اقامتگاه‌های مسکونی

سیستم‌های تهویه مطبوع مورداستفاده در ساختمان‌های مسکونی با هر دو پارامتر محلی و کاربردی تغییر می‌کند. پارامترهای محلی شامل در دسترس‌پذیری منابع انرژی (منابع حاضر و تابع پیش‌بینی‌شده) و همچنین قیمت، اقلیم آب و هوایی، شرایط اجتماعی اقتصادی، قابلیت نصب و مهارت‌های مرتبط با تعمیرات و نگهداری، پارامترهای کاربردی شامل نوع: خانم‌ها مشخصات ساخت و ضوابط ساختمانی می‌باشد.

بنابراین، سیستم‌های بسیار متفاوتی می‌تواند برای تأمین یکی از نیازهای گرمایش، سرمایش، رطوبت زنی و رطوبت‌زدایی و تصفیه هوا انتخاب گردد. این فصل روی سیستم‌های تهویه معمول و رایج برای منازل دارای یک خانوار (خانه‌های سنتی و خانه‌های پیش‌ساخته و یا چند واحدی تأکید دارد. ساختمان‌های چند واحدی کم ارتفاع عموماً از مشخصات خانه‌های تک واحلی پیروی می‌کنند. زیرا محدودیت‌های موجود در قوانین در راستای طرح‌های فشرده و کم‌حجم می‌باشد. سیستم‌های تهویه مطبوع در آپارتمان‌های بلندمرتبه، مجتمع‌های مسکونی و خوابگاه‌ها اغلب از نوع تجاری و مشابه سیستم‌های مورداستفاده در هتل‌ها است. در ساختمان‌های بازسازی‌شده نیز همان سیستم‌های خانه‌های نوساز اجرا می‌شود؛ اما محیط‌های خاص ممکن است طراحی منحصربه‌فردی لازم داشته باشند.

۱- سیستم‌های تهویه مطبوع

سیستم‌های رایج مورداستفاده در ساختمان‌های مسکونی در جدول (۱) آورده شده است. سه گروه عموماً شناخته‌شده، سیستم‌های مستقل منطقه‌ای، سیستم گرمایش و سرمایش تمام آب (هیدرونیک) مرکزی و سیستم هوای مرکزی می‌باشند. انتخاب و طراحی سیستم وابسته به تصمیمات کلیدی مانند: جدول (۱).

۱) منبع /منابع انرژی

۲) تجهیزات توزیع و انتقال و

۳) تجهیزات انتهایی است

اقلیم، نوع خدمات لازم را تعیین می‌کند. معمولاً گرمایش و سرمایش موردنیاز است. تمیز کردن هوا توسط سیستم تصفیه هوا یا وسایل الکتروستاتیک در اکثر سیستم‌های حاضر وجود دارد. رطوبت زنی در سیستم‌های گرمایش، به‌منظور دستیابی به شرایط آسایش حرارتی (مطابق تعریف ارائه‌شده در استاندارد ۵۵ ASHRAE)، سلامتی و بهداشت و همچنین کاهش تخلیه الکتریسیته ساکن مورداستفاده قرار می‌گیرد. سیستم‌های سرمایش معمولاً همزمان با کاهش دمای هوا، رطوبت‌زدایی نیز می‌کنند. نمونه یک سیستم هوای مرکزی مورداستفاده در ساختمان‌های مسکونی در شکل‌های (۱) و (۲) نشان داده‌شده است. شکل (۱)، یک کوره گازی، یک دستگاه تهویه مطبوع دوتکه، یک رطوبت زن و یک فیلتر هوا را نشان می‌دهد: هوا از طریق کانال برگشت وارد تجهیز می‌شود و در ابتدا از یک بستر فیلتری می‌گذرد. دمنده یک بخش مکمل کوره است که در طول زمستان گرما را تأمین می‌کند. رطوبت زن اختیاری، رطوبت را به هوای گرم شده‌ای که از طریق کانال هوای رفت در خانه توزیع می‌شود، اضافه می‌کند. زمانی که سرمایش لازم باشد، هوای در حال گردش از کویل اواپراتور عبور می‌کند و گرما و رطوبت آن گرفته می‌شود. لوله‌های مبرد، کویل اواپراتور را به یک واحد کندانسور خارجی متصل می‌کند. رطوبت تقطیرشده در اواپراتور از طریق یک لوله تخلیه به خارج هدایت می‌گردد.

شکل (۲) یک سیستم پمپ حرارتی دوتکه، گرم‌کن های برقی مکمل، رطوبت زن و فیلتر هوا را نشان می‌دهد. عملکرد سیستم به این صورت است که هوا از طریق کانال برگشت (یا در بعضی از موارد از طریق یک بازشو بر روی خود تجهیز) وارد می‌شود و در ابتدا از یک بستر فیلتری می‌گذرد. دمنده، بخش مکمل واحد هواساز سیستم پمپ حرارتی است که در فصل گرمایش، گرمای موردنیاز را از طریق کویل داخلی تأمین می‌کند. گرم کن‌های برقی انتخابی، در دوره‌هایی که دمای محیط کم است به کمک پمپ حرارتی می‌آیند و انرژی آن را افزایش می‌دهند؛ همچنین با اثر سرمایش جریان هوای داخلی در چرخه یخ‌زدایی مقابله می‌کنند. یک رطوبت زن اختیاری، رطوبت را به هوای گرم شده‌ای که از طریق کانال هوای رفت، در خانه توزیع می‌گردد اضافه می‌کند.

وقتی به سرمایش نیاز است، گرما و رطوبت هوا با عبور از روی کویل اواپراتور گرفته می‌شود. لوله‌های مبرد، کویل داخلی را به واحد خارجی متصل می‌نماید. رطوبت تقطیرشده بر روی کویل اواپراتور از طریق یک لوله تخلیه همراه با یک زانویی به خارج هدایت می‌گردد. سیستم‌های مینی اسپلیت و مولتی اسپلیت که مشابه سیستم‌های دوتکه هستند اما نوعاً بدون کانال می‌باشند در جداگانه درسراسر جهان به‌طور فرایندهای رایج گردیده‌اند. سیستم‌های مینی اسپلیت و مولتی اسپلیت که مشابه سیستم‌های دوتکه هستند اما نوعاً بدون کانال می‌باشند در سراسر جهان به‌طور فرایندهای رایج گردیده‌اند. شماتیک یک سیستم مینی اسپلیت بدون کانال دو منطقه‌ای در شکل (۳) نشان داده‌شده است. در این مثال سیستم شامل دو قسمت اصلی است. یک واحد کندانسور خارجی و دو واحد داخلی که معمولاً بر روی دیوارهای پیرامونی خانه نصب می‌شوند. هر واحد داخلی مختص یک منطقه است و به‌صورت مستقل از سایر واحدها کنترل می‌شود.

سیستم‌های یکپارچه مانند نوع پنجره‌ای و نوع پشت‌بامی که همه تجهیزات در یک قاب قرار می‌گیرند نیز رایج هستند. نوع کانالی به‌صورت گسترده در مناطقی که سیستم‌های کانال‌کشی در فضای زیر کف اصلی منازل موجود است و یا در نواحی مانند جنوب غربی ایالات‌متحده که واحد یکپارچه پشت‌بامی به سیستم‌های کانال‌کشی زیرشیروانی متصل است مورداستفاده قرار می‌گیرند. سیستم‌های گرمایش آبی مرکزی در اروپا و بخش‌هایی از آمریکای شمالی که سرمایش مرکزی به‌طورمعمول تعبیه نمی‌گردد رایج است. ساختمان‌های جدید، به‌خصوص خانه‌های چندطبقه، معمولاً دارای سرمایش هوای اجباری نیز می‌باشند. و سیستم‌های منطقه‌ای تنها برای تهویه بخشی از یک خانه، در یک زمان خاص طراحی می‌شوند. آنها ممکن است شامل واحدهای اتاقی مجزا یا سیستم‌های مرکزی با شبکه‌های توزیع جداگانه برای هر منطقه باشند. سیستم‌های مرکزی چند منطقه‌ای که برای طبقات جداگانه، قسمت‌های عمومی یا اتاق‌های خواب مناسب هستند گاهی در خانه‌های بزرگ تک خانوار نیز استفاده می‌شوند. منبع انرژی، یک پارامتر مهم در انتخاب سیستم است.

مطابق با داده‌های سال ۲۰۰۹ ارائه‌شده توسط مدیریت اطلاعات انرژی ایالات‌متحده امریکا (۲۰۱۳ EIA) به‌منظور گرمایش حدود %۴۹ خانه‌ها گاز طبیعی و انرژی الکتریکی ۳۴%، نفت %۶، پروپان ۵%، چوب %۲٫۵ و کروسین و سایر سوخت‌ها کمتر از %۱ مورداستفاده قرارگرفته است. قیمت مناسب، ایمنی و نگرانی‌های زیست‌محیطی از عوامل مهم در انتخاب منبع انرژی گرمایشی است. در صورت دسترسی به منابع مختلف مقرون‌به‌صرفه بودن تأثیر زیادی روی انتخاب دارد. در سرمایش نیز برق منبع اصلی تأمین انرژی است.

۲- تعیین ظرفیت تجهیزات در تهویه مطبوع

به‌منظور انتخاب تجهیزات با ظرفیت تهویه مطبوع گرمایش و سرمایش مناسب، بایستی میزان اتلافات انرژی برای فضاها و کانال‌ها یا لوله‌هایی که از فضاهای تهویه نشده عبور می‌کنند، به‌درستی محاسبه شود. برای تعیین میزان گرمای کسب‌شده و اتلافات انرژی، جزییات ساختمان و نقشه طبقه، شامل اطلاعاتی درباره دیوارها، سقف‌ها و سازه طبقه مانند نوع و ضخامت عایق باید مشخص باشد. جزییات طرح پنجره و درب‌های خروجی نیز موردنیاز است. با این اطلاعات، می‌توان اتلافات انرژی را با استفاده از راهنمای J پیمانکاران تهویه مطبوع آمریکا با روش‌های محاسباتی مشابه به‌دست آورد. به‌منظور صرفه‌جویی در انرژی، طراحی ساختمان باید به‌گونه‌ای باشد که موارد استاندارد ۹۰٫۲ ASHRAE یا نیازهای مشابه را برآورده کند یا از آن فراتر باشد.

ظرفیت تجهیزات باید با میزان اتلافات انرژی از ساختمان منطبق باشد. ظرفیت گرمایشی پمپ‌های حرارتی هوا خنک معمولاً با گرم‌کن های کمکی تکمیل می‌گردد که اغلب گرم کن‌های برقی هستند؛ بااین‌وجود در بعضی موارد، کوره‌هایی با سوخت فسیلی یا سیستم‌های خورشیدی نیز استفاده می‌شود. درصورتی‌که دمای خارج به حداکثر برسد، تجهیزاتی با اندازه کوچک‌تر از نیاز نمی‌توانند دمای مناسبی را در داخل فراهم نمایند. گاهی ممکن است تجهیزات بزرگ‌تر مطلوب باشد تا امکان بازیابی انرژی از هوای برگشت و حفظ شرایط آسایش داخل در هنگام نامساعد بودن شرایط خارج ممکن باشد. اما در کل، تجهیزات بزرگ‌تر به دلیل نوسانات دمایی گسترده در داخل و رطوبت‌زدایی ناکافی در زمان سرمایش می‌توانند باعث ناراحتی و عدم آسایش گردند.

همچنین این وسایل با افزایش اتلافات مربوط به چرخه کارکرد خود می‌توانند انرژی بیشتری مصرف کنند. تجهیزات با ظرفیت متغیر (پمپ‌های حرارتی، دستگاه‌های تهویه مطبوع و کوره‌های هوای گرم) در گستره‌های مختلف دمایی محیط، با بارهای ساختمان تطابق بهتری دارند و معمولاً افت‌های اشاره‌شده را کاهش می‌دهند و آسایش بهتری فراهم می‌نمایند. در مورد پمپ‌های حرارتی نیز، نیاز گرمایشی مکمل ممکن است کاهش یابد. ساختمان‌های نفوذناپذیر و هوابند می‌توانند باعث تولید رطوبت بالا و افزایش آلوده کننده‌های فضا گردند. تجهیزات بازیاب حرارتی هوا به هوا را می‌توان برای تأمین هوای معتدل در خانه‌هایی با ساختار هوابند استفاده نمود. ورودی‌های هوای خارج با اتصال به کانال هوای برگشت در سیستم‌های هوای مرکزی ممکن است زمانی مورداستفاده قرار گیرد که کاهش هزینه‌های نصب بسیار مهم باشد. سیستم‌های تخلیه ساده هوا با و بدون ورودی‌های هوای غیرفعال نیز رایج می‌باشند.

در بعضی از اقلیم‌ها نیز تهویه طبیعی از طریق پنجره‌ها معمول است. تجمع بیش‌ازاندازه ذرات یکی از نگرانی‌های تمام ساختمان‌ها است. فضاهای پایینی نباید تحت‌فشار منفی قرار گیرند زیرا که موجب افزایش نفوذ گردوغبار به داخل ساختمان می‌گردد. بااین‌وجود، تمام طرح‌های تهویه، بار ساختمان و درنتیجه ظرفیت موردنیاز را افزایش می‌دهند که این خود منجر به افزایش مصرف انرژی می‌شود. در همه موارد، حداقل نرخ‌های تهویه، آن‌گونه که در استاندارد ۶۲٫۲ & 62.1 ASHRAE آورده شده است می‌بایست رعایت گردد.