تهویه مطبوع ساختمان های بلند

طراحی تهویه برج ها

در طراحی سیستم تهویه مطبوع گرمایشی و سرمایشی ساختمان های بلند مرتبه ، آسمان خراش ها و برج ها با مشکلاتی مواجه می شویم که در ساختمان های با ارتفاع کمتر وجود ندارد. برای مثال برخی از این مشکلات عبارتند از:

• هر مقدار که ارتفاع ساختمان بلندتر می شود، درجه حرارت بیرون کاهش و سرعت وزش باد افزایش می یابد.
• همچنین باید این را هم مد نظر قرار داد که گرما همواره رو به سمت بالا حرکت کرده و بنابرین تامین نیازهای گرمایشی و سرمایشی طبقات بالاتر نسبت به طبقه های پایین کاملا متفاوت خواهد بود.
• سیستم تهویه مطبوع ساختمان بلند ، آسمان خراش و برج به انرژی زیادی نیاز دارد. به طوری که حدود 30 تا 50 درصد انرژی کل ساختمان صرف تهویه می شود.

مهمترین مباحثی که برای طراحی سیستم تهویه مطبوع برج ها و آسمان خراش ها در نظر گرفته می شود عبارتند از:

1 . مد نظر قرار دادن معماری خاص سازه و همکاری با مهندسان معمار برای دستیابی به معماری زیبا و در عین حال امکان داشتن سیستمی هوشمند و بهینه (برای مثال یک طراحی نمای بهینه از نظر مصرف انرژی باید به گونه ای باشد که بار حرارتی ایجاد شده ناشی از تابش نور خورشید را به حداقل ممکن برساند و در عین حال تهویه طبیعی هوا در راستای کاهش مصرف انرژی مد نظر قرار داده شود)

2 . دستیابی به کیفیت هوای استاندارد در داخل ساختمان و رسیدن به حداکثر آسایش حرارتی و برودتی ممکن در تمامی طبقات (برای مثال شرایط آب و هوایی در ارتفاع 100 متری نسبت به ارتفاع 600 متری کاملا متفاوت است و چالش های زیادی در طراحی سیستم تهویه چنین ساختمان هایی ایجاد می کند)

3 . در نظر گرفتن اثر دودکشی ایجاد شده در ساختمان های بلند که گرمایش طبقات پایینی و نیز بسته شدن درب های آسانسورها را با چالش های جدی مواجه می کند و راه حل های مهندسی و اصولی برای رفع این مشکلات باید در نظر گرفته شود.

3 سیستم مناسب آنها و مزایا معایب هر یک

انواع سیستم های تهویه مطبوع مورد استفاده در ساختمان های بلند و 3 سیستم مناسب آنها و مزایا معایب هر یک عبارتند از:

1 . سیستم های آبی (چیلر مرکزی، بویلر موتورخانه ای، فن کویل ها و هواسازها) برای تهویه برج ها و ساختمان های بلند

سیستم آبی چهار لوله ای از یک سری لوله های مرکزی آب به همراه چیلر تراکمی هوا خنک (یا چیلر تراکمی آب خنک یا چیلر جذبی)، بویلر یا دیگ های آبگرم موتورخانه، فن کویل های موجود در هر واحد ساختمان و در برخی کاربردها از هواساز تشکیل شده است. هواسازها و کل فن کویل ها با لوله مرکزی آب سرد به چیلر و با لوله مرکزی آبگرم (یا بخار داغ) به بویلر موتورخانه متصل می شوند. آب سرد و گرم در چیلر و بویلر بوجود آمده و با پمپ و از طریق لوله های مرکزی به فن کویل ها ارسال می شود.

مهمهترین مزایا معایب این سیستم عبارتند از:

• هر فن کویل از نظر کنترل دمایی مستقل است و برای هر طبقه یا واحد از ساختمان، چندین فن کویل در نقاط مختلف در نظر گرفته می شود.
• با خاموش و روشن کردن مستقل فن کویل ها، اتلافات انرژی به حداقل ممکن می رسد.
• از بین این 3 سیستم مناسب، این سیستم به عنوان متداول ترین سیستم تهویه مطبوع سرمایشی و گرمایشی ساختمان های بلند ، آسمان خراش ها و برج ها محسوب می شود.
• محل قرارگیری موتورخانه ها، چیلرها و بویلرها با توجه به هندسه ساختمان تعیین می شود و در صورتی که امکان نصب برج های خنک کننده و چیلرها بر روی بام وجود نداشته باشد باید از فضای آزاد موجود در محوطه ساختمان برای استقرار آنها کمک گرفته شود.
• نکته اینکه طراحی سیستم توزیع آب سرد و گرم در ساختمان های بلند و برج ها به خاطر افت فشار استاتیکی در سیستم لوله کشی طویل نسبت به ساختمان های با ارتفاع کم کاملا متفاوت است.

مطالعه بیشتر درباره انواع چیلرها و مزایا معایب هر یک در این متن ⇐ چیلر

مطالعه بیشتر درباره انواع فن کویل ها و مزایا معایب هر یک در این متن ⇐ فن کویل

2 . سیستم تهویه مطبوع مرکزی VRF و مزایا معایب آن

در سال های اخیر در کل دنیا، راه حل ها و تکنولوژی های جدیدی (هر چند این سیستم سال هاست در ژاپن و اروپا استفاده می شود) تحت عنوان VRF – Variable Refrigerant Volume یا حجم متغیر مبرد در بازار جهانی عرضه شده است. دستگاه های VRF در دو طرح کلی GHP و EHP موجود هستند. این سیستم ها بر مبنای سیکل تبرید تراکمی عمل کرده و یونیت های خارجی (نصب شده در خارج از ساختمان) و یونیت های داخلی (فن کویل های نصب شده در داخل ساختمان) به همراه لوله کشی مسی حاوی مبرد (گاز فریون) اجزای اصلی آن را شکل می دهند. نکته اینکه در منابع مختلف و به اشتباه به EHP همان VRF گفته می شود که به علت عمومیت پیدا کردن این موضوع ، منظور ما نیز از VRF همان EHP است.

در واقع در سیستم تهویه مطبوع VRF یک الکتروموتور مرکزی و در سیستم تهویه مطبوع GHP یک موتور احتراقی گازسوز ، کمپرسورهای سیکل تبرید را به گردش در می آورند و مبرد موجود در مدار با تبادل حرارت در کویل های موجود در یونیت بیرونی و یونیت های داخلی ساختمان ، عمل سرمایش و گرمایش را انجام می دهد.

مهمترین مزایا معایب سیستم VRF عبارتند از:

• قابلیت کنترل مستقل هر یونیت داخلی از نظر On/Off کردن توسط کاربر
• قابلیت کنترل مستقل دمای هر یونیت داخلی توسط کاربر
• بهشنه سازی مصرف انرژی با تکنولوژی جریان متغیر مبرد ورودی به هر یونیت داخلی
• بالا بودن هزینه اولیه خرید دستگاه و هزینه اجرای آن به عنوان یکی از معایب
• تامین قطعات و خدمات پس از فروش ضعیف در شرایط تحریمی در کشور ما به عنوان یکی دیگر از معایب عمده آن

مشکل عمده استفاده از سیستم چیلر و فن کویل ها و نیز استفاده از سیستم VRF (از نوع EHP) در کشور ما این است که این سیستم ها به طور کامل با مصرف برق کار می کنند و علاوه بر نیاز به تجهیزات برق فشار قوی در راه اندازی سیستم ها، هزینه های مصرف برق آن در آینده را نیز باید مد نظر قرار داد. (هر چند میزان مصرف برق این سیستم از بسیاری از سیستم های دیگر مانند اسپلیت های مجزا از هم، داکت اسپلیت و غیره کمتر است)

3 . طراحی تهویه برج ها و ساختمان های بلند با سیستم GHP

برای رفع مشکل تامین برق و استفاده از تمامی مزیت های سیستم های VRF ، سیستم تهویه مطبوع GHP به بازار عرضه شده است. سیستم تهویه مطبوع GHP یک سیستم سرمایشی و گرمایشی یکپارچه است که با سوخت گاز طبیعی (گاز شهری) کار می کند. سیکل کاری آن همانند VRF است ولی با این تفاوت که به جای استفاده از یک الکتروموتور برای چرخش کمپرسورها، از یک موتور احتراق داخلی گازسوز (شبیه موتورهای اتومبیل) بهینه شده برای چرخش کمپرسورهای سیکل تبرید استفاده می کند.

مهمترین مزایا و برتری های سیستم تهویه GHP عبارتند از:

• تامین تمامی نیازهای تهویه مطبوع ساختمان بلند ، آسمان خراش و برج مانند تهویه هر واحد به صورت مجزا و از طریق شبکه مرکزی
• توانایی کنترل دقیق و هوشمند سیستم با توجه به تغییرات بار تهویه
• مصرف انرژی بهینه و با منبع ارزان قیمت گاز
• بالا بودن هزینه اولیه خرید دستگاه و هزینه اجرای آن به عنوان یکی از معایب
• تامین قطعات و خدمات پس از فروش ضعیف در شرایط تحریمی در کشور ما به عنوان یکی دیگر از معایب عمده آن

طرز کار و اطلاعات دقیق تر درباره آن را می توانید در این صفحه ⇐ GHP مطالعه نمایید.

در شکل زیر نمایی از یونیت بیرونی سیستم تهویه GHP که در فضای پشت بام نصب شده است را مشاهده می کنید که قسمت عمده ای از تجهیزات تهویه در این یونیت ها جاسازی شده و از طریق لوله کشی مبرد به یونیت های داخلی (فن کویل) موجود در هر واحد ساختمان متصل می شوند.

مطالعه بیشتر و کامل تر درباره ساختار و ویژگی های VRF ها ⇐ سیستم تهویه مطبوع VRF

همانطور که اشاره کردیم از بین این 3 سیستم مناسب برای تهویه برج ها و ساختمان های بلند، سیستم های آبی (چیلرهای تراکمی یا جذبی، بویلرها یا دیگ های آبگرم موتورخانه ای، فن کویل ها و هواسازها) متداول ترین و مناسب ترین دستگاه ها برای تهویه و سرمایش و گرمایش ساختمان های بلند ، برج ها و آسمان خراش ها هستند. زیرا سیستم های VRF و GHP محدودیت ها و مشکلاتی دارند که کاربرد آنها را محدودتر می کند.

• برای مثال در VRF های شرکت LG در بیشترین فاصله عمودی (مطابق شکل زیر Height between ODU – IDU) بین یونیت های بیرون از ساختمان (ODU) و یونیت های داخل ساختمان (فن کویل ها یا همان IDU ها) محدودیت وجود دارد و نباید این فاصله عمودی از 110 متر تجاوز کند.
• در ضمن تامین این سیستم ها با قیمت مناسب و خدمات پس از فروش دائمی و گسترده به خاطر تحریم ها با مشکلات زیادی همراه است.

تا اینجا به مهمترین مسائل طراحی تهویه برج ها پرداختیم و 3 سیستم مناسب آنها و مزایا معایب هر یک را بررسی کردیم. در ادامه نیز یک مرجع مناسب برای محاسبه بار و طراحی سیستم تهویه مطبوع ساختمان های بلند و برج ها را معرفی می کنیم.

بیشتر بخوانید: مطالعه درباره نیازهای اساسی سیستم تهویه ساختمان های مسکونی و دستگاه های پیشنهادی مناسب برای آنها در این مقاله ⇐ تهویه مطبوع ساختمان مسکونی

محاسبه بار و طراحی سیستم تهویه مطبوع ساختمان های بلند ، آسمان خراش ها و برج ها

محاسبه بار و طراحی سیستم تهویه چنین ساختمان هایی در همکاری کامل با معماران و با استفاده از نرم افزارهای مهندسی امکان پذیر است و انجمن مهندسان تهویه و تبرید ASHRAE یک راهنمای جامع برای طراحی چنین پروژه هایی ارائه داده است که علاقه مندان و مهندسان عزیزی که تمایل به تهیه این راهنما را دارند می توانند از لینک زیر اقدام کنند.

راهنمای جامع طراحی سیستم تهویه مطبوع ساختمان های بلند مرتبه در این مقاله ⇐ ASHRAE Design Guide for Tall, Super Tall and Mega Tall Building Systems

نکته اینکه منظور از Tall ساختمان هایی بلند با ارتفاع بیش از 91 متر ، Super Tall برج های بلند با ارتفاع بیش از 300 متر و Mega Tall آسمان خراش هایی با ارتفاع بیش از 600 متر است که با توجه به چالش های طراحی چنین ساختمان هایی باید از اصول استاندارد در طراحی سیستم تهویه استفاده گردد. این کتاب تمامی مباحث مربوط به تهویه ، سرمایش و گرمایش ساختمان های بلند مسکونی و تجاری و اداری که دارای بخش های مختلف از جمله خرده فروشی ها ، طبقات اداری ، مسکونی ، هتل و غیره هستند را پوشش می دهد.

تهویه مطبوع ماخ طراح و تولید کننده انواع سیستم های تهویه مطبوع سرمایشی و گرمایشی مرکزی از جمله انواع چیلر تراکمی ، هواساز ، ایرواشر ، مینی چیلر ، دستگاه زنت و … است. جهت کسب اطلاعات بیشتر در مورد انواع سیستم های تهویه مطبوع سرمایشی و گرمایشی ، انتخاب مناسب ترین سیستم تهویه برای پروژه خود و استعلام قیمت دستگاه ها با ما تماس بگیرید.

مهندس احمدی (تهویه مطبوع ماخ) : 09127675117 – 01914427470

مهندس خورانی (تهویه مطبوع ماخ) : 09191639363

مطالعه بیشتر و تخصصی تر ⇓

مطالعه درباره نیازهای سیستم تهویه ساختمان های اداری و دستگاه های پیشنهادی مناسب برای آنها در این مقاله ⇐ تهویه مطبوع ساختمان اداری

مطالعه درباره اصول طراحی سیستم تهویه ساختمان های تجاری و مناسب ترین سیستم ها برای آنها در این مقاله ⇐ تهویه مطبوع ساختمان تجاری