گرمایش ، تهویه و تهویه مطبوع در ساختمانهای بلند

فناوری امروز راه حل های انتخابی گسترده ای از سیستمهای گرمایش تهویه و تهویه مطبوع، منابع انرژی و برنامه های توزیع مناسب برای ساختمانهای بلند را عرضه میکند و بهترین ترکیب از همه اینها به متغیرهای بسیاری بستگی دارد که معمولاً برای هر پروژه ای منحصر به فرد است. ترکیب بهینه ممکن است با تحلیل راه حلهای قابل اجرای مرتبط با الزامات و متغیرهای پروژه حاصل گردد.
به لحاظ طیف گسترده ترکیبات سیستم و متغیرهای پروژه ، مشکل بتوان ترکیبی از یک سیستم یا گروهی از ترکیبات سیستمها را ارائه کرد که در همه شرایط مناسب و قابل استفاده در ساختمانهای بلند باشند.

الف) دامنه بررسی
دامنه بررسی محدود به این موارد میشود :
– تأسیسات دیگ آب داغ یا بخار
– تأسیسات برودتی
– دستگاههای هوارسان
– سیستمهای تهویه و تخلیه هوا

ب) اثرات منظور شده
۱ – محدودیتهای هیدرواستاتیکی
در سیستمهای گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC) آبی که برای گرمایش و سرمایش به گردش در می آید اغلب دماهای متفاوتی دارد فشار کل در سیستمی که مایعات را حمل میکند به فشار دینامیک لازم برای گردش دادن به اضافه فشار هیدرواستاتیک ارتفاع ستون آب (که وابسته به ارتفاع ساختمان و آرایش سیستم است) بستگی دارد. فشار هر سیستم باید بصورت جداگانه تجزیه و تحلیل گردد تا معلوم شود حداکثر فشار کل در نقاط مختلف چقدر است. این تحلیل فشار باید برای همه اجزاء تأسیسات که در زیر نام برده میشوند صورت گیرد :
• دیگ آب داغ و سیستم توزیع آب داغ
• سیستم آب کندانسور
• سیستم آب سرد چیلر – نوع اولیه و ثانویه
• سیستم پمپاژ سوخت مایع

راه حلهای زیر یا ترکیبی از آنها معمولاً برای تحمل و انتقال فشار در سیستم مورد ارزیابی قرار می گیرند :
• مطالعه محل نصب پمپ ها و ترتیب پمپاژ جهت به حداقل رساندن فشار کل
شکل ۱ مثالی است از یک سیستم آب کندانسور برای یک ساختمان بلند فشار کل در سر کندانسور در آرایش ۲ با تغییر محل پمپ کاهش یافته است کاهش فشار را میتوان با قرار دادن کندانسور در هر چه نزدیک تر به برج خنک کن نیز حاصل نمود.

• ناحیه بندی قائم ساختمان بطوری که هر طبقه سیستم جداگانه ای داشته باشد (مانند شکل ۲)

• استفاده از مبدل های حرارتی برای انتقال حرارت همراه با انتقال فشار (مانند شکل ۳)

ناحیه فوقانی به طور هیدرولیکی از ناحیه تحتانی جدا شده و نتیجتا فشار هیدرواستاتیک در هر ناحیه کاهش می یابد کاهش فشار به شرطی حاصل میشود که تبادل حرارت با بازده بالایی صورت گیرد به طوری که در ناحیه فوقانی دمای سیال فقط کمی بالاتر باشد.

•استفاده از اتصالات لوله کشی و اجزائی که قادر باشند به نحوی ایمن در برابر فشار کل وارده در هر شرایط کاری و حداکثر دماهای کار مقاومت نمایند.

برای یافتن بهترین آرایش باید همۀ آرایش های عملی سیستم را با هم مقایسه نمود. این مقایسه بر مبنای عوامل زیر صورت میگیرد:
• محل استقرار تجهیزات
• قیمت فضای لازم برای تجهیزات
• وزن تجهیزات و هزینه استقرار آنها در ارتفاعات مختلف
• هزینه اولیه تجهیزات
• بازده سیستم و انرژی مصرفی آن
• نیروی انسانی لازم برای راهبری سیستم

۲ – انبساط حرکت جانبی و نگهدارنده های سیستم لوله کشی
هر چه ساختمان بلندتر باشد وزن رایزرهای آب سرد و گرم سیستم HVAC بیشتر خواهد بود. سیستم لوله کشی را باید از نقطه نظرهای زیر مورد تجزیه و تحلیل قرار داد :
• انبساط لوله ها تحت همه مدهای کاری
• اتخاذ تدابیری جهت دسترسی به قطعات انبساطی (Expansion Joints)
• نیروی فشاری تولیدی توسط قطعات انبساطی
• هر حرکت جانبی در سیستم لوله کشی در اثر نوسانات سازه ساختمان
• بار وارده از لوله ها یا هر سازه نگهدارنده (Supporting Structure)

3- اثر دودکشی
اثر دودکشی در ساختمان ها به عوامل زیر بستگی دارد :
• ارتفاع ساختمان
• وسعت فضاهای خالی قائم (مثل راه پله)
• اختلاف دمای هوای داخل و خارج که متغیر است
• مشخصه های افت فشار دریچه توزیع هوا در فضاهای مسکونی
اثر دودکشی بر جریانهای هوا در سیستمهای رفت و برگشت و تخلیه تأثیر میگذارد. مشکل مربوط به اثر دودکشی را میتوان با تعبیه دمپرها و کنترلهای خودکار فشار در سیستم هوا حل کرد به طوری که با تغییرات فشار جو ناشی از تغییرات دمای هوای خارج فشارها در سیستم نسبتاً ثابت بمانند. راه حل دیگر ناحیه بندی قائم ساختمان ها به صورتی است که هر ناحیه سیستم هوای جداگانه ای داشته باشد. در سیستمهای با فشار هوای کم به ازاء اختلاف دمای ۴۰درجه سانتیگراد بین داخل و خارج، ناحیه بندی قائم ۶۰ تا ۷۵ متر معمولاً قابل قبول است.
۴ – تغییرات در عملکرد هوا
به لحاظ اینکه عملکرد تجهیزات بر مبنای نرخ جرمی جریان هوا است، بازده تجهیزات در ارتفاعات بالاتر کاهش مییابد معمولاً تصحیحات کمتر از ۳۰۰ متر قابل اغماض هستند. دریافت انرژی خورشیدی نیز در ارتفاعات بالاتر بیشتر است اما تأثیر آن نیز برای زیر ۳۰۰ متر قابل اغماض است.