طراحی تاسیسات ساختمان از دو بخش اساسی طراحی تاسیسات مکانیک ساختمان و طراحی تاسیسات برق ساختمان تشکیل شده است. هر کدام از این بخش ها شامل سیستم های مختلفی می شود که به صورت در هم تنیده شده به هم مرتبط و متاثر از هم هستند. در این مقاله سعی بر آن شده که تمامی سیستم های عمومی تاسیسات مکانیک و برق معرفی شده و انوع آن تشریح شود.
قدم اول طراحی اصولی و مهندسی تاسیسات ساختمان ، تعیین پیش فرض های پروژه می باشد. هر پروژه دارای ویژگی های خاصی است که در طراحی تاسیسات ساختمان تاثیرگذار است. در ادامه به برخی از مهمترین ویژگی های هر پروژه که قبل از طراحی باید بررسی شود پرداخته می شود. این شاخصه ها تقریبا در طراحی تاسیسات تمامی ساختمان ها حائز اهمیت می باشد.
- شرایط آب و هوایی و اقلیمی پروژه
- کاربری پروژه و نوع تصرف بهره برداران ساختمان
- شرایط دمایی و رطوبت نسبی مورد نیاز در فضاهای داخل ساختمان
- کیفیت هوا و میزان تمیزی آن
- فضای در دسترس معماری جهت نصب و اجرای تاسیسات ساختمان
- بودجه اختصاص داده شده به خرید تجهیزات و اجرای تاسیسات ساختمان
طراحی تاسیسات تهویه مطبوع
قدم اول طراحی تاسیسات تهویه مطبوع – تعیین شرایط آب و هوایی محل پروژه
برای محاسبه بار حرارتی و برودتی و طراحی سیستم تهویه مطبوع در پروژه به اطلاعات مربوط عوامل تاثیر گذار آب و هوا بر سیستم تهویه مطبوع شامل طول و عرض جغرافیایی ، ارتفاع از سطح دریا ، فشار بارومتریک ، دمای خشک تابستانی ، حداکثر رطوبت نسبی در تابستان ، دمای خشک زمستانی و رطوبت زمستانی مورد نیاز است.در بین پارامتر های فوق چهار پارامتر طول و عرض جغرافیایی ، ارتفاع از سطح دریا و فشار بارومتریک مقدار مشخصی است و در تمامی رفرنس ها یکسان است ولی سایر پارامتر ها با استفاده از گزارش های آماری محاسبه می شوند. در جدول زیر مولفه های ثابت درج گردیده است :
برای پارامتر های اماری به طور معمول از دو روش استفاده می شود
نشریه 271 سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور
نشریه 271 تحت عنوان شرایط طراحی برای محاسبات تاسیسات گرمایی ، تعویض هوا و تهویه مطبوع در سال 1382 با روش پیشنهادی ASHRAE و با استفاده از داده های هواشناسی کشور ، شرایط آب و هوایی مورد نیاز طراحی شهر های مختلف کشور را گردآوری کرده است.
- بانک اطلاعاتی ASHRAE CLIMATE 2017
این بانک اطلاعاتی توسط انجمن مهندسان آمریکا گردآوری شده است و هر چهار سال به روز می شود. در حال حاضر اطلاعات مربوط به 67 شهر از کشور ایران در این بانک اطلاعاتی درج شده است . اطلاعات استخراج شده از این بانک اطلاعاتی مربوط به ویرایش 2017 می باشد.
به طور کلی روش هر دو بانک اطلاعاتی فوق یکسان است و با استفاده از روش پیشنهادی مهندسان آمریکا (ASHRAE) می باشد. روش ASHRAE به شرح زیر است :
اساس روش ASHRAE به ین صورت است که دمای متناظر با تمامی ساعت های فصول گرم و سرد سال به تفکیک از هواشناسی منطقه دریافت می شود. سپس سه عدد برای دمای خشک و مرطوب با درصد های 97.5% ، 99% و 99.6% برای شرایط تابستان و زمستان معرفی می شود. درصد های معرفی شده به این معنی است که به عنوان مثال 1% ساعت های فصل تابستان ممکن است دمای هوا بیشتر از دمای تابستانی 99% معرفی شده است.
قدم دوم طراحی تاسیسات تهویه مطبوع – محاسبات بار حرارتی و برودتی
به طور معمول از دو روش برای محاسبه بار برودت و حرارت فضاها استفاده می شود.
- استفاده از آنالیز ساعت به ساعت نرم افزار Carrier HAP
نرم افزار Carrier HAP یکی از نرم افزار های قدرتمند در زمینه محاسبات بار حرارتی و برودتی ساختمان ها است. این نرم افزار با استفاده از موتور محاسبه گر قدرتمند خود با استفاده از اطلاعات مربوط به آب و هوایی که تعریف می شود به صورت ساعت به ساعت محاسبات بار حرارتی و برودتی پروژه را انجام می دهد. مقادیر پیک بار حرارتی و برودتی به دست آمده به عنوان مقادیر اصلی جهت انتخاب تجهیزات استفاده می شود.
روش مدلسازی انرژی برای محاسبات بار حرارتی و برودتی روش دقیق تری نسبت به روش آنالیز ساعت به ساعت می باشد . این روش برای پروژه هایی که استراتژی مدیریت مصرف انرژی در طراحی تاسیسات ساختمان حائز اهمیت است کاربرد دارد. نرم افزار های متفاوتی با این روش در صنعت وجود دارد که یکی از بهترین این نرم افزار ها Design Builder است.
بیشتر بخوانید: طراحی تاسیسات تهویه مطبوع ساختمانhttps://pelle.app/mag/%d8%a7%d9%86%d8%aa%d8%ae%d8%a7%d8%a8-%d8%a8%d9%87%d8%aa%d8%b1%db%8c%d9%86-%d8%b3%db%8c%d8%b3%d8%aa%d9%85-%d8%b3%d8%b1%d9%85%d8%a7%db%8c%d8%b4%db%8c-%d8%b3%d8%a7%d8%ae%d8%aa%d9%85%d8%a7%d9%86%d8%8c/قدم سوم طراحی تاسیسات تهویه مطبوع : انتخاب نوع سیستم های تهویه مطبوع
در طراحی تاسیسات ساختمان ها تجهیزات سیستم تهویه مطبوع را می توان به سه دسته اصلی تقسیم کرد . سیستم های مولد برودت ، سیستم های مولد حرارت ، سیستم های توزیع حرارت و برودت . در ادامه انواع تجهیزات در هر یک از این سه بخش تشریح خواهند شد :
چیلر تراکمی
یکی از متداول ترین مولد سیستم های سرمایش مرکزی در جهان چیلر تراکمی است . چیلر تراکمی توسط سیکل تراکمی انرژی الکتریکی را به بار برودتی تبدیل می کند
چیلر تراکمی
یکی از متداول ترین مولد سیستم های سرمایش مرکزی در جهان چیلر تراکمی است . چیلر تراکمی توسط سیکل تراکمی انرژی الکتریکی را به بار برودتی تبدیل می کند
انواع چیلر های تراکمی
چیلر های تراکمی از دو بعد نوع کندانسور و نوع کمپرسور دسته بندی می شوند.
انواع چیلر بر مبنای نوع کندانسور
چیلر های تراکمی از نظر نوع کندانسور به دو دسته چیلر های آبی و چیلر های هوایی تقسیم می شوند .
چیلر های تراکمی آبی
در چیلر های آبی مبرد به وسیله آب خنک می شوند. در این نوع چیلر ، آبی که مبرد داخل کندانسور را خنک می کند خود گرم شده و نیاز به خنک کاری دارد. به همین دلیل آب گرم شده حاصل از خنک کاری مبرد وارد دستگاهی به نام برج خنک کن می شود و در آنجا خنک می شود و دوباره وارد کندانسور می شود. در نتیجه در این نوع چیلر ها نیاز به دستگاهی به نام برج خنک کن و پمپ های سیرکولاتور مدار بین کندانسور چیلر و برج خنک کن می باشد. این نوع چیلر ها در آب و هوای مرطوب عملکرد مطلوبی ندارد.
چیلر های تراکمی هوایی
در این نوع چیلر ، بخار مبرد وارد کویل های کندانسور شده و توسط جریان هوای اجبای که توسط فن های کندانسور هوایی ایجاد شده است به مایع مبرد تبدیل می شود. عملکر این نوع چیلر ها محدودیت آب و هوایی نداشته و نیاز به تجهیزات پشتیبان کننده مانند برج خنک کن و پمپ های سیرکولاتور و پایپینگ های مربوطه ندارند. این نوع چیلر ها باید در فضایی نصب شوند که در معرض هوای آزاد باشند.
انواع چیلر بر مبنای نوع کمپرسور
چیلر ها برحسب نوع کمپرسور به انواع رفت و برگشتی و گریز از مرکز تقسیم بندی می شود.
چیلر های رفت و برگشتی (Receprocating)
این نوع چیلر ها دارای کمپرسور هایی هستند که عمل فشرده سازی مبرد را به صورت رفت و برگشتی انجام می دهند. این نوع کمپرسور ها در حال حاضر متداول ترین نوع کمپرسور می باشد . بزرگترین مزیت این نوع چیلر ها عملکرد مناسب در کنترل بار و مرحله ای نمودن آن می باشد.
لازم به ذکر است این نوع کمپرسور ها مصرف برق بالاتری نسبت به انواع دیگر کمپرسور ها دارند. این نوع کمپرسور ها معمولا تا ظرفیت 60 تن تبرید کاربرد گسترده تری دارند ، از ظرفیت 60 تا 200 تن تبرید نیز می توان از این نوع چیلر ها استفاده کرد ، ولی چیلر های گریز از مرکز در این ظرفیت ها متداول تر است.
چیلر های گریز از مرکز (Centrifugal)
چیلر های گریز از مرکز معمولا در کاربرد های دائم با ظرفیت بالا استفاده می شود. کمپرسور این نوع چیلر ها از نیروی گریز از مرکز جهت بالا بردن فشار مبرد استفاده می کند. این نوع چیلر به علل زیر در صنعت مطلوبیت داشته است :
- اعتماد پذیری
- جمع و جوری
- هزینه تعمیر و نگهداری پایین
- عمر طولانی
- سهولت بهره برداری
- کم صدایی
کنترل ظرفیت این نوع چیلر ها نیازمند دستگاه خارجی جهت کنترل دور موتور محرک کمپرسور آن می باشد. در نتیجه انعطاف پذیری کم این چیلر ها نسبت به کمپرسور های تناوبی ( پیستونی ) نقطه ضعف این نوع چیلر ها می باشد.
چیلر های حلزونی (Screw)
در این نوع چیلر ها از کمپرسور های حلزونی (Screw) استفاده شده است . این نوع کمپرسور ها از نظر ظرفیت حد فاصل بین کمپرسور های تناوبی و گریز از مرکز هستند که در ظرفیت های بالا با کمپرسور های گریز از مرکز و در ظرفیت های پایین با کمپرسور های تناوبی هم پوشانی دارند. راندمان این نوع کمپرسور ها از کمپرسور های گریز از مرکز بیشتر بوده و همچنین هزینه تعمیر و نگهداری این نوع کمپرسور ها از کمپرسور های تناوبی کمتر می باشد. همانند کمپرسور های گریز از مرکز ، روش کنترل بار این کمپرسور ها با استفاده از درایو های الکتریکی می باشد. البته در چیلر ها می توان از چند کمپرسور به طور موازی استفاده شود و در شرایط میان باری بخشی از کمپرسور ها بی بار شوند و دستگاه پاسخگوی شرایط میان باری سیستم شود.
سیستم های توزیع سرمایش و گرمایش
به طور کلی سیستم های گرمایش و سرمایش بر حسب سیال انتقال دهنده حرارت و برودت به سه دسته اصلی آبی، هوایی و تلفیقی تقسیم بندی می شوند. در سیستم های آبی سیال انتقال دهنده حرارت و برودت آب است و از طریق سیستم پایپینگ به ترمینال ها منتقل می شوند. آب به علت ظرفیت گرمایی ویژه بالا؛ توانایی انتقال حرارت بیشتری را در واحد حجم دارد و در نتیجه فضای کمتری جهت انتقال حرارت و برودت به تجهیزات ترمینالی مورد نیاز است.
از طرف دیگر راندمان این نوع سیستم ها در مقایسه با سیستم های هوایی کمتر است. در سیستم های هوایی از کانال هوا برای انتقال حرارت و برودت استفاده میکنند. این امر راندمان بالاتری نسبت به سیستم های آبی دارد و تنها چالش آن ها اشغال فضای زیاد کانال ها در ساختمان است. در ادامه به تشریح سیستم های توزیع پرکاربرد و بهره ور در صنعت تاسیسات حرارتی و برودتی میپردازیم.
فن کویل
سیستم فن کویل یکی از متداول ترین توزیع کننده های حرارتی و برودتی است و انعطاف کاربری بالایی دارد و در کاربری های اداری، تجاری و مسکونی مورد استفاده قرار می گیرد. فن کویل ها در انواع مختلف دیواری، سقفی، کانالی و کاستی ساخته می شوند و بسته به شرایط پروژه می توان از هر یک از آن ها استفاده کرد.
انتقال سیال بین مولد حرارت و برودت با دستگاه های پخش کننده حرارتی و برودتی با لوله کشی انجام می شود و به همین دلیل فضای کمتری را نسبت به هواساز اشغال میکند
هواساز
هواساز یکی از کامل ترین سیستم های تهویه مطبوع در طراحی تاسیسات ساختمان است که علاوه بر تامین سرمایش و گرمایش، می تواند عملیات رطوبت زنی، رطوبت گیری و فیلتراسیون هوا را هم انجام دهد. یک هواساز متشکل از فیلتر هوا، کویل سرد، کویل گرم و فن دمنده است. این تجهیز بیشتر در طراحی تاسیسات ساختمان های با کاربری تجمعی کاربرد دارد. کویل سرد و گرم هواساز توسط لوله کشی به دستگاه مولد برودت و حرارت متصل می شود.
هواساز هوای مطلوب مورد نیاز ساختمان را تامین می کند و از طریق کانال های هوا وارد محیط میکنند. هوایی که وارد محیط می شود توسط منابع مختلف حرارت و برودت از شرایط مطلوب خارج شده و توسط کانال های برگشت به هواساز برگشت داده می شود. قسمتی از آن به هوای آزاد منتقل شده و هوای تازه جایگزین می شود.
مخلوط هوای تازه و هوای برگشتی وارد بخش فیلتراسیون هواساز شده و با گذر از کویل سرد و گرم به شرایط مطلوب تهویه رسیده و وارد فضا می شود. این نوع سیستم راندمان بسیار بالایی دارد و مناسب کاربری های تجمعی مانند رستوران، مراکز تجاری ، آمفی تئاتر ها و … می باشد. محدودیت این سیستم فضای اشغال شونده توسط کانال ها می باشد.
در کاربری های دارویی به منظور تامین هوای تمیز ، از هواساز های هایژنیک استفاده می شود در این هواساز ها علاوه بر تمامی المان های موجود در هواساز های معمولی ، از سیستم های فیلتراسیون کیسه ای ، هپا و اولپا نیز استفاده می شود. به همین دلیل افت فشار بیشتری در این سیستم ها وجود داشته و فن های با توان موتوری بالاتری در این دستگاه ها استفاده می شود.
در نتیجه هواساز های هایژنیک قیمت بالاتری نسبت به هواساز های معمولی دارند.
سیستم های گرمایشی و سرمایشی یکپارچه منطقه ای
این نوع از سیستم های گرمایشی و سرمایشی سیستم های به روزی میباشند که در کاربری های مسکونی و تجاری کاربرد بسیار زیادی دارند. در ادامه سیستم های نوین گرمایش و سرمایش یکپارچه منطقه ای تشریح می شود.
سیستم های انبساط مستقیم
این سیستم شامل یک واحد تهویه کننده خودکفاست که می تواند در داخل فضای مورد تهویه یا در مجاورت آن نصب شود. کولرهای اسپلیت ، داکت اسپلیت ، پکیج یونیت و … برخی از این نوع سیستم ها بوده که مزایا و معایب هر کدام در ادامه بررسی خواهد شد.
کولر اسپلیت
این نوع از مولد های سرمایشی یکی از متداول ترین سیستم های مورد استفاده در کاربری های مسکونی و آپارتمانی هستند. اسپلیت ها متشکل از یک سیکل تراکمی هستند که کندانسور و کمپرسور آن ها در بیرون ساختمان و اواپراتور آن ها تحت عنوان پنل در داخل ساختمان نصب می شوند. برخی کولر های اسپلیت قابلیت تبدیل به پمپ گرمایی را نیز دارند ولی تامین گرمایش آن ها از لحاظ میزان مصرف انرژی مقرون به صرفه نیست.
در فضاهایی با متراژ بالا استفاده از این سیستم ها به دلیل بالا بود هزینه های اولیه و جاری توصیه نمیشود و بهرهمندی از این نوع سیستم ها محدود به کاربری های مسکونی است.
نوع پیشرفته کولر های اسپلیت، مولتی اسپلیت ها هستند. مولتی اسپلیت ها قابلیت اتصال چند پنل اواپراتور به یک کندانس یونیت را دارند و عملکرد برودتی به صورت چند منطقه ای صورت می پذیرد. این نوع از کولرهای اسپلیت برای مناطق بزرگ که نیاز است هر بخش از ساختمان به صورت جداگانه کنترل شود مناسب هستند.
داکت اسپلیت
نوع دیگری از کولر های اسپلیت، داکت اسپلیت است. داکت اسپلیت ها از لحاظ عملکردی مانند اسپلیت ها هستند. تفاوت آن ها در دو قسمت کویل گرمایش و کانال کشی آن هاست. در داکت اسپلیت ها یک کویل گرمایش اضافه شده است که می تواند از طریق لوله کشی به دستگاه مولد حرارت نصب شود و در قالب پخش کننده حرارتی هم ایفای نقش کند.
می توان داکت اسپلیت را هم تراز فن کویل دانست با این تفاوت که به جای کویل سرد از سیستم انبساط مستقیم برای تامین سرمایش استفاده می کند.
به طور کلی اسپلیت ها در طراحی تاسیسات ساختمان های کوچک کاربرد دارد. در مقایسه با چیلر و فن کویل هزینه اولیه کمتری دارد ولی از راندمان کمتری برخوردار است.
روفتاپ پکیج یونیت
یکی دیگر از سیستم های انبساط مستقیم است که برودت را از طریق هوا پخش می کند. سیستم روف تاپ پکیج متشکل از سیستم فیلتراسیون، یک فن دمنده ، سیستم انبساط مستقیم و یک کویل گرمایش است که از طریق لوله کشی به دستگاه مولد حرارت نصب می شود.
هوا پس از فیلتراسیون از کویل های سرمایش و گرمایش عبور میکند و توسط دمنده در کانال های انتقال دهنده هوا وارد فضای ساختمان میشود. هوای موجود در ساختمان نیز توسط کانال های برگشتی وارد پکیج یونیت می شوند، درصدی از آن به فضای آزاد منتقل شده و بخش دیگر آن از فیلتراسیون گذر کرده و دمای آن توسط کویل های سرمایش یا گرمایش تنظیم شده و وارد فضای ساختمان می شود.
مزیت این سیستم ها راندمان عملکردی بالا، بهینه سازی مصرف، هزینه اولیه نسبتا پایین نسبت به سیستم های برودت مرکزی، تامین هوای تازه، انتقال حرارت ایده آل و کنترل هر بخش از ساختمان به صورت مجزا است.
این سیستم در طراحی تاسیسات ساختمان های با کاربری تجمعی تک منطقه ای کاربرد دارد.
محدودیت این نوع از سیستم ها اشغال فضای داخلی ساختمان است. کانال های انتقال هوا نیازمند فضایی بین سقف کاذب و سقف اصلی هستند و این امر از دیدگاه معماری نکته مثبتی محسوب نمی شود.
سیستم VRF
سیستم‌هایVRF انواع پیشرفته ای از سیستم‌های مولتی اسپیلیت بدون کانال هستند که اجازه می‌دهند واحدهای داخلی زیادی به هر واحد خارجی متصل شوند و امکانات اضافه ای از قبیل گرمایش و سرمایش همزمان و بازیابی گرما را نیز فراهم کنند.
مزایای سیستم VRF
در این نوع سیستم ها مدیریت تامین بار برودت وجود دارد و این امر می تواند بهره وری سیستم را تا 20% افزایش دهد . کمپرسور های مورد استفاده در سیستم وی آر اف عمدتا از نوع اسکرال می باشد ، همانطور که در قسمت چیلرها تشریح شد کمپرسور های اسکرال نسبت به سایر کمپرسورها عملکرد ایده ال تری دارند. سیستم وی آر اف امکان لوله کشی را تا 150 متر فاصله بین پنل و کندانس یونیت فراهم میکند.
این ویژگی در مقابل داکت اسپلیت ها به عنوان مزیت و در مقابل چیلر و فن کویل به عنوان محدودیت نسبت به سایر سیستم های تامین سرمایش به شمار می آید. مزیت این سیستم تنوع در نوع پنل های وی آر اف میباشد. در انتخاب پنل ها میتوان از انواع دیواری، سقفی توکار وکاستی استفاده نمود.
معایب سیستم VRF
علیرغم مزیت هایی که در رابطه با سیستم VRF مطرح شد، این سیستم محدودیت هایی دارد که باعث می شود در بعضی از پروژه ها نتوان عملکرد ایده آلی را از این سیستم انتظار داشت. این سیستم با کوچکترین نشتی موجب مختل شدن عملکرد کل سیستم میشود. علاوه بر این در صورت تغییر معماری نمی توان این پنل ها را جا به جا کرد زیرا بالانس کل سیستم از بین می رود و کل سیستم مختل می شود.
لازم به ذکر است که استفاده از سیستم گرمایش در سیستم VRF توجیه اقتصادی ندارد و بهتر است با اضافه کردن کویل گرمایشی و یک مولد حرارت این سیستم را تکمیل کرد.
<p style="background:#f5f5f5; padding:15px; border-radius:10px;text-align: right">
<a href="https://pelle.app" style="text-decoration:none;display:block;margin-bottom:2rem"> 📌در حال طراحی یک پروژه جدید هستید؟ مشاوره پدافند غیرعامل را در سامانه پله دریافت کنید.
</a>
<a href="https://pelle.app/services" target="_blank" style="text-decoration:none;display:block;margin-bottom:2rem;textcolor:green"> 📌 می‌خواهید پروژه‌تان ایمن و مقاوم در برابر بحران‌ها باشد؟ با متخصصان ثبت‌شده در پله همکاری کنید.
</a>
<a href="https://pelle.app/services" target="_blank" style="text-decoration:none">
📣 اگر شما هم پیمانکار یا مشاور ایمنی هستید، همین حالا به جمع حرفه‌ای‌های پله بپیوندید.
</a>
</p>منابع: https://novintarheng.ir/