لیست قیمت تاسیسات ساختمانی چیلر | خرید فروش تاسیسات ساختمانی چیلر مشخصات

تاسیسات ساختمانی چیلر

چیلر
چیلر دستگاهی است که گرما را از طریق سیکل تبرید فشرده سازی بخار یا جذب از مایعات خارج می کند. سپس این مایع می تواند از طریق مبدل حرارتی به سمت تجهیزات خنک کننده یا جریان فرآیند دیگری (مانند هوا یا آب فرآوری شده) گردش شود. به عنوان یک محصول جانبی ضروری ، یخچال و فریزر باعث ایجاد گرمای ضایعاتی می شود که باید از محیط خارج شود و یا برای کارآیی بیشتر برای اهداف گرمایشی بازیابی شود.

آب خنک شده برای خنک کردن و کمبود هوا در تأسیسات تجاری ، صنعتی و نهادی با ابعاد متوسط ​​استفاده می شود. چیلرهای آب می توانند با آب خنک شوند ، هوا خنک شوند یا تبخیر شوند. سیستم های دارای آب خنک می توانند مزایای کارآیی و تأثیرات زیست محیطی نسبت به سیستم های خنک کننده هوا را فراهم کنند.

چیلر با آب سرد ، آب سرد را به کولر خنک کننده واحدهای فن کوئل و هواگیرها تأمین می کند. مقایسه کلی چیلرهای با آب خنک و هوا نشان می دهد که نوع آب سرد شده بسیار کارآمدتر است. اما ، چیلرهای خنک کننده هوا به آب احتیاج ندارند و عاری از عوارض بارش در مدار خنک کننده هستند ، بنابراین عمر سرویس تجهیزات AC را افزایش می دهد. علاوه بر این ، عملکرد چیلرهای خنک کننده هوا با اختلال در تأمین آب قطع نمی شود.

چیلر آب سرد یورك بین المللی

استفاده در تهویه هوا
در سیستم های تهویه مطبوع ، آب سرد به طور معمول در مبدل های حرارتی یا سیم پیچ ها در دستگاه های انتقال هوا یا انواع دیگر دستگاه های ترمینال که هوا را در فضای (های) مربوطه آنها خنک می کنند ، توزیع می شود. سپس آب در مجدد چیلر چرخانده می شود تا مجدداً مجدداً آب شود. این کویلهای خنک کننده گرمای معقول و گرمای نهان را از هوا به آب سرد شده منتقل می کنند ، بنابراین باعث خنک شدن و معمولاً جریان هوا می شوند. یک چیلر معمولی برای کاربردهای تهویه مطبوع بین 15 تا 2000 تن رتبه بندی شده است و حداقل یک تولید کننده می تواند چیلرهایی را تولید کند که قادر به خنک کننده حداکثر تا 5.200 تن باشد. بسته به نیاز برنامه ، دمای آب سرد می تواند بین 35 تا 45 درجه فارنهایت (2 تا 7 درجه سانتیگراد) باشد.

هنگامی که چیلرهای سیستمهای تهویه مطبوع قابل استفاده نیستند و یا نیاز به تعمیر یا تعویض دارند ، ممکن است از چیلرهای اضطراری برای تأمین آب سرد استفاده شود. چیلرهای اجاره ای روی تریلر سوار شده اند تا بتوانند به سرعت در محل مستقر شوند. شیلنگ های بزرگ آب سرد برای اتصال بین چیلرهای اجاره ای و سیستم های تهویه مطبوع استفاده می شود.

چیلر مایع (مبتنی بر گلیکول) با کندانسور هوا خنک شده در پشت بام یک ساختمان تجاری متوسط.

استفاده در صنعت
در کاربردهای صنعتی ، آب سرد یا مایع دیگر از چیلر از طریق تجهیزات فرآیندی یا آزمایشگاهی پمپ می شود. چیلرهای صنعتی برای خنک کننده کنترل شده محصولات ، مکانیسم ها و ماشین آلات کارخانه ای در طیف گسترده ای از صنایع مورد استفاده قرار می گیرند. آنها اغلب در صنایع پلاستیک ، قالب گیری تزریقی و ضربه ای ، روغنهای برش فلز ، تجهیزات جوشکاری ، ریخته گری و ابزارآلات ، فرآوری شیمیایی ، فرمولاسیون دارویی ، فرآوری مواد غذایی و آشامیدنی ، کاغذ و سیمان ، سیستم های خلاء ، X- استفاده می شوند. پراش پرتوی ، منبع تغذیه و ایستگاه های تولید برق ، تجهیزات تحلیلی ، نیمه هادی ها ، هوای فشرده و خنک کننده گاز. همچنین از آنها برای خنک کردن وسایل تخصصی با گرما بالا مانند دستگاه های MRI و لیزر و در بیمارستان ها ، هتل ها و دانشگاه ها استفاده می شود.

چیلرها برای کاربردهای صنعتی می توانند متمرکز شوند ، جایی که یک چیلر تنها به چندین نیاز خنک کننده نیاز دارد ، یا در جایی که هر برنامه یا دستگاه دارای چیلر خاص خود است ، غیرمتمرکز است. هر رویکرد مزایای خود را دارد. همچنین می توان ترکیبی از چیلرهای متمرکز و غیر متمرکز را نیز در اختیار داشت ، به ویژه اگر شرایط خنک کننده برای برخی از برنامه ها یا نقاط استفاده یکسان باشد ، اما همه آنها نیست.

چیلرهای غیر متمرکز معمولاً از نظر اندازه و ظرفیت خنک کننده کوچک ، معمولاً از 0.2 تا 10 تن کوتاه (1717/0 تا 8.929 تن طولانی ؛ 181/0 تا 9.072 تن) هستند. چیلرهای متمرکز معمولاً دارای ظرفیت هایی از ده تن تا صدها یا هزاران تن هستند.

آب خنک شده برای خنک کردن و رطوبت زدایی هوا در تأسیسات تجاری ، صنعتی و نهادی (CII) با اندازه متوسط ​​استفاده می شود. چیلرهای آب می توانند با آب خنک شوند ، هوا خنک شوند یا تبخیر شوند. چیلرهای با آب خنک شده از برج های خنک کننده استفاده می کنند که در مقایسه با چیلرهای هوا خنک شده ، اثر ترمودینامیکی چیلرها را بهبود می بخشد. این امر به دلیل دفع گرما در دمای لامپ مرطوب یا در نزدیکی دمای هوا و نه بیشتر از درجه حرارت لامپهای خشک بالاتر ، گاهی اوقات بسیار بالاتر است. چیلرهای خنک کننده تبخیر کارایی بالاتری نسبت به چیلرهای خنک کننده هوا دارند اما پایین تر از چیلرهای خنک کننده با آب هستند.

چیلرهای خنک کننده با آب معمولاً برای نصب و بهره برداری در داخل خانه در نظر گرفته شده و توسط یک حلقه آب کندانسور جداگانه خنک می شوند و به برجهای خنک کننده در فضای باز متصل می شوند تا گرما را به جو بیرون بریزند.

چیلرهای خنک کننده با هوا و تبخیر کننده برای نصب و راه اندازی در فضای باز در نظر گرفته شده اند. دستگاههای خنک کننده هوا مستقیماً توسط هوای محیط که توسط مکانیکی مستقیماً از طریق سیم پیچ کندانسور دستگاه گردش می شوند خنک می شوند تا گرما را به جو بیرون بریزند. دستگاههای خنک کننده تبخیری مشابه هستند ، بجز اینکه غبارآبی از سیم پیچ کندانسور برای کمک به خنک کننده کندانسورها انجام می دهند و باعث می شوند این دستگاه از یک دستگاه خنک کننده با هوا سنتی کارآمدتر باشد. هیچ برج خنک کننده از راه دور به طور معمول با هر یک از این نوع چیلرهای هوای بسته بندی شده یا تبخیر شده مورد نیاز نیست.

در صورت وجود ، آب سرد که به راحتی در بدنهای آب مجاور در دسترس است ممکن است مستقیماً برای خنک کننده ، جایگزینی یا مکمل برجهای خنک کننده استفاده شود. سیستم خنک کننده منبع عمیق آب در تورنتو ، انتاریو ، کانادا ، نمونه ای است. برای خنک کردن چیلرها از آب دریاچه سرد استفاده می شود که به نوبه خود برای خنک کردن ساختمان های شهری از طریق سیستم خنک کننده ناحیه ای استفاده می شود. از آب برگشتی برای گرم کردن آب شرب شهر استفاده می شود که در این آب و هوای سرد مطلوب است. هر زمان که از گرمای چیلر برای مقاصد تولید استفاده شود ، علاوه بر عملکرد خنک کننده ، اثر حرارتی بسیار بالایی نیز ممکن است.

فن آوری چیلر بخار فشرده سازی
یک چیلر فشرده سازی بخار به طور معمول از یکی از چهار نوع کمپرسور استفاده می کند: فشرده سازی برگشتی ، فشرده سازی پیمایش ، فشرده سازی محور پیچ ، و فشرده سازی گریز از مرکز ، همه دستگاه های مکانیکی هستند که توسط موتورهای برقی ، بخار یا توربین های گازی قابل استفاده هستند. آنها اثر خنک کننده خود را از طریق چرخه معکوس-رانکین ، به عنوان فشرده سازی بخار نیز تولید می کنند. با رد گرمای خنک کننده تبخیری ، ضرایب عملکرد آنها (COP) بسیار بالا هستند. به طور معمول 4.0 یا بیشتر.

فن آوری چیلر فشرده سازی بخار فعلی مبتنی بر چرخه "معکوس-رانکین" است که به عنوان بخار فشرده سازی شناخته می شود. نمودار پیوست را مشاهده کنید که اجزای اصلی سیستم چیلر را تشریح می کند.

اجزای اصلی چیلر:

کمپرسورهای برودتی در اصل پمپ بنزین مبرد هستند. ظرفیت کمپرسور و از این رو ظرفیت خنک کننده چیلر ، در ورودی کیلووات (kW) ، ورودی نیروی اسب (HP) یا جریان حجمی (m3 / h ، ft3 / h) اندازه گیری می شود. مکانیزم فشرده سازی گاز مبرد بین کمپرسورها متفاوت است و هرکدام کاربرد خاص خود را دارند. کمپرسورهای برودتی مشترک شامل تلاقی ، پیمایش ، پیچ یا گریز از مرکز است. این نیروها توسط موتورهای برقی ، توربین های بخار یا توربین های گازی قابل استفاده هستند. کمپرسورها می توانند از یک تولید کننده خاص یک موتور یکپارچه داشته باشند یا درایو باز باشند - امکان اتصال به نوع دیگری از اتصال مکانیکی را فراهم می کند. کمپرسورها همچنین می توانند Hermetic (جوش داده شده بسته) یا نیمه هضم (پیچ در کنار هم) باشند.

نمودار نشانگر اجزای یک چیلر با آب را نشان می دهد

در سال های اخیر ، استفاده از فن آوری درایو با سرعت متغیر (VSD) باعث افزایش راندمان چیلرهای فشرده سازی بخار شده است. اولین VSD در اواخر دهه 1970 برای چیلرهای کمپرسور گریز از مرکز اعمال شد و با افزایش هزینه انرژی ، این نرمال به عنوان عادی تبدیل شده است. در حال حاضر ، VSD ها در کمپرسورهای پیچ روتاری و فن آوری پیمایش استفاده می شوند.

کندانسورها می توانند هوا خنک ، آب خنک یا تبخیر شوند. کندانسور مبدل حرارتی است که امکان انتقال گرما از گاز مبرد را به آب یا هوا می دهد. کندانسور خنک کننده هوا از لوله های مسی (برای جریان مبرد) و باله های آلومینیومی (برای جریان هوا) ساخته می شود. هر کندانسور هزینه متریال متفاوتی دارد و از نظر کارآیی متفاوت هستند. با کندانسورهای خنک کننده تبخیری ، ضرایب عملکرد آنها (COP) بسیار زیاد است. به طور معمول 4.0 یا بیشتر.

دستگاه انبساط یا دستگاه اندازه گیری مبرد (RMD) جریان مایع مبرد را محدود می کند و باعث افت فشار می شود که بخشی از مبرد را بخار می کند. این تبخیر گرما را از مبرد مایع در نزدیکی جذب می کند. RMD بلافاصله قبل از تبخیر کننده قرار دارد تا گاز سرد در تبخیر کننده بتواند گرما را از آب موجود در تبخیر کننده جذب کند. یک سنسور برای RMD در سمت خروجی اواپراتور وجود دارد که به RMD اجازه می دهد جریان مبرد را بر اساس نیاز طراحی چیلر تنظیم کند.

اواپراتورها می توانند از نوع صفحه یا نوع پوسته و لوله باشند. اواپراتور مبدل حرارتی است كه به انرژی حرارتی اجازه می دهد تا از جریان آب به داخل گاز مبرد انتقال یابد. در حین تغییر حالت مایع باقیمانده به گاز ، مبرد می تواند مقادیر زیادی گرما را بدون تغییر دما جذب کند.

چگونه فناوری جذب کار می کند
چرخه ترمودینامیکی یک چیلر جذب توسط یک منبع گرما هدایت می شود. این گرما معمولاً از طریق بخار ، آب گرم یا احتراق به چیلر تحویل داده می شود. در مقایسه با چیلرهای برقی ، یک چیلر جاذب نیازهای الکتریکی بسیار کمی دارد - بسیار کمتر از 15 کیلو وات مصرف ترکیبی برای پمپ محلول و پمپ مبرد. با این حال ، نیازهای ورودی حرارت آن زیاد است ، و COP آن معمولاً 0.5 (تک اثر) تا 1.0 (اثر دو برابر) است. برای همان ظرفیت تناژ ، یک چیلر جاذبه نیاز به یک برج خنک کننده بسیار بزرگتر از یک چیلر فشرده سازی بخار دارد. با این حال ، چیلرهای جذب ، از دیدگاه راندمان انرژی ، جایی را دارند که گرمای ارزان قیمت یا گرمای ضایعات کم و زیاد در دسترس است. در آب و هوای بسیار آفتابی ، از انرژی خورشیدی برای عملکرد چیلرهای جذب استفاده شده است.

چرخه جذب تک اثر از آب به عنوان مبرد و لیتیوم برمید به عنوان جاذب استفاده می کند. این وابستگی شدیدی است که این دو ماده با یکدیگر دارند و باعث می شود چرخه کار کند. کل فرآیند تقریباً در یک خلاء کامل اتفاق می افتد.

پمپ راه حل: یک محلول رقیق لیتیوم برومید (غلظت 63٪) در قسمت پایین پوسته جاذب جمع آوری می شود. از اینجا ، یک پمپ محلول هرمتیک محلول را از طریق یک مبدل حرارتی پوسته و لوله برای پیش گرم شدن حرکت می دهد.
ژنراتور: پس از خروج از مبدل حرارتی ، محلول رقیق داخل پوسته فوقانی حرکت می کند. محلول یک دسته از لوله را احاطه کرده است که دارای بخار یا آب گرم است. بخار یا آب گرم گرما را به استخر محلول رقیق لیتیوم برمید منتقل می کند. محلول جوش می یابد ، بخار مبرد را به سمت بالا به داخل کندانسور می فرستد و برومید لیتیم غلیظ را پشت سر می گذارد. محلول متمرکز لیتیوم برمید به سمت مبدل حرارتی حرکت می کند ، جایی که توسط محلول ضعیف که به سمت ژنراتور پمپ می شود سرد می شود.
کندانسور: بخار مبرد از طریق دستگاه حذف کننده غبار به داخل بسته لوله لوله کندانسور مهاجرت می کند. بخار مبرد روی لوله ها چگال می شود. گرما توسط آب خنک کننده که درون لوله ها حرکت می کند ، از بین می رود. به عنوان خنک کننده مبرد ، در یک فرورفتگی در پایین کندانسور جمع می شود.
اواپراتور: مایع مبرد از کندانسور در پوسته فوقانی به سمت اواپراتور در پوسته پایین حرکت می کند و بر روی دسته لوله اواپراتور پاشیده می شود. با توجه به خلاء شدید پوسته پایین [فشار 6 میلی متر جیوه (0.8 کیلو پاسکال)] ، مایع مبرد تقریباً 39 درجه فارنهایت (4 درجه سانتیگراد) جوش می آورد و اثر مبرد را ایجاد می کند. (این خلاء با عمل ریزسنجی ایجاد می شود - قرص قوی لیتیم برومید برای آب - در Absorber مستقیماً در زیر.)
جذب کننده: از آنجا که بخار مبرد از تبخیر کننده به جذب کننده جذب می کند ، محلول لیتیم برومید قوی از ژنراتور روی قسمت بالای لوله لوله جاذب پاشیده می شود. محلول لیتیم برومید قوی در واقع بخار مبرد را به داخل محلول می کشد و خلاء شدید در تبخیر ایجاد می کند. جذب بخار مبرد به محلول لیتیوم برومید نیز گرمی را ایجاد می کند که توسط آب خنک کننده برداشته می شود. اکنون محلول رقیق لیتیوم برمید در قسمت پایین پوسته ، جایی که به سمت پمپ محلول جریان دارد جمع می شود. چرخه سرماخوردگی اکنون به اتمام رسیده و روند کار دوباره شروع می شود.
فن آوری چیلر صنعتی

چیلرهای صنعتی به طور معمول مانند سیستم های حلقه بسته کامل ، بسته بندی شده ، شامل واحد چیلر ، کندانسور و ایستگاه پمپ با پمپ چرخشی ، شیر انبساط ، خاموش شدن بدون جریان ، کنترل داخلی آب سرد هستند. مخزن داخلی به حفظ دمای آب سرد کمک می کند و از بروز لکه های دما جلوگیری می کند. چیلرهای صنعتی با حلقه بسته ، یک خنک کننده تمیز یا آب تمیز را با افزودنی های شرایطی در دمای و فشار ثابت ، برای افزایش پایداری و تکرارپذیری ماشین ها و ابزارهای دارای آب خنک ، دوباره بازیابی می کنند. آب از چیلر به نقطه استفاده از برنامه و به سمت عقب جریان دارد.

اگر اختلاف دمای آب بین ورودی و خروجی زیاد باشد ، از یک مخزن بزرگ آب خارجی برای ذخیره آب سرد استفاده می شود. در این حالت ، آب سرد به طور مستقیم از چیلر به داخل برنامه نمی رود ، بلکه به مخزن آب خارجی می رود که به عنوان نوعی "بافر دما" عمل می کند. مخزن آب سرد بسیار بزرگتر از آن است که آب داخلی از مخزن خارجی به داخل برنامه منتقل شود و آب گرم برگشتی از برنامه به مخزن خارجی برگردد ، نه به چیلر.

چیلرهای صنعتی کمتر متداول حلقه باز دمای یک مایع در یک مخزن باز یا ریخته گری را با چرخش مداوم آن کنترل می کنند. مایع از مخزن کشیده می شود ، از طریق چیلر پمپ می شود و به مخزن باز می گردد. در چیلرهای صنعتی استفاده از خنک کننده آب به جای خنک کننده هوا است. در این حالت کندانسور مبرد گرم را با هوای محیط خنک نمی کند بلکه از آب خنک شده توسط یک برج خنک کننده استفاده می کند. این توسعه باعث می شود بیش از 15٪ نیاز انرژی کاهش یابد و همچنین به دلیل کوچک بودن سطح کندانسور مبتنی بر آب و عدم وجود فن ها ، می توان میزان قابل توجهی در اندازه چیلر را کاهش داد. علاوه بر این ، عدم وجود فن باعث می شود سطح نویز به میزان قابل توجهی کاهش یابد.

بیشتر چیلرهای صنعتی از خنک کننده به عنوان وسیله ای برای خنک کننده استفاده می کنند ، اما برخی از آنها برای تنظیم دما به تکنیک های ساده تری از قبیل هوا یا آب جاری شده از سیم پیچ های حاوی مایع خنک کننده متکی هستند. آب رایج ترین مایع خنک کننده در چیلرهای فرآیند است ، اگرچه مخلوط های خنک کننده (عمدتا آب با افزودنی مایع خنک کننده برای تقویت اتلاف گرما) به کار می روند.

انتخاب چیلر صنعتی
مشخصات مهم در هنگام جستجو برای چیلرهای صنعتی شامل کل هزینه چرخه عمر ، منبع تغذیه ، رتبه بندی IP چیلر ، ظرفیت خنک کننده چیلر ، ظرفیت اواپراتور ، مواد تبخیر کننده ، نوع اواپراتور ، مواد کندانسور ، ظرفیت کندانسور ، دمای محیط ، نوع پنکه موتور ، سطح نویز ، مواد لوله کشی داخلی ، تعداد کمپرسورها ، نوع کمپرسور ، تعداد مدارهای یخچال ، مایعات خنک کننده ، دمای دبی مایع و COP (نسبت بین ظرفیت خنک کننده در RT به انرژی مصرف شده توسط کل چیلر در KW). برای چیلرهای متوسط ​​و بزرگ این باید از 3.5 تا 7.0 باشد ، با مقادیر بالاتر به معنای راندمان بالاتر است. بازده چیلر اغلب در کیلووات در هر تن تبرید (kW / RT) مشخص می شود.

مشخصات پمپ فرآیندی که باید مورد توجه قرار گیرد شامل جریان فرآیند ، فشار فرآیند ، مواد پمپ ، مواد مهر و موم شفت مکانیکی ، ولتاژ موتور ، کلاس الکتریکی موتور ، رتبه IP IP موتور و رتبه بندی پمپ می باشد. اگر دمای آب سرد کمتر از 5 درجه سانتیگراد باشد ، برای پمپ کردن غلظت های بالای اتیلن گلیکول باید از پمپ مخصوص استفاده شود. مشخصات مهم دیگر شامل اندازه مخزن داخلی آب و مواد و جریان کامل بار می باشد.

از ویژگی های کنترل پنلی که هنگام انتخاب بین چیلرهای صنعتی باید در نظر گرفته شود ، شامل کنترل پنل موضعی ، صفحه کنترل از راه دور ، نشانگرهای گسل ، نشانگر دما و شاخص های فشار است.

از ویژگی های اضافی می توان به آلارم اضطراری ، بای پس از گاز گرم ، انتقال آب شهر و کاستور اشاره کرد.

چیلرهای قابل تخریب همچنین گزینه ای برای استقرار در مناطق دور افتاده و مکانهایی که ممکن است گرم و گرد و غبار باشد وجود دارد.

مبرد

چیلر فشرده سازی بخار از یک مبرد داخلی به عنوان مایع کار خود استفاده می کند. بسیاری از گزینه های مبرد در دسترس هستند. در هنگام انتخاب چیلر ، نیاز به دمای دمای خنک کننده برنامه و خصوصیات خنک کننده مبرد باید مطابقت داشته باشد. پارامترهای مهمی که باید در نظر گرفته شود دمای کارکرد و فشارهاست.

چندین عامل محیطی وجود دارد که مبرد ها را نگران می کند ، و همچنین در دسترس بودن آینده برای کاربردهای چیلر تأثیر می گذارد. این یک نکته اساسی در برنامه های متناوب است که یک چیلر بزرگ ممکن است 25 سال یا بیشتر بماند. پتانسیل کاهش ازن (ODP) و پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) مبرد باید در نظر گرفته شود. داده های ODP و GWP برای برخی از مبرد های متداول فشرده سازی بخار (با توجه به اینکه بسیاری از این مبرد ها بسیار قابل اشتعال و یا سمی هستند):

مبرد ODP GWP
R12 1 2400
R123 0.012 76
R134a 0 1300
R22 0.05 1700
R290 (پروپان) 0 3
R401a 0.027 970
R404a 0 3260
R407a 0 2000
R407c 0 1525
R408a 0.016 3020
R409a 0.039 1290
R410a 0 1725
R500 0.7 ؟؟؟
R502 0.18 5600
R507 0 3300
R600a 0 3
R744 (CO2) 0 1
R717 (آمونیاک) 0 0
R718 (آب)  0 0
R12 مرجع ODP است. CO2 مرجع GWP است

مبردهای مورد استفاده در چیلرهای فروخته شده در اروپا عمدتا R410a (70٪) ، R407c (20٪) و R134a (10٪) هستند.

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.

احیای مبرد

احیای مبرد عملیاتی برای پردازش گاز مبرد مورد استفاده است که قبلاً در بعضی از انواع حلقه های برودتی مورد استفاده قرار گرفته است به گونه ای که مشخصات گاز مبرد جدید را برآورده می کند. در ایالات متحده ، قانون هوای پاک سال 1990 مستلزم این است که مبرد مورد استفاده توسط یک بازپرس مجوز پردازش شود ، که باید توسط آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (EPA) دارای مجوز باشد ، و مواد باید توسط EPA بازیابی و بازپس گیری شود. تکنسین های معتبر

زمینه
خنک کننده ها و مبرد ها در سراسر جهان صنعتی ، در منازل ، دفاتر و کارخانه ها ، در دستگاه هایی مانند یخچال ، تهویه هوا ، سیستم تهویه مطبوع مرکزی (HVAC) ، فریزر و دستگاه های رطوبت گیر یافت می شوند. هنگامی که این واحدها سرویس دهی می شوند ، این خطر وجود دارد که گاز مبرد وارد جو شود ، از این رو ایجاد برنامه های آموزش و صدور گواهینامه تکنسین به منظور حصول اطمینان از حفظ و نگهداری ایمن مواد. نشان داده شده است که بدرفتاری با این گازها باعث تخلیه لایه ازن می شود و گمان می رود در گرم شدن کره زمین نقش داشته باشد.

احیای مبرد مورد استفاده توسط یک بازپرس مجوز EPA به منظور فروش مبرد مورد استفاده که منشأ آن نیست و برای استفاده در سیستم های تهویه مطبوع وسایل نقلیه موتوری و تجهیزات ثابت مانند سیستم های تهویه مطبوع ، یخچال ، سیستم های تهویه مطبوع مرکزی (HVAC) و سایر خنک کننده ها مورد نیاز است. تجهیزات. سازمان حفاظت محیط زیست در سال 1995 یک قانون آئین نامه فدرال را به منظور توسعه اقدامات برای تحقق توافق های تعریف شده در پروتکل مونترال اجرا کرد.

احیاء ، همانطور که به مبردها گفته می شود ، یکی از سه مؤلفه در فرآیند مدیریت مبرد است.

EPA احیای مبرد را به عنوان "طرد مبرد به معنای بازیافت مبرد به حداقل خلوص تعیین شده در پیوست A تا 40 CFR قسمت 82 ، زیر بخش F (بر اساس استاندارد AHRI استاندارد 700-1993 ، مشخصات فلوروکربن و سایر مبردها) تعریف کرده و برای تأیید این موضوع خلوص با استفاده از روش تحلیلی مندرج در پیوست A. به طور کلی ، احیا شامل استفاده از فرایندها یا رویه های موجود فقط در یک کارخانه پردازش مجدد یا ساخت است. "

سازمان حفاظت محیط زیست قوانین و مقرراتی را تنظیم می کند که بازپرداخت کنندگان باید آن را تصدیق کنند و آنها مجوز فعالیت این سلب مسئولیت را صادر می کنند. در بیشتر موارد ، توزیع کنندگان عمده فروشی این سرویس را به عنوان واسطه ارائه می دهند ، زیرا از این منابع بسیار عالی برای مدیریت توزیع برخوردار هستند.

EPA در صورت احیاء مبرد مجدداً مبدل شده و آن را درون یک ظرف مخصوص DOT احیا می کند و مبادله آن را در همان سیستمی که از آن بازیابی شده است ، پس گرفت.

برنامه صدور گواهینامه
قانون نهایی که در تاریخ 14 مه 1993 منتشر شد ، مستلزم آن است كه مبرد مبلغ فروخته شده به یك صاحب جدید توسط یك سلب مسئولیت تایید شده به استاندارد AHRI استاندارد 700 (Sec. 82.154 (g) و (h) استاندارد ارجاع شده در Sec. 82.164 و تعریف بازپرداخت یافت شده در Sec. 82.152). همانطور که در قانون نهایی مورد بحث قرار گرفته است ، این نیاز از خلوص مبرد مورد استفاده محافظت می کند تا در اثر استفاده از مبرد آلوده از صدمه به تهویه هوا و تجهیزات برودتی جلوگیری کند. خسارت تجهیزات ناشی از مبرد آلوده منجر به هزینه در اختیار صاحبان تجهیزات می شود ، از بین بردن مبرد از تجهیزات آسیب دیده از طریق افزایش نشت ، سرویس و تعویض و همچنین کاهش اعتماد مصرف کننده به کیفیت مبرد مورد استفاده. این کاهش اعتماد به نفس مصرف کننده می تواند منجر به بازنشستگی زودرس یا مقاوم سازی تجهیزات CFC یا HCFC شود ، زیرا مصرف کنندگان دیگر معتقد نیستند که موجودی کافی از مبرد های قابل اعتماد در دسترس است.

AHRI استانداردها را توسعه داده و برنامه های آزمایش و صدور گواهینامه شخص ثالث را مدیریت می کند. AHRI نظارت بر برنامه بازپرداخت ARI دارد: مجوز آزمایشگاه آزمایش خنک کننده عملکرد ARI دارای گواهینامه آزمایشگاه آزمایشی مبرد.

برنامه صدور گواهینامه شامل تأیید کلیه آزمایشگاه های شرکت کننده در تست مبرد ، انجام آزمایش ARI-700 بر روی هر مبرد جدید یا بازپس گیری شده است.

رتبه های معتبر
AHRI همچنین با بسیاری از شرکت کنندگان در صنعت همکاری می کند تا اطمینان حاصل کند که استانداردهایی که پیش بینی می شود بازپرداخت کنندگان به خوبی تعریف شوند و از بالاترین سطح یکپارچگی پشتیبانی کنند ، بنابراین تکنسین ها می توانند نسبت به مواد مورد استفاده و نصب خود اطمینان داشته باشند.

قبل از شروع احیای مواد باید بازیابی شود و EPA تعریف می کند که "بازیابی مبرد به معنای حذف مبرد در هر شرایطی از یک دستگاه است و آن را در یک ظرف خارجی ذخیره می کند بدون اینکه لزوماً آن را آزمایش و یا به هر روشی پردازش کند."

برخی از شرایطی که مواد به سیستم منتقل می شوند آن را حذف کرده و به سیستم جدیدی منتقل نشده اند ، مواد قابل بازیافت هستند و EPA اینگونه تعریف می کند که "بازیافت مبرد به معنای استخراج مبرد از یک دستگاه و مبرد تمیز برای استفاده مجدد بدون استفاده از به طور کلی ، مبرد بازیافت شده مبرد می باشد که با استفاده از جداسازی روغن و عبور یک یا چند دستگاه از طریق دستگاه ها نظیر دستگاه های خشک کننده قابل تعویض هسته ، تمیز می شوند و باعث کاهش رطوبت ، اسیدیته و ذرات می شوند. معمولاً در محل کار محل اجرا می شود. "

لیست مبردها
مبردهای شیمیایی به یک عدد R اختصاص داده می شوند که بطور منظم با توجه به ساختار مولکولی تعیین می شود. مبردهای متداول غالباً به عنوان Freon (علامت تجاری ثبت شده Chemours) شناخته می شوند. در زیر لیستی از مبردها با نوع / پیشوند ، عدد تعیین شده ASHRAE ، نام شیمیایی IUPAC ، فرمول مولکولی ، شماره ثبت CAS / نام مخلوط ، طول عمر اتمسفر در سالها ، پتانسیل کاهش ازن نیمه تجربی ، پتانسیل کاهش اوزون نیمه تجربی ، پتانسیل گرمایش جهانی جهانی بیش از 100 مورد وجود دارد. افق زمانی سال ، حد مجاز قرار گرفتن در معرض شغل / حد مجاز قرار گرفتن در معرض مجاز در قطعات در هر میلیون (حجم در هر حجم) بیش از غلظت متوسط ​​وزن زمان (TWA) برای یک روز کاری هشت ساعته عادی و یک هفته کاری 40 ساعته ، ASHRAE 34 Safety طبقه بندی سمیت و اشتعال پذیری (در دمای هوا 60 درجه سانتیگراد و 101.3 کیلو پاسکال) ، محدودیت غلظت مبرد / بلافاصله خطرناک برای زندگی یا سلامتی در قطعات در میلیون (حجم در هر حجم) و گرم در متر مکعب ، جرم مولکولی در واحدهای جرم اتمی ، نقطه جوش معمولی (یا نقاط حباب و شبنم برای زئوتروپ (400) -مصرف) (یا دمای معمولی جوش و دمای هوای گرم برای Azeotrope (500) -series) در 101،325 Pa (1 اتمسفر) در درجه سانتیگراد ، درجه حرارت بحرانی در degre فشارهای سلسیوس و فشار بحرانی (مطلق) در kiloPascals.

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.

پایان