بیشتر از ریزش آب از کف پر به درون حوضه آب سرد

برج خنک کننده نوع بسته پیش نویس پیشخوان

جنبه های مشترک
جنبه های مشترک هر دو طرح:

• فعل و انفعالات جریان هوا و آب باعث می شود که یکسان سازی جزئی دما و تبخیر آب انجام شود.
• هوا ، که اکنون با بخار آب اشباع شده است ، از بالای برج خنک کننده تخلیه می شود.
• از "حوضه جمع آوری" یا "حوضه آب سرد" برای جمع آوری و نگهداری آب خنک شده پس از تعامل آن با جریان هوا استفاده می شود.
• هر دو طرح گردش و جریان ضد جریان می توانند در پیش نویس های طبیعی و برج های خنک کننده پیش نویس مکانیکی مورد استفاده قرار گیرند.

تعادل مواد برج خنک کننده مرطوب
از نظر کمی ، تعادل مواد پیرامون یک سیستم برج خنک کننده تبخیر مرطوب و متغیرهای عملیاتی میزان جریان حجمی آرایشگر ، تبخیر و خسارات ناشی از بادگیر ، نرخ برداشت و چرخه غلظت اداره می شود.

در نمودار مجاور ، آب پمپ شده از حوضه برج ، آب خنک کننده ای است که از طریق کولرهای فرآیند و کندانسورها در یک تأسیسات صنعتی هدایت می شود. آب خنك گرما را از جريان هاي داغ فرآيندي كه نياز به خنك كردن يا چگالش دارند ، جذب مي كند و گرماي جذب شده باعث گردش آب در گردش مي شود. آب گرم به بالای برج خنک کننده برمی گردد و به سمت پایین مواد پر شده درون برج می پیچد. با پایین آمدن هوا ، هوای محیطی که از طریق برج بالا می رود یا با پیش نویس طبیعی یا با استفاده از پیش نویس اجباری با استفاده از فن های بزرگ در برج ، تماس می گیرد. این تماس باعث می شود تا مقدار کمی از آب به عنوان بادگیر یا رانش (W) و مقداری آب (E) از بین برود. گرمای مورد نیاز برای تبخیر آب از خود آب حاصل می شود که باعث می شود آب دوباره به دمای اصلی آب حوضه خنک شود و سپس آب برای بازیافت آماده باشد. آب تبخیر شده نمک های محلول خود را در بخش عمده ای از آب که تبخیر نشده قرار می دهد ، بنابراین غلظت نمک را در آب خنک کننده در گردش می کند. برای جلوگیری از زیاد شدن غلظت نمک آب ، بخشی از آب برای دفع خارج یا دمیده می شود. آرایش آب شیرین (M) برای جبران از بین رفتن آب تبخیر شده ، آب از بین رفتن بادگیر و آب قابل برداشت به حوضه برج تهیه می شود.

برج خنک کننده ضد جریان ، ناشی از فن

با استفاده از این سرعت جریان و واحدهای بعدی غلظت:

M = آب آرایش در m3 / h
C = گردش آب در m3 / h
د = آب کشیده شده در m3 / h
E = آب تبخیر شده در m3 / h
W = از دست دادن باد در آب در m3 / h
X = غلظت در ppmw (از هر نمکی کاملاً محلول ... معمولاً کلریدها)
XM = غلظت کلریدها در آب آرایش (M) ، در ppmw
XC = غلظت کلریدها در آب در گردش (C) ، در ppmw
چرخه = چرخه غلظت = XC / XM (بدون بعد)
ppmw = قطعات در هر میلیون وزن
پس از آن تعادل آب در کل سیستم وجود دارد: [18]

M = E + D + W

چرخه غلظت
چرخه غلظت نشان دهنده تجمع مواد معدنی محلول در آب خنک کننده چرخشی است. تخلیه برداشت (یا انفجار) در اصل برای کنترل ساخت این مواد معدنی مورد استفاده قرار می گیرد.

شیمی آب آرایش ، از جمله مقدار مواد معدنی محلول ، می تواند بسیار متفاوت باشد. آبهای آرایش کم مواد معدنی محلول مانند آبهای سطحی (دریاچه ها ، رودخانه ها و غیره) نسبت به فلزات (خورنده) تهاجمی هستند. آبهای آرایشی از منابع آب زیرزمینی (مانند چاه ها) معمولاً از نظر مواد معدنی بالاتر هستند و به عنوان مقیاس پذیری (رسوب مواد معدنی) تمایل دارند. افزایش مقدار مواد معدنی موجود در آب با دوچرخه باعث می شود آب نسبت به لوله کشی کمتر باشد. با این حال ، مقادیر بیش از حد مواد معدنی می تواند باعث مشکلات پوسته پوسته شدن شود.
با افزایش چرخه غلظت ، ممکن است آب نتواند مواد معدنی را در محلول نگه دارد. هنگامی که میزان حلالیت این مواد معدنی بیش از حد باشد ، می توانند به عنوان مواد جامد معدنی از آب درآیند و باعث ایجاد مشکل در رسوب و تبادل گرما در برج خنک کننده یا مبدل های حرارتی شوند. دمای آب چرخشی ، لوله کشی و سطوح تبادل گرما مشخص می کند که کجا و کجا مواد معدنی از آب چرخشی رسوب می شود. غالباً یک مشاور حرفه ای تصفیه آب ، آب آرایش و شرایط کار برج خنک کننده را ارزیابی کرده و دامنه مناسبی را برای چرخه غلظت پیشنهاد می کند. استفاده از مواد شیمیایی تصفیه آب ، پیش تصفیه مانند نرم شدن آب ، تنظیم pH و سایر تکنیک ها می تواند دامنه قابل قبول چرخه غلظت را تحت تأثیر قرار دهد.

چرخه غلظت در اکثر برجهای خنک کننده معمولاً بین 3 تا 7 است. در ایالات متحده آمریکا ، بسیاری از منابع آب از چاه آب استفاده می کنند که دارای سطح قابل توجهی از مواد جامد محلول است. از طرف دیگر ، یکی از بزرگترین منابع آب ، برای شهر نیویورک ، دارای منبع آب باران سطحی از نظر کانی بسیار کم است. بنابراین برجهای خنک کننده در آن شهر غالباً مجاز به تمرکز 7 یا بیشتر چرخه غلظت هستند.

از آنجا که چرخه بالاتر غلظت نشان دهنده آب کمتری می باشد ، تلاش برای حفظ آب ممکن است بر افزایش چرخه غلظت متمرکز شود.
آب بازیافت شده بسیار تصفیه شده ممکن است وسیله ای مؤثر در کاهش مصرف برج خنک کننده آب قابل شرب باشد ، در مناطقی که آب آشامیدنی کمیاب است.

رابطه بین چرخه غلظت و سرعت جریان در برج خنک کننده

نگهداری
آلودگی ها و زباله های قابل مشاهده را از حوضه آب سرد و سطوح با هر گونه بیوفیلم قابل مشاهده (به عنوان مثال ، لجن) پاک کنید.

مواد ضد عفونی کننده و سایر مواد شیمیایی در برج های خنک کننده و وان های داغ باید به طور مداوم نگهداری و به طور مرتب کنترل شوند.

بررسی های منظم کیفیت آب (به طور خاص سطح باکتری های هوازی) با استفاده از دیسپلید باید انجام شود زیرا وجود موجودات دیگر می تواند با تولید مواد مغذی ارگانیک مورد نیاز برای رشد از لژیونلا حمایت کند.

تصفیه آب
علاوه بر تصفیه آب خنک کننده در گردش در سیستم های بزرگ برج خنک کننده صنعتی برای به حداقل رساندن مقیاس و رسوب ، آب باید برای از بین بردن ذرات فیلتر شود ، همچنین با استفاده از بیوسیدها و جلبک ها به منظور جلوگیری از رشدی که می تواند در جریان مداوم آب تداخل داشته باشد ، فیلتر می شود. در شرایط خاص ، بیوفیلم میکروارگانیسم هایی مانند باکتری ها ، قارچ ها و جلبک ها می توانند خیلی سریع در آب خنک کننده رشد کنند و می توانند راندمان انتقال حرارت برج خنک کننده را کاهش دهند. بیوفیلم را می توان با استفاده از کلر یا سایر مواد شیمیایی کاهش داده یا از آن جلوگیری کرد. یک روش عادی صنعتی استفاده از دو بیوکسید مانند اکسید کننده و غیر اکسید کننده برای تکمیل نقاط قوت و ضعف یکدیگر است و برای اطمینان از طیف گسترده ای از حمله. در بیشتر موارد ، یک بیوکسید اکسید کننده سطح پایدار مداوم استفاده می شود ، و سپس متناوب با یک دوز شوک دوره ای بیوکسیدهای غیر اکسید کننده است.

بیماری لژیونرها

یکی دیگر از دلایل بسیار مهم استفاده از بیوکسیدها در برجهای خنک کننده ، جلوگیری از رشد لژیونلا ، از جمله گونه هایی است که باعث ایجاد لژیونلوز یا بیماری لژیونرها می شوند ، که مهمترین آنها L. پنوموفیلا یا مایکوباکتریوم آویوم است. گونه های مختلف لژیونلا علت بیماری لژیونرها در انسان و انتقال از طریق قرار گرفتن در معرض آئروسل ها است - استنشاق قطرات غبار حاوی باکتری ها. منابع رایج لژیونلا شامل برج های خنک کننده مورد استفاده در سیستم های خنک کننده تبخیر شونده باز ، سیستم های آب گرم خانگی ، چشمه ها و توزیع کننده های مشابه است که به منبع آب عمومی تبدیل می شوند. منابع طبیعی شامل استخرهای آب شیرین و نهرها است.

لژیونلا پنوموفیلا (بزرگنمایی 5000 برابر)

محققان فرانسوی دریافتند که باکتری های لژیونلا از یک برج خنک کننده آلوده بزرگ در یک کارخانه پتروشیمی در پاس-دی کاله فرانسه ، تا 6 کیلومتر (3.7 مایل) از طریق هوا عبور می کردند. در این شیوع 21 نفر از 86 نفری که به عفونت آزمایشگاهی تأیید شده بودند ، کشته شدند.

Drift (یا بادگیر) اصطلاح قطرات آب جریان فرآیند است که برای فرار در تخلیه برج خنک کننده مجاز به فرار است. حذف کننده های رانش به منظور نگهداری نرخ رانش به طور معمول به 0.001-0.005٪ از نرخ گردش گردش استفاده می شود. یک حذف کننده رانش معمولی تغییرات چند جهته جریان هوا را برای جلوگیری از فرار قطرات آب فراهم می کند. یک از بین بردن خوب رانش خوب و طراحی شده می تواند از دست دادن آب و پتانسیل قرار گرفتن در معرض شیمیایی لژیونلا یا تصفیه آب تا حد زیادی را کاهش دهد.

تعداد زیادی از ارگانیسم های میکروسکوپی مانند کلونی های باکتریایی ، قارچ ها و جلبک ها به راحتی می توانند در دمای معتدل زیاد موجود در داخل یک برج خنک کننده رشد کنند.

CDC توصیه نمی کند که مراکز بهداشتی و درمانی به طور مرتب برای باکتری های لژیونلا پنوموفیلا آزمایش کنند. نظارت میکروبیولوژیکی برنامه ریزی شده برای لژیونلا بحث برانگیز است زیرا حضور آن لزوماً اثبات پتانسیل ایجاد بیماری نیست. CDC اقدامات ضد عفونی کننده ضد عفونی را برای تمیز کردن و نگهداری وسایل شناخته شده برای انتقال لژیونلا توصیه می کند ، اما آزمایش های میکروبیولوژیکی مرتباً برنامه ریزی شده برای باکتری ها را توصیه نمی کند. با این وجود ، نظارت برنامه ریزی شده بر روی آب آشامیدنی در بیمارستان ممکن است در تنظیمات خاصی در نظر گرفته شود که افراد در معرض بیماری و مرگ و میر ناشی از عفونت لژیونلا باشند (به عنوان مثال واحد پیوند سلول های بنیادی خونساز یا واحد پیوند اندام جامد). همچنین ، پس از شیوع لژیونولوز ، مقامات بهداشت موافقند که نظارت برای شناسایی منبع و ارزیابی کارآیی زیست کشها یا سایر اقدامات پیشگیری ضروری است.

مطالعات نشان داده است که لژیونلا در 40 تا 60 درصد برجهای خنک کننده است.

واژه شناسی

windage یا drift - قطرات آب که از برج خنک کننده با هوای اگزوز انجام می شود. قطرات رانش غلظت ناخالصی های مشابه با آب ورودی به برج را دارد. سرعت رانش به طور معمول با استفاده از دستگاه های شبیه به بافل ، به عنوان حذف کننده های رانش کاهش می یابد ، که از طریق آن باید هوا پس از خروج از مناطق پر و اسپری برج حرکت کند. همچنین با استفاده از گرمتر شدن دمای هوا در برج خنک کننده ، می توان از رانش کاسته شد.

منفجر شدن - قطرات آب از برج خنک کننده در اثر باد ، به طور کلی در دهانه های ورودی هوا منفجر می شوند. همچنین ممکن است در صورت نبود باد ، آب از طریق پاشیدن یا اشتباه گرفتن آب از بین برود. برای محدود کردن این تلفات از دستگاه هایی مانند صفحات بادی ، لوستر ، دفع کننده های اسپلش و انتقال دهنده های آب استفاده می شود.

ستون - جریان هوای اشباع شده اگزوز که از برج خنک کننده خارج می شود. هنگامی که بخار آب حاوی میعانات در تماس با هوای محیط خنکتر است ، می تواند هوا را مشاهده کند ، مانند هوای اشباع شده در مه های تنفسی فرد در یک روز سرد. در شرایط خاص ، یک برج برج خنک کننده ممکن است خطراتی برای مهگرفتگی یا یخ زدن در محیط اطراف خود ایجاد کند. توجه داشته باشید که آب تبخیر شده در فرآیند خنک کننده ، آب "خالص" است ، برخلاف درصد بسیار کمی از قطرات رانش یا آب منفجر شده از ورودی های هوا.

کشیدن یا منفجر شدن - بخشی از جریان آب در گردش که خارج می شود (معمولاً برای تخلیه تخلیه می شود) به منظور حفظ مقدار کل مواد جامد محلول (TDS) و سایر ناخالصی ها در سطح قابل قبول کم. غلظت بالاتر TDS در محلول ممکن است از راندمان برج خنک کننده بیشتر باشد. هرچند غلظت TDS بالاتر باشد ، خطر مقیاس ، رشد بیولوژیکی و خوردگی بیشتر خواهد بود. میزان دمیدن در درجه اول با اندازه گیری میزان هدایت الکتریکی آب در گردش تعیین می شود. از نظر مواد شیمیایی می توان از رشد بیولوژیکی ، پوسته پوسته شدن و خوردگی جلوگیری کرد (به ترتیب ، بیوئید ، اسید سولفوریک ، مهار کننده خوردگی). از طرف دیگر ، تنها روش عملی برای کاهش هدایت الکتریکی ، افزایش مقدار تخلیه ضربات زدگی و متعاقباً افزایش میزان آب تمیز کننده آرایش است.

صفر خونریزی برای برجهای خنک کننده که به اصطلاح برجهای خنک کننده برای برجهای خنک کننده نیز گفته می شود ، فرایندی برای کاهش قابل توجه نیاز به خونریزی آب با مواد باقیمانده از سیستم با فعال کردن آب برای نگه داشتن مواد جامد بیشتر در محلول است.

آرایش - آبی که برای جبران تلفات آب از جمله تبخیر ، از بین رفتن رانش ، انفجار ، منفجر شدن و غیره باید به سیستم آب در گردش در آن اضافه شود.

نویز - انرژی صوتی که توسط یک برج خنک کننده ساطع می شود و در فاصله و جهت معین شنیده می شود (ضبط می شود). این صدا در اثر برخورداری از آب در حال ریزش ، با حرکت هوا توسط فن ها ، پره های فن در حال حرکت در سازه ، لرزش سازه و موتور ، گیربکس یا کمربندهای محرک ایجاد می شود.

رویکرد - رویکرد اختلاف دما بین دمای آب خنک شده و دمای لامپ مرطوب ورودی هوا است. از آنجا که برج های خنک کننده بر اساس اصول خنک کننده تبخیری است ، حداکثر راندمان برج خنک کننده به دمای لامپ مرطوب هوا بستگی دارد. دمای لامپ خیس نوعی اندازه گیری دما است که منعکس کننده خصوصیات فیزیکی یک سیستم با مخلوط گاز و بخار ، معمولاً بخار هوا و آب است.

محدوده - محدوده اختلاف دما بین ورودی آب گرم و خروج آب خنک است.

پر کردن - در داخل برج ، پر کننده ها برای افزایش سطح تماس و همچنین زمان تماس بین هوا و آب ، به منظور انتقال بهتر گرما فراهم می شوند. راندمان برج به انتخاب و میزان پر شدن بستگی دارد. دو نوع پر کردن وجود دارد که ممکن است مورد استفاده قرار گیرد:
پر کردن نوع فیلم (باعث می شود آب در یک فیلم نازک پخش شود)
پاشش نوع چلپ چلوپ (شکاف جریان آب را شکسته و پیشرفت عمودی آن را قطع می کند)

فیلتراسیون کامل جریان - فیلتراسیون کامل جریان بطور مداوم ذرات را از کل جریان سیستم جدا می کند. به عنوان مثال ، در یک سیستم 100 تنی ، سرعت جریان تقریبا 300 گالن در دقیقه خواهد بود. یک فیلتر انتخاب می شود تا کل جریان 300 گالن در دقیقه را در خود جای دهد. در این حالت فیلتر به طور معمول بعد از برج خنک کننده در قسمت تخلیه پمپ نصب می شود. در حالی که این روش ایده آل برای تصفیه است ، برای سیستم های جریان بالاتر ممکن است از نظر هزینه مضر باشد.

فیلترینگ جریان جانبی - فیلتراسیون جانبی جریان ، اگرچه محبوب و مؤثر است ، اما حفاظت کاملی را ارائه نمی دهد. با تصفیه جریان جانبی ، بخشی از آب به طور مداوم فیلتر می شود. این روش بر اساس این اصل کار می کند که حذف ذرات مداوم باعث تمیز نگه داشتن سیستم می شود. سازندگان به طور معمول فیلترهای جریان جانبی را روی یک اسکیت ، کامل با یک پمپ و کنترل ها بسته بندی می کنند. برای سیستم های جریان بالا ، این روش مقرون به صرفه است. اندازه گیری صحیح یک سیستم فیلتراسیون جریان جانبی برای به دست آوردن عملکرد مطلوب فیلتر بسیار مهم است ، اما بحث در مورد چگونگی اندازه گیری مناسب سیستم جریان جانبی وجود دارد. بسیاری از مهندسان سیستم را اندازه می دهند تا بطور مداوم آب حوضه برج خنک کننده را با نرخ معادل 10٪ از کل جریان گردش خون فیلتر کند. به عنوان مثال ، اگر کل جریان یک سیستم 1200 گالن بر دقیقه باشد (یک سیستم 400 تنی) ، یک سیستم جریان جانبی 120 گالن در دقیقه مشخص می شود.

چرخه غلظت - حداکثر ضرب مجاز برای مقدار مواد مختلف موجود در آب در گردش در مقایسه با مقدار آن مواد موجود در آب آرایش.

چوب معالجه شده - مواد ساختاری برای برجهای خنک کننده که در اوایل دهه 2000 به طور گسترده رها شد. این علیرغم امید به زندگی کوتاه مدت ، هنوز به دلیل کم بودن هزینه اولیه ، گاهی اوقات مورد استفاده قرار می گیرد. عمر چوب های تصفیه شده بسته به شرایط کار برج تغییر می کند ، از جمله تعداد دفعات خاموش شدن ، تصفیه آب در حال گردش و غیره. در شرایط کاری مناسب ، عمر تخمین زده شده از اعضای سازه چوبی تحت تیمار حدود 10 سال است.

شستشو - از بین رفتن مواد شیمیایی نگهدارنده چوب با عمل شستشوی آب که از طریق برج خنک کننده سازه چوب عبور می کند.

FRP pudruded - یک ماده ساختاری مشترک برای برج های خنک کننده کوچکتر ، پلاستیک تقویت شده با فیبر (FRP) به دلیل قابلیت های بالای مقاومت در برابر خوردگی شناخته شده است. Pultruded FRP با استفاده از فناوری pultrusion تولید می شود ، و به معمول ترین ساختاری برج های خنک کننده کوچک تبدیل شده است. این هزینه کمتری را ارائه می دهد و در مقایسه با بتن مسلح ، که هنوز هم برای سازه های بزرگ مورد استفاده قرار می گیرد ، نیاز به نگهداری کمتری دارد.

صفحات را در انتهای برج خنک کننده نیروگاه ایرو (استونی) پر کنید. برج خاموش است و سرهای زیادی از اسپری آب را فاش می کند.

تولید مه
در شرایط خاص محیط ، مقادیر بخار آب در حال بیرون آمدن از تخلیه یک برج خنک کننده است و می توان با دود ناشی از آتش اشتباه گرفت. اگر هوای بیرون در فضای اشباع باشد و یا در نزدیکی آن قرار داشته باشد ، و برج آب بیشتری به هوا اضافه کند ، می توان هوای اشباع شده با قطرات آب مایع را تخلیه کرد ، که به عنوان مه دیده می شود. این پدیده به طور معمول در روزهای سرد و مرطوب رخ می دهد ، اما در بسیاری از اقلیم ها نادر است. مه و ابرهای همراه با برجهای خنک کننده را می توان مانند سایر ابرهای منشأ انسانی همچون کانسیلرها و مسیرهای کشتی به عنوان هموژنیتوس توصیف کرد.

با کاهش رطوبت نسبی هوای تخلیه اشباع می توان از این پدیده جلوگیری کرد. برای این منظور ، در برج های ترکیبی ، هوای تخلیه اشباع با هوای کم رطوبت نسبی گرم شده مخلوط می شود. برخی از هوا از طریق مبدلهای حرارتی وارد برج بالاتر از سطح حذف کننده رانش می شوند. رطوبت نسبی هوای خشک حتی در هنگام ورود به برج بلافاصله کاهش می یابد. مخلوط تخلیه شده دارای رطوبت نسبی نسبتاً کم و مه قابل مشاهده است.

مه تولید شده توسط نیروگاه تخم مرغی

آلودگی انتشار نمک
هنگامی که برجهای خنک کننده مرطوب با لوازم آرایش دریا در صنایع مختلف واقع در مناطق ساحلی یا در نزدیکی آنها نصب می شوند ، رانش قطرات ریز رها شده از برجهای خنک کننده حاوی تقریبا 6٪ کلرید سدیم است که در مناطق زمینی مجاور رسوب می کند. این رسوب نمک های سدیم در زمین های کشاورزی / رویشی نزدیکی می تواند بسته به ماهیت خاک آنها را به خاک شور یا شور قلیایی سدیم تبدیل کند و باعث افزایش لزج بودن آبهای زیرزمینی و سطحی شود. مشکل رسوب نمک از چنین برجهای خنک کننده باعث تشدید می شود که استانداردهای کنترل ملی آلودگی اعمال نشود یا اجرا نشود تا به حداقل برسد میزان انتشار رانش از برجهای خنک کننده مرطوب با استفاده از لوازم آرایش دریایی.

ماده ذرات معلق قابل قبول ، با اندازه کمتر از 10 میکرومتر (میکرومتر) ، می تواند در رانش برج های خنک کننده موجود باشد. ذرات بزرگتر از 10 میکرون اندازه به طور کلی از طریق مژگان و مخاطی در بینی و گلو فیلتر می شوند اما ذرات کوچکتر از 10 میکرومتر ، به آن PM10 گفته می شود ، می توانند در برونش ها و ریه ها مستقر شوند و باعث ایجاد مشکلات سلامتی شوند. به همین ترتیب ، ذرات کوچکتر از 2.5 میکرومتر ، (PM2.5) ، تمایل دارند که در مناطق تبادل گاز ریه نفوذ کنند و ذرات بسیار کوچک (کمتر از 100 نانومتر) ممکن است از طریق ریه ها عبور کرده و روی سایر اعضای بدن تأثیر بگذارند. اگرچه کل انتشار ذرات از برجهای خنک کننده مرطوب با آب شیرین بسیار کمتر است ، اما آنها حاوی PM10 و PM2.5 بیشتر از کل انتشارات برج های خنک کننده مرطوب با آب آرایش دریا هستند. این به دلیل کمبود نمک در راندمان آب شیرین (زیر 2000 ppm در مقایسه) با محتوای نمک رانش آب دریا (60،000 ppm) است.

به عنوان یک پشته دودکش گاز استفاده کنید
در برخی از نیروگاه های مدرن مجهز به تصفیه گاز دودکش ها ، مانند نیروگاه Großkrotzenburg و ایستگاه برق روستاک ، برج خنک کننده نیز به عنوان یک پشته دودکش (دودکش صنعتی) مورد استفاده قرار می گیرد و در نتیجه هزینه ساخت سازه دودکش جداگانه را پس انداز می کند. در گیاهان فاقد تصفیه گاز دودکش ، به دلیل واکنش گازهای دودکش خام با آب برای تشکیل اسیدها ، ممکن است مشکل در خوردگی ایجاد شود.

پشته گاز دودکش در یک برج خنک کننده طبیعی پیش نویس

در مواردی که زمان ساخت برج خنک کننده پیش نویس طبیعی بیش از زمان ساخت بقیه کارخانه باشد یا خاک محلی از مقاومت کمی برای تحمل سنگین برخوردار باشد ، گاهی اوقات برجهای خنک کننده طبیعی با فولاد سازه به جای بتن ساخته می شوند. وزن برج های خنک کننده RCC یا قیمت سیمان در یک سایت بالاتر است تا از برج های خنک کننده طبیعی پیش ساخته طبیعی ساخته شده از فولاد سازه استفاده کنند.

اتصال پشته گاز دودکش به یک برج خنک کننده مرطوب پیش نویس

برج خنک کننده هایپرلوئیدی بزرگ از جنس استنلس استیل برای نیروگاه در Kharkiv (اوکراين)

عمل در هوای یخ زدگی
برخی از برج های خنک کننده (مانند سیستم های تهویه مطبوع ساختمان های کوچکتر) به صورت فصلی خاموش می شوند ، تخلیه می شوند و زمستان سازی می شوند تا از آسیب در یخ زدگی جلوگیری کنند.

در طول زمستان ، سایر سایت ها به طور مداوم برج های خنک کننده با 4 درجه سانتیگراد (39 درجه فارنهایت) آب را ترک می کنند و برج را ترک می کنند. بخاری های حوضه ، تخلیه برج و سایر روش های محافظت در برابر یخ زدگی اغلب در آب و هوای سرد بکار می روند. برج های خنک کننده عملیاتی با نقص عملکرد می توانند در هوای بسیار سرد یخ بزنند. به طور معمول ، انجماد در گوشه و کنار برج خنک کننده با بار گرمای کاهش یافته یا غیاب شروع می شود. شرایط انجماد شدید می تواند حجم زیادی از یخ را به وجود آورد و منجر به افزایش بارهای ساختاری شود که می تواند باعث آسیب دیدن ساختمان یا ریزش آن شود.

برای جلوگیری از یخ زدگی از روشهای زیر استفاده می شود:

• استفاده از سیستم های عبور تعدیل کننده آب در هنگام یخبندان توصیه نمی شود. در چنین شرایطی ، انعطاف پذیری کنترل موتورهای با سرعت متغیر ، موتورهای دو سرعته و / یا برجهای چند سلولی موتورهای دو سرعته باید یک الزام در نظر گرفته شوند. 
• برج را بدون نظارت کار نکنید. سنسورها و زنگ های از راه دور ممکن است برای نظارت بر شرایط برج نصب شوند.
• برج را بدون بار گرما کار نکنید. بخاری های حوضه ممکن است برای نگه داشتن آب در دیگ برج در دمای بالاتر از انجماد استفاده شود. ردیابی گرما ("نوار گرمایش") یک عنصر گرمایش مقاوم است که در امتداد لوله های آب نصب شده است تا از یخ زدگی در آب و هوای سرد جلوگیری کند.
• سرعت طراحی آب را از سطح برج حفظ کنید.
• برای حفظ دمای آب بالاتر از نقطه انجماد ، جریان هوا را دستکاری یا کاهش دهید.

خطر آتش سوزی
برجهای خنک کننده ساخته شده در کل یا بخشی از مواد قابل احتراق می توانند از انتشار آتش داخلی پشتیبانی کنند. با توجه به نسبت زیاد به سطح برج برجها ، چنین آتش سوزی ها می توانند بسیار شدید شوند و با جابجایی طبیعی یا پیش نویس کمک فن ، می توان آتش سوزی را بیشتر کرد. آسیب ناشی از آن می تواند به اندازه کافی شدید باشد که به جایگزینی کل ساختمان یا ساختمان برج نیاز داشته باشد. به همین دلیل ، برخی از کدها و استانداردها توصیه می کنند که برج های خنک کننده قابل احتراق با سیستم آبپاش آتش نشانی خودکار ارائه شوند. آتش سوزی می تواند در داخل برج برج هنگامی که سلول در حال کار نیست (مثلاً برای نگهداری یا ساخت) کار کند ، گسترش یابد و حتی در حین کار برج ، به ویژه مواردی از نوع القایی ناشی از فشار ، به دلیل وجود مناطق نسبتاً خشک درون برجها

پایداری سازه
برج های خنک کننده بودن ، برج های خنک کننده ای هستند که در معرض آسیب باد هستند و در گذشته چندین خرابی دیدنی اتفاق افتاده است. در ایستگاه برق فریبرج در تاریخ 1 نوامبر 1965 ، ایستگاه محل خرابی بزرگ ساختاری بود ، هنگامی که سه برج خنک کننده به علت ارتعاشات با سرعت 85 مایل در ساعت (137 کیلومتر در ساعت) از بین رفت. اگرچه این سازه ها برای تحمل سرعت بیشتر در باد ساخته شده اند ، اما شکل برج های خنک کننده باعث شده تا بادهای عظیم در خود برج ها تخته شوند و گرداب ایجاد کنند. سه برج از هشت برج خنک کننده اصلی نابود شدند و پنج باقی مانده نیز به شدت آسیب دیدند. برجها بعداً بازسازی شدند و هر هشت برج خنک کننده برای تحمل شرایط نامساعد جوی تقویت شدند. کدهای ساختمان برای بهبود پشتیبانی سازه تغییر یافته و آزمایش های تونل باد برای بررسی سازه های برج و پیکربندی معرفی شده اند.

پایان