آموزش HVAC solution

[ریپورتر]

در این تاپیک اموزش HVAC solution
قرار داده میشود

[ریپورتر]

با پیشرفت روز افزون فن اوری تولید ساختمانها و تاسیسات انها خصوصا سیستم های HVACR(گرمایش –سرمایش-تهویه مطبوع-تبرید)و پیچیده تر شدن انها نیاز به روشهای نوین طراحی و محاسبات و انتخاب این سیستم ها هر چه بیشتر احساس میشود.
در این مسیر نرم افزارهای تخصصی تاسیسات می تواند کمک شایانی بنماید.
امروزه استفاده از نرم افزارهای تخصصی در اموزش دروس و دوره های تهویه و تبرید و حرارت مرکزی در دانشگاه ها و اموزشگاههای تخصصی و نیز در شرکت های مشاور و مجری تاسیسات نیاز مبرم می باشد.

نرم افزار HVAC solution یک برنامه کاربردی بسیار قوی و هوشمند برای طراحی و انتخاب دقیق دستگاه ها و سیستم های HVACR می باشدو در بسیاری از کشورهای صنعتی و توسعه یافته توسط طراحان و مهندسان تاسیسات استفاده می شود.

[ریپورتر]

تعاریف و مفاهیم حرارت مرکزی و تهویه مطبوع



انتقال حرارت:

به طور کلی جریان حرارت از جسمی با درجه حرارت بیشتر به جسمی با دمای کمتر را انتقال حرارت گویند
مقدار حرارتی که منتقل می شود تابعی از دما و مقاومت جسم در مقابل جریان حرارتی است.

به طور کلی حرارت از سه طریق منتقل می شود:1-هدایت 2-جابجایی 3-تشعشع
گر چه اغلب اوقات حرارت از ترکیب سه طریق انتقال می یابداما بهتر است برای سهولت هر یک از این سه طریق را به طور جداگانه محاسبه نمود.انتقال حرارت به طور کلی دو حالت دارد:
1_جریان حرارتی پایدار(steady state):مقدار حرارت منتقل شده نسبت به زمان ثابت است


2_جریان حرارتی ناپایدار(transient):مقدار حرارت منتقل شده بر حسب زمان متغیر است.



انتقال حرارت از طریق هدایت:گرما همیشه از جسک گرم به سرد منتقل می شود
در روش هدایت هر مولکول یک جسم به دلیل مجاورت با ذره دیگر تحت تاثیر انرژی بیشتر ان
واقع می شود و نیز روی ذره دیگری با انرژی کمتر اثر می کند و ان را گرم می کند. جریان حرارتی از رابطه فوریه محاسبه می شود

[ریپورتر]

هر جسمی که مقاومت حرارتی زیادی داشته باشد عایق حرارتی خوانده می شود مقاومت حرارتی اجسام تقریبا متناسب با مقاومت الکتریکی انها است




انتقال حرارت از طریق جابجایی:



انتقال حرارت به وسیله جابجایی سیال گرم به همراه رسانش سیال با محیط را جابجایی گویند.انتقال حرارت

جابجایی به دو صورت :

الف:جابجایی اجباری توسط نیروی رانش خارجی مثل فن یا پمپ و ..

ب:

جابجایی طبیعی بر اثر جابجایی هوای گرم و سرد انجام می شود.


عوامل مختلفی مانند سرعت وزش- جهت وزش –وزن مخصوص-گرمای ویژه غلظت سیال و نوع و ابعاد سطح در انتقال حرارت جابجایی دخالت دارند

[ریپورتر]

انتقال حرارت تشعشعی:


در این نوع انتقال حرارت اجسام به وسیله انتشار امواج الکترومغناطیسی حرارت را منتقل می کنندو نیازی به محیط مادی ندارند





تهویه مطبوع:



کنترل دما رطوبت و درجه خلوص و سرعت حرکت هوا در یک ساختمان را تهویه مطبوع گویند که به منظور اسایش ساکنان ساختمان و ایجاد شرایط مطلوب صورت می پذیرد .هدف از تهویه مطبوع –تهویه هوایی است که چهار شرط زیر را داشته باشد.



دمای ان مناسب فضای مورد نظر باشد-1




رطوبت ان مناسب فضای مورد نظر باشد-2





با توجه به کاربرد ان از نظر تازه بودن و خلوص در شرایط مناسب باشد.-3




جهت حرکت و سرعت ان مطابق شرایط کار باشد-4

[ریپورتر]

روشهای تبادل حرارت بدن با محیط اطراف

بدن انسان ضمن انجام واکنش های مختلف شیمیایی میزان قابل توجهی انرژی تولید می کند که درصد محدودی از ان صرف کار مکانیکی شده و بقیه ان به حرارت تبدیل می شود که موجب افزایش دمای بدن می شود.برای تثبیت دمای بدن در 37 درجه سانتیگراد و در نتیجه احساس راحتی و اسایش لازم است انسان

با محیط اطراف خود تبادل گرما نماید.این تبادل گرما به طور کلی به چهار روش می تواند انجام شود:

1:جابجایی

2:تبخیر

3:تابش

4:هدایت

معمولا انتقال حرارت به طریق هدایت ناچیز است.درصدی که هر یک از سه روش دیگر انتقال حرارت کلی

تشکیل مدهند بستگی به دما و رطوبت نسبی محیط اطراف دارد.با افزایش و کاهش رطوبت نسبی محیط مقدار انتقال حرارت به روشهای جابجایی و تابش کاهش و به روش تبخیر افزایش پیدا می کند .در رطوبت نسبی ثابت وقتی دمای محیط افزایش پیدا می کند با تعریق بیشتر و افزایش تبخیر در سطح پوست کاهش انتقال حرارت به طرق جابجایی و تابش را جبران کرده و دمای خود را به حد مطلوب می رساند.





دمای موثر:

احساس گرما و سرما در بدن انسان نه فقط به دمای خشک بلکه به رطوبت هوا نیز بستگی دارد.برای دستیابی

به حداقل استاندارد اسایش –گرمای محسوس و نهان –هر دو باید تا سطح قابل قبولی کاهش یابند.بنابراین

دمای موثر دمایی است که در ان دما چهار عامل موثر بر اسایش (دما رطوبت-سرعت وزش و تمیزی هوا) در یک حالت بهینه قرار گرفته باشند





رطوبت:

هوا به منزله مخلوطی مکانیکی به خودی خود می تواند مقدار معینی بخار اب را بسته به دمایی که دارد در خود نگه دارد.وقتی هوا رطوبت را جذب می کند یعنی وقتی مرطوب می شود. گرمای نهان تبخیر باید از هوا یا منبع دیگری تامین شود.برعکس وقتی رطوبت هوا تقطیر می شود گرمای نهان تبخیر بازیافت می شود.

هوا موقعی اشباع است که شامل تمام بخار ابی باشد که می تواند در خود نگه دارد.
اگر هوای نیمه اشباع کاهش دما پیدا کند تا محتوای رطوبت ان متناسب با مقداری شود که هوا در ان دما میتواند در خود نگه ارد هوا اشباع می شود. اگر دمای هوا باز هم کاهش یابد متناسب با قابلیت نگهداری رطوبت ان نیز کاهش پیدا می یابد در نتیجه رطوبت اضافی تقطیر خواهد شد.هوای سرد با مقدار کمی بخار اب اشباع می شود در حالیکه هوای گرم تا وقتی مقدار زیادی بخار نداشته باشد. اشباع نمی شود.

[ریپورتر]

سایکرومتریک:

علمی است که خلوص حرارتی هوای مرطوب را بررسی می کند . اندازه گیری و کنترل رطوبت هوا را مورد توجه قرار می دهد و اثر رطوبت هوای محیط را بر مواد و اسایش اشخاص مطالعه می کند.





دمای خشک هوا:



دمای هوا که با یک دماسنج معمولی اندازه گرفته می شود.دمای خشک هوا نامیده می شود.واحد دما در سیستم بین المللی درجه سلسیوس یا درجه کلوین و در سیستم انگلیسی درجه فارنهایت می باشد.





دمای مرطوب هوا:
اگر حباب یک دماسنج با یک پارچه مرطوب پوشیده شده و در معرض جریان سریع هوا قرار داده شود





(حدود 5 تا 10 متر بر ثانیه).دمایی را نشان خواهد داد که دمای مرطوب هوا نامیده می شود.اثر تبخیر سرمایش است که مستقیما به میزان رطوبت هوا بستگی دارد.بنابراین درجه دمای مرطوب از دمای خشک کمتر است.مگر انکه هوا اشباع باشد که در این صورت دو دما با هم برابر می باشند.







دمای اشباع ادیاباتیک:

دمایی است که اب بتواند با تبخیر بی دررو به داخل هوا (یعنی گرمای نهان خود را از هوای مورد نظر بگیرد) انرا به حد اشباع برساند.

[ریپورتر]

دمای نقطه شبنم:



دمایی است که اگر هوا را تا ان دما سرد کنیم بخار اب موجود در هوا به صورت قطرات اب ظاهر می شود.بخار اب موجود در هر درجه حرارتی از هوا دارای یک فشار اشباع می باشد که ان دما را دمای اشباع می گویند.در یک دمای معین فشار جزیی بخار نمی تواند از فشار اشباع بیشتر شود ولی تا حد ان می تواند

افزایش یابد. از ان پس با افزایش بخار اب ذرات بخار به صورت مایع ظاهر خواهند شد که در این حالت می گویند هوا از بخار اب اشباع شده و به نقطه شبنم رسیده استوبنابراین دمایی را که در ان بخار اب موجود در هوا اشباع می شود(یعنی فشار جزیی بخار اب موجود در هوا با فشار اشباع بخار در ان دما برابر می شود)دمای نقطه شبنم می نامند که همواره برابر دمای اشباع در فشار جزیی بخار اب می باشد.



رطوبت مطلق:

جرم بخار اب موجود حجم هوا را رطوبت مطلق می نامند و بیانگر دانسیته بخار می باشد.





رطوبت نسبی:

نسبت فشار جزیی بخار اب هوا در دمای خشک به فشار جزیی بخار اب هوایی که در همان دمای خشک به حالت اشباع در همان دمای خشک را رطوبت نسبی گویند . بسیاری از سیستمهای تهویه مطبوع بر اساس رطوبت نسبی داخلی حدود 50 درصد یا کمی کمتر طراحی می شوند . رطوبت نسبی بسته به ظرایط فضا تا 60 درصد نیز قابل تحمل است .





نسبت رطوبت:


جرم بخار موجود در واحد جرم هوای خشک می باشد که معمولا بر حسب هوای خشک بیان می شود.با معلوم بودن فشار جزیی بخار و دمای نقطه شبنم می توان نسبت رطوبت را بدست اورد

[ریپورتر]

حرارت محسوس هوا:



صفت محسوس به گرمایش با سرمایشی اطلاق می شود که با افزایش یا کاهش دما رطوبتی به سیستم افزوده یا از ان کاسته نشود.اگر هوا از روی یک سطح خشک مانند بخاری یا رادیاتور شوفاژ که دمای متوسط انها از دمای هوا بیشتر باشد عبور نماید.هوا حرارت محسوس جذب می نماید و دمای خشک ان افزایش می یابد اما مقدار بخار (نسبت رطوبت) ان ثابت می ماند.


حرارت محسوس هوا تابع دمای خشک است و بعنوان انتالپی هوای خشک در ان دما در نظر گرفته می شود.مثلا حرارت محسوس لازم برای گرم کردن 20 کیلوگرم هوای 15 درجه سانتیگراد تا دمای 50 سانتیگراد برابر 700 کیلو ژول می باشد






حرارت نامحسوس هوا(نهان):



حرارتی است که وقتی به جسمی اضافه یا از ان کم می شود بر دمای جسم اثری نداشته بلکه حالت انرا تغییر می دهد.حرارت نهان مقدار معینی از هوا به جرم بخار اب موجود در ان و حرارت نهان تبخیر اب در دمای اشباع بخار اب بستگی دارد و تابع دمای نقطه شبنم است. منبع این حرارت عاملی است که بتواندرطوبت هوا را زیاد کند مانند بخار کتری –نفوذ هوای مرطوب از بیرون اثر بازدم و عرق کردن انسان و غیره.

[ریپورتر]

حرارت کل هوا:

حرارت کل هوا مجموع حرارت محسوس (انتالپی هوای خشک) و حرارت نهان (انتالپی بخار اب) است که بر حسب بی تی یو یا ژول بیان می کنند.این حرارت برابر با کل گرمایی است که دستگاه تهویه مطبوع در هر ساعت از هوا حذف کند



جریان حرارتی:

مقدار حرارتی منتقل شده در واحد زمان بر حسب وات یا ژول بر ثانیه می باشد.در دستگاه انگلیسی واحد ان بی تی یو بر ساعت می باشد.




مراحل طراحی و محاسبه پروژه های تهویه مطبوع:


پس از بررسی اولیه مراحل طراحی شبکه ها و محاسبه ظرفیت دستگاهها بصورت زیر انجام می شود:

1_تعیین شرایط طرح برای هوای داخل و خارج ساختمان
2_مطالعه و تعیین مشخصات اولیه شامل:
_تعیین موقعیت ساختمان (مشخصات منطقه و جهت یابی و جهت تابش خورشیدو وزش باد)
_کاربرد ساختمان (مسکونی و اداری و تجاری و سنعتی و ...)
_مشخصات هندسی ساختمان (تعیین ابعاد قسمتهای مختلف ساختمان مانند درب و پنجره و دیوار و سقف و کف و ..)
_مصالح ساختمانی (تعیین جنس و ظرفیت حرارتی و ضخامت و ....) مشخصات درب و پنجره (چوبی و فلزی و کشویی و لولایی و شیشه های یک لایه و چند لایه و جاذب حرارت و ...)
_وضعیت ساکنان (تعداد و نوع فعالیت و تراکم و مدت اقامت و سن و جنس و ...)
_سیستم روشنایی و وسایل برقی (تعیین توان چراغها و ظرفیت حرارتی وسایل مولد حرارت و ...)


3_محاسبه بارهای حرارتی و برودتی ساختمان به صورت دستی یا به کمک نرم افزار
4_انتخاب نوع سیستم و محاسبه ظرفیت و اندازه تجهیزات با توجه به شرایط اب و هوای منطقه و نوع کاربری ساختمان و مسائل اقتصادی و ... برای شرایط مورد نیاز در داخل ساختمان


5_طرح و محاسبه شبکه لوله کشی و کانال کشی
6_تهیه نقشه های اجرایی سیستم تهویه مطبوع ساختمان
7_اجرای پروژه شامل جایابی و نصب و ازمایش سیستم
8_براورد هزینه های طرح

[ریپورتر]

بار حرارتی (اتلاف حرارتی)ساختمان:
مقدار گرمایی است که ساختمان در فصل زمستان در واحد زمان از دست می دهد. این تلفات معمولا به سه روش صورت می پذیرد:
1_اتلاف حرارت به روش هدایت از طریق دیوارها و سقف ساختمان.
2_اتلاف حرارت جابجایی هوای ساختمان به علت نفوذ هوای سرد خارج از طریق درز دربها و پنجره ها و همچنین تهویه.
3_اتلاف حرارت بوسیله رطوبت زنی هوای ورودی به ساختمان (در صورت استفاده از دستگاه هواساز و نیاز به رطوبت زنی)


بار برودتی(بهره حرارتی)ساختمان:

مقدار گرمایی است که در فصل تابستان در واحد زمان (یک ساعت) وارد ساختمان می شود .این بار مجموعه ای از تبادل حرارت از طریق دیوارها و دربها و پنجره ها و تابش خورشید و گرمای حاصل از حضور ساکنان و سیستم روشنایی و تجهیزات داخل ساختمان و جابجایی هوا به علت نفوذ هوای گرم از درز پنجره ها و دربها و تهویه و غیره است.



شرایط طرح برای داخل ساختمان:

عبارت است از دما و رطوبت و سرعت حرکت و تمیزی هوای داخل ساختمان که لازم است با توجه به کاربرد ساختمان در داخل ان بوجود اید و در طول سال در حد مناسبی کنترل شود.


شرایط طرح برای خارج ساختمان :

عبارت است از دما رطوبت و سایر مشخصات هوای خارج ساختمان در روز طرح.

روز بار بیشینه در فصل زمستان:
روزی است که دما و رطوبت هوا به پایین ترین مقدار ممکن خود در طول سال رسیده و باد با سرعت زیاد وزیدن کند.


روز بار بیشینه در فصل تابستان:
روزی است که دما و رطوبت هوا و میزان تابش خورشید به بیشترین مقدار ممکن در طول سال رسیده باشد و منابع تولید گرما در داخل ساختمان در حد معمول خود کار کنند.

[ریپورتر]

روز طرح:

برای هر یک از دو فصل سال یک روز بر اساس شرایطی از هوای خارج از ساختمان تعیین می شود که در طول چند سال به طور مداوم در منطقه مورد نظر تکرار شده باشد. در صنعت تهویه مطبوع طراحی سیستمی که جوابگوی حداکثر دمای خارج در تابستان باشد معمولا ضرورتی ندارد زیرا این دما به ندرت یا برای مدت کوتاهی به اوج خود می رسد . روش معمول این است که باید سیستم را برای شرایط نه چندان سخت طراحی کرد تا از بالا رفتن هزینه ها جلوگیری شود.



انواع سیستمهای تهویه مطبوع
یکی از روشهایی که می توان سیستمهای تهویه مطبوع را دسته بندی کرد.بر اساس نحوه و زمان
بکار گیری انهاست.با استفاده از این روش دسته بندی سه طبقه بندی گسترده زیر را می توان مشخص کرد.


1_تهویه مطبوع زمستانی:
این سیستم برای گرمایش و رطوبت زنی و پاکسازی هوای مورد تهویه طراحی می شود که در این نوع سیستم هیچ تمهیدی برای خنک کردن هوا دیده نشده است بیشتر کوره های گازسوز برای استفاده در این نوع سیستم طراحی شده اند.

2_تهویه مطبوع تابستانی:
این سیستم برای سرمایش و رطوبت زنی یا رطوبت زدایی و پاکسازی هوا ساخته می شود.این سیستم فقط برای سرمایش هوا بدون هیچ تمهیدی برای گرمایش به کار می رود. پکیج های سرمایش خانگی از جمله تجهیزات مورد استفاده این سیستم ها می باشند.

3_تهویه مطبوع چهار فصل:
این سیستم برای تهویه هوا در تمام فصول طراحی می شود.این سیستم هوا را بر حسب نیاز ماه ها سال گرم نموده و رطوبت زدایی و رطوبت زنی و پاکیزه می کند.سیستم های تهویه مرکزی مطبوع از این دسته می باشند.

[ریپورتر]

روشهای سرمایش:

1_سرمایش تبخیری:
سیستم سرمایش تبخیری هوای محیط سرپوشیده را با پایین اوردن دمای خشک ان خنک می کند.در واقع خنک کاری از راه تبخیر و با جذب گرمای هوای گذرنده از میان پوشال های مرطوب صورت می گیرد و این کار به کمک یک کولر تبخیری یا ابی انجام می شود. سیستم سرمایش تبخیری معمولا در محیط شرجی کارایی نداشته و فقط در اقلیم گرم و خشک بسیار خوب کار می کند.

2_سرمایش با کویل اب سرد:
دمای داخل ان را می توان با عبور هوای گرم اتاق از روی سطح سردی مانند سطح کویل ابی کاهش داد و سپس ان را به اتاق برگرداند.کویل سرمایی وقتی موثر است که اب سرد به میزان کافی در دسترس باشد.


3_تبرید تراکمی(مکانیکی):
این سیستم بر اساس سرمایش انبساط مستقیم کار می کند و شامل کندانسور و کمپرسور و شیر انبساط و اواپراتور است.مایع مبردی که داخل سیستم جریان دارد.به طور همزمان تحت تاثیر دما و فشار قرار می گیرد و گرما را از یک فضا به فضای دیگر منتقل می کند.چرخه تبرید یک چیلر تراکمی شبیه به چرخه یخچال است.با این تفاوت که در اینجا در واپراتور اب یا هوا خنک می شود .این چرخه شامل قسمت ها و وسایل زیر می باشد:

الف:کمپرسور:وسیله ای است که برای دریافت و تراکم بخار مبرد کم فشار به حجمی کوچکتر و فشاری بالاتر که در چند نوع از جمله رفت و برگشتی(در ظرفیتهای پایین) و دوار و گریز از مرکز(در ظرفیتهای بالا) می باشد.

ب:کندانسور:قسمتی است که گاز متراکم از کمپرسور را سرد و مایع می کند که می تواند از نوع ابی و هوایی و یا تبخیری باشد.در واقع کندانسور گرمای جذب شده در اواپراتور و گرمای ناشی از انجام کار مکانیکی در کمپرسور را دفع می کند.


ج:اواپراتور:یک مبدل حرارتی پوسته و لوله است که گرما را از اب برگشتی از ساختمان به مبرد انتقال می دهد و بدین ترتیب مایع مبرد هنگام عبور از اواپراتور بخار می شود.کویل اواپراتور همچنین می تواند مستقیما در داخل دستگاه هواساز قرار می گیرد و موجب کاهش دمای هوای عبوری از ان شود.


د:وسایل کنترل مایع مبرد:برای کنترل جریان مایع مبرد بین طرف کم فشار و طرف پر فشار سیستم تبرید بعضی وسایل انبساط لازم است این وسایل عبارتند از :شیر انبساط خودکار و شیرانبساط ترموستاتیک
و شیر شناوری و لوله مویین.

[ریپورتر]

4_تبرید جذبی:

در این نوع سرمایش انرژی سیستم به جای برق از گرما تامین می شود و معمولا از اب به عنوان مایع مبرد و از لیتیم بروماید به عنوان ماده جاذب استفاده می کنند.
مصرف بالای انرژی المتریکی توسط چیلرهای تراکمی و همچنین اثرات مخرب فریونها بر لایه ازون موجب شده که هر روز توجه به مبردهای طبیعی بیشتر شود.انتخاب چیلر بر اساس بار برودتی ساختمان می باشد که ظرفیت ان معمولا بر حسب تن تبرید محاسبه می شود.


5:سرمایش با بخار:
سرمایش با بخار این نکته استوار است که با کاهش فشار نقطه جوش تمام مایعات نیز کاهش می یابد.
وقتی مایعی در یک دمای معین و نقطه جوش متناسب با این به درون مخزن بسته و کم فشار تر پاشیده می شود. مایع ورودی در فشار کاهش یافته جدید در بالای نقطه جوش خود قرار می گیرد و به سرعت تبخیر می شود.در نتیجه مقداری گرما از بقیه مایع که تبخیر نشده می گیرد و بدین ترتیب باعث سرد شدن مایع می گردد.

6:دستگاه هواساز:
دستگاه تهویه مرکزی از بخشهای اصلی فیلتر و فن و کویلهای گرمایی و سرمایی و رطوبت زن و تجهیزات کنترل تشکیل می شود که با تنظیم این بخش ها می توان سیستم های مختلف تهویه مطبوع را برای پروژه های با شرایط مختلف طراحی نمود.فرایندهای داخل دستگاه هواساز عبارتند از :گرم کردن هوا و سرد کردن هوا و رطوبت زدن و خشک کردن هوا.