مقالات

user890

دانشگاه صنعتي امير کبير (پلي تکنيک تهران)
دانشکده مهندسي صنايع و سیستم های مدیریت
پايان نامه کارشناسي ارشد مهندسي صنايع گرايش سيستمهاي اقتصادي اجتماعي
بررسی مقایسه ای مصرف انرژی و ارائه راهکار انتخاب تاسیسات تهویه برودتی بر اساس ملاحظات اقتصادی و اجتماعی
نگارش:
بهنام سمیع قهفرخی
استاد راهنما:
دکتر مجید امین نیری
مهرماه 1390
تصويب نامه
تقديم به:
همسر عزيز و مهربانم
که با گذشت و فداکاري خويش،
تحمل مرارت ها و سختي هاي مسير
طي مسير کسب دانش و تعالي را برايم فراهم آورد.
تشكر و قدرداني
اينک که در آستانه اتمام دوره کارشناسي ارشد قرار گرفته ام سپاس و شکر گزاري خويش را به درگاه پروردگار دانا، توانا و حکيم که نعمت کسب علم و دانش را بر من ارزاني داشت تقديم داشته و از درگاهش درخواست استمرار اين توفيق را دارم.
ضمن عرض ادب و احترام به ساحت تمامي اساتيد بزرگواري که در طي دوران تحصيل از ابتدا تا کنون از خرمن علم و فضائل آنها بهره مند بودم و از بوستان دانش ايشان خوشه چيني کردم. بر خود فرض و لازم مي دانم به مصداق لم يشکر المخلوق لم يشکر الخالق مراتب قدرداني و سپاس خويش را از استاد ارجمند جناب آقاي دکتر مجید امین نیری که در طي دوره اخير از راهنمائي ها و همراهي ارزنده ايشان در حوزه آموزش و پژوهش و بخصوص انجام اين پايان نامه برخوردار بودم همچنين استاد ارجمند جناب آقاي دکترحمید داودپورکه در داوري اين پايان نامه نيز از مشاورت و راهنمائي ايشان بهره مند شده ام، اعلام داشته و توفيق ايشان را از درگاه ايزد منان خواستارم.
در خاتمه جاي دارد از همکاري و تشريک مساعي رياست و پرسنل دانشکده مهندسي صنايع دانشگاه صنعتي امير کبير تقدير و قدرداني را نمايم.
چکيده
استفاده روز افزون از سیستم های سرمایشی و خصوصا سیستم های سرمایش مرکزی در بخش های مختلف ودر مناطق مختلف کشور ، نیازمند بررسی ها و مطالعات جامع برای ارائه الگوی مناسب استفاده از این سیستم ها در کاربری ها، اقلیم ها و ظرفیت های گوناگون است.
اين تحقيق به دنبال شناخت سیستم های برودتی ساختمان، بررسي میزان مصرف انرژی ، بررسی تاثیر عوامل مختلف اقتصادی ، اجتماعی و زیست محیطی به منظور ارائه يک مکانيزم آگاهانه و انتخاب صحیح این دستگاه ها بر اساس ملاحظات اقتصادی و اجتماعی در ايران مي باشد.
پس از بررسی انواع روش های ارزیابی اقتصادی پروژه ها، روش نهایی پیشنهادی جهت انتخاب سیستم های های برودتی ساختمان ها بر اساس مطالعات اقتصاد مهندسی روش ارزش یکنواخت سالیانه میباشد . انواع هزینه ها شامل هزینه های سرمایه گذاری اولیه سیستم ها، بهره برداری، هزینه های انرژی شامل آب، برق، سوخت ،نوع کاربری، تاثیر اقلیم هزینه ها مورد بررسی قرار گرفته است .
نتایج حاصل از تحقیق ، انتخاب سیستم بهتردر ظرفیت و اقلیم و نوع کاربری را میسر ساخته و مدلی مناسب جهت انتخاب تاسیسات برودتی ساختمان ها بر اساس ملاحظات اقتصادی و اجتماعی ارائه می نماید.
واژه‌هاي كليدي:سیستم های سرمایشی، دیدگاه تحلیل اقتصادی، مصرف انرژی،پهنه آب و هوایی
فهرست علائم اختصاري
در اين پايان نامه به منظور سهولت و كوتاه‌تر شدن متن از علائم اختصاري زير استفاده شده است.
توليد ناخالص داخلي ……………………………………………………………………………………………….GDP
سیستم های گرمایش ،سرمایش وتهویه مطبوع……………………………………………………………HVAC
انجمن مهندسین تاسیسات و تهویه مطبوع آمریکا………………………………………………… ASHREA
تن تبرید بر ساعت(واحد گرمایی)…………………………………………………………………………….Btu/hr
هزینه چرخه عمر………………………………………………………………………………………………………LLC
هزینه چرخه ی عمر سالانه……………………………………………………………………………………..ALLC
پارامتر نسبت راندمان ………………………………………………………………………………………………..EER
پارامتر نسبت راندمان فصلی……………………………………………………………………………………SEER
ضریب عملکرد…………………………………………………………………………………………………………COP
فهرست مطالب
TOC o “1-3” h z u 1- فصل 1…………………………………………………………………………………………………………….. 1
1-1 مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………..2
1- 2 تعریف تبرید و تهویه مطبوع51- 3 اهميت و ضرورت پرداختن به اين موضوع PAGEREF _Toc292656624 h 61- 4 هدف، سوالات اصلي و جنبه نوآورانه تحقيق PAGEREF _Toc292656625 h 61-4-1- اهداف تحقيق PAGEREF _Toc292656626 h 61-4-2- سوالات اصلي تحقيق PAGEREF _Toc292656627 h 71-4-3- جنبه نوآورانه تحقيق PAGEREF _Toc292656628 h 71-5- فرضيه هاي تحقيق PAGEREF _Toc292656629 h 71-6- روش تحقيق PAGEREF _Toc292656630 h 81-7- ساختار گزارش91-8 تحقیقات مشابه خارجی9فصل 2: مروري بر ادبيات موضوع…………………………………………………………….. PAGEREF _Toc292656632 h 112- 1- مقدمه PAGEREF _Toc292656633 h 122-2- تاریخچه سیستم های برودتی14
2-3- اساس کار سیستم های برودتی تهویه مطبوع16
2-4- انواع سیستم های تهویه مطبوع برودتی17
2-4-1 سیستم های مرکزی18
2-4-1-1 سیستم های تمام هوا 18
2- 4 – 1 -2 سیستم های تمام آب21
2- 4 – 1- 3 سیستم های پکیج 23
2- 4 – 1 – 4 سیستم های تهویه مطبوع اتاقی25
2- 5 سیستم های تهویه مطبوع مورد استفاده در ایران26
2- 6 عوامل اصلی در طراحی سیستم های برودتی27
2- 6 – 1 شرایط اقلیمی27
2- 6 – 2 بار های برودتی31
2- 7 محاسبات و روش انتخاب اجزای سیستم های تهویه مطبوع33
2- 7 – 1 چیلر ها33
2- 7 – 2 فن کوئل ها38
2- 7 – 3 دستگاه هواساز39
2- 7 – 4 برج خنک کننده40
2- 7 – 5 کولر گازی41
2- 7 – 6 کولر آبی41
2- 7 – 7 پکیج سرمایی42
2- 8 نرم افزار های مورد استفاده در محاسبات بار های برودتی و انتخاب سیستم ها42
2 – 9 محاسبات مصرف انرژی در سیستم های سرمایشی43
فصل 3: محاسبه مصرف انرژی سالانه سیستم های برودتی و ارزیابی اقتصادی این سیستم ها49
3-1- مقدمه50
3-2- تکنیک های اقتصاد مهندسی و کاربرد آنها51
3-2-1 روش ارزش فعلی51
3-2-2- روش یکنواخت سالیانه51
3-2- 3 روش نرخ بازگشت سرمایه52
3-2- 4 روش نسبت منافع به مخارج52
3-2- 5 – روش دوره بازگشت سرمایه53
3-2- 6- روش ارزش آینده 53
3-3- روش پیشنهادی محاسبه و ارزیابی سیستم های برودتی ساختمان53
3-3-1- محاسبه ارزش واقعی هزینه ها53
3-3-1- 1 یک بارپرداخت54
3-3-1-2 پرداخت سالیانه54
3-3- 2 محاسبه هزینه چرخه عمر سالانه سیستم های برودتی ساختمان55
3-3- 3 عمر مفید و ارزش اسقاطی59
3-3- 4 سایرپارامتر های موجود در محاسبات59
3-4 تاثیر عوامل مختلف بر هزینه های تولید برودت60
3-4-1 تاثیراقلیم های آب و هوایی60
3-4-2 تاثیر کاربری60
3-4-3 تاثیردیدگاه انرژی61
3-4-4 تاثیر آلایندگی زیست محیطی62
3-5 محاسبات هزینه های نهایی در سیستم های برودتی63
3-6 محاسبات مصرف انرژی در سیستم سرمایش64
فصل 4 جمع بندی و پیشنهادات 69
4-1 مقدمه70
4-2 پاسخ به سوالات تحقیق72
4-3 جمع بندی و نتیجه گیری83
4-4 پیشنهادات85
مراجع86
پیوست(1)88
Abstract91

فهرست اشکال
TOC h z t “زيرنويس شکل” c شکل (1-1) میزان مصرف انرژی در بخش های مختلف اقتصادی و اجنماعی کشور…………………………3
شکل (1-2) درصدمصرف انرژی در قسمت های مختلف ساختمان4
شکل (2-1) شماتیک یک سیستم تهویه مطبوع16
شکل (2-2) حلقه های انتقال حرارت در یک سیستم برودتی16
شکل (2-3) شماتیک یک سیستم تهویه مطبوع18
شکل (2-4) شماتیک یک سیستم تهویه مطبوع یک کانالی……………………………………………………….19
شکل (2-5) شماتیک سیستم های هوایی دو کانالی تهویه مطبوع………………………………………………..20
شکل (2-6) شماتیک یک سیستم تهویه مطبوع از نوع پکیج24
شکل (2-7) شماتیک یک سیستم تهویه اتاقی25
شکل (2-8) نقشه تقسیمات اقلیمی ایران از نظر شرایط آب و هوایی 31
شکل (2-9)اصول کار چیلر تراکمی 35
شکل (2-10) شماتیک یک چیلر جذبی37
شکل (2-11)شکل ظاهری یک مدل چیلر جذبی 38
شکل (2-12)شمای کلی انواع فن کوئل مورد استفاده در سیستم برودتی 39
شکل (2-13)شمای کلی یک برج خنک کننده مورد استفاده در سیستم برودتی40
شکل (2-14)میزان مصرف انرژی اجزای اصلی تاسیسات تهویه مطبوع 45
شکل (2-15)میزان مصرف انرژی تجهیزات برودتی در آمریکا 46
شکل (3-1)تاثیرکاربری بر هزینه تولید برودت در سیستم های سرمایشی در شهرتهران 64
شکل (3-2)تاثیر دیدگاه عرضه انرژی بر هزینه تولید برودت در سیستم های سرمایشی 65
شکل (3-3)تاثیر آلودگی بر هزینه های زیست محیطی انواع سیستم های برودتی 66
شکل (4-1)نمودار مقایسه ای مصرف انرژی در ایران در مقایسه با کشور های اروپایی 74
شکل (4-2)الگوی طراحی سیستم های تهویه مطبوع برودتی 82
فهرست جداول
جدول(1-1) نرم افزار های مورد استفاده جهت طراحی و انجام محاسبات مصرف انرژی تاسیسات11
جدول (2-1) انواع سیستم های برودتی مورد استفاده در ساختمان در ایران26
جدول (2-2) تقسیم بندی کلی مناطق آب و هوایی ایران30
جدول (2-3) نرم افزار های موجود طراحی و محاسبه انرژی در دنیا43
جدول (3-1) عمر مفید و ارزش اسقاطی سیستم های برودتی63
جدول (3-2)ظرفیت حرارتی و هزینه انواع سوخت67
جدول (3-3)راندمان سیستم های سرمایشی رایج در ایران69
جدول (4-1) میزان مصرف انرژی در کشور های مختلف جهان76
جدول (4-2) سرانه مصرف انرژی در کشور های مختلف جهان78
جدول (4-3) وضعیت انرژی مصرفی ساختمان80
TOC h z t “بالانويس جدول” c

فصل 1
1-1 مقدمهیکی از نیاز های اساسی هر ساختمانی تامین سرمایش آن در فصول گرم سال میباشد.استفاده از سيستم هايي با هزينه نصب و راهبري پايين و مصرف انرژي کم و ارزان قيمت از جمله خواسته هاي اوليه کليه استفاده کنندگان سيستم هاي تهويه مطبوع مي باشد که سازندگان بزرگ اين صنعت با استفاده از فن آوري هاي پيشرفته روز در تلاشند تا امکان تحقق هر چه بهتر اين خواسته ها را فراهم آورند .
در کشور ما صنايع تهويه مطبوع قدمت زيادي ندارد ولي با وجود نوپا بودن اين صنعت پيشرفتهاي چشمگيري در زمينه توليد دستگاههاي حرارتي و برودتي و سيستم هاي مختلف هواساز و تهويه مطبوع داشته ايم .
کشور ما از وسعت قابل ملاحظه ای برخوردار است که تنوع آب و هوایی گسترده ای در درون خود دارد . بی هیچ تردیدی ایران دارای مناطق آب و اویی گوناگون میباشد و هر منطقه نیازمند سیستم های تهویه مطبوع خاص خود میباشند. ابتدا باید اطمینان حاصل کنیم که هر منطقه نیازمند چه نوع سیستم تهویه ای میباشد و میزان آن چقدر است سپس اقدام به بکار گیری آن نماییم در ابتدا به تعریف دمای راحتی انسان می پردازیم. دمای راحتی دمایی است که افراد در هنگام قرار گیری در آن احساس سردی و یا گرمی خاصی نمی نمایند . دمای راحتی طبق استاندارد بین المللی ASHREA (انجمن مهندسی تاسیسات و تهویه آمریکا) بین 24 تا 26 درجه سانتیگراد میباشد.
با توجه به اینکه حدود 98% شهر های ایران( طبق جداول شرایط طراحی تابستانی شهر های ایران که توسط دفتر تدوین ضوابط و معیار های فنی سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور ارائه گردیده است) دمایی بیش از 30 درجه سانتیگراد دارند که بر اساس دمای راحتی نیاز به سیستم های برودتی دارند.
از طرفی نزدیک به40 درصد انرژی کشور در ساختمان ها مصرف میگردد که در حدود 50 در صد این مقدار در بخش سیستم های برودتی ساختمان ها مصرف می گرددشکل(1-2).در آمریکا در حدود 25% انرژی مصرفی ساختمانها در بخش تهویه مطبوع مصرف میگردد(EIA.Annual Energy Outlook1998)
با توجه به نمودار جریان انرژی سال 1387 ارائه شده توسط دفتر برنامه ریزی کلان برق و انرژی وزارت نیروسالانه معادل1/1115 میلیون بشکه نفت خام در کشور انرژی مصرف میشود که از این مقدارمعادل4/417 میلیون بشکه نفت خام انرژی در بخش خانگی، تجاری و عمومی کشور مصرف شده است و معادل 8/254 میلیون بشکه نفت خام انرژی در بخش صنعت مصرف شده است. در شکل (1-1) درصدمیزان مصرف انرژی در بخش های مختلف کشور در سال 1387 مشخص شده است.

شکل (1-1)میزان مصرف برق در بخش های مختلف اقتصادی و اجتماعی کشور[27].
688340165100
شکل (1-2) درصد مصرف انرژی در قسمت های مختلف ساختمان[31]
با توجه به تاثير پارامترهاي مختلف فني، اقتصادي و زيست‌محيطي بر هزينه توليد برودت در انواع سيستم‌هاي سرمايشي و براي امكان پذيري مقايسه انواع سيستم‌هاي تراكمي و جذبي با تغيير شرايط تاثيرگذار، انتخاب سيستم مناسب و ظرفيت برودتي آن در پهنه هاي آب و هوايي كشور براساس كاتالوگهاي شركتهاي سازنده و قيمت تجهيزات اساسي انتخاب شده، سرمايشي تراكمي و جذبي پس از آناليز اقتصادي براي ظرفيت،كاربري و محل مورد نظر رتبه بندي مي‌كند.
عوامل اصلی در انتخاب یک سیستم تهویه مطبوع
مهمترین عواملی که درانتخاب یک سیستم تهویه مطبوع موثرند; عبارتند از
1-    مقدار سرمایه موجود.
2- فضا یا ساختمان شامل; هدف از به کارگیری آن، محل آن، موقعیت، جهت و شکل آن.3- وضعیت خارجی ساختمان شامل درجه حرارت، رطوبت،باد و غیره.4- بارهای حرارتی و برودتی ساختمان.
5- ضرورت و ظرفیت پیش راه اندازی سیستم تهویه مطبوع.
6- جنبه های فیزیکی ساختمان در ارتباط با محل دستگاهها،سازگاری سیستم و موازنه بارهای جزئی.7- تصویر خریدار از محیط دلخواه او.
1-2 تعریف تبرید و تهویه مطبوع
از نظر لغوي تبريد به معني ايجاد محيطي سردتر از محيط اطراف است. تعاريفي که بعضي از دانشمندان براي تبريد ارائه داده اند، در ذيل مي آيد: N.R.Sparks تبريد را به صورت زير تعريف مي کند.خارج کردن گرما به نحوي که در يک جسم يا در يک حجم دمائي کمتر از آنچه در شرايط عادي مي داشت به وجود آيد . يا آن طور که AShREA تبريد را تعريف مي کنند
تبريد ، علم ايجاد يا حفظ دماهايي کمتر از دماي محيط کمتر از شرايط موردنظر ما باشد، بايد عمل گرمايش صورت گيرد . وسيله اي که عمل گرمايش را انجام مي دهد ، پمپ حرارتي نام دارد. تفاوت اصلي ما بين سيستم تبريد و پمپ حرارتي را مي توان اينگونه توضيح داد که سيستم تبريد حرارت را محيط سيستم پمپ مي کند .
در حالت کلي تهويه مطبوع به صورت زير تعريف مي شود .
کنترل همزمان دما ، رطوبت ، پاکي و سرعت هوا ، بسته به نياز ، تهويه مطبوع به دو شاخه تقسيم مي شود که عبارتند از : تهويه مطبوع تابستاني و تهويه مطبوع زمستاني ، در سيستم تهويه مطبوع تابستاني ، رطوبت گير استفاده مي شود . در حاليکه در سيستم تهويه مطبوع زمستاني از يک پمپ حرارتي و يک رطوبت زن استفاده مي شود .
علاوه بر تقسيم بندي فوق مي توان تهويه مطبوع را به دو شاخه تهويه مطبوع صنعتي و تهويه مطبوع غيرصنعتي تقسيم نمود . در تهويه مطبوع غير صنعتي آسايش انسان ها مطرح است که در آن بايد کنترل سر و صدا را مد نظر قرار داد . در حاليکه در تهويه مطبوع صنعتي هدف ايجاد محيطي مناسب براي محصولات صنعتي، آزمايشگاهها ، لابراتورهاي صنعتي ، کارخانجات توليد ابزارهاي دقيق صنعتي ، کارهاي چاپي ، عکاسي ، سردخانه ها و داروخانه ها، کامپيوترها ، سدها وغيره مي باشد.
اهميت و ضرورت پرداختن به اين موضوعبررسي سيستم‌هاي خنك‌كننده(برودتی) به‌عنوان يكي از عوامل ايجاد كننده پيك شبكه از نظر مديريت باروزارت نیرو از اهميت ويژه‌اي برخوردار هستند. بر اساس بررسي‌هاي انجام گرفته (دفتر برنامه‌ريزي برق وزارت نیرو) بر روي منحني بار شبكه سراسري كشور در حدود 20 درصد پيك بار ساليانه (در حدود 6000 مگاوات) در ماه‌هاي تابستان را بار سرمايشي تشكيل مي‌دهد و پيك‌سايي آن بدون داشتن اطلاعات دقيق فني و اقتصادي سيستم‌هاي سرمايشي ناممكن است. لذا اين تحقیق با هدف مقايسه سيستم‌هاي برودتي تراكمي و جذبي از لحاظ فني، اقتصادي و زيست محيطي و تاثير شرايط بر تغيير اولويت انتخاب اين سيستم‌ها به عنوان سيستم بهينه انجام شده است. 
همچنین با توجه به اینکه میزان مصرف انرژی در بخش تهویه مطبوع در ایران بیسار بالاتر ازمیزان مصرف انرژی در کشور های توسعه یافته همچون آمریکا میباشد بنابراین لازم است در این بخش بررسی های دقیقی در خصوص علت این امر انجام شود.
هدف، سوالات اصلي و جنبه نوآورانه تحقيق4 – 1 اهداف تحقيق1-4-1-1 بررسی میزان مصرف انرژی تجهیزات تهویه برودتی
ارائه مدلی جهت انتخاب تجهیزات برودتی در ایران
1-4- 2 سوالات اصلي تحقيقبا توجه به اینکه در الگوی مصرف انرژی ایران بیشترین مصرف در بخش مسکونی و تجاری میباشد و یکی از این بخش ها استفاده انرژی در بخش تاسیسات برودتی ساختمان ها میباشد چه راهکاری در انتخاب این تاسیسات میتوان بکار برد تا از نظر اقتصادی به صرفه و توجیه پذیر باشد
میزان مصرف واقعی انرژی در این بخش تفاوتی با استاندارد های جهانی دارد.
4 – 3 جنبه نوآورانه تحقيقطرح رويکردي جديد به اين مسئله
بهبود چهار چوب و تکنکيک هاي جديد در حل اين مشکل
تلفيقي جديد از برخي تکنيکها، مفاهيم و روشهاي موجود
معرفي کاربردي جديد از مفاهيم، روشها، مدلها و تکنيکهاي موجود
مرور ادبيات کامل و نو همراه با دسته بندي و تحليل
انجام مقايسه در مورد مفاهيم، روشها، مدلها و الگوريتم هاي موجود از منظرهاي مختلف
ارائه دسته بندي جديد از مفاهيم حوزه مطالعاتي
5 فرضيه هاي تحقيقتوسعه روز افزون ساختمان سازی و همچنین توسعه سسیستم های برودتی در ساختمان ها باعث افزایش بی رویه مصرف انرژی شده است
با بروز پدیده مصرف انرژی
سرانه هزینه مصرف انرژی ساکنین آپارتمان ها افزایش میباشد.
قیمت انرژی افزایش پیدا خواهد نمود
قدرت رقابت پذيري توليد کنندگان داخلي کاهش خواهد يافت.
بخش هاي صنعت تضعيف خواهد شد.
توليد ناخالص داخلي کاهش خواهد يافت.
دولت مجبور به واردات انرژی خواهد شد.
دولت مجبور به پرداخت یارانه انرژی خواهد شد بنابراین سرمایه گذاری در طرح های زیر بنایی کاهش خواهد یافت.
6 روش تحقيق روش تحقيق کلي اين پروژه، روش تحقيق مطالعاتي است. حوزه جستجو، حوزه انرژی و ساختمان خصوصا حوزه مصرف انرژی در بخش تاسیسات کشور بوده و از مقالات مجله اي و کنفرانسي، گزارشهاي پژوهشي و کاري (Working Paper, Research Report) استفاده شده است. مکان هاي جستجو شده کتابخانه هاي داخل کشور، موتور جستجوي عمومي گوگل، پايگاه اطلاعات علمي جهاد دانشگاهي، پايگاه جهاني پژوهش هاي اقتصادي RePEc، بانک اطلاعاتي ، موسسات بین المللی انرژی میباشد.
شيوه مطالعاتي در پاره اي از موارد مطالعه اجمالي و در مواردي ديگر تفصيلي بوده است.
مطالعات صورت گرفته غير نقادانه و تطبيقي بوده است. در اين تحقيق به لحاظ جامع بودن، عميق و تحليلي بودن از تحقیقات انجام توسط آقایان Detlef WestPhalen ,Scott Koszalinski جهت دپارتمان انرژی آمریکا و همچنین تحقیقات انجام شده در گروه انرژی پژوهشگاه نیرو مربوط به وزارت نیروی ایران در خصوص مدیریت مصرف برق اقتباس شده است. ليکن در اين تحقيق مصرف انرژی در هر بخش بصورت جامع و با توجه به شرایط اقتصادی و اجتماعی و آب و هوایی ایران بررسی شده است و مدلی بروز ارائه شده است.
7 ساختار گزارشدر اين گزارش تحقيقي پس از مطالعه ادبيات و آشنائي با مفاهيم مهم و پايه اي متغير هاي تحت تاثير اين از جمله نرخ انرژی واقعي و هزینه های مربوطه خصوصا در خصوص هزینه های خرید و هزینه های نگهداشت به بررسی مصرف انرژی در بخش تاسیسات ساختمان در ايران با رويکرد تشريحي و رياضي خواهيم پرداخت. در رويکرد مدل سازي رياضي از یک مدل ساده و مینینم سازی هزینه ها بهره خواهيم برد. پس از بررسی مصرف انرژی با استفاده از مجموع مقالات معتبر که به شکل تفصيلي مورد مطالعه قرار گرفته اند و همچنين با کمک ادبيات انرژی و مصرف استراتژي يا راه کارهائي را براي حل مشکل مصرف انرژی و انتخاب صحیح تاسیسات ارائه خواهيم نمود. در بخش ادبيات موضوع سیستم های تهویه مطبوع و تاريخچه آن، مصرف انرژی و هدر رفتن انرژی در بخش تاسیسات و مرتبط با آنها بررسي خواهد شد. اين تحقيق مطالعه جامعي را بر ادبيات موضوع انجام داده است.
آنچه در اين تحقيق از آن مي توان به نوآوري آن اشاره نمود. ترکيب ايده هاي مختلف در مقابله با اين مشکل در ایران و بومي سازي مدل انتخاب صحیح تجهیزات و دستگاهها با شرايط اقتصادي ايران و مدل سازي رياضي جديد با بهره گيري از متغير هاي معنا دار و مهم و موثري مي باشد که حاصل مطالعه تفصيلي بيش از 50 مقاله معتبر و ترکيب الگو هاي مناسب با هم مي باشد.
1-8 تحقیقات مشابه داخلی و خارجی
امروزه با توجه به اهمیت و جایگاه انرژی در دنیا استفاده از سیستم های تهویه مطبوع و برودتی بر اساس محاسبات دقیق اقتصادی و فنی صورت می گردد و مقایسه میزان مصرف انرژی در ایران با سایر کشور ها نشان دهنده این موضوع میباشد در آمریکا انجمن مهندسین تاسیسات و تهویه مطبوع اقدام به تهیه دستور عمل ها و استاندارد های مختلفی در خصوص استفاده از تاسیسات ارائه نموده ضمن اینکه محاسبات دقیق اقتصادی نیز بایستی در هنگام طراحی تاسیسات مد نظر قرار گیرد همچنین تحقیقاتی نیز توسط آقایان Detlef WestPhalen ,Scott Koszalinski جهت دپارتمان انرژی آمریکا انجام شده که به صورت سه جلد ارائه گردیده و در این تحقیق از نتایج تحقیقات ایشان نیز استفاده گردیده است.
در ایران نیز طی چند سال اخیر و با توجه به روند روبه رشد مصرف انرژی تحقیقاتی از سوی وزارت نیرو صورت گرفته که با توجه به بررسی های بعمل آمده نیز تحقیقات بر اساس انرژی و انواع یارانه ها صورت پذیرفته است در جدول شماره(1-1) تعدادی از نرم افزار های معتبر که در دنیا مورد استفاده قرار می گیرد آورده شده ولیکن این نرم افزار ها بر اساس شرایط خاص ایران و قیمت های انرژی طراحی نشده است و همین مسئله باعث می شود که نتوان از این نرم افزار ها جهت مناطق مختلف ایران استفاده نمود.
جدول(1-1) نرم افزار های مورد استفاده جهت طراحی وانجام محاسبات مصرف انرژی تاسیسات ساختمان
عنوان سال قابلیت ها
Energy Plus 3-2001 شبیه سازی انرژی،محاسبات بار،محاسبات مصرف انرژی
Heed 2003 شبیه سازی انرژی،محاسبات بار ،محاسبات انرژی
ASEAM 2001 شبیه سازی انرژی ساختمان ها و سیستم ها،محاسبات بار،محاسبات مصرف انرژی، تحلیل جایگزین سیستم ها
HAP 1987 شبیه سازی انرژی،محاسبات بار های سرمایشی،تعیین ظرفیت تجهیزات(Hourly Analysis Program)
REScheck 2003 مقررات عملکرد در ساختمان های مسکونی
RHVAC 2003 محاسبات مصرف انرژی،طراحی و محاسبه سیستم های سرمایش و گرمایش ساختمان های مسکونی
SolArch 1996 محاسبات مصرف انرژی گرمایش، معماری خورشیدی،جداول طراحی ساختمان های مسکونی
Comfar 1978 بررسی اقتصادی پروژه ها
فصل 2
مروري بر ادبيات موضوعمقدمهتا حدود 30 سال پيش انتخاب چيلرها کار ساده اي بود و نتايج مربوطه تقريبا قابل پيش بيني بودند و در اکثر موارد انتخاب سیستم های برودتی شامل انتخاب چيلر به دو نوع رفت و آمدي (کمپرسوري ) و يا چيلرسانتريفوژ محدود مي گرديد(( با توجه به اینکه چیلر ها اصلی ترین تجهیزات در سیستم برودتی ساختمان میباشند)) که با کندانسور هوايي يا آبي کار مي کردند . مايع مبرد هر دو نوع چيلر از گازهاي فريون CFC و يا HCFC مي باشند، در موارد خاصي نيز از چيلر چرخ دنده اي و يا چيلرهاي جذبي استفاده مي گرديد. ولي در دهه 70 ( 1970 ميلادي) اتفاقاتي رخ داد که تحول عظيمي در بازار چيلر بوقوع پيوست و انتخاب چيلر را براي طراحان سيستم هاي تهويه مطبوع مشکلتر نمود.
اولين واقعه بالا رفتن شديد و مداوم قيمت برق بود. دو برابر شدن و حتي چند برابر شدن قيمت نفت در جهان باعث گرديد که اکثر دولتهاي اروپايي و آمريکايي و ژاپن قيمت برق را متناسبا افزايش دهند
نتيجه مستقيم اين اقدام، بالا رفتن سرمايه گذاري اوليه و هزينه هاي نگهداري تاسيسات تهويه مطبوع بود که باعث محدود شدن ساعات کار اين سيستم ها و در بعضي از موارد منجر به تغيير و تعويض کلي اين تاسيسات گرديد .
وارد شدن عامل « هزينه انرژي » و عدم اطمينان از مقدار آن در آينده ، محاسبات اقتصادي انتخاب سیستم های برودتی را براي طراحان سيستم هاي تهويه مطبوع مشکل نمود. علاوه بر عامل انرژي ، اثر گازهاي HCFC, CFC بر تخريب لايه ازن ، اگر چه از سال 1976 بطور مشکوک توسط دانشمندان عنوان شده بود، در سال 1985 بطور رسمي و غيرقابل انکار اعلام و آينده سيستم هاي تهويه مطبوع جزو يکي از داغ ترين بحث هاي روز گرديد . حالا ديگر طراحان علاوه بر پارامترهاي اقتصادي هزينه برق مي بايست در انتخاب مايع مبرد چيلرها نيز تحقيق نموده و عواقب آتي استفاده از انواع مبردها را در انتخاب چيلر ملحوظ بدارند.
اگر چه از نظر تئوری می توان هر سیستم تهویه مطبوعی را برای هر ساختمانی استفاده کرد ولی در عمل به دلیل وجود عواملی چون هزینه های سرمایه گذاری و بهره برداری ، محدودیت های فضا و مکان ، طرح معماری موقعیت محلی ساختامانی و ارزیابی و تجربه مهندسی طراح ، تعداد سیستم های تهویه مطبوع مناسب برای هر ساختمان محدود خواهد بود . معمولاً در ساختمان هایی که سیستم های برودتی آن ها ساده و ظرفیتشان مناسب است ؛ هزینه های بهره برداری و تعمیر و نگهداری نسبتاً کم خواهد بود. کاربردهای تهویه مطبوع معمولاً در ساختمان های عمومی و تجاری ( ساختمان های اداری ، کتابخانه ها ، مراکز حمل و نقل )، ساختمانهای تجمعی ( آمفی تاترها ، استودیوم ها ) ساختمانهای آموزشی ( مهد کودک ها ، دانشکاها ، مدارس ) ساختمانهای اقامتی ( خوابگاه ، هتل ها ) ساختمان های مسکونی ( تک واحدی ، چند واحدی ، آپارتمانی ) ، مراکز بهداشتی و درمانی ( بیمارستانها ) ، و غیره است که به نوع سیستم ها در ساختمان مسکونی می پردازیم و نوع سیستم های تهویه مطبوع ساختمان های مسکونی متاثر از عوامل محلی و کاربردی است . عواملی محلی عبارتند از : منابع موجود در انرژی وقیمت آن ها ، شرایط آب و هوایی ، ویژگی های اجتماعی – اقتصادی و دسترسی به نیروی متخصص جهت نصب و تعمیرات نوع ساختمان مشخصه های فنی ساختمان و مقرارت و ضوابط ساختمان های مسکونی، عوامل کاربردی هستند .
در این فصل ابتدا به تاریخچه سیستم های برودتی و انواع این سیستم ها و سپس میزان مصرف انرژی در تجهیزات مورد استفاده در سیستم های برودتی می پردازیم سپس به مراحل طراحی و محاسبه یک پروژه تهویه مطبوع میپردازیم و همچنین به تحقیقاتی که توسط شرکت های مختلف در خصوص انتخاب نوع سیستم شده می پردازیم.
2-2 تاریخچه سیستم های برودتی
تاريخچه صنعت تبريد مربوطه به هزاران سال پيش مي باشد از زماني که توليد و نگهداري يخ با شيوه هاي ابتدائي توسط هندي ها ، مصري ها ، ايراني ها ، چيني ها صورت مي پذيرفت ، اولين دستگاه توليد يخ که با اتر کار مي کرد در سال 1834 توسط « جاکوب پرکنيز» در انگلستان ساخته شد . اولين مبرد جذبي در دوران جنگ هاي داخلي امريکا بوسيله « فرديناندکار» ساخته شد . و اولين يخچال خانگي نيز در سال 1913 توسط « لارسن » وارد بازار شد . در دهه 40 شرکت « دپوانت » مبردهاي جديدي را به نام فريون ها به بازار عرضه کرد .
با توجه به توسعه سريع صنعت تبريد در چند دهه اخير استفاده از آن در مصارف خانگي ، تجارتي ، صنايع غذايي ، ايجاد سردخانه براي نگهداري و توزيع مواد غذايي براي هر جامعه اي امري الزامي و ضروري بشمار مي آيد . امروزه صنعت تبريد يکي از بزرگترين رشته هاي صنايع را تشکيل مي دهد ، موارد استفاده از صنعت تبريد را مي توان به گروههاي زير تقسيم کرد :
1- تبريد خانگي مانند يخچال ها و فريزرهاي خانگي
2- تبريد تجاري که در تهيه و نگهداري و توزيع انواع و اقسام مواد غذايي در سردخانه هاي کوچک ثابت و متحرک مانند رستوران ها کاربرد دارد .
3- تبريد صنعتي که شکل بزرگتري از تبريد تجاري است و در پالايشگاهها، کارخانه هاي يخ سازي، سردخانه هاي بزرگ مورد استفاده قرار مي گيرد .
4- تبريد براي حمل و نقل که در کشتي ها، وکاميون ها و قطارها و غيره مورد استفاده قرار مي گيرند 5- تبريد در تهويه مطبوع و تهويه صنعتي
6- تبريد در دماي بسيار پايين که بويژه در علوم پزشکي ، داروسازي ، سخت کردن فلزات ، توليد هيدروژن و هليوم مايع وغيره مصرف عمده اي دارد.
1785620706755مخزن با دمای بالا
00مخزن با دمای بالا
3-2 اساس کارسیستم برودتی تهویه مطبوع
99060022542500-7239030480دفع حرارت
00دفع حرارت
305435049212500
4491990210820کار
00کار
329311042799000279273015621000
305435036830003666490548703500R
183134063500مخزن با دمای پایین
00مخزن با دمای پایین
88265027622500-22225040005جذب حرارت
00جذب حرارت

شکل شماره (2-1) الگوی کار یک سیستم برودتی
همانطور که در شکل شماره (2-1) نشان شده وظیفه یک سیستم برودتی جذب حرارت در یک محیط با دمای پایین و دفع آن از طریق یک محیط با دمای بالا میباشد
تبرید و تهویه مطبوع برای تولید سرما در محیط یک ساختمان استفاده می شود در این سیستم حرارت از یک محیط به محیط دیگر منتقل میگردد

شکل( 2-2) حلقه های انتقال حرارت در یک سیستم برودتی(Bureau of Energy Efficiency,2004)
چندین مدار و یا حلقه در یک سیستم برودتی در شکل (2-2) نشان داده شده است. انرژی حرارتی طی 5 حلقه از سمت چپ به محیط سمت راست منتقل میگردد
حلقه هوای داخل، در این حلقه که در سمت چپ قرار دارد هوای داخل توسط یک فن بر روی یک کویل سرد عبور داده میشود . وقتی که حرارت به آب سرد داده میشود هوای محیط سرد میگردد.
حلقه آب سرد(Chiled Water loop) در این حلقه آب سرد توسط فشار پمپ به اواپراتور چیلر بر میگردد
حلقه سرمایش(Refregerant) ، مبرد در یک حالت تغییر فاز و توسط فشار کمپرسور حرارت را از آب به کندانسور منتقل مینماید
حلقه آب کندانسور، آب حرارت را از کندانسور جذب نموده و این آب به برج خنک کننده پمپ میشود.
حلقه برج خنک کننده، در برج خنک کننده هوا از عرض برج کشیده میشود و آب از بالای برج به پایین ریخته میشود و آب حرارت خود را به هوا داده و این حرارت توسط هوا به محیط منتقل میگردد.
2- 4 انواع سیستم های تهویه مطبوع برودتی
سیستم های تهویه مطبوع و برودتی انواع مختلفی میباشند که به لحاظ نوع کاربری ساختمان متفاوت میباشند . هدف کلی این سیستم ها تامین شرایط راحتی افراد ساکن در ساختمان ها میباشد. در ذیل انواع این سیستم ها نامبرده و بطور مختصر توضیح داده خواهد شد. این سیستم های مورد مطالعه به سه دسته کلی تقسیم میشوند: سیستم های مرکزی، پکیج و سیستم های اتاقی . سیستم های مرکزی شامل چیلر و سیستم های توزیع مانند هواساز ها و فن کوئل ها هستند که با آب سرد کار میکنند. پکیج ها شامل واحد هایی هستند که یا بر روی سقف و یا بصورت اسپیلیت و دارا ی کوئل انبساط مستقیم میباشند که حرارت را از فضای داخلی جذب و محیط بیرون منتقل می نمایند.سیستم های اتاقی نیز شامل تقریبا مشابه سیستم های پکیج هستند این سیستم ها معمولا به عنوان کولر پنجره ای و یا دو تکه میباشند.
-775123011922-4-1 سیستم های مرکزی:
سیستم های مرکزی به سیستم های گفته میشوند که به نوعی از چیلر برای برودت استفاده مینمایند . خود این گروه به چیلر های با کندانسور آبی و یا چیلر با کندانسور هوایی تقسیم میگردند . همانطور که در شکل (2-3) نشان داده شده این سیستم به یک مکان اداری سرویس می دهد که خود شامل سه زیر سیستم بنام واحد هواساز، چیلر، و واحد بویلر میباشد
شکل(2-3) شماتیک یک سیستم تهویه مطبوع
این سیستم ها که معمولا در تاسیسات برودتی ساختمان های بزرگ استفاده میشوند خود به دسته بندی های زیر تقسیم میگردند.
2-4-1-1 سیستم های تمام هوا
در سیستم های تمام هوا، سرمایش محسوس و نهان پیش گرمایش و رطوبت زنی مورد نیاز توسط هوایی که به درون فضای مورن نظر وارد می شوند تامین میگردد. بنابر این به جز در موارد خاص صنعتی نیازی نیست در اتاق ها و منطقه ها هیچگونه سرمایش و رطوبت زنی اضافی صورت پذیرد.
سیستم های تمام هوا به دو گروه اصلی تقسیم میشوند:
سیستم های یک کانالی که در آن کویل های سرمایی و گرمایی به صورت سری در مسیر جریان هوا نصب میشوند،شکل(2-4). هوا با درجه حرارت یکسان و توسط یک سیستم کانال کشی بین تمام دریچه هاو واحد پایانه ها توزیع می گردد

شکل (2-4) شماتیک سیستم تهویه مطبوع یک کانالی
سیستم دو کانالی که در آن کویل های سرمایی و گرمایی به صورت موازی-سری در مسیر جریان هوا نصب میگردند و میتوانندیا دارای کانال مجزا برای توزیع هوای سرد و توزیع هوای گرم باشند که در تجهیزات پایانه با یکدیگر مخلوط میشوند و یا یک کانال مجزا برای هر منطقه باشند که در آن مخلوط هوای سرد و گرم با درجه حرارت لازم به درون منطقه وارد خواهد شد.شکل(2-5)

شکل(2-5)- شماتیک سیستم های هوایی دو کانالی تهویه مطبوع
گروه های بالا را می توان به گروه های فرعی زیر تقسیم نمود
یک کانالی با حجم ثابت و یک کانالی با حجم متغیر و دو کنالی با حجم ثابت و دوکانالی با حجم متغیر و چند منطقه ای با حجم ثابت و متغیر و سه قسمتی
از این دستگاه ها برای ساختمان هایی از قبیل اداری،مدارس، و دانشگاه ها،آزمایشگاهها، بیمارستان ها، و فروشگاهها و حتی کشتی ها که لازم است مناطق مختلف آنها دارای کنترل مجزا باشند استفاده می شود . همچنین در کاربرد های خاص که نیازمند کنترل دقیق درجه حرارت و رطوبت هستند مثل اتاق عمل بیمارستان ها استفاده کرد.
مزیت سیستم های تمام هوا
نصب تجهیزات اصلی در یک اتاق مرکزی این امکان را میدهد که عملیات تعمیر و نگهداری فقط در فضاهایی که افراد حضور ندارند انجام شود . به علاوه این موضوع باعث میگردد بتوان مقدار ارتعاش و صدای تولیدی در تجهیزات و فیلتر های هوا را بیشتر در نظر گرفت و از تجهیزاتی با دوام و کیفیت بهتر استفاد ه نمود.
دور بودن تجهیزات الکتریکی ،لوله کشی،سیم کشی ،فیلتر و تجهیزات مولد صدا و ارتعاش از فضاهایی که افراد در آنها حضور دارند باعث می شود سرویس ها و اثرات زیان آور آنها بر افراد،تجهیزات و مبلمان و فرایند ها به حداقل برسد.
در این سیستم ها می توان در صورت امکان از هوای تازه در عوض چیلر برای سرمایش مکانیکی استفاده کرد(سرمایش مجانی)
تبدیل از وضعیت تابستانی به زمستانی بسیار ساده است
قدرت انتخاب در منطقه بندی بشتر خواهد بود و این امکان وجود خواهد داشت که در فصول معتدل از گرمایش و سرمایش همزمان استفاده نمود
به سهولت می توان از سیستم های بازیافت حرارت نوع هوا به هوا استفاده کرد
در هنگام طراحی سیستم بهینه توزیع هوا و کنترل کوران انعطاف پذیری زیادی دارند و با مقررات موجود مطابقت و سازگاری دارند.
معایب این سیستم ها
عبور کانال نیازمند فضاست و بنابراین فضای مفید کف را کاهش و ارتفاع ساختمان را افزایش می دهد.
مساحت طبقه باید بیشتر باشد تا جای کافی برای شافت های عمودی که از درون آنها کانال هوا عبور میکند وجود داشته باشد.
تنظیم مقدار جریان هوا(به ویژه در سیستم های بزرگ) مشکل تر است.
کسب اطمینان از سهولت دسترسی به تجیزات پایانه ای ، نیازمند همکاری و هماهنگی طراحان معماری،مکانیکی و سازه است.
2-4-1-2 سیستم های هوا- آب
در سیستم های هوا- آب از طریق توزیع هوا و آب بین واحد های پایانه که در فضای داخل فضای تهویه شده نصب شده اند تهویه مطبوع انجام میگیرد . هوا و آب در داخل اتاق مرکزی تجهیزات(موتورخانه) سرد یا گرم میشوند . هوایی که تغذیه میگردد را هوای اولیه گویند و آب را آب ثانویه گویند.
سیستم های هوا -آب اصولا برای فضاهای پیرامونی ساختمان که بارهای محسوس آنها زیاد است و نیازی به کنترل رطوبت ندارند استفاده میگردند. در عین حال می توان از این سیستم ها برای منطقه های داخلی نیز استفاده کرد. این سیستم ها در ساختمان هایی چون اداره، بیمارستان، هتل،مدرسه و آپارتمان ها کارایی خوبی دارند. در اکثر مناطق آب و هوایی،این سیستم ها برای فضاهای پیرامونی ساختمان و برآورده ساختن اهدافی چون تامین بارهای سرمایش و گرمایش فضا و گرمایش و سرمایش همزمان در قسمت های مختلف در فصول معتدل،طراحی میگردند.
سیستم هوا-آب شامل تجهیزات مرکزی تهویه مطبوع،کانال کشی و سیستم توزیع آب و فن کوئل ها و هواسازها میباشد.
مزایای سیستم هوا آب
امکان کنترل درجه حرارت هر فضا بطور جدا گانه و توانایی تنظیم ترموستات ها برای درجه حرارت های مختلف با هزینه نسبتا کم
جدا بودن منابع سرمایش و گرمایش در هوای اولیه و آب ثانویه این امکان را فراهم می آورد که افراد بتوانند سرمایش و یا گرمایش را انتخاب کنند.
هنگامی که از آب ثانویه برای سرمایش استفاده شود و سیستم توزیع هوای اولیه از نوع سرعت زیاد باشد فضای لازم برای توزیع هوای اولیه کاهش خواهد یافت.
اندازه تجهیزات مرکزی هوارسان کوچکتر از سیستم تمام هوا است زیرا مقدار هوایی که باید مطبوع شود کمتر است.
رطوبت گیری،تصفیه و رطوبت زنی هوا به صورت مرکزی و دور از فضای تهویه شده انجام می شود.
تغذیه هوای تازه ممکن است جوابگوی هوای تازه مورد نیاز نیز باشد.
معایب سیستم هوا – آب
به علت کم بودن مقدار هوای اولیه تبدیل وضعیت سیستم تابستانی به زمستانی در فصول معتدل مشکل تر از سایرسیستم ها است.
در سیستم دولوله ای تبدیل سیستم از تابستانی به زمستانی مشکل است.
در اکثر ساختمان ها این سیستم فقط برای فضاهای پیرامونی استفاده میشود و برای سایر فضاها باید سیستم های مجزایی در نظر گرفت.
سیستم تمام آب
در سیستم های تمام آب که برای سرمایش و گرمایش بکار برده میشوند از آب سرد کننده یا گرم کننده استفاده میشود.هوای درون اتاق توسط فرایندهای هدایت،جابجایی و تشعشع سرد و گرم میشود.
سیستم های تمام آب عبارتند از
واحد های فن کوئل
پانل دیواری،سقفی و درون کف
رادیاتور و کنوکتور
مزایای سیستم تمام آب
مزیت های اصلی سیستم های تمام آب عبارتند از:
سیستم تغذیه ی سیال سرد کننده در قیاس با سیستم کانال کشی فضای کمتری اشغال میکنند.
نیازی به اتاق بادزن مرکزی اصلا وجود ندارد و یا ابعاد آن کوچکتر است.
فضای مورد نیاز برای عبور کانال های هوا کوچکتر است.
معایب سیستم
تعمیرات آن بیشتر از سایر سیستم هاست
فیلتراسیون هوا به خوبی صورت نمی گیرد.
سیستم های پکیج
این سیستم ها هم بصورت یک تکه(واحد) میباشند که بر روی پشت بام نصب میشوند و هم بصورت دوتکه . اساسا در این سیستم ها از آب به عنوان مبرد میانی استفاده
نمی شود. سرما مستقیما از طریق هوای عبوری از روی سیستم سرمایش(اواپراتور) سرد می شود. در این پکیج ها از مشعل گازی و یا المنت های حرارتی جهت گرمایش نیز استفاده می شود . شکل(2-6) شماتیک یک سیستم پکیج را که یک ساختمان اداری را خنک می کند نشان می دهد.

شکل(2-6)-شماتیک یک سیستم تهویه مطبوع از نوع پکیج
در این شکل یک سیستم که بر روی پشت بام قسمت اداری نصب شده است نشان داده شده است. هوای به محیط وارد شده و پس از مطبوع کردن مجددا به پکیج باز میگردد. سیستم های پکیج که بر روی پشت بام نصب می گردند قابلیت این را دارند که از هوای خارج استفاده نمایند و همچنین در زمان های که هوای بیرون مناسب است بدون استفاده از انرژی هوا داخل را مطبوع نمایند همچنین از فیلر در این سیستم ها به عنوان فیلتراسیون هوا و مطبوع نمودن آن استفاده می شود.
هوا پس از عبور از فیلتر از روی کویل سرد عبور داده می شود و سپس وارد محیط میگردد. هوای محیط های آلوده نیز از طریق سیستم اگزوز فن از محیط خارج می گردد.
سرمایش در این سیستم ها از طریق سیستم های سرمایشی کمپرسوری انجام میگردد.
در سیستم های پکیج دو تکه سیستم به دو قسمت جداگانه تقسیم میشود.کندانسور و کمپرسور و فن کندانسور بصورت مجزا در بیرون نصب می شود و اواپراتور و فن نزدیک قسمتی که بایستی خنک شود نصب می گردد.
سیستم تهویه مطبوع اتاقی
سیستم های تهویه مطبوع اتاقی شامل کولر های پنجره ای و کولر های دو تکه میباشد.

شکل(2-7)-شماتیک یک سیستم تهویه اتاقی
هزینه نصب این سیستم ها پایین میباشد و نصب آنها ساده این سیستم ها معمولا بر روی دیوار های بیرونی نصب شده و توسط یک باز شو بر روی دیوار هوای گرم داخل را سرد مینمایند. اخیرا از نوع دو تکه این سیستم ها نیز ساخته شده و در ساختمان نصب میگردد.
این سیستم ها تنها دمای هوا را کنترل مینمایند ولی بر روی سایر شرایط کنترلی ندارند و معمولا در امکان مسکونی و یا ادارات استفاده میشوند ولی در جاهایی مثل بیمارستان کاربرد ی به عنوان تهویه مطبوع ندارند.
2-5 سیستم های تهویه مطبوع مورد استفاده در ایران
انواع سیستم های برودتی مورد استفاده در ایران عبارتند از
جدول(2-1) انواع سیستم های برودتی مورد استفاده در ساختمان ها در ایران
ردیف انواع سیستم های برودتی مورد استفاده در ایران
1 سرمایش مرکزی توام با فن کوئل و هواساز و چیلر جذبی گازوئیل سوز هوا خنک
2 سرمایش مرکزی توام با فن کوئل و هواساز و چیلر جذبی گازوئیل سوز آب خنک
3 سرمایش مرکزی توام با فن کوئل و هواساز با چیلر جذبی گاز سوز هوا خنک
4 سرمایش مرکزی توام با فن کوئل و هواساز با چیلر جذبی گاز سوز آب خنک
5 سرمایش مرکزی توام با فن کوئل و هواساز با چیلر تراکمی هوا خنک
6 سرمایش مرکزی توام با فن کوئل و هواساز با چیلر تراکمی آب خنک
7 سرمایش مرکزی هواساز با چیلر جذبی گازوئیل سوز هوا خنک
8 سرمایش مرکزی هواساز با چیلر جذبی گازوئیل سوز آب خنک
9 سرمایش مرکزی هواساز با چیلر جذبی گاز سوز آب خنک
10 سرمایش مرکزی هواساز با چیلر تراکمی هوا خنک
11 سرمایش مرکزی هواساز با چیلر تراکمی آب خنک
12 سرمایش مرکزی فن کوئل با چیلر جذبی گازوئیل سوز هوا خنک
13 سرمایش مرکزی فن کوئل با چیلر جذبی گازوئیل سوز آب خنک
14 سرمایش مرکزی فن کوئل با چیلر جذبی گاز سوز هوا خنک
15 سرمایش مرکزی فن کوئل با چیلر جذبی گاز سوز آب خنک
16 سرمایش مرکزی فن کوئل با چیلر تراکمی هوا خنک
17 سرمایش مرکزی فن کوئل با چیلر تراکمی آب خنک
18 سرمایش مرکزی فن کوئل با چیلر تراکمی گازوئیل سوز هوا خنک
19 سرمایش مرکزی فن کوئل با چیلر تراکمی گازوئیل سوز آب خنک
20 سرمایش مرکزی هواساز با چیلر تراکمی گازوئیل سوز هوا خنک
21 سرمایش مرکزی هواساز با چیلر تراکمی گازوئیل سوز آب خنک
22 سرمایش مرکزی هواساز با چیلر تراکمی گاز سوز هوا خنک
23 سرمایش مرکزی هواساز با چیلر تراکمی گاز سوز آب خنک
24 ایرواشر
25 پکیج سرمایی هوای سرد
26 کولر آبی
27 کولر گازی
2-6 عوامل اصلی در طراحی سیستم های برودتی
در یک پروژه تهویه مطبوع شامل سه مرحله اساسی: مطالعه و تعیین مشخصات اولیه، انتخاب نوع سیستم و محاسبه ظرفیت و اندازه های تجهیزات و بالاخره مرحله اجرای پروژه شامل جایابی ، نصب و آزمایش سیستم میباشد[15].
ظرفیت تجهیزات مختلف یک سیستم تهویه مطبوع بر اساس مقدار بار های سرمایی ساختمان در روز طرح تعیین می شوند .
یکی از پارامتر اصلی در هنگام طراحی سیستم های سرمایشی پارامتر هواشناسی می باشد که با توجه به شرایط آب و هوایی در ایران به آن می پردازیم
شرایط اقلیمی
مقدار انرژی مصرفی در یک ساختمان مستقیما متاثر از شرایط آب و هوایی ، شکل و کاربرد ساختمان میباشد. در میان این پارامتر ها آب و هوای هر منطقه مهمترین عامل تاثیرگذار بر مصرف انرژی سرمایشی ساختمان است . بدون دانستن دما،رطوبت، تابش خورشیدی، سرعت باد و دیگر اطلاعات اب و هوایی ، عملا امکان محاسبه بارسرمایشی و به تبع آن مصرف انرژی ساختمان وجود ندارد.
کشور پهناور ایران ، به علت قرار گرفتن در موقعیت جغرافیایی خاص و دارا بودن عوامل مختلف محیطی از قبیل دریای آزاد، دریاچه،کویر،کوهستان و جنگل، دارای مناطق با آب و هوای متفاوت میباشد و از این رو در فصول مختلف سال،شرایط اقلیمی متغیری را می توان مشاهده نمود.
بندر چابهار با عرض جغرافیایی  14 و ْ25 (با آب وهوایی گرم و مرطوب) جنوبی ترین و ماکو با عرض جغرافیایی 39 درجه و 15 دقیقه( با آب و هوایی سرد و کوهستانی) شمالی ترین شهرهای کشور محسوب می شوند.
نواحی مختلف کشور را بر طبق شرایط جوی و با توجه به حداکثر و حداقل درجه حرارت و میزان رطوبت نسبی و پارامترهای دیگر که از آمارهای هواشناسی استخراج میگردند می توان به مناطق مختلف تقسیم بندی نمود.
این تقسیم بندی برای فصل تابستان و زمستان بطور جداگانه قابل انجام است به طوری که از تقسیم بندی تابستانی برای محاسبات سیستم های سرمایشی ساختمان و از تقسیم بندی زمستانی برای محاسبات سیستم های گرمایشی ساختمان استفاده میشود.
تقسیم بندی تابستانی
منظور از این تقسیم بندی نشان دادن اختلاف آب و هوا در تابستان برای مناطق مختلف و تنظیم آن در هرگروه می باشد. عوامل موثر در تقسیم بندی تابستانی عبارتند از:
درجه حرارت خشک(DB)،درجه حرارت مرطوب(WB)،رطوبت نسبی(RH)،مقدار رطوبت(W)
با مشخص شدن دو عامل از عوامل فوق،بقیه پارامترها مشخص میشود بنابراین تقسیم بندی طبق دو عامل مهم می تواندصورت پذیرد:
الف- تفاوت در درجه حرارت
ب- تفاوت در رطوبت
مناطق مختلف از نظر ماکزیمم درجه حرارت خشک در تابستان به دو بخش گرم و معتدل تقسیم می گردند:
الف- مناطق گرم
مناطقی هستند که درجه حرارت خشک بالاتر از 40 درجه سانتیگراد(104 درجه فارنهایت) را دارا میباشند.
ب- مناطق معتدل
مناطقی هستند که درجه حرارت خشک پایین تر از 40 درجه سانتیگراد(104 درجه فارنهایت) را دارا می باشند.
عامل مهم دیگر،درجه حرارت مرطوب می باشد ، با مشخص شدن درجه حرارت خشک و درجه حرارت مرطوب،میزان رطوبت نسبی تعیین می شود.
مناطق مختلف از نظر ماکزیمم درجه حرارت مرطوب در تابستان به سه بخش زیر تقسیم می شوند:
الف- مناطق خشک
مناطقی هستند که درجه حرارت مرطوب کمتر از 23 درجه سانتیگراد را دارا باشند.
ب- مناطق نیمه مرطوب
مناطقی هستند که درجه حرارت مرطوب از 23 الی 27 درجه سانتیگراد را دارا باشند.
ج- مناطق مرطوب
مناطقی هستند که درجه حرارت مرطوب بیش از 27 درجه سانتیگراد را دارا باشند.
بنابر این هر منطقه را با دو مشخصه گرم و یا معتدل بودن،همچنین خشک ، نیمه مرطوب و یا مرطوب بودن می توان در تیپ مخصوص جای داد.
با توجه به مطالب فوق تقسیم بندی کلی زیر ارائه می شود:
جدول(2-2)- تقسیم بندی کلی تابستانی منا طق آب وهوایی ایران
تیپ بندی نوع هوا شهر های مهم
تیپ 1 گرم و خشک تهران،یزد،کرمان،و …
تیپ 2 گرم و نیمه مرطوب اهواز،آبادان و …
تیپ3 گرم و مرطوب بندر عباس،چابهار و…
تیپ 4 معتدل و خشک سنندج ،زنجان و…
تیپ 5 معتدل و مرطوب رشت ،رامسر و..
هر یک از تیپ های فوق را می توان به گروه های فرعی تقسیم نمود و حتی تقسیمات دیگری ارائه داد بنابر این همانطور که در جدول شماره(1-2) نشان داده شد شهر های ایران از نظر تقسیم بندی اقلیمی به 5 تیپ کلی تقسیم میگردند که در طراحی سیستم های برودتی میبایست به انتخاب سیستم های تاسیساتی متناسب با این شرایط اقلیمی انتخاب نمود همچنین بایستی دمای شرایط بیرون را از جداول سازمان هواشناسی انتخاب نمود در شکل (2-8) نقشه تقسیمات اقلیمی ایران نشان داده شده است.

شکل(2-8) نقشه تقسیمات اقلیمی ایران از نظر شرایط آب و هوایی
2-6-2 بارهای برودتی
محاسبات بارهای سرمایشی اولین مرحله در انتخاب تجهیزات سرمایشی ومحاسبه مصرف انرژی ساختمان میباشد. برای اطمینان از این که تجهیزات سرمایشی بتوانند دمای فضاهای داخلی ساختمان را تحت هر شرایطی، در حد مطلوب نگه دارند ، بار سرمایشی بیشینه مورد نظر قرار میگیرد. محاسبه بار های سرمایشی عبارت است از تعیین بار سرمایشی کل حاصل از گرمای انتقالی از طریق
اجزای سازه خارجی(دیوارها، سقف ها وبام ها) ؛ این نوع بارها ی حرارتی شامل بار های حرارتی هدایتی از دیوار ها و سقف ها و سطوح خارجی ساختمان و همچنین بارهای ناشی از تابش نور خورشید به جدارها و سقف بدست می آید. در این مسئله نوع جنس دیوار ها و استفاده از عایق های مناسب و حتی رنگ دیوار ها وسطوح در میزان جذب بار حرارتی تاثیر مستقیم دارد همچنین جهت قرار گیری ساختمان و ساعت تابش ساختمان در اندازه بارهای حرارتی تاثیر دارد.
اجزای سازه داخلی(پارتیشن ها)؛با توجه به اینکه دمای قسمت های مختلف یک ساختمان با دمای قسمت های دیگر متفاوت است بنابراین همیشه مقداری حرارت از طریق هدایت و جابجایی به مناطق با دمای کمتر منتقل می گردد که میبایست در محاسبات بار های برودتی این مسئله درنظر گرفته شود.
پنجره ها؛ به دلیل اینکه مقدار زیادی بار حرارتی از طریق پنجره ها به داخل ساختمان نفوذ مینماید بنابراین در محاسبات بار های حرارتی می بایست سطوح پنجره ها و نحوه قرارگیری آنها و همچنین میزان نفوذ حرارت محاسبه گردد.
بارهای داخلی؛ بار های داخلی ناشی از حضور افراد در ساختمان و بار های ناشی از روشنایی و بارهای ناشی از استفاده از موتورهای الکتریکی و بارهای ناشی از تجهیزات آشپزخانه و بارهای ناشی از تجهیزات اداری میباشد که میباشد محاسبه گردد.
جابجایی طبیعی و اجباری هوا؛ بارهای حرارتی در این بخش شامل بار حرارتی ناشی از تامین میزان هوای تازه به منظور رفع آلودگی ها و بوها و دی اکسید کربن میباشد و همچنین بارحرارتی ناشی از نفوذ هوا از طریق درزهای درب و پنجره میباشد که بر میزان برا سرمایشی ساختمان تاثیر گذاشته و میبایست در محاسبات لحاظ گردد.
نکته ای که در محاسبات بارهای سرمایشی میبایست لحاظ نمود تاثیر پروفیل های زمانی میباشد . لذا به منظور محاسبه دقیق بارهای سرمایشی بایستی محاسبات به صورت ساعتی برای تمام ساعات روز در گرم ترین روز سال که از جداول هواشناسی اخذ میگردد انجام پذیرد و سپس پروفیل زمانی ناشی از میزان حضور ساکنینو میزان کارکرد تجهیزات داخلی و سیستم روشنایی و تجهیزات تهویه مطبوع در محاسبات وارد تا از بیش شدن بیش از حد تجهیزات جلوگیری نمود عدم دقت در این بخش باعث افزایش ظرفیت دستگاهای برودتی و همچنین تحمیل هزینه های ناخواسته میگردد.
2-7 محاسبات و روش انتخاب اجزای سیستم های تهویه مطبوع
با توجه به توضیحات ارائه شده در بخش 2-4 در خصوص انواع سیستم های تهویه مطبوع در ایران در این قسمت به بررسی نحوه انتخاب اجزای این سیستم ها میپردازیم.
2-7-1 چیلر ها
برای تهویه مطبوع تابستانی نیاز به تولید برودت است.در صنعت تهویه مطبوع مهمترین روشهای تولید برودت عبارتند از:
-روش تراکم مکانیکی بخار
-روش تراکم حرارتی بخار
-روش جذبی
شاید بتوان گفت مهمترین قسمت یک سیستم برودتی در یک ساختمان بزرگ چیلر های آن ساختمان است که به طور کلی می توان آنها را به دو دسته چیلرهای تراکمی و چیلرهای جذبی تقسیم کرد. به طور کلی چیلرهای تراکمی از انرژی الکتریکی و چیلرهای جذبی از انرژی حرارتی به عنوان منبع اصلی برای ایجاد سرمایش استفاده می کنند.
برای انتخاب چیلر بایستی بیشترین بار سرمایشی ساعتی ناحیه ای که چیلر مورد نظر به عنوان تامین کننده برودت آن کار می کند مشخص گردد. سپس بر اساس این بار ماکزیمم ،چیلر مورد نظر انتخاب می شود. در این جا به چند نکته ضروری اشاره می کنیم.
نکته، در محاسبات بار اعمالی به دستگاه،وقتی چیلر به همراه دستگاه هواساز مورد استفاده قرار می گیرد،10 درصد بار کل دستگاه به عنوان نشت هوا و جذب گرما در کنال هوا در نظر گرفته می شود. وقتی چیلر در سیستم فن کوئل استفاده می شود در حدود 5درصد از بار کل دستگاه به عنوان افت فشار در سیستم لوله کشی در نظر گرفته شود.
برای انتخاب چیلر بایستی پارامترهای زیر را در نظر گرفت؛
تناژ چیلر که ظرفیت برودتی چیلر بر حسب تن تبرید می باشد. با توجه به اینکه هر تن تبرید برابر 12000 بی تی یو در ساعت می باشد،تناژ چیلر بر اساس بار ماکزیمم از رابطه زیر بدست می آید
Tonage=GTH/12000 (2-1)
12000/[Btu/hr]= تناژ چیلر=ظرفیت چیلر
دمای آب سرد خروجی از چیلر معمولا 7 درجه سانیتگراد در نظر گرفته شود.
اختلاف دمای آب سرد خروجی و آب ورودی به چیلر 5 درجه سانتیگراد در نظر گرفته شود.
محاسبه مقدار دبی آب مورد نظر که بایستی سرد شود.
با معلوم بودن مشخصات فوق می توان از روی کاتالوگ های شرکت های مختلف چیلر مورد نظر را انتخاب نمود .
اما نکته اساسی در انتخاب نوع چیلر مقایسه دقیق مصرف انرژی و انتخاب نوع چیلر بر اساس شرایط آب و هوایی منطقه ای و همچنین بررسی اقتصادی استفاده از انواع چیلر ها خواهد بود که در فصل بعدی بدان پرداخته خواهد شد.
همانطوری که در صفحه قبل توضیح داده شد انواع چیلر ها شامل چیلر های تراکمی و چیلر های گازی و چیلر های جذبی میباشند .
اصول کار سیستم های تراکمی و یا به عبارتی ماشین های مبرد تراکمی بدین صورت است که مقداری کار در کمپرسور به سیستم داده می شود ،کمپرسور سیال مبرد را متراکم نموده و سیال که در اثر افزایش فشار به صورت گاز داغ می باشد در کندانسور حرارت خود را به محیط پس می دهد و پس از عبور از شیر انبساط وارد اواپراتور شده و در اثر مکش و ازدیاد حجم تبخیر شده ، حرارت محیط اطراف را کسب می کند و درنتیجه هوای اطراف اواپراتور سرد می شودشکل(2-9).

شکل(2-9) اصول کار یک چیلر تراکمی
تفاوت اصلی چیلر های کمپرسوری در نوع تراکم سیستم مبرد این تجهیزات می باشد ولیکن اساس کار همه این سیستم ها یکی میباشد .
تمام سيستم هاي تبريد تراكمي كه جهت ايجاد سرما بكار گرفته مي شوند از چهار قسمت اصلي تشكيل شده اند. اين چهار قسمت عبارتند :
كمپرسور
كندانسور
شير انبساط
اواپراتور
شرح قسمت های چیلر تراکمی
کمپرسور:
کمپرسورها در واقع قلب یک سیستم تبرید هستند کمپرسورها بسیار متنوع و هر کدام برای نوعی از دستگاه های تبرید طراحی شده اند.متداولترین کمپرسورها که در صنعت تبرید مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از : کمپرسورهای پیستونی
کمپرسورهای دوار
کمپرسورهای پیچی
کمپرسور حلزونی
کمپرسورهای گریز از مرکز
اواپراتور
اواپراتور در حقیقت یک مبدل حرارتی است که در اثر تبخیر ماده مبرد در داخل آن حرارت از محیط سردگرفته می شود. از نظر ساختمان اواپراتورها به سه دسته تقسیم بندی می شوند
کویلی
لوله ای
صفحه ای
کندانسور
کندانسورها یا دستگاهای تقطیر کننده ماده مبرد ، بعد از کمپرسور قرار گرفته و گاز مبرد پس از ورود به این دستگاه تبادل حرارت کرده و تقطیر می گردد . کندانسورها به سه دسته تقسیم بندی می شوند :
کندانسور آبی
کندانسورهوایی
کندانسور تبخیری
در چیلرهای جذبی از انرژی بخار یا آب گرم و یا شعله مستقیم مشعل برای ایجاد برودت استفاده می گردد.در چیلر های تراکمی از یک موتور و کمپرسور استفاده میگردد.

شکل (2-10)شماتیک یک چیلر جذبی
چیلر های جذبی به انواع به دو دسته کلی تقسیم میشوند
از نظر منبع گرمایی که خود به سه دسته زیر تقسیم میشوند:
چیلر جذبی آب گرم
چیلر جذبی بخار
چیلر جذبی شعله مستقیم
از نظر چرخه تغلیظ
چیلر جذبی تک اثره
چیلر چذبی دو اثره

شکل ( 2-11) شکل ظاهری یک مدل چیلر جذبی مورد استفاده در تاسیسات برودتی
2 – 7- 2 فن کوئل ها
فن کوئل بسیار شبیه یک دستگاه هواساز کوچک است . برای انتخاب فن کوئل بار برودتی محل را محاسبه و به آن بار هوای تازه خارج(در صورتیکه فن کوئل از طریق آن هوای خارج وارد اتاق شود) اضافه می شود تاظرفیت فن کوئل بدست آید. انتخاب ان نیز از طریق کاتالوگ های شرکت سازنده انجام می گردد .موتورهای فن کوئل اغلب دارای سه دور(سرعت) میباشد[15]. نکته اینکه در هنگام محاسبه بار برودتی بایستی بار ناشی از موتور فن کوئل نیز به بار اتاق اضافه گردد.
فن کوئل ها دارای انواع مختلف هستند (شکل شماره 2-)که شامل فن کوئل زمینی و فن کوئل سقفی و فن کوئل کانالی میباشند.
همچنین مشخصه فن کوئل ها با مقدار حجم هوادهی فن کوئل ها بیان میگردد.

شکل شماره (2- 12) شمای کلی انواع فن کوئل مورد استفاده در سیستم های برودتی
2-7-3 دستگاه هواساز
دستگاه تهویه مرکزی(هواساز) از بخش های اصلی فیلتر، فن ،کوئل گرمایی و سرمایی و رطوبت زن و تجهیزات کنترلی تشکیل می شود کوئل سرمایی با آب سرد تولیدی چیلر کار میکنند [15] .دستگاه هواساز با تنظیم دما و رطوبت و همچنین تامین هوای تازه و فیلتر کردن آن عمل تهویه مطبوع را انجام دهد . هوای برگشتی از اتاقها با هوای تازه در محفظه اختلاط ترکیب شده و به داخل ساختمان از طریق سیستم کانال کشی منتقل می گردد. فرایند رطوبت زنی از طریق افشانک هایی به داخل هوایی عبوری ازدستگاه انجام میگردد.
دستگاههای هواساز که از ورق گالوانیزه ساخته می شوند بستگی به موقعیت مکانی به صورت افقی یا قائم ساخته می شوند.
مهمترین مصرف کننده انرژی در سیستم هواساز موتور هواساز می باشد که باعث حرکت فن دستگاه میگردد و گردش فن باعث حرکت هوا در داخل هواساز و انتقال آن به داخل محیط های داخل ساختمان میباشد.
برای انتخاب فن مناسب دو پارامتر بایستی مشخص باشند. اولین پارامتر حجم هوادهی(CFM) کل دستگاه هواساز میباشد که بایستی مشخص گردد . پارامتر دوم افت فشار استاتیک در داخل دستگاه هواساز و کانال کشی ساختمان می باشد.
2-7-4 برج خنک کننده
در سیستم برودتی که از کندانسور آبی استفاده می نمایند یکی از مهمترین بخش های آن استفاده از برج خنک کننده میباشد. در واقع برج خنک کننده حرارت جذب شده از طریق چیلر را که توسط یک سیال واسطه مانند آب به آن منتقل شده به هوای محیط منتقل میکند. برج خنک کننده در واقع هم مصرف کننده انرژی و برقی و هم مصرف کننده آب میباشد. اساس کار برج های خنک کننده و سیستم های کولر آبی یکی میباشد ولی در کولر آبی ما از هوای خروجی استفاده می نماییم و در برج خنک کننده از آب خروجی جهت خنک نمودن کندانسور چیلر.
برج خنک کننده بر اساس دبی آب کندانسور که بایستی خنک شود و همچنین دمای مرطوب محیط و همچنین دمای آب ورودی و خروجی انتخاب می گردد . زمانی که دمای مرطوب هوا از حدی بالاتر رود که هوا محیط از رطوبت اشباع شده باشد عملا برج خنک کننده فاقد کارایی خواهد بود .
این مهمترین نکته در انتخاب برج خنک کننده خواهد بود . در واقع در مناطقی که دمای مرطوب و رطوبت نسبی هوا بالاست(بیشتر از 75 درحه فارنهایت و حداکثر 80 درجه فارنهایت) نبایستی از سیستم برج خنک کننده استفاده نمود.درشکل (2-13) شمای کلی عملکرد یک برج خنک کننده نشان داده شده است.

شکل(2-13) – شمای کلی یک برج خنک کننده مورد استفاده در سیستم برودتی
بنابر این در مناطقی که رطوبت نسبی هوا بالاست بایستی از سیستم کندانسور هوایی بجای برج خنک کننده استفاده نمود.
2-7- 5 کولر گازی
برای سرمایش فضاهای کوچک خصوصا در مناطق مرطوب می توان از کولر گازی استفاده نمود.کولر گازی یکی از دستگاه های برودتی است که در ایران بطور گسترده استفاده می گردد . در واقع یک سیستم برودتی اتاقی می باشد. انتخاب آن بر اساس بیشترین بار سرمایشی فضا میباشد.
یکی از مهمترین مصرف کننده های انرژی در مناطق گرمسیر کولر گازی میباشد. کولر های گازی در دو نوع پنجره ای و دو تکه ساخته میشوند. اساس کار کرد آن ها مشابه سیستم های تراکمی میباشد که از انواع کمپرسور در داخل آن ها استفاده می گردد.
در کولر گازی هوای داخل اتاق سیرکوله می شود و خنک می شود ولی تهویه ای انجام نمیشود[15].
2-7- 6 کولر آبی
کولر آبی ساده ترین و متداولترین دستگاه سرمایش در ایران است[15].در بسیاری از نقاط ایران که دارای آب و هوای کویری(دمای خشک بالا و دمای مرطوب پایین در فصل تابستان) می باشند دو فرآیند سرمایش و رطوبت زنی هوا بطور موثری به وسیله کولر آبی انجام می شود . همچنین کولر آبی عمل تهویه و تمیز کردن هوا را بطور قابل توجهی انجام می دهد. مهمترین عیب آن عدم استفاده آن در مناطق مرطوب و همچنین عدم کنترل دمای آن میباشد.
در کولر آبی از انرژی برق جهت حرکت فن و پمپ آب و همچنین از آب به مقدار قابل توجهی استفاده می گردد.
اما نکته ای که در کولر آبی شاید بدان تاکنون توجه نشده است این است که ایران کشوری است که دارای مشکل کم آبی است و کولر آبی حداقل روزانه یک صد لیتر آب مصرف می نماید . بنابراین اگر از کولر آبی به مقدار قابل توجهی استفاده گردد یکی از عواقب آن مشکل کم آبی خواهد بود
کولر آبی بر اساس حجم هوادهی آنها بر حسب فوت مکعب در دقیقه مشخص می شوند . استانداردهای موجود عبارتند از 2000،3000،3500،4000،6000،7000،13000 که بر اساس فضای مورد نظر که بایستی کولر در آنجا عمل سرد کردن را انجام دهد محاسبه میشود
امروزه از نرم افزار مختلفی جهت محاسبات بار های برودتی استفاده میشود.
2-7- 7 پکیج سرمایشی
پکیج بر اساس ماکزیمم مجموع ساعتی بار های سرمایشی فضاهای یک واحد انتخاب می شود. بار ناشی از موتور فن بایستی بر ساس راندمان موتور و توان مصرفی موتور محاسبه گردد(به دلیل اینکه موتور و دمنده در داخل فضای مورد نظر قراردارند بنابر این بار حرارتی ناشی از کارکرد این دستگاه ها به سیستم اضافه میگردد).
2-8 نرم افزار های مورد استفاده در محاسبات بار های برودتی و انتخاب سیستم های تاسیسات سرمایشی
هم اینک در دنیا با توجه به گسترش روز افزون صنعت ساختمان سازی و با توجه به پیچیدگی مراحل محاسبات بار های برودتی نرم افزار های متعددی بدین منظور تولید شده است که اغلب در کشور های مختلف با توجه به شرایط جغرافیایی آن کشور تفاوت های عمده ای با کشور های مختلف دارند. یکی از نرم افزار های قدیمی مورد استفاده در محاسبات نرم افزار کریر و نرم افزار E20 می باشد که در ایران اغلب از این نرم افزار ها نیز استفاده می شود.
یکی دیگر از نرم افزار های که جهت محاسبات بار های برودتی در ایران می توان استفاده نمود نرم افزار RHVAC میباشد که از تولیدات شرکتElitesoft میباشد . با توجه به شرایط آب و هوایی ایران نیز می توان اطلاعات را در آن وارد نمود[31].
نرم‌افزارASEAM قابليت محاسبة بارهاي حرارتي و برودتي و محاسبات مربوط به سيستم مركزي و اجزاء و سيستم تهويه را دارد. اين نرم‌افزار همچنين مي‌تواند اندازه اجزاء خنك‌كننده و جريان هواي لازم را محاسبه كند و قابليت استفاده از فايل‌هاي استاندارد آب و هوايي ASHRAE (انجمن مهندسين تهويه مطبوع آمريكا) را دارد. اين برنامه ضمن محاسبة مصرف انرژي ماهيانه و ساليانه يك ساختمان به كاربر اجازه مي‌دهد اثر مواردي چون عايق‌كاري، استفاده از پمپ‌هاي حرارتي و شيشه‌هاي دوجداره را در صرفه‌جويي انرژي بررسي كند[25].
همچنين مي‌توان با دادن ورودي‌هاي مناسب شامل قيمت مصالح، انرژي و نگهداري تعميرات و پارامترهاي متنوع ديگر و با استفاده از روشهاي محاسبة هزينه‌ها در طول عمر يك واحد مسكوني با اين نرم افزار به بررسي اثر اقتصادي صرفه‌جويي انرژي پرداخت[25].
یکی دیگر از نرم افزار های مورد استفاده در محاسبات بارهای برودتی و انتخاب تجهیزات نرم افزار کریر می باشد .
در جدول (2-3) تعدادی از نرم افزار مهم موجود که در دنیا استفاده می شود.
جدول (2-3) نرم افزارموجود طراحی و محاسبه انرژی در دنیا
عنوان سال قابلیت ها
Energy Plus 3-2001 شبیه سازی انرژی،محاسبات بار،محاسبات مصرف انرژی
Heed 2003 شبیه سازی انرژی،محاسبات بار ،محاسبات انرژی
ASEAM 2001 شبیه سازی انرژی ساختمان ها و سیستم ها،محاسبات بار،محاسبات مصرف انرژی، تحلیل جایگزین سیستم ها
HAP 1987 شبیه سازی انرژی،محاسبات بار های سرمایشی،تعیین ظرفیت تجهیزات(Hourly Analysis Program)
REScheck 2003 مقررات عملکرد در ساختمان های مسکونی
RHVAC 2003 محاسبات مصرف انرژی،طراحی و محاسبه سیستم های سرمایش و گرمایش ساختمان های مسکونی
SolArch 1996 محاسبات مصرف انرژی گرمایش، معماری خورشیدی،جداول طراحی ساختمان های مسکونی
Comfar 1979 محاسبات اقتصادی پروژه ها
محاسبه مصرف انرژی در سیستم های سرمایشی
یکی از مهمترین اهداف این تحقیق نشان دادن میزان مصرف انرژی در این سیستم ها میباشد.
همانطور که قبلا ذکر گردید سیستم های تهویه مطبوع مرکزی شامل اجزا مختلفی میباشند که هر کدام ازاین اجزا خود مصرف کننده انرژی میباشند .
امروزه در محاسبات میزان انرژی دستگاه های برودتی مرکزی در ساختمان های بزرگ بعضا مبنای مقایسه تنها میزان مصرف انرژی دستگاه اصلی تولید کننده برودت مطرح میگردد و یا اینکه ارقام ارائه شده ارقام دقیقی نمی باشند.
شرکت های فروشنده تجهیزات برودتی با توجه به نوع تولیدات خود اقدام به انتشار و ارائه میزان مصرف انرژی مصرفی تجهیزات خود می نمایند که شاید در واقعیت چنین چیزی وجود نداشته باشد برای مثال شرکت های تولید کننده چیلر های کمپرسوری مدعی این هستند که دستگاه های تراکمی از جذبی کمتر انرژی مصرف مینمایند و یا فروشندگان چیلر های جذبی نیز اقدام به کار مشابه

متن کامل پایان نامه ها در 40y.ir

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *