نحوه محاسبه بار حرارتی ساختمان
محاسبه بار حرارتی یک مهارت اساسی برای طراحان و مشاوران HVAC است. در نظر بگیرید که سرمایش فضا یکی از بالاترین هزینه های انرژی در ساختمان ها به خصوص در فصل تابستان است. با این حال، برای اندازه‌گیری صحیح یک سیستم خنک‌کننده ، ابتدا باید میزان گرمایی را که باید حذف شود، بدانیم، این دقیقاً هدف محاسبه بار گرمایی است. در ادامه این مطلب از سایت تهویه نو، به نحوه محاسبه بار حرارتی ساختمان می پردازیم.
- مطالب مرتبط: کاهش هزینه های ساختمان با مهندسی تاسیسات
منابع اصلی گرما در ساختمان
گرما در ساختمان ها می تواند از منابع داخلی مانند وسایل برقی یا از منابع خارجی مانند خورشید تامین شود. یک محاسبه بار حرارتی تمام منابع موجود را در نظر می گیرد و اثر کل آنها را تعیین می کند.
اگرچه راه های زیادی برای تولید گرما وجود دارد، به طور مستقیم یا غیرمستقیم، برخی از منابع اصلی در فضای داخلی ساختمان به شرح زیر است:
1) افزایش گرمای خورشیدی
سه راه مختلف وجود دارد که گرمای خورشید می تواند به فضاهای داخلی برسد، رسانایی، همرفت و تابش. رسانایی در سراسر دیوارها و سقف‌ها اتفاق می‌افتد، زیرا در معرض اختلاف دما بین فضای داخلی ساختمان و محیط گرمتر بیرون قرار دارند. همرفت به انتقال گرما به دلیل حرکت حجمی هوای گرم در فضای باز یا حرکت هوای داخل ساختمان بین سطوح در دماهای مختلف اشاره دارد.
در نهایت، تشعشع شکل مستقیم انتقال حرارت است که زمانی رخ می دهد که نور خورشید از طریق پنجره ها یا سطوح شفاف دیگر وارد ساختمان ها می شود. هم تابش و هم همرفت می توانند با رسانایی در سطوح دیوارها و سقف ها تعامل داشته باشند. برای بسیاری از ساختمان ها، خورشید بزرگترین منبع گرما است.
افزایش گرمای خورشیدی برای یک اتاق خاص تا حد زیادی به جهت یا تراز آن بستگی دارد، در نظر بگیرید که موقعیت خورشید در آسمان در طول روز تغییر می کند. در صبح، دیوارها و پنجره های رو به شرق در معرض تابش مستقیم آفتاب قرار می گیرند. سطوح رو به جنوب در ظهر و سطوح رو به غرب در بعدازظهر در معرض آفتاب مستقیم قرار دارند. دیوارهای رو به شمال کمترین میزان دریافت گرمای خورشیدی را دارند.
بسته به اینکه چگونه افزایش گرمای خورشیدی رخ می دهد، اثرات آن را می توان بلافاصله یا در یک دوره زمانی احساس کرد. به عنوان مثال، ورود گرمای خورشیدی از طریق پنجره های شیشه ای (تابش) اثر فوری دارد. از سوی دیگر، هنگامی که افزایش گرما از طریق رسانش در بین دیوارها اتفاق می‌افتد، خود دیوارها گرما را ذخیره می‌کنند و در شب همچنان در داخل خانه آزاد می‌شود.
- مطالب پیشنهادی: راهکارهایی برای بهبود کیفیت سیستم HVAC
2) گرمای ناشی از ساکنان ساختمان
ساکنان نیز منبع اصلی گرما در فضای داخلی ساختمان هستند. در نظر بگیرید که انسان روزانه صدها کالری را به صورت غذا مصرف می کند و بخشی از این انرژی به صورت گرما در طی فرآیندهای متابولیک آزاد می شود. گرمای آزاد شده توسط انسان در هنگام فعالیت بدنی شدید، از طریق تعریق (تعریق) حتی بیشتر است.
در نظر بگیرید که اثر گرمایی انسان نیز بسته به تراکم ساکنین افزایش می یابد. در نتیجه، سهم انسان در بار حرارتی کل می تواند به ویژه در فضاهای بزرگ دارای تهویه مطبوع مانند سالن ها، سالن ها، تئاترها، سینماها و فرودگاه ها زیاد باشد.
- مطلب پیشنهادی: طراحی سیستم تهویه مطبوع برای پیشگیری از کرونا
3) گرمای هوای بیرون
هوای گرمتر خارج از فضاهای مطبوع را هوای بیرون یا هوای جوی می نامند. با توجه به دمای بالاتر، هوای بیرون به هنگام ورود به فضاهای داخلی تمایل به افزایش میانگین دمای اتاق دارد.
اگر چه زمانی که درها و پنجره‌ها باز هستند مقداری تبادل هوا طبیعی است، هوای بیرون نیز می‌تواند از طریق نشت در اطراف درها، پنجره‌ها و سایر عناصر پوشش ساختمان وارد فضاهای مطبوع شود. گرمای هوای بیرون تا حد زیادی از خورشید می آید، اما می تواند از وسایل نقلیه یا ساختمان های دیگر نیز منشا بگیرد.
4) گرمای وسایل برقی و الکترونیکی
فضاهای داخلی با وسایل برقی و الکترونیکی مانند وسایل روشنایی، تلویزیون، قهوه ساز، آبگرمکن و غیره پر می شود. این وسایل برق مصرف می کنند و مقداری گرما را در فضاهای دارای تهویه مطبوع آزاد می کنند. از وسایل کم مصرف برای به حداقل رساندن اثر گرمایش آنها استفاده کنید.
روش محاسبه بار حرارتی در ساختمان
برای محاسبه بار حرارتی، لازم است تمام اتاق‌های ساختمان بررسی شود و تمام منابع گرمایی موجود شناسایی شوند. سپس بر اساس بار حرارتی محاسبه شده، طراح HVAC نوع سیستم تهویه مطبوع مناسب برای کاربرد و ظرفیت مورد نیاز آن را توصیه می کند. این رویکرد به صاحبان املاک کمک می‌کند تا از سیستم‌های بزرگ با هزینه‌های اولیه و جاری بالاتر از حد لازم و همچنین سیستم‌های کوچک‌تر که خنک‌کننده ناکافی را ارائه می‌کنند، اجتناب کنند.
محاسبه بار حرارتی یک کار بسیار تخصصی، زمان بر و پیچیده است که فقط توسط یک مهندس تاسیسات واجد شرایط انجام می شود. همچنین یک گام بسیار مهم برای دستیابی به عملکرد بهینه ساختمان است که زمینه را برای انتخاب یک سیستم تهویه مطبوع با نوع و ظرفیت مناسب برای کاربرد در دست فراهم می کند: ساختمان مسکونی، سالن، سالن، تئاتر، سینما، فرودگاه و غیره.
اگر صاحب ملک هستید، در نظر بگیرید که متخصصان HVAC معمولاً اطلاعات تکمیلی مانند نقشه های معماری ساختمان را درخواست می کنند. پس از جمع آوری تمام داده های لازم، روند محاسبه شروع می شود. دو روش ممکن برای انجام محاسبه بار حرارتی وجود دارد: دستی یا با استفاده از نرم افزار.
فرآیند دستی
داده های جمع آوری شده از بررسی ساختمان و اسناد تکمیلی با استفاده از معادلات از پیش تعریف شده و پارامترهای جدول بندی شده تجزیه و تحلیل می شود. معادلات دقیق و مقادیر جدول مورد استفاده بر اساس هندسه ساختمان، مصالح ساختمانی و وسایل و سیستم های ساختمانی موجود در داخل تعیین می شود. بر اساس این محاسبات، به طراحی سیستم تهویه مطبوع می پردازند.
- بیشتر بخوانید: کاهش هزینه های تاسیسات با معماری بهینه
استفاده از نرم افزار
امروزه اکثر طراحان HVAC از نرم افزارهایی مانند Trace 700 و HAP (برنامه تحلیل ساعتی) برای انجام محاسبات بار حرارتی استفاده می کنند. این هنوز به دانش فنی کافی نیاز دارد، اما بسیاری از کارهای تکراری و وقت گیر خودکار هستند. تنها کاری که باید انجام دهید این است که داده های به دست آمده از بررسی ساختمان، نقشه های معماری و سایر اسناد مربوطه جمع آوری شده را وارد کنید. محاسبات بار حرارتی به طور خودکار توسط نرم افزار انجام می شود و همچنین ظرفیت سیستم تهویه مطبوع مورد نیاز را توصیه می کند، بنابراین فرآیند را آسان تر و بسیار سریعتر می کند.
محاسبات بار حرارتی برای تمام مناطق ساختمان انجام می شود و کل بار ساختمان نیز تعیین می شود. بر اساس این محاسبات، طراحان و مشاوران HVAC (مهندسان تاسیسات) می توانند توصیه های فنی برای دستیابی به حداکثر عملکرد ارائه دهند.
