تهویه ساختمان های اداری

ساختمان اداری

معمولا ساختمان های اداری متشکل از فضاهای دارای دیوارهای مشرف به هوای آزاد یا پیرامونی و فضاهای میانی هستند. بار فضاهای پیرامونی متغیر هستند و عموما در فصل زمستان نیاز به گرمایش دارند. در فصول معتدل ممکن است فضاهای یک ضلع ساختمان نیاز به گرمایش و فضاهای ضلع دیگر ساختمان نیاز به سرمایش داشته باشند. فضاهای میانی ساختمان به دلیل وجود بارهای حرارتی ناشی از روشنایی، تجهیزات اداری و افراد، در تمام طول سال نیاز به سرمایش دارند. تهویه مطبوع فضاهای میانی غالبا توسط سیستم های هوارسان حجم متغیر (variable air volume) تأمین می گردند تا بتوان شرایط داخل را در هنگام بار ناقص نیز کنترل کرد.

برای اقتصادی بودن طرح سیستم تهویه مطبوع ساختمان های اداری باید نحوه استفاده و ساعات کار ساختمان را به خوبی دانست. در قسمتهای حسابداری و سایر قسمت های مشابه در ادارات عمومی، تعداد نفرات در     75ft2 را حداکثر یک نفر در نظر میگیرند. در دفاتر خصوصی تراکم افراد به یک نفر در 200ft2 کاهش می یابد. در اتاق های انتظار، اتاق های کنفرانس و اتاق های مدیران تعداد افراد ممکن است به یک نفر در 20ft2 افزایش پیداکند.

بار سیستم روشنایی بخش عمده ای از بار کل ساختمان های اداری را | تشکیل می دهد. مقدار با روشنایی و تجهیزات متداول برقی را تقریبا 2 تا 5w/ft2  می توان در نظر گرفت ولی با توجه به نوع روشنایی و مقدار تجهیزات مورد استفاده، این رقم می تواند افزایش یابد. در ساختمان های مجهز به سیستم های کامپیوتری با سایر تجهیزات الکترونیکی، بارهای الکتریکی را می توان به 5 تا 10w/ft2 افزایش داد.

هنگامی که بار الکتریکی برابر یا بیشتر از 6w/ft2 باشد، باید با استفاده از تخلیه هوا مقداری از حرارت را از منبع تولید آن دفع کرد. با تخلیه یا برگشت هوا می توان حدود 0 انرژی ورودی به لامپ های توکار (recessed) را جذب و از ورود آنها به فضاهای تهویه شده جلوگیری کرد.

اگرچه غالبا شکل و جهت جغرافیایی ساختمان با توجه به موقعیت زمین تعیین و تحمیل می شود ولی با انجام برخی تغییرات می توان مقدار بار سرمایش را 10 تا 15 درصد کاهش داد. بنابراین، شکل و جهت جغرافیایی ساختمان باید در مراحل اولیه طراحی به دقت بررسی گردد.

مفاهیم طراحی

برخی از ساختمان های اداری بزرگ دارای مکان هایی از قبیل فروشگاه، رستوران، مراکز اطلاع رسانی، مراکز ارتباطات و استودیوهای رادیو و تلویزیون هستند. چون ساعات کار و معیارهای طراحی سیستم های تهویه  مطبوع فروشگاه ها، بانک ها و رستوران ها با ساختمان های اداری تفاوت دارد، باید این مکان ها دارای سیستم توزیع هوا و در برخی موارد تجهیزات سرمایشی خاص خود باشند.

گاهی اوقات برای ورودی های اصلی و راه روها، سیستم تهویه مطبوع مجزا در نظر میگیرند زیرا این فضاها محل تماس هوای داخل و خارج هستند. بسیاری از مهندسان معتقدند برای جلوگیری از شوک به افراد در هنگام ورود به ساختمان، بهتر است درجه حرارت ورودی ها را در تابستان 4 تا 60 درجه فارنهایت بالاتر از درجه حرارت اداره در نظر گرفت.

در ساختمان های اداری به ندرت ضرورت پیدا میکند که از 0 هوای تازه استفاده شود مگر در هنگام استفاده از سیستم صرفه جو (economizer) و اکثر ساختمان های اداری براساس حداقل مقدار هوای تازه طراحی می شوند. در هنگام استفاده از سیستم صرفه جو باید سیستم ها را منطقه بندی کرد و برای منطقه میانی (interior zone) و هر منطقه اصلی در پیرامون ساختمان یک سیستم توزیع مجزا در نظر گرفت تا از گرم کردن بی دلیل هوای تازه و اتلاف انرژی جلوگیری شود.

در ساختمان های اداری مرتفع عموما برای مناطق پیرامونی (perimeter) از سیستم های دوکانالی (dual duct)، فن کویل یا فن کویل با کانال هوای تازه استفاده می گردد. در هنگام به کار بردن سیستم فن کویل یا فن کویل با کانال هوای تازه برای مناطق پیرامونی، باید برای مناطق میانی از سیستم هوارسان مجزا استفاده کرد. در برخی از ساختمان های اداری از سیستم های هوارسان با حجم هوای متغیر استفاده می شود.

در ساختمان های اداری ای که فاقد سیکل صرفه جو هستند، در هر طبقه یک واحد هوارسان چند منطقه ای با مسیر کنارگذر (bypass multizone unit) نصب می گردد و برای هر یک از فضاهای مناطق پیرامونی (exterior zone) از کویل گرمایشی (heating coil) استفاده می کنند. این سیستم ها به این دلیل متداول هستند که توان مصرفی بادزن و سرمایه گذاری اولیه آنها کم است و باعث صرفه جویی در مصرف انرژی می شوند. به علاوه، این امکان نیز فراهم می گردد تا برنامه کارکرد هر منطقه مستقل از برنامه کارکرد سایر مناطق تنظیم شود.

در بسیاری از سیستم های بازیافت حرارت (heat recovery)، سیستم تخلیه هوا به گونه ای طراحی می شود که هوا در مسیر خروج خود از روی چراغ های سیستم روشنایی عبور کند و بدین ترتیب حدود 0 انرژی حرارتی سیستم روشنایی را جذب و به بیرون دفع نماید. در این صورت عمر چراغ ها نیز به دلیل خنک تر شدن آنها افزایش خواهد یافت.

اگرچه استفاده از سقف کاذب به عنوان محفظه هوای برگشت (return air plenum) باعث کاهش طول کانال کشی و حتی ارتفاع کف تا کف طبقات ساختمان خواهد شد، ولی ممکن است موازنه هوا در ساختمان را با مشکل مواجه سازد. مشکلاتی که در این رابطه احتمال دارد ایجاد شوند عبارتنداز:
•    نشت هوا از درزها (cracks) و در نتیجه، سیاه شدن محل درزها
•     انتقال صدا بین اتاق ها
•    بیشتر بودن مقدار هوای عبورکننده از دریچه های نزدیک به کلکتور(collector duct) برگشت هوا که موجب غیریکنواختی حرکتهوا (uncven air motion) و احتمالا تولید صدا می شود

 مساحت مورد نیاز برای تجهیزات الکتریکی و مکانیکی ساختمان های اداری حدود 8 تا  مساحت ناخالص ساختمان است. برای ساختمان هایی که هوارسان در درون طبقات نصب می شود، ارتفاع مورد نیاز اتاق هوارسان با توجه به سیستم توزیع و پیچیدگی و تراکم تجهیزات حدود 10 تا ft 18 خواهد بود. در طبقاتی که از سیستم های اندکسیونی (induction) برای مناطق پیرامونی (perimeter) ساختمان استفاده می گردد، حدود 1 تا 3% مساحت توسط این تجهیزات اشغال خواهد شد.

مساحت بازشوهای داخلی ساختمان 3 تا 5% مساحت طبقه است. بنابراین برای عبور کانال ها، لوله ها و تجهیزات به 3 تا %5 مساحت ناخالص هرطبقه نیاز می باشد. تجهیزات الکتریکی و تأسیساتی بهداشتی نیز به طور متوسط حدود 1 تا %3 مساحت ناخالص طبقه را اشغال می کنند.

هنگامی که از دستگاه های مرکزی (هوارسان) برای تغذیه چندین طبقه استفاده می شود، فضای بازشوهای طبقه بستگی به تعداد اتاق های محل نصب هوارسان ها دارد. در اینگونه موارد، تهویه مطبوع ۸ تا ۲۰ طبقه ساختمان توسط یک اتاق هوارسان تأمین می گردد. اگر تعداد طبقات تحت تغذیه هوارسان بیشتر باشد، مساحت بازشوهای لازم برای عبور کانال ها و مساحت لازم برای نصب تجهیزات نیز افزایش خواهد یافت و بالتبع آن مساحت و ارتفاع اتاق تجهیزات نیز افزایش می یابد.

وقتی برای هر طبقه یک اتاق هوارسان اختصاصی در نظر گرفته شود، علاوه بر بی نیاز شدن به بازشو برای عبور کانال ها، مساحت کل مورد نیاز اتاق های هوارسان ها نیز بیشتر از حالتی که یک هوارسان چندین طبقه را تغذیه می کند، نخواهد شد. در چنین وضعیتی، اندازه تجهیزات کوچکتر ولی هزینه های بهره برداری افزایش خواهد یافت. استفاده از هوارسان های متعدد باعث کاهش هزینه مصرف انرژی می شود زیرا در این صورت می توان دستگاه های مربوط به فضاهای خالی از سکنه را خاموش کرد.

برج های خنک کن بزرگترین تجهیزات سیستم های تهویه مطبوع هستند و تقریبا به ازای هر ft2 400 مساحت ساختمان، باید حدد   1ft2مساحت برای برج خنک کن در نظر گرفت. اگر برج خنک کن بر روی بام نصب می شود، باید سازه ساختمان قدرت تحمل وزن برج خنک کن و آب درون آن (حدود 120 تا150Ib/ft2 ) و نیز نیروهای حاصل از وزش باد بر برج خنک کن را داشته باشد. نصب برج خنک کن می تواند برای ساختمان های مجاور باعث تولید صدای مزاحم کند. در این صورت باید از تله صوتی (Sound trap) و تجهیزات صداگیر (noise baffle) مناسب استفاده شود. اگرچه استفاده از برج خنک کن با ظرفیت بیش از حد نیاز موجب افزایش هزینه های اولیه می شود ولی مقدار صدای تولید و توان مصرفی آن (به دلیل کاهش سرعت کاهش خواهد یافت.

ملاحظات خاص (special consideration)

برخی از مکان های ساختمان های اداری (از قبیل اتاق تجهیزات آسانسور، اتاق برق و تلفن، سرویس های بهداشتی، سردخانه ها و اتاق تجهیزات مکانیکی) نیاز به پیش بینی سیستم های خاص سرمایش و تأمین هوای تازه (Cooling and ventilation) دارند. به دلیل تولید حرارت زیاد در برخی از این مکان ها، ممکن است به سرمایش موضعی (spot cooling) نیز نیاز  باشد.

سیستم های تهویه مطبوع نمی توانند مانع تابش مستقیم آفتاب به افراد شوند. اگرچه در اغلب ساختمان های اداری، پنجره های کرکره ای و پرده در نظر گرفته می شود ولی به ندرت از آن ها استفاده می گردد. استفاده از سایبان های خارجی (external shading devices) ]پیش آمدگی بالای پنجره ها (Overhangs) و… [با شیشه های انعکاسی (reflective) در این گونه موارد ارجح هستند.

در نواحی سرد، مشکل اثر دودکشی (Stack effect برای ساختمان های مرتفع شدیدتر است و نمی توان با افزایش مقدار تغذیه حرارت توسط سیستم های تهویه مطبوع بر این مشکل غلبه کرد. با پیش بینی های زیر می توان مقدار نفوذ هوا (infilteration) به دلیل اثر دودکشی را کاهش داد. .
•    استفاده از درب های گردان با هشتی (vestibule) در ورودی های جدار خارجی ساختمان
•     تحت فشار مثبت قراردادن ورودی ها
•     نصب درب برای پله های منتهی به بام
•    نصب دمپر خودکار برای بازشوهای آسانسور
•    هوابندکردن ((tightening دیوارهای خارجی ساختمان

منبع:

کارگشا، سامانه جامع صنعت ساختمان

کتاب تاسیسات مکانیکی مهندس کاشانی حصار

مطالب مرتبط:

سیستم های گاز رسانی (قسمت اول)

چیلر های توربوکر (بدون روغن)

محاسبات بویلر چگالشی ( قسمت اول)

مرگ خاموش را جدی بگیریم !