انواع تهویه مطبوع مورد استفاده در ساختمان های مسکونی (قسمت دوم)

۳- منازل مسکونی تک خانوار پمپ‌های حرارتی

پمپ‌های حرارتی برای خانه‌های تک خانوار معمولاً سیستم‌های یکپارچه کانالی یا سیستم‌های دوتکه مجزا، مانند آنچه در شکل‌های ۲ و ۳ نشان داده‌شده است، می‌باشد. در دسترس ترین پمپ‌های حرارتی به‌خصوص در آمریکای شمالی، سیستم‌های هوایی باانرژی اولیه برقی می‌باشند. جهت جریان مبرد به‌منظور تأمین سرمایش و یا گرمایش خانه می‌تواند تغییر نماید. پمپ‌های حرارتی بسته به منبع حرارتی و واسطه توزیع در حالت گرمایش و همچنین نوع سوخت مصرفی طبقه‌بندی می‌گردند. رایج‌ترین تجهیزات پمپ‌های حرارتی، سیستم‌های هوا به هوا و آب به هوا هستند. نوع هوا به آب و آب به آب نیز مورداستفاده قرار می‌گیرند. سیستم‌های پمپ حرارتی معمولاً به‌صورت منبع هوایی یا منبع زمینی تعریف می‌شوند. چاه حرارتی برای سرمایش معمولاً همانند منبع حرارتی برای گرمایش در نظر گرفته می‌شود.

 

سیستم‌های هوایی

سیستم‌های هوایی از هوای محیط اطراف به‌عنوان منبع چاه حرارتی استفاده می‌نمایند. همچنین در اکثر کاربردها قابل‌استفاده و معمولاً دارای کمترین هزینه اولیه می‌باشند؛ بنابراین به‌صورت رایج مورداستفاده قرار می‌گیرند.

سیستم‌های دارای منبع زمینی (زمین‌گرمایی)

سیستم‌های منبع زمینی اغلب از پمپ‌های حرارتی آب به هوا به‌منظور استخراج گرما از زمین با استفاده از آب‌های زیرزمینی یا یک مبدل حرارتی مدفون استفاده می‌کنند. به‌عنوان یک منبع /چاه حرارتی، آب زیرزمینی (از یک چاه تکی یا تأمین‌شده توسط یک واحد با مجموعه‌ای از چاه‌ها) نسبت به هوای محیط دارای مزایای زیر است:
۱- ظرفیت پمپ حرارتی مستقل از دمای هوای محیط است و بنابراین نیاز به گرمایش مکمل کاهش می‌یابد.
۲- هیچ چرخه برفک‌زدایی لازم نیست.
۳- اگرچه شرایط عملکردی به‌منظور دستیابی به راندمان‌های بالا همانند سیستم‌های هوایی نیست، اما معمولاً برای سرمایش و گرمایش راندمان فصلی بیشتر است.

۴- مصرف بیشینه انرژی گرمایشی اغلب کمتر است. دو نوع سیستم دیگر عبارت‌اند از: متصل به زمین و متصل به آب‌های سطحی. سیستم‌های متصل به زمین دارای مزایای مشابهی می‌باشند اما ازآنجایی‌که دمای آب‌های سطحی با دمای محیط اطراف نوسان می‌کند، ممکن است سیستم‌های متصل به آب‌های سطحی نتوانند مزایای سیستم‌های منبع زمینی را داشته باشند. در هر دو نوع سیستم، آب‌نمک یا آب در یک مبدل گرمایی مدفون یا غوطه‌ور به‌منظور انتقال گرما به گردش درمی‌آید. سیستم‌های زمین‌گرمایی انبساط مستقیم با اواپراتورهای مدفون در زمین نیز موجود می‌باشند که به‌ندرت مورداستفاده قرار می‌گیرند. اگر شرایط محلی مناسب باشد، گاهی از سیستم‌های آبی که در آنها استخراج حرارت از آب‌های سطحی (مانند دریاچه یا رودخانه) یا آب شهر صورت می‌گیرد، استفاده می‌شود. برای اطلاعات بیشتر می‌توانید به فصل (۴۹) کتاب سیستم‌ها و تجهیزات تهویه مطبوع اشری سال ۲۰۱۲ مراجعه کنید.

تأمین آب، کیفیت، مصرف و دسترسی برای سیستم‌های آب زیرزمینی باید موردتوجه قرار گیرد. تحقیق کانتا و کاوانگ و رافرتی، اطلاعات کاملی دراین‌باره ارائه می‌کند. سردکن‌های ثانویه برای سیستم‌های متصل به زمین در تحقیق کانتا و فصل (۳۱) هندبوک مبانی اشری سال ۲۰۱۳ بحث شده است. مبدل حرارتی مدفون ممکن است افقی یا عمودی قرار گیرد. در نوع عمودی می‌توان از هردو شکل چند چاه کم‌عمق و یک چاه عمیق کرد. سیستم‌های متصل به زمین نگرانی‌های کیفیت، کمیت و مدیریت مصرف آب را ندارند، اما گاهی گران‌تر از انواع سیستم‌های آب زیرزمینی می‌باشند. بااین‌وجود، سیستم‌های متصل به زمین معمولاً کارآمدتر هستند به‌خصوص زمانی که توان پمپ برای سیستم‌های آب زیرزمینی در نظر گرفته می‌شود. نصب صحیح کویل های زمینی به‌منظور دستیابی به نتیجه بسیار مهم می‌باشند.

پمپ‌های حرارتی رزرو

در سیستم‌های رزرو، یک پمپ حرارتی (اغلب به‌صورت کمکی) به کوره موجود یا سیستم دیگر فن کویل اضافه می‌گردد. پمپ حرارتی و وسیله احتراقی به دو شیوه عمل می‌کنند:
۱- متناوب. بسته به اینکه کدام‌یک ازنظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه است.
۲- موازی. در پمپ‌های حرارتی دو ظرفیتی، پمپ حرارتی و وسیله احتراقی از پیش‌ساخته شده بر روی یک شاسی و کابینت مشترک قرار می‌گیرد تا مزایای مشابه با هزینه‌های نصب کمتر فراهم گردد.
پمپ‌های حرارتی سوخت مصرفی. تحقیقات و توسعه گسترده‌ای در ارتباط با گسترش پمپ‌های حرارتی با مصرف سوخت انجام‌شده و هم‌اکنون در بازار آمریکای شمالی عرضه گردیده است. اطلاعات بیشتر در فصل (۴۹) هندبوک تجهیزات و سیستم‌های اشری سال ۲۰۱۲ در دسترس است.

 

 

روش‌های گرمایش آب مصرفی

پمپ‌های حرارتی می‌توانند به مافوق داغ زداها (یکپارچه و یا به‌صورت نصب‌شده در محل) مجهز شوند تا در هنگام سرمایش، گرمای موردنیاز برای گرم نمودن آب مصرفی به‌صورت بازیاب حرارتی تأمین گردد. پمپ‌های حرارتی گرمایش آب و تهویه مطبوع به‌صورت یکپارچه، همراه با یک کندانسور بزرگ اضافی برای گرمایش آب استفاده می‌شود.

 

 

کوره‌های هوای گرم

سوخت کوره‌ها به‌وسیله گاز (گاز طبیعی یا پروپان)، الکتریسیته، نفت، چوب یا سایر مواد قابل‌احتراق تأمین می‌شود. کوره‌های گازی، نفتی و چوبی می‌توانند هوای احتراق را از فضای داخل خانه یا خارج تأمین کنند. اگر کوره درجایی قرار داشته باشد که هوای احتراق از فضای خارج تأمین گردد، این آرایش سیستم احتراق ایزوله (ICS) نامیده می‌شود. کوره‌ها عموماً بر مبنای ICS سنجیده می‌شوند. برای خانه‌های پیش‌ساخته و برخی طراحی‌های مبتنی بر تجهیزات با بازدهی بالا و متوسط، هوای تازه توسط کانال به محفظه احتراق (سیستم تخلیه مستقیم) هدایت می‌گردد. استفاده از هوای تازه برای احتراق، بار ناشی از نفوذ هوای تازه به داخل که در اثر استفاده از هوای داخل برای احتراق، ایجاد می‌شود و نیز بار افت ناشی از مکش القایی دودکش که به کوره‌های مجهز به هود مرتبط است را حذف می‌نماید.

دو نوع کوره گازی باراندمان بالا شامل کوره‌های چگالشی و غیر چگالشی هستند. هر دو نوع، راندمان را با افزودن یا بهینه‌سازی سطح مبدل حرارتی و کاهش اتلافات گرما در زمان خاموشی کوره افزایش می‌دهند. کوره‌های غیر چگالشی اغلب دارای راندمان احتراق زیر %۸۵ و کوره‌های چگالشی راندمان احتراق بالاتر از% ۹۰ دارند. نوع چگالشی راندمان بالا انرژی بیشتری را با تقطیر بخارآب موجود در محصولات احتراق بازیابی می‌کند. میعانات حاصل از تقطیر در مبدل حرارتی مقاوم در برابر خوردگی تشکیل و از طریق لوله تخلیه به بیرون هدایت می‌گردد. در مواقعی که کوره هوای گرم در فضایی مانند زیرشیروانی بدون امکانات گرمایشی نصب می‌شود، باید برای مقابله با یخ‌زدگی میعانات توجه ویژه‌ای نمود. جنس لوله‌های هواکش و تخلیه میعانات در کوره‌های چگالشی معمولاً PVC می‌باشد.

سوخت‌های زیستی و کوره‌هایی با سوخت زغال‌سنگ در بعضی از نواحی به‌عنوان واحد گرمایش اصلی و یا تکمیلی مورداستفاده قرار می‌گیرند. در این کوره‌ها، ممکن است از مبدل‌های کاتالیستی به‌منظور تقویت فرایند احتراق، افزایش کارایی کوره و گازهای خروجی با آلایندگی کمتر استفاده گردد. فصل‌های ۳۱ و ۳۳ هندبوک سیستم‌ها و تجهیزات اشری سال ۲۰۱۲، شامل اطلاعات کامل‌تری درباره کوره‌ها و راندمان آنها است.

 

 

سیستم‌های گرمایش آبی

با رشد تقاضا برای سیستم‌های سرمایش مرکزی، محبوبیت سیستم‌های آبی در ساختمان‌های جدید کاهش‌یافته است، اما هنوز این سیستم‌ها در اقلیم‌های سردتر موردتوجه هستند. سیال در یک دیگ بخار مرکزی گرم می‌شود و توسط لوله‌ها به تجهیزات انتهایی در هر اتاق می‌رود. تجهیزات انتهایی معمولاً رادیاتور یا کنوکتور دیواری می‌باشند. دیگر تجهیزات انتهایی شامل فن کویل و صفحات تشعشعی می‌شوند. جدیدترین سیستم‌های مسکونی از سیستم آب گرم چند زونه گردش اجباری با یک چیدمان لوله‌کشی حلقه‌ای – سری استفاده می‌کنند. فصل‌های ۱۳ و ۳۶ از هندبوک سیستم‌ها و تجهیزات اشری ۲۰۱۲، اطلاعات بیشتری درباره سیستم‌های آبی ارائه می‌دهند.

دمای آب بر اساس ملاحظات اقتصادی و آسایش ساکنان تعیین می‌گردد. به‌طورکلی دماهای بالاتر هزینه اولیه کمتری تحمیل می‌کنند، زیرا تجهیزات انتهایی کوچک‌تری موردنیاز است. بااین‌وجود، احتمالاً افت‌ها در این تجهیزات بیشتر می‌باشد و این مسئله، خود منجر به هزینه‌های کارکرد بیشتری می‌گردد. همچنین به دلیل وجود یک منبع حرارتی متمرکز امکان تأمین آسایش مشکل‌تر است. بازه دماهای معمول در نظر گرفته‌شده برای سیستم‌های رادیاتوری از ۱۸۰ تا ۲۰۰°F است. برای سیستم‌های صفحات تشعشعی این بازه بین ۱۱۰ تا ۱۷۰°F می‌باشد. بهترین روش کنترل، کاهش دمای آب با افزایش دمای بیرون است. برای پیشگیری از نشت آب و کارکرد بی‌صدا، پیش‌بینی انبساط و انقباض سیستم لوله‌کشی و واحدهای توزیع حرارت و نیز خارج نمودن هوا از سیستم‌های آبی ضروری است.

برای اینکه دمای آب برگشتی در بیشتر فصل گرمایش بین ۱۲۰ تا ۱۳۰°F باشد، باید سیستم‌های سوخت فسیلی که بخارآب گازهای دودکش را تقطیر می‌کنند، طراحی شود. سیستم‌های غیر چگالشی، باید دمای آب دیگ را در حدی بالا نگه‌دارند که مانع تقطیر شود. اگر گرمایش سریع لازم باشد، اندازه تجهیزات انتهایی و دیگ باید افزایش یابد، اما توجه داشته باشید که از بیش‌ازحد بزرگ شدن اندازه‌ها نیز باید اجتناب شود. شیوه دیگر برای منازل یک یا چند خانواری، سیستم ترکیبی گرمایش محیط و آب بهداشتی است که از آب منبع ذخیره آب گرم جهت گرم نمودن فضاها استفاده می‌گردد. در هواساز، آب از منبع ذخیره به یک کویل آبی به گردش در می‌آید. گرمایش فضاها نیز با گردش هوای داخل بر روی کویل فراهم می‌شود. یک دستگاه تهویه مطبوع مرکزی دوتکه با اواپراتور در قسمت هواساز می‌تواند برای تأمین سرمایش استفاده گردد.

 

 

سیستم‌های گرمایش منطقه‌ای

اکثر خانه‌های با هزینه متوسط در آمریکای شمالی شامل یک سیستم سرمایش و گرمایش تک منطقه‌ای با یک ترموستات می‌باشند. بااین‌وجود سیستم‌های چند منطقه‌ای می‌توانند شرایط آسایش بهتری را فراهم نمایند. برای سیستم‌های منطقه‌ای، هزینه‌های بهره‌برداری کمتر امکان‌پذیر است زیرا محل‌های خالی از سکنه (مانند فضاهای مشترک در شب و اتاق‌های خواب در طول روز (می‌توانند در فصل زمستان در دماهای پایین‌تری نگه‌داشته شوند. یک شکل از این سیستم، شامل گرم کن‌های مجزا در هر اتاق است. این گرم کن‌ها معمولاً برقی یا گازی هستند. انواع برقی خود در چندین گروه موجود می‌باشند: نوع زمینی با جابه‌جایی آزاد، دیواری (جابه‌جایی آزاد یا اجباری همراه فن)، صفحات تشعشعی برای دیوارها و سقف‌ها و کابل‌های تشعشعی برای دیوارها، سقف‌ها و کف‌ها. برای سیستم‌های مجزا، ظرفیت تجهیزات باید منطبق بر نیازهای گرمایشی باشد. نمی‌توان با تنظیم ساده جریان هوا یا آب، انتقال گرما را تنظیم کرد؛ پس ظرفیت تجهیزات باید به‌دقت و به‌صورت جداگانه برای هر اتاق تعیین شود. بیشتر گرمکن ها ترموستات‌های داخلی دارند که امکان بهینه‌سازی کنترل دستگاه بدون نیاز به کارکرد دائمی فن را محدود می‌سازند.

پمپهای حرارتی مجزا برای یک یا چند اتاق، شکل دیگر گرمایش برقی منطقه ای است. برای مثال، دو یا چند پمپ حرارتی کوچک یکپارچه می تواند برای خانه های یک طبقه بزرگ یا دو طبقه نصب شود. برای فضاهای داخلی از پمپ حرارتی چندتکه شامل یک کمپرسور مرکزی و یک مبدل حرارتی خارجی می توان استفاده کرد. هر ناحیه از یک یا چند فن کویل همراه با ترموستاتهای جداگانه استفاده میکند و در ساختمان های جدید و بازسازی شده به کار می رود. این سیستمها با عناوین حجم متغير مبرد (VRV) یا جریان متغیر مبرد (VRF) نیز شناخته میشوند و جایی که تعدادی از واحدهای داخلی برای گرمایش و تعدادی دیگر هم زمان برای سرمایش مورداستفاده قرار گیرند، می توانند شامل حالت بازیابی حرارتی نیز باشند.
یک روش گرمایش منطقه ای در سیستم های کانال کشی شده مرکزی، سیستم دمپر منطقه ای است. این سیستم شامل دمپرهای منطقه ای مجزا و ترموستات ها هست که با یک سیستم کنترل منطقه ای ترکیب شده است. دو نوع حجم متغیر (که موقعیت دمپر متناسب با میزان تقاضای فضا است) و نوع دو وضعیتی on-off که دمپر در پاسخ به ترموستات، کاملا بسته یا باز است استفاده میشود. در شرایطی که فضاهای کمی نیاز به گرمایش دارند، این سیستم‌ها را می‌توان برای ظرفیت‌های پایین‌تر تنظیم کرد.

 

گرمایش خورشیدی

گاهی سیستم‌های گرمایش خورشیدی فعال و غیرفعال در گرمایش منازل مسکونی استفاده می‌شوند. در سیستم‌های فعال معمول، کلکتورهای مسطح، هوا یا آب را گرم می‌کنند. سیستم‌های هوایی، هوای گرم را برای مصرف به فضای سکونت و در غیر این صورت به یک واسطه ذخیره حرارتی می‌فرستند. سیستم‌های آبی، آب گرم را از یک مبدل حرارتی ثانویه عبور می‌دهند و گرمای اضافی را در یک منبع آب ذخیره می‌کنند. به دلیل دمای کم آب ورودی، معمولاً صفحات تابشی کف که نیازمند دماهای پایین‌تری هستند استفاده می‌شوند. می‌توان از یک پمپ حرارتی آبی بین منبع ذخیره آب و فضا برای افزایش اختلاف دما استفاده کرد. دیوارهای ترومب و فضاهای خورشیدی همانند گلخانه که بهره مستقیم از نور خورشید دارند، دو سیستم غیرفعال رایج هستند. برای کاهش نیازهای گرمایشی می‌توان از صیقل‌کاری وجوه جنوبی (در نیمکره شمالی) ایجاد تاق نما برای کاهش بهره خورشیدی در تابستان و عایق‌کاری صفحات متحرک بهره برد.

معمولاً به روش‌های گرمایش پشتیبان برای سیستم‌های انرژی خورشیدی موردنیاز است. سیستم‌های فتوولتاییک معمولاً برای گرمایش فضاها مورداستفاده قرار نمی‌گیرند زیرا به خاطر چگالی انرژی بالای موردنیاز سیستم‌های مذکور اقتصادی نمی‌باشند. بااین‌وجود کلکتورهای هیبریدی، که ترکیب قابلیت‌های انرژی گرمایی و الکتریکی است، در دسترس هست. فصل (۳۵)، اطلاعاتی درباره اندازه تجهیزات گرمایش خورشیدی ارائه می‌نماید.

 

 

دستگاه‌های تهویه مطبوع یکپارچه

 

در سیستم‌های هوای اجباری، یک سیستم کانال توزیع هوا به‌صورت مشترک می‌تواند برای گرمایش و سرمایش به‌کار رود. سرمایش مرکزی دوتکه (شکل ۱) بیشترین کاربرد را در میان سیستم‌های هوای اجباری دارد. دستگاه‌های داخلی با جریان هوای افقی، جریان رو به بالا و جریان رو به پایین استفاده می‌شود. کندانسینگ یونیت بر روی یک بستر غیرقابل سوختن و در محیط بیرونی نصب می‌گردد و شامل کمپرسور و الکتروموتور، کندانسور، فن کندانسور، موتور فن و کنترل‌کننده‌ها است. کویل اواپراتور و کندانسینگ یونیت با لوله‌های مبرد به هم متصل می‌شوند. بااین‌وجود، درجایی که فاصله بین اجزا زیاد نیست، لوله‌کشی از پیش شارژ شده در کارخانه، با اتصالات سریع نیز معمول است.

مزیت برتر سیستم سرمایش مرکزی دو تکه این است که می‌تواند به سیستم‌های گرمایشی هوای اجباری موجود تجهیز شود. برای رسیدن به عملکرد خوب، معمولاً سرعت جریان هوا طبق نیازهای سرمایشی تنظیم می‌شود؛ اما بیشتر سیستم‌های گرمایش کانالی موجود قابل انطباق با سرمایش نیز می‌باشند. نرخ جریان هوا از ۳۵۰ تا ۴۵۰cfm به ازای هر کیلووات تبرید برای سرمایش خوب توصیه می‌شود. همانند پمپ‌های حرارتی، این سیستم‌ها برای گرمایش آب خانگی با مافوق داغ زداها نیز متناسب هستند. برخی تجهیزات سرمایش، سیستم گرمایش هوا به‌صورت اجباری را به‌عنوان بخش مکمل دارا می‌باشند. واحدهای گرمایش و سرمایش در تمام طول سال وجود دارند. در این واحدها یک کوره گازی، نفتی یا برقی برای گرمایش و یک سیستم تراکم بخار برای سرمایش قرار دارد. پمپ‌های حرارتی آبی و هوا به هوا با معکوس نمودن جریان مبرد، گرمایش و سرمایش را تأمین می‌کنند.

 

 

توزیع

سیستم‌های کانالی برای سرمایش و) گرمایش) باید مطابق ضوابط پذیرفته‌شده طراحی و نصب شوند. اطلاعات مفیدی در راهنماهای D و S از ACCA وجود دارد. در کیفیت طراحی کانال تمایلات جدیدی وجود دارد زیرا که می‌تواند اختلاف زیادی بر روی تأثیر سیستم‌های سرمایش و گرمایش خانگی داشته باشد. همچنین ترجیح بر این است که تا جایی که امکان دارد کانال‌ها در فضای تهویه شده قرار گیرد تا اتلاف‌های حرارتی و تأثیر نشت هوا از کانال کمتر گردد. برای یک قطر مشخص، کانال‌های انعطاف‌پذیر افت فشار بیشتری نسبت به کانال‌های فلزی دارد و این موضوع باید مدنظر قرار گیرد. برای کانال‌های انعطاف‌پذیر باید به‌درستی تکیه‌گاه پشتیبان اجرا شود و یا اینکه می‌تواند شکم دهد و مقاومت جریانی افزایش یابد. کمینه‌سازی مقاومت جریانی هوا در کانال‌ها به کمینه شدن انرژی مصرفی در طول عمر کارکرد سیستم کمک می‌کند.

فصل (۲۱) هندبوک مبانی اشری سال ۲۰۱۳ تئوری طراحی کانال را شرح می‌دهد. فصل (۱۰) از هندبوک سیستم‌ها و تجهیزات اشری سال ۲۰۱۲ در رابطه با طراحی توزیع هوا برای سیستم‌های سرمایش و گرمایش کوچک توضیح می‌دهد و فصل (۱۹) در مورد ساخت کانال و ضوابط موردنیاز بحث می‌کند. به دلیل اینکه آب‌وهوا اولین عامل مؤثر روی بار است، بار گرمایش و سرمایش هر اتاق در هر ساعت تغییر می‌نماید. پس مالک یا ساکن باید برای آسایش مطلوب‌تر در هر فصل، سیستم توزیع را مجدداً تنظیم کند. چنین تنظیماتی می‌تواند باز کردن دریچه‌های بیشتر در اتاق‌های طبقه دوم در تابستان و بستن دریچه گرمایش در بعضی اتاق‌ها در زمستان باشد. برای سهولت می‌توان از دمپرهایی که با دست تنظیم می‌شوند، استفاده نمود.

سایر اصلاحات ممکن، نصب یک سیستم گرمایش و سرمایش با ظرفیتی است که نیازهای گرمایش را مرتفع سازد و همچنین شامل واحدهای سرمایش مستقل اضافی است که برای اتاق‌های دارای بار تابستانی زیاد به‌کار می‌رود. همچنین می‌توان برای طبقات بالایی و پایینی یک خانه سیستم‌های مرکزی مجزا در نظر گرفت. از سیستم‌های دمپر منطقه‌ای نیز می‌توان استفاده نمود. روش دیگر توازن بارهای سرمایش و گرمایش، استفاده از کمپرسورهایی با ظرفیت متغیر در سیستم‌های پمپ حرارتی است.
خصوصیات کارکردی برای هر دو تجهیزات گرمایشی و سرمایشی در صورت منطقه بندی باید موردتوجه قرار گیرد. برای مثال، کاهش مقدار هوای یک یا چند اتاق ممکن است جریان هوا را در اواپراتور تا حدی کاهش دهد که برفک روی پره‌ها تشکیل شود. اگر جریان هوا در کویل داخلی بالای cfm 350 به ازای هر تن تبرید نگه‌داشته نشود، جریان هوای کمتر روی پمپ‌های حرارتی در فصل گرمایش می‌تواند باعث بارگذاری بیش‌ازحد شود. حجم هوای کمتر برای یک اتاق، سرعت هوا در دریچه خروجی را کاهش می‌دهد و ممکن است باعث توزیع نامطلوب هوا اتاق گردد. سازندگان سیستم‌های منطقه‌ای، راهنمایی‌هایی به‌منظور اجتناب از این شرایط ارائه می‌نمایند.

 

 

ملاحظات خاص

در خانه‌هایی با بیش از یک طبقه، گرمایش و سرمایش به دلیل گردش هوای بین طبقات، که به اثر دودکشی شناخته می‌شود، پیچیده است. در بسیاری از این خانه‌ها، به‌خصوص در سیستم‌های تک منطقه‌ای، طبقه بالاتر در زمستان بیش‌ازحد گرم و در تابستان کمتر از نیاز سرد می‌شود. استفاده از چند دریچه تعدادی نزدیک کف و تعدادی نزدیک سقف، در همه طبقات نتیجه خوبی داشته است. برای کنترل جریان هوا، صاحب‌خانه از فصلی به فصل دیگر تعدادی از دریچه‌ها را باز می‌کند و تعدادی دیگر را می‌بندد. با افزایش هوای برگشتی هر اتاق و بسته نگه‌داشتن درب‌ها می‌توان گردش آزاد هوای بین طبقات را کم کرد.

افزودن ظرفیت سرمایش در خانه‌های موجود به ظرفیت هوادهی سیستم کانال‌کشی آن بستگی دارد. اگرچه سیستم کانال‌کشی موجود معمولاً برای سکونت رضایت‌بخش است اما ممکن است در جلسات بزرگ ناکافی باشد. در کلیه مواردی که تجهیزات سرمایش (یا گرمایش) جدید در خانه‌های موجود نصب می‌شوند، کانال‌های هوای رفت و دریچه‌ها باید ازنظر توزیع هوا و ظرفیت هوادهی کنترل شوند. در زمان تغییر سیستم‌های گرمایش موجود و استفاده از دریچه‌های کفی یا دیواری به‌منظور تأمین هم‌زمان نیازهای گرمایش و سرمایش، حفظ جریان هوای رو به بالا در یک سرعت مؤثر مهم است. تغییر جهت دریچه‌های پیرامونی خانه از حالت تابستانی به زمستانی لازم نیست؛ اما درصورتی‌که جهت دریچه‌های نزدیک کف و نصب‌شده بر روی دیوارهای داخلی تغییر نکند، ممکن است دریچه‌ها به خوبی کار نکنند.

ساکنان فضاهای دارای تهویه مطبوع معمولاً حداقل حرکت محسوس هوا را ترجیح می‌دهند. دریچه‌های دیواری پیرامونی با چند شکاف یا روزنه که هوا را به سمت بالا هدایت می‌کند، این نیاز را به خوبی مرتفع می‌سازد. دریچه‌های سقفی با پره‌های چندجهته نیز مناسب است. یک خانه بدون سیستم گرمایش هوای اجباری می‌تواند به‌وسیله یک یا چند سیستم مرکزی با سیستم‌های کانال مجزا، دستگاه‌های تهویه مطبوع اتاقی مجزا (نوع پنجره‌ای یا دیواری) و یا دستگاه‌های دو تکه کوچک خنک شود. تجهیزات سرمایش باید به‌دقت نصب شوند. این سیستم‌ها به دبی جریان هوای داخلی بیشتری نسبت به اغلب سیستم‌های گرمایشی نیاز دارند. لذا میزان صدای تولیدشده در داخل معمولاً بیشتر است. درنتیجه واحدهای هواساز داخلی نزدیک اتاق‌خواب ممکن است به صداگیر نیاز داشته باشند. سطح نوفه بیرون نیز باید در زمان نصب تجهیزات مدنظر قرار گیرد. بسیاری از جوامع، قوانینی درباره مقدار صدای وسایل مکانیکی ازجمله تجهیزات سرمایشی دارند.

سازندگان دستگاه‌های تهویه مطبوع، سطح صدای محصولات خود را تحت یک استاندارد صنعتی ارزیابی می‌نمایند (استاندارد ۲۷۰ AHRI) وقتی شماره درجه‌بندی سطح صدای AHRI، محل تجهیزات نسبت به سطوح منعکس‌کننده و فاصله تا محل موردنظر مشخص باشد، استاندارد ۲۷۵-AHRI اطلاعاتی در مورد چگونگی پیش‌بینی دسی‌بل سطح صدا ارائه می‌کند. یک روش مؤثر و ارزان کاهش صدا، در نظر گرفتن فاصله و موانع طبیعی بین منبع صدا و شنونده است. بااین‌وجود، جریان هوا از کندانسورهای هوا خنک، نباید مسدود گردد. برای مثال، حفاظ‌ها و کاشت گیاهان باید پر منفذ و بافاصله از واحد بیرونی باشد تا محدودیتی برای هوای ورودی و تخلیه ایجاد ننماید. بیشتر سازندگان درباره فواصل قابل‌قبول بین کندانسینگ یونیت‌ها و موانع طبیعی توصیه‌هایی ارائه می‌کنند. واحدهای خارجی باید در یک فاصله کاربردی از ایوان یا حیاط‌خلوت، که در هنگام خنک کردن خانه ممکن است مورداستفاده قرار گیرد، نصب شود. از قرار دادن این دستگاه‌ها نزدیک پنجره اتاق‌خواب و خانه‌های مجاور نیز باید اجتناب شود. در نواحی با امکان ارتکاب جرم بالا، محلی برای واحدها روی بام یا محل‌های مشابه امن در نظر گرفته شود.

 

 

خنک کن‌های تبخیری

در اقلیم‌هایی که فصول گرم و خشک دارند، می‌توان از خنک کن‌های تبخیری برای منازل مسکونی استفاده نمود. این تجهیزات باید به‌دقت نصب و نگهداری شوند تا از پتانسیل مشکلات ناشی از کیفیت هوا و آب کاسته شود. جزییات بیشتر درباره خنک کن‌های تبخیری را می‌توان در فصل (۴۱) هندبوک سیستم‌ها و تجهیزات اشری سال ۲۰۱۲ و فصل (۵۲) هندبوک حاضر یافت.

 

رطوبت زن‌ها

برای آسایش بهتر در زمستان، ممکن است به تجهیزاتی لازم باشد که رطوبت نسبی داخلی را افزایش می‌دهند. در یک سیستم گرمایش کانال‌کشی شده، یک رطوبت زن مرکزی می‌تواند به پلنوم یا کانال هوای رفت اصلی اضافه یا بین سیستم‌های کانال هوای ورودی یا برگشت نصب شود. وقتی در سیستم‌های پمپ حرارتی از رطوبت زن‌های کانال هوای رفت به برگشتی استفاده می‌شود، باید به جریان هوای مناسب در کویل داخلی توجه نمود. می‌توان رطوبت زن‌های مستقل قابل‌حمل یا رومیزی را در هر خانه‌ای به کاربرد. باوجوداینکه این نوع رطوبت زن‌ها کل رطوبت را به یک منطقه وارد می‌کنند، اما رطوبت حرکت می‌کند و مقدار آن در اتاق‌های دیگر نیز افزایش می‌یابد.

از رطوبت زنی بیش‌ازحد نیز باید اجتناب شود؛ چراکه باعث تشکیل میعانات روی سطوح سرد فضای زندگی (معمولاً پنجره‌ها) می‌شود. همچنین به دلیل اینکه رطوبت در همه مواد ساختمانی حرکت می‌کند، در بیشتر اقلیم‌های آب و هوایی عایق‌های رطوبتی باید نزدیک سطح داخلی گرم‌تر دیوارهای عایق شده، سقف‌ها و کف نصب شود. بی‌توجهی به این مسئله منجر به انتقال رطوبت از داخل به خارج، صدمه دیدن عایق، به وجود آمدن قارچ‌ها و کپک‌ها، آسیب سازه‌ای و تبله نمودن رنگ خارجی گردد. رطوبت زن‌های مرکزی را می‌توان طبق استاندارد ۶۱۰ AHRI ارزیابی نمود. این برآورد به‌صورت حجم مایع تبخیر شده در روز به ازای هوای ورودی با دمای ۱۲۰°F بیان می‌شود. برخی سازندگان، عملکرد محصول خود را با استاندارد AHRI تضمین می‌کنند. انتخاب اندازه مناسب رطوبت زن مهم و در راهنمای F استاندارد AHRI ارائه‌شده است. به‌منظور کارکرد مؤثر و پیشگیری از تولید باکتری، برنامه‌های شستشو و نگهداری رطوبت زن باید به خوبی دنبال شود. فصل (۲۲) هندبوک سیستم‌ها و تجهیزات اشری سال ۲۰۱۲ حاوی اطلاعات بیشتری درباره رطوبت زن‌های مرکزی است.

 

رطوبت‌گیرها

بسیاری خانه‌ها برای حذف رطوبت و کنترل مقدار رطوبت داخلی از رطوبت‌گیرها استفاده می‌کنند. در اقلیم‌های سرد، رطوبت‌زدایی در تابستان و در زیرزمین‌ها به‌منظور کنترل رشد قارچ و کپک و کاهش رطوبت محل لازم است. به‌طور سنتی، در این مواقع از رطوبت‌گیرهای قابل‌حمل برای کنترل رطوبت استفاده می‌شود. اگرچه این واحدهای قابل‌حمل همیشه به کارآمدی سیستم‌های مرکزی نیستند، هزینه اولیه پایین آنها و توانایی کار در یک منطقه، آنها را در بسیاری کاربردها مناسب می‌سازد. در محیط‌های گرم و مرطوب، رطوبت‌زدایی کافی با سرمایش محسوس دارای اهمیت است. اگرچه واحدهای تهویه مطبوع مرسوم در کنار سرمایش محسوس، کار رطوبت‌زدایی را هم انجام می‌دهند، در بعضی موارد، همچنان میزان رطوبت از سطح آسایش بیشتر است.

به‌منظور کاهش مقدار رطوبت و بهبود مشخصه‌های رطوبت‌زدایی سیستم‌های تهویه مطبوع مرسوم، راهکارهای متعددی امکان‌پذیر است. برخی از این راهکارهای ساده، کاهش دبی جریان هوای رفت و حذف کارکرد خاموش فن است. انتخاب تجهیزات اضافی مانند کندانسورا /کویل های گرمایش مجدد، اواپراتورهای مرتبط با مبدل حرارتی (مانند لوله‌های گرمایی) و سابکولینگ /کویل های گرمایش مجدد می‌توانند عملکرد رطوبت‌گیری را بهبود بخشند. خشک‌کن‌ها نیز می‌توانند ظرفیت رطوبت‌گیری را افزایش و رطوبت داخلی فضا را کاهش دهند. این خشک‌کن‌ها یا با حرارت فعال می‌شوند و یا به‌صورت سیستم‌های بازیابی حرارت به‌کار می‌روند. بعضی گزینه‌های رطوبت‌زدایی باعث افزایش بار گرمایشی ناحیه تهویه شده می‌شوند که در برخی موارد، بار بیشتری به تجهیزات سرمایشی تحمیل می‌نمایند.

 

 

فیلترهای هوا

بیشتر سیستم‌های تهویه مطبوع با گردش هوا، شامل انواع فیلترهای هوا نیز می‌باشند. معمولاً فیلترهای هوا یک‌بارمصرف یا قابل شستشو هستند که هر دو دارای بازدهی نسبتاً پائینی می‌باشند. فیلترهای با ظرفیت بالاتر شامل فیلترهای چین‌دار و فیلترهای الکترونیکی است. این فیلترهای دارای راندمان بالا، می‌تواند دارای افت فشار استاتیکی بالایی باشند. پیش از نصب این فیلترها، سیستم توزیع هوا باید به‌دقت مورد ارزیابی قرار گیرد تا با نصب این فیلترها جریان هوا بیش‌ازحد کاهش نیابد. جریان هوا، هم در شرایطی که فیلتر نو است و هم وقتی نیاز به تعویض و یا تمیز شدن دارد باید موردبررسی قرار گیرد. فیلترهای هوا در کانال برگشت هوا یا پلنوم نصب می‌شوند و در مسیر جریان هوا قرار می‌گیرند. فیلترهای هوا طبق استاندارد ۶۸۰ AHRI که براساس استاندارد ۵۲٫۲ ASHRAE است ارزیابی می‌شوند. ظرفیت جذب گردوغبار برای فیلترهای یک‌بار مصرف کمتر از% ۲۰ و برای فیلترهای الکترونیکی بین ۶۰ تا ٪۹۰ است. حداقل مقدار راندمان (MERV) توسط استاندارد ASHRAE 52.2 ارائه‌شده است. حداقل مقدار راندمان بیشتر یعنی MERV بزرگ‌تر به معنای جذب ذرات بزرگ‌تر و نیز افت فشار بیشتر در طول فیلتر است.

برای حفظ عملکرد مناسب، حفره‌های جمع کننده فیلترهای الکترونیکی باید پیوسته تمیز شوند. اغلب از نشانگرهای اتوماتیک جهت علامت زمان تمیزی استفاده می‌شود. هزینه‌های اولیه فیلترهای الکترونیکی اغلب بیشتر از انواع یک‌بارمصرف یا چین‌دار است، اما عموماً عمر نگهداری آنها نیز بیشتر است. فصل (۲۹) هندبوک سیستم‌ها و تجهیزات اشری سال ۲۰۱۲ فیلترهای با کاربرد در منازل مسکونی را دقیق‌تر پوشش می‌دهد. اخیراً لامپ فرابنفش ضد باکتری برای سیستم‌های تصفیه هوا در کاربردهای خانگی رایج شده است. پرتو UV در آزمایشگاه‌ها، مدارس، صنایع غذایی و مراقبت‌های بهداشت به‌طور موفق مورداستفاده قرارگرفته است؛ اما می‌تواند زنجیره‌های مولکولی آلی را بشکند و به آسیب‌های ژنتیکی یا سلولی ختم گردد. ساکنین در معرض مستقیم پرتو UV قرار نمی‌گیرند زیرا که پرتو UV از فلز، شیشه و پلاستیک عبور نمی‌کند. یک یا چند عدد از لامپ‌های UV معمولاً در کانال برگشت و یا پایین‌دست کویل داخلی در کانال رفت نصب می‌گردد. این روش تصفیه هوا به‌طور مؤثر ذرات معلق، باکتری‌ها، کپک‌ها، ویروس‌ها و قارچ‌های موجود در جریان هوا را بدون افزایش افت فشار کانال کاهش می‌دهد. توان موردنیاز برای هر لامپ UV در بازه بین ۳۰ تا W 100 با شدت و زمان موردنیاز برای از بین بردن میکروارگانیسم‌های مختلف متفاوت می‌باشد. فصل (۱۷) هندبوک سیستم‌ها و تجهیزات اشری سال ۲۰۱۲ و فصل (۶۰) این هندبوک، طراحی و کاربرد سیستم‌های لامپ UV را با جزییات بیشتر پوشش می‌دهد.

 

کنترل‌کننده‌ها

تجهیزات سرمایش و گرمایش منازل مسکونی پیش‌ازاین توسط ترموستات‌های دیواری کنترل می‌شدند. امروزه ترموستات‌های دیواری ساده با نوارهای بی متال جای خود را به ترموستات‌های الکترونیکی باقابلیت برنامه پذیری و کنترل تجهیزات سرمایشی و گرمایشی در سطوح دمایی مختلف و بسته به زمان استفاده، داده‌اند و می‌تواند به‌منظور مصرف انرژی و هزینه‌های کارکرد، تنظیمات روزهای کاری، کاهش شبانه و تعطیلات استفاده شود. برای تجهیزات پمپ حرارتی، ترموستات‌های الکترونیکی می‌توانند کاهش‌های شبانه را با روشی مناسب اداره کنند تا استفاده از گرمای اماکن مسکونی در بازیابی محدود شود. برخی از سازندگان، ترموستات‌هایی باقابلیت اندازه‌گیری و نمایش رطوبت نسبی پیشنهاد می‌دهند که سرعت فن اواپراتور را به‌صورت فعال تغییر دهد تا در زمان رطوبت بالا، بار سرمایشی نهان تأمین گردد. فصل (۴۷) دارای جزییات بیشتری در مورد سیستم‌های کنترل اتوماتیک است.

یک راهکار مفید، نصب ترموستات‌هایی بر روی دیوار داخلی و فضاهای پرتردد و در حدود ارتفاع ۵ فوت از کف و دور از دیوارهای خارجی و دریچه‌ها است. پس از مفید واقع‌شدن سیستم‌های ارتباطی در تهویه مطبوع تجاری، اخیراً این سیستم‌ها به کاربری‌های مسکونی نیز اضافه‌شده‌اند. با ورود الکترونیک برای کنترل کویل اواپراتور و کندانسینگ یونیت، امکان ارتباطات فراهم‌شده است. نصب سیستم‌های ارتباطی در مقایسه با سیستم‌های بدون ارتباط ساده‌تر است و برای مهندس تهویه مطبوع انتخاب‌های بیشتری ارائه می‌دهد. در سیستم‌های سنتی (بدون ارتباط)، ترموستات از علامت ولتاژ روشن/خاموش مجزا و یا منطق رله‌ای به‌منظور کنترل عملکرد سیستم تهویه مطبوع استفاده می‌کند؛ بنابراین سیم‌های متعددی بین ترموستات و واحدهای داخلی و خارجی نصب می‌شود. تعدادی از سیستم‌های خانگی به ۱۲ سیم برای اتصال نیاز دارند که احتمال قطعی طی نصب بالا می‌رود.

 

شکل (۴) سیم‌کشی پمپ حرارتی خانگی را نشان می‌دهد. یک سیستم ارتباطی تعداد زیاد سیم‌ها را با ارتباط سریالی توسط تنها دو، سه یا چهار سیم همان‌طور که در شکل (۵) به تصویر کشیده شده است جایگزین می‌کند. در یک سیستم گرمایش، سرمایش و تهویه مطبوع مرتبط، واحد داخلی، واحد بیرونی و ترموستات به‌عنوان گره‌هایی از شبکه عمل می‌کنند و توسط تعداد محدودی سیم، پیام‌هایی ردوبدل می‌گردد. هر گره یک آدرس الکترونیکی منحصربه‌فرد دارد. پیام‌ها در یک قالب مشترک به نام پروتکل ارتباطی قرار می‌گیرند و در مسیر خود در شبکه جابه‌جا می‌شوند. در بازسازی‌ها، این سیستم‌ها سهولت نصب و استفاده از سیم‌کشی موجود را فراهم می‌آورد. مالک می‌تواند کوره تک‌مرحله‌ای و سیستم تهویه مطبوع را با تجهیزات دومرحله‌ای یا مرحله متغیر جایگزین نماید و نیازی به سیم‌های اضافی نیست. در تئوری، درصورتی‌که گره‌ها به فرستنده و گیرنده‌های رادیویی مجهز باشند، ارتباطات می‌تواند از نوع بدون سیم باشد.

 

برای مرتبط ساختن یک سیستم تهویه مطبوع، هر وسیله (گره) باید یک برد مدار الکترونیکی با یک ریزپردازنده داشته باشد. برد، داده‌ها را از سنسورها و سایر اجزای تهویه مطبوعی که به آن وصل است (مثل کنتاکتور کمپرسور، کلیدهای فشار، شیر معکوس کننده، فن دمنده، هیتر برقی داخلی) می‌گیرد. ریزپردازنده داده‌هایی که از اجزا جمع‌آوری کرده است به‌صورت پیام بسته‌بندی و آنها را به سایر گره‌های موجود روی شبکه ارسال می‌کند. ریزپردازنده هر گره همچنین پیام‌ها را از سایر گره‌هایی که برای آن گره در نظر گرفته‌شده است دریافت می‌کند. اگرچه بسیاری از سیستم‌های تهویه مطبوع مسکونی جدید در خودشان الکترونیک دارند، ریزپردازنده باید بتواند بار اضافی اجرای پروتکل‌های ارتباطی و نیز اداره ترافیک پیام‌های روی شبکه را مدیریت کند.

 

 

 

شبکه‌سازی با اجزای یک سیستم تهویه مطبوع مسکونی برای تشکیل یک سیستم ارتباطی، چارچوبی برای به اشتراک گذاشتن اطلاعات در شبکه و نیز وسایل خارجی فراهم می‌کند. انتقال داده‌ها به هر محیط واسطه دیگر مثل، TCP/IP،، Bac-Net، TM ModBus، بلوتوث، وای فای یا Z-Wave ZigBee با استفاده از یک درگاه با یک سرور محلی تعبیه‌شده امکان‌پذیر است. این گذرگاه می‌تواند با یک وسیله خوداتکا باشد یا اینکه به هریک از گره‌های ارتباطی وصل شود. در این صورت می‌توان از طریق وسایل متصل مثل تلفن‌های هوشمند، لپ‌تاپ‌ها، وسایل موبایل، متر هوشمند شرکت خدمات برق یا سرویس‌های ابری، سیستم تهویه مطبوع را از راه دور کنترل کرد. این قابلیت دسترسی از راه دور همراه باارزش اطلاعات موجود در یک سیستم ارتباطی، اجازه نوآوری درروش حفظ و مدیریت سیستم‌های تهویه مطبوع را می‌دهد. برای مثال، یک مالک می‌تواند دمای حس شده در ترموستات را کنترل کند، دمای نقطه تنظیم‌شده ترموستات را کنترل و تنظیم نماید، زمان‌بندی ترموستات را تغییر دهد و با استفاده از تلفن هوشمند هشدارها و توصیه‌های لازم در مورد نگهداری را دریافت کند. شرکت‌های خدمات شهری برق می‌تواند سیگنالی برای کاهش تقاضای برق تولید کند و سیستم‌های کنترلی مرتبط می‌توانند طبق این سیگنال عمل کنند.

 

۴- منازل مسکونی چند خانوار

خانه‌های به‌هم‌پیوسته و آپارتمان‌های چند واحدی کم ارتفاع معمولاً از تجهیزات گرمایش و سرمایش همانند منازل تک‌واحدی استفاده می‌کنند. سیستم‌های مستقل برای هر واحد، اجازه کنترل جداگانه برای آسایش ساکنان و تسهیل در اندازه‌گیری مجزای مصرف انرژی را فراهم می‌کند. اندازه‌گیری جداگانه و صدور صورت‌حساب مستقیم باعث ترغیب به صرفه‌جویی در مصرف انرژی می‌شود. سیستم‌های هوای اجباری ساختمان‌های چند واحدی مرتفع نیز ممکن است از تجهیزات یکپارچه یا مینی اسپلیت برای سرمایش و گرمایش همانند منازل تک واحدی استفاده کنند. این تجهیزات می‌توانند در اتاق تجهیزات مکانیکی مجزا در آپارتمان، زیر سقف یا بالای سقف راهرو یا کمد و یا به‌صورت دیواری نصب شوند. کندانسور سیستم‌های دوتکه یا واحدهای پمپ حرارتی، اغلب بر روی بام، ایوان‌ها و زمین قرار می‌گیرند. ممکن است کوره‌های هوای گرم خانگی کوچک نیز استفاده گردد؛ اما یک وسیله تأمین هوای احتراق و تخلیه محصولات حاصل از احتراق کوره‌های نفتی یا گازی نیز لازم است. احتمال دارد استفاده از یک دودکش مشترک یا یک سیستم دودکش پیش‌ساخته مشترک لازم باشد. در این رابطه قوانین محلی باید بررسی گردد. کوره‌های تهویه مستقیم که نزدیک یا روی یک دیوار خارجی قرار می‌گیرند نیز برای آپارتمان‌ها قابل‌استفاده است.

 

سیستم‌های آبی

در ساختمان‌های بلند، داشتن سیستم‌های گرمایش و سرمایش مستقل همیشه امکان‌پذیر نیست. در این‌گونه موارد می‌توان از سیستم‌های مرکزی استفاده کرد. سیستم‌های مرکزی آبی دو یا چهار لوله‌ای به‌صورت گسترده در آپارتمان‌های مرتفع استفاده می‌شود. هر واحد مسکونی، شامل دستگاه‌های اتاقی مجزا یا فن کویل کانالی است. انعطاف‌پذیرترین سیستم آبی با پایین‌ترین هزینه کارکرد، نوع چهار لوله‌ای است که گرمایش یا سرمایش را برای ساکنان هر آپارتمان تأمین می‌نماید. سیستم دو لوله‌ای انعطاف‌پذیری کمتری دارد، چون نمی‌تواند سرمایش و گرمایش را همزمان تأمین نماید. این محدودیت باعث بروز مشکلاتی در بهار و پاییز می‌شود، زیرا که تعدادی از واحدها نیاز به گرمایش دارند، درحالی‌که سایر واحدها به دلیل بار خورشید یا بارهای داخلی نیازمند سرمایش می‌باشند. این مشکل می‌تواند با عملکرد سیستم دو لوله‌ای در حالت سرمایش و تأمین مقدار کم‌بار گرمایشی موردنیاز توسط تجهیزات مستقل گرمایش برقی برطرف گردد.

برای توضیحات یک سیستم ترکیبی گرمایش فضا/ گرمایش آب برای منازل مسکونی یک یا چند واحدی، به بخش سیستم‌های گرمایش آبی مراجعه نمایید. فصل (۱۳) هندبوک سیستم‌ها و تجهیزات اشری سال ۲۰۱۲ درباره طراحی سیستم‌های آبی با جزییات بیشتری بحث می‌کند.

 

واحدهای دیواری

دستگاه‌های تهویه مطبوع دیواری، تجهیزات یکپارچه انتهایی (PTAC) و پمپ‌های حرارتی یکپارچه (PTHP) می‌توانند برای تهویه یک اتاق استفاده شوند. هر اتاق با یک دیوار خارجی می‌تواند چنین دستگاهی داشته باشد. این واحدهای تهویه مطبوع، در ساختمان‌های قدیمی بازسازی‌شده به‌طور گسترده استفاده می‌شود زیرا مستقل هستند و نوعاً به لوله‌کشی پیچیده یا بازسازی کانال نیاز ندارند. دستگاه‌های تهویه مطبوع اتاقی، کنترل کننده‌های یکپارچه دارد و می‌تواند شامل گرمایش به‌وسیله پمپ حرارتی یا از نوع مقاومتی باشند. تجهیزات انتهایی و پمپ‌های حرارتی یکپارچه دارای طرح‌های خاصی برای واحدهای داخلی و بیرونی هستند و می‌تواند با طیف گسترده‌ای از نیازهای معماری منطبق گردد. تجهیزات انتهایی یکپارچه می‌توانند شامل گاز، برق، آب داغ یا بخار برای گرمایش باشند. کنترل کننده‌های دیواری و یا یکپارچه برای تجهیزات انتهایی یکپارچه و پمپ‌های گرمایی تجهیزات یکپارچه استفاده می‌گردد. اطلاعات بیشتر در فصل (۵۰) هندبوک سیستم‌ها و تجهیزات اشری سال ۲۰۱۲ و در استاندارد ۳۱۰/۳۸۰ AHRI موجود است.

 

 

پمپ‌های حرارتی حلقه آبی

هر ساختمان متوسط یا بلندمرتبه شامل نواحی درونی با بار گرمایی داخلی بالا که نیازمند سرمایش سالانه می‌باشند، به‌طور مؤثر می‌تواند از پمپ حرارتی حلقه آبی استفاده نماید. این سیستم‌ها انعطاف‌پذیری و امکان کنترل یک سیستم چهار لوله‌ای را دارند، درحالی‌که تنها از دو لوله استفاده می‌کنند. پمپ‌های حرارتی آبی امکان سنجش جداگانه هر آپارتمان را فراهم می‌نمایند. مالک ساختمان فقط هزینه جاری پمپ‌های چرخش آب، برج خنک‌کن و گرمای کمکی از دیگ را می‌پردازد. برای بازسازی ساختمان‌های موجود می‌توان از سنجشگرهای جریان گرمایی و زمان‌سنج‌هایی روی موتور فن‌ها به‌منظور اندازه‌گیری مستقل استفاده نمود. در صورت مقرون‌به‌صرفه بودن، انرژی خورشیدی یا زمین‌گرمایی می‌تواند گرمای تکمیلی را به‌جای دیگ تأمین نماید. زمین نیز می‌تواند یک چاه حرارتی فراهم آورد و در برخی موارد موجب حذف برج خنک‌کن گردد. در مناطقی که سطح آب‌های زیرزمینی پیوسته بالا و خاک متخلخل است، می‌توان از آب زیرزمینی چاه‌ها استفاده کرد.

 

 

نگرانی‌های خاص برای ساختمان‌های آپارتمانی

سیستم‌های تهویه زیادی برای ساختمان‌های آپارتمانی مورداستفاده قرار می‌گیرد. قوانین محلی عموماً مقادیر هوای بیرون را مشخص می‌کنند. استاندارد ۲۰۱۰ – ۶۲٫۲ ASHRAE حداقل مقدار هوای بیرون را برای ساختمان‌های کم ارتفاع ارائه داده است. در بعضی ساختمان‌ها که سیستم‌های هوای تازه و تخلیه هوا به‌صورت مرکزی کنترل می‌شوند، سیستم‌ها در بازه مشخصی از روز منطبق با دستگاه‌های ثبت ورود و خروج کار می‌کنند. در موارد دیگر، هوای ورودی از بیرون در دوره‌های بسیار سرد، کاهش می‌یابد یا کاملاً قطع می‌گردد. این موارد در زمان تخمین بار گرمایشی باید در نظر گرفته شود. بار مهم دیگر که اغلب نادیده گرفته می‌شود، بار گرمایشی به‌دست‌آمده از لوله‌های آب گرم است.

ساختمان‌هایی که از سیستم‌های هوای رفت و تخلیه به‌صورت ۲۴ ساعته در شبانه‌روز استفاده می‌کنند، ممکن است از وسایل بازیابی گرمای هوا به هوا بهره ببرند فصل (۲۶) هندبوک سیستم‌ها و تجهیزات اشری سال ۲۰۱۲٫ این وسایل با انتقال% ۴۰ تا ٪۸۰ گرمای محسوس و نهان بین جریان‌های هوای رفت و تخلیه می‌توانند مصرف انرژی را کاهش دهند. بارهای نفوذ هوا در ساختمان‌های بلند مرتبه‌ای که بازشوهای تهویه برای واحدهای پیرامونی ندارند را نمی‌توان با تحت‌فشار قرار دادن کل ساختمان کنترل کرد. وقتی دیوارهای خارجی برای تأمین هوای تازه فن کویل ها سوراخ می‌گردد، ترکیب باد و اثر دودکش مشکلات نفوذ هوای دیگری ایجاد می‌کند. راهروهای عمومی داخلی در ساختمان‌های آپارتمانی به‌منظور تأمین نیازهای حرارتی و تهویه و برقراری ضوابط و معیارهای ایمنی و آتش نیازمند تهویه و مدیریت دود می‌باشند. راه‌پله‌ها معمولاً از سالن‌های ورودی جداگانه در نظر گرفته می‌شود تا مسیر خروج ایمن یا حتی در صورت لزوم به‌عنوان جان‌پناه نیز استفاده گردد؛ بنابراین توجه ویژه‌ای در طراحی ساختمان‌هایی با سالن‌های ورودی و پلکان بلند موردنیاز است.

تجهیزات تهویه مطبوع به‌منظور کاهش تولید و یا انتقال نوفه باید در فضایی جدا قرار گیرند. طراحی و محل برج خنک‌کن باید طوری انتخاب شود که مزاحم ساکنین ساختمان و همسایه‌های مجاور نباشد. همچنین برای برج‌های خنک‌کن، پیشگیری از لژیونلا یک مسئله مهم است. اطلاعات بیشتر برج خنک‌کن در فصل (۴۰) هندبوک سیستم‌ها و تجهیزات اشری سال ۲۰۱۲ موجود است. در خانه‌های آپارتمانی بزرگ، یک سیستم مدیریت انرژی ساختمان می‌تواند بررسی شرایط نگهداری و اهداف کارکردی سیستم‌های تهویه مطبوع مستقل در هر آپارتمان را فراهم کند.

 

 

۵- خانه‌های پیش‌ساخته

خانه‌های پیش‌ساخته در کارخانه‌ها ساخته می‌شوند. خانه‌های پیش‌ساخته برای بازه بین سالهای ۲۰۱۰-۲۰۰۵، حدود ۶% از کل خانه‌های یک واحدی جدید فروخته‌شده در ایالات‌متحده و ٪۱۰ بین سالهای ۲۰۰۴-۲۰۰۰ را شامل می‌شود. سیستم‌های سرمایش و گرمایش در خانه‌های پیش‌ساخته و سایر وجوه ساختمان مانند سطوح عایقی مشمول قانون استانداردهای ایمنی و ساخت خانه‌های پیش‌ساخته HUD می شود. برای جابه جایی، کل یا بخشی از یک خانه بر روی یک چهارچوب خاص مخصوص جابه جایی (یک شاسی با چرخ و محور) سوار می‌شود. اندازه خانه‌های پیش‌ساخته از واحدهای کوچک و یک طبقه با مساحت ۴۰۰ فوت مربع تا خانه‌های بزرگ و چندقسمتی که بااتصال یکدیگر می‌توانند حداکثر ۲۵۰۰ فوت مربع مساحت داشته باشند و دارای ظاهری مشابه ساختمان‌های ساخته‌شده در محل باشند، تغییر می‌کند.

سیستم‌های گرمایش در کارخانه نصب می‌شود و اغلب، واحدهای جریان اجباری رو به پایین می‌باشند که کانال‌های ورودی اصلی را تغذیه می‌نمایند. این کانال‌ها در زیر کف نصب می‌شوند و دریچه‌های کف نیز در سرتاسر خانه قرار دارند. درصد کمی از خانه‌ها در جنوب و جنوب غربی ایالات‌متحده از جریان رو به بالا استفاده و کانال‌های بالاسری در فضای زیرشیروانی را تغذیه می‌کنند. معمولاً هیچ سیستم کانال برگشت هوایی وجود ندارد. هوا از طریق فضای پایین درب‌ها، دریچه‌های پادری، راهروهای ورودی و یا دریچه‌های در نظر گرفته‌شده از هر اتاق به دستگاه تأمین‌کننده هوا برمی‌گردد. سیستم گرمایش کامل، نوعی از سیستم‌های با فضای کم است که واحد هواساز آن در یک کابینت کوچک یا گوشه دنج در کنار راهرو نصب می‌شود. در صورت نصب سیستم‌های هوای اجباری بزرگ در نزدیکی اتاق‌های خواب، ممکن است به اندازه گیری و کنترل سطح صدا نیاز باشد. برای رفع نیازهای بازار، ممکن است سازندگان خانه‌ها، کوره‌های گازی، نفتی، برقی یا پمپ‌های حرارتی نصب نمایند.

کوره‌های گازی و نفتی، از نوع جمع‌وجور و هواکش مستقیم می‌باشند که نصب آنها در منازل پیش‌ساخته مورد تائید قرارگرفته است. چیدمان مخصوص سیستم تخلیه دود، یک سیستم لوله در لوله متمرکز پشت‌بامی است که کل هوای احتراق را از خارج می‌کشد و محصولات سوختی را از طریق یک ترمینال دودکش ضد باد خارج می‌کند. کوره‌های گازی باید به‌راحتی قابلیت تبدیل از سوخت گاز مایع‌شده (LPG) به گاز طبیعی (CNG) و برعکس، مطابق با نیاز نهایی در محل بهره‌برداری را داشته باشد.

وقتی کانال‌های رفت، اندازه درستی داشته باشد و برای کاربری موردنظر مطابق ملزومات HUD سایز شده باشند، می‌توان در خانه‌های پیش‌ساخته از سیستم‌های تهویه مطبوع یکپارچه و یا اسپلیت افزوده‌شده استفاده نمود. کویل اواپراتور سیستم دوتکه ممکن است در فضای در نظر گرفته‌شده کوره نصب گردد. از یک فن با فشار استاتیکی بالا برای غلبه بر مقاومت کوره، کویل اواپراتور و سیستم توزیع کانال هوا استفاده می‌شود. دستگاه‌های تهویه مطبوع یکپارچه توسط کانال‌های هوای انعطاف‌پذیر به کانال‌هایی که از قبل در کارخانه در بالای سر و یا کف تعبیه‌شده است متصل می‌شوند تا آنها را تغذیه کنند. دمپرها یا وسایل دیگر برای پیشگیری از برگشت جریان هوای خنک و تهویه شده به محفظه کوره لازم است.

یک سیستم معمول کوره هوای گرم نفتی یا گاز جریان رو به پایین به همراه یک سیستم تهویه مطبوع دوتکه در شکل (۶) نشان داده‌شده است. هوا از طریق راهرو و با گذر از یک دریچه پادری وارد کوره می‌شود. سپس از فیلترهای هوا عبور می‌کند و به سمت دمنده نصب‌شده در بالا کشیده می‌شود و در زمستان هوا را به مبدل حرارتی می‌فرستد. برای سرمایش در تابستان، دمنده هوا را از مبدل حرارتی می‌گذراند و سپس از کویل اواپراتور سیستم دوتکه عبور می‌دهد تا حرارت و رطوبت از هوای عبوری گرفته شود. در سرمایش و گرمایش، هوای تهویه شده قبل از ورود به کانال توزیع هوای کف، از طریق وصاله کانال از میان کف قابل‌احتراق عبور می‌کند. کویل اواپراتور از طریق خطوط مبرد با اتصالات سریع الوصل به یک دستگاه کندانسینگ خارجی وصل می‌شود. میعانات جمع شده در اواپراتور توسط شیلنگ انعطاف‌پذیر تخلیه می‌شود. شیلنگ از طریق کف به خارج راه دارد و به یک سیستم جمع‌آوری مناسب متصل می‌شود.