بار سرمایش تبخیری بر اساس) CFM فوت مکعب بر دقیقه( بیان می شود.
نحوه محاسبه CFM مورد نیاز یک فضا:
1- دمای خشک و دمای تر محل اجرای پروژه از جدول مربوطه (جدول شماره 1 ) استخراج می شود. دما بر حسب درجه فارنهایت استخراج شود.
2- اختلاف دو دما خشک و تر را محاسبه کرده و حاصل را بر عدد 10 تقسیم می کنیم . عدد به دست آمده دفعات تعویض هوای فضای مربوطه است که بایستی طی یک ساعت تعویض شود.
𝐾 =
10
1𝑚= 3.281 𝑓t 1= 35.32
𝐶𝐹𝑀 =𝑉()
𝐾
3- حجم فضای مربوطه (حاصل ضرب طول در عرض درارتفاع ) بر حسب فوت مکعب محاسبه می شود .از آنجایی که معمولاً ابعاد فضاها بر حسب متر در نقشه بیان می شود می توان از تبدیل واحد زیر استفاده کرد.
4- به کمک رابطه زیر محاسبه می شود.
بار سرمایش تبخیری مورد نیاز برای یک اتاق سه در چهار با ارتفاع سقف سه متر را در شهر اصفهان محاسبه کنید.
1- دمای خشک و دمای تر اصفهان
از جدول مربوطه(جدول شماره1)برابر است با: 𝑇𝑑 = 100℉ , 𝑇𝑤 = 68℉
2- محاسبه K
𝐾 = 100 – 68 = 3.2
10
3- محاسبه حجم فضا
𝑉 = 3 × 4 × 3 = 36 𝑉 = 12 × 35.32 = 1271.5
4- محاسبه CFM
𝐶𝐹𝑀 = = = 397.35 ≅ 400
1- دماهای تر و خشک بایستی بر حسب درجه فارنهایت در رابطه محاسبه K قرار داده شود.
2- حجم فضای مربوطه بایستی بر حسب فوت مکعب محاسبه گردد.
3- مقدار CFM در حقیقت دبی حجمی هوایی است که بایستی به فضای مربوطه وارد و از آن خارج گردد.
4- معمولاً مقدار CFM برای یک فضا به صورت گرد شده ( مضربی از 10 و یا 25 ) در نقشه برای فضای مربوطه نشان داده می شود.
5- چون فضاهای جنوبی نسبت به فضاهای شمالی از تابش بیشتری برخوردار است لذا برای فضاهای جنوبی تا 10 درصد ضریب اضافه در نظر گرفته می شود.
6- برای طبقه آخر(بالاترین طبقه)چون از طریق سقف تحت تابش خورشید است،تا 10درصد ضریب اضافه در نظر گرفته می شود.
اساس کار سیستم های سرمایش تبخیری بدین گونه است که هوای محیط در تماس مستقیم با آب قرار می گیرد،آنگاه آب گرمای هوا را می گیرد و تبخیر می شود، و درنتیجه دمای هوا پایین می آید. آبی که تبخیر می شود، با هوا مخلوط می شود، و رطوبت هوا نیز افزایش می یابد . لذا این سیستم ها قابلیت افزایش رطوبت و کاهش دما به طور هم زمان را دارند . متداول ترین مثال سرمایش تبخیری ،کولر آبی است که در بخش های آینده شرح داده خواهد شد . به طور خلاصه سیستم هایی که در آنها سرمایش هوا به وسیله فرآیند تبخیر آب اتفاق می افتد را سیستم های سرمایش تبخیری گویند.
سیستم های سرمایش تبخیری مستقیم
سیستم های سرمایش تبخیری غیر مستقیم
سیستم های سرمایش تبخیری ترکیبی با تبریدی
سیستم های سرمایش تبخیری دیسکنتی
در سرمایش تبخیریِ مستقیم، هوا در تماس مستقیم با آب خنک می شود . این تماس ممکن است توسط سطوح مرطوب گسترده (مانند پوشال)،یا افشانک ها صورت گیرد.آب در هنگام تماس با هوا،گرمای آن را گرفته و بخار می شود، و درنتیجه،هوا که گرمایش را از دست داده است ، خنک می شود و رطوبت آن افزایش می یابد . بنابراین ، سرمایش تبخیری در مناطق گرم و خشک می تواند آسایش نسبی را با هزینه های کمی تأمین کند ، ولی این روش در مناطق مرطوب کارآیی نخواهد داشت . از سیستم های دارای سطوح مرطوب می توان به کولر آبی و زنت و از سیستم های دارای افشانک می توان به ایرواشر اشاره نمود.
کولر آبی ایرواشر زنت
در این روش ، هوایی که به طور مستقیم و در تماس با آب خنک می شود به محیط راه پیدا نمی کند ، بلکه با عبور از یک مبدل، موجب خنک کردن جریان هوای دیگری می شود.این جریان هوای دوم به محیط راه می یابد. هوای نسبتاً خشک،ناشی از سرمایش تبخیریِ غیرمستقیم این امکان را فراهم می آورد که تعریق ساکنان آسان تر انجام شود . درنتیجه ، اثربخشی این روش افزایش می یابد . از این روش هنگامی استفاده می شود که افزایش رطوبت هوا مطلوب نیست . از این روش می توان برای پیش سرمایش هوای ورودی به سیستم مستقیم در شرایطی استفاده کرد که رطوبت زیاد محیط ، امکان استفاده تنها از روش مستقیم را نمی دهد. این روش تبخیری به دو صورت مبدل دار و برج خنک کن آبی وجود دارد . در حالت مبدل دار با عبور هوا از روی صفحاتی که از قبل، سطح شان با آب مرطوب شده و دمایشان کاهش یافته است، می توان دمای هوا را نیز کاهش داد.
منظور از روش تبخیری ترکیبی ،ترکیب یک سیستم تبخیری با سایر روش های خنک سازی مانند چیلر تراکمی می باشد. هنگامی که در بعضی از ساعات روز،دما و رطوبت به حدی زیاد باشد که سیستم تبخیری، به تنهایی قادر به تأمین هوای مطبوع نباشد، با در نظر گرفتن یک کویل سرمایش تراکمی در سیستم، می توان در شرایط حاد ، این مشکل را رفع نمود . از آنجا که مزیت روش های تبخیری بر تراکمی، اقتصادی بودن آن از نظر مصرف برق است. با ترکیب این دو روش در شرایط لازم، می توان از سودمندی هر دو روش بهره مند شد. در شکل روبرو، طرح واره روش تبخیری ترکیبی، یعنی ترکیب خنک سازی تبخیری و تراکمی، نشان داده شده است.
هوای خنک خروجی
سیستم های سرمایش تبخیری که تا اینجا بحث شد ، علی رغم تمام مزیت هایشان ، یک ایراد اساسی دارند . آن هم اینکه در اقلیم های مرطوب جواب نمی دهند و ضمنا امکان کنترل همزمان دما و رطوبت در آنها فراهم نیست.اما مهندسین علوم تبرید راهکار مناسبی برای این مشکل پیدا کرده اند که آن راهکار ، استفاده از رطوبت گیر است.
هوا از فیلتر،وارد چرخ دسیکنت(رطوبت گیر)می شود. سطح این چرخ به صورت مشبک است که دیواره های آن آغشته به یک ماده رطوبت گیر، مثل سیلیکاژل )نوعی ژل که خاصیت جذب رطوبت بالایی دارد) می باشند. این شیوه رطوبت زدایی بدون تبادل گرما باعث افزایش دمای هوا می شود. ازاین رو هوا در خروجیِ چرخ دِسیکَنت بسیار گرم است. مبدل چرخی که در شکل دیده می شود، به منظور کاهش دمای هوای داغ قرار داده شده است. در این مرحله، هوا با عبور از پد سرمایش تبخیریِ مستقیم،خنک تر می شود و وارد فضای تهویه مطبوع می گردد.
بخش بالایی در شکل طرحواره که در داخل دستگاه قرار دارد و با یک صفحه افقی کاملاً از بخش پایینی مجزا شده است ، ابتدا با یک پد سرمایش تبخیری مستقیم، هوای خنک مورد نیاز مبدل را تأمین می کند. پس از آن، هوای خروجی از مبدل ، که داغ شده است، روی چرخ دسیکنت هدایت می شود و رطوبتی که چرخ دسیکنت از هوای رفت در قسمت پایینی دستگاه گرفته بود ، توسط این هوای برگشتی جذب می شود تا نیمه بالایی چرخ خشک شده و مجددا بچرخد و به قسمت پایین برسد . هوای برگشتی که از دسیکنت خارج می شود ، دارای رطوبت زیادی است و به محیط خارج فرستاده می شود . شایان ذکر است که هوا پیش از ورود به چرخ دسیکنت ، الزاماً باید از فیلتر عبور کند، زیرا عدم استفاده از فیلتر موجب بسته شدن سریع منافذ چرخ دسیکنت و هزینه زیاد برای سرویس آن خواهد شد.
روش های تبخیری مستقیم مانند کولر آبی، در بازه خاصی از دما و رطوبت کارآیی دارند، و اگر آب و هوای منطقه به گونه ای باشد که در نمودار سایکرومتریک نتوان از امتداد آن بر خط آنتالپی ثابت به ناحیه آسایش رسید، عملاً استفاده از کولر آبی در آن منطقه رد می شود. با این حال، همان گونه که نمونه ای از این حالت در بخش معرفی دسیکنت آورده شد،می توان با برخی پیش فرآیندها، هوا را به شرایطی رسانید که بتواند از طریق سیستم تبخیری مستقیم خنک شود. مهم ترین این پیش فرآیندها، سرمایش تبخیری غیرمستقیم و رطوبت گیری دسیکنتی هستند. شکل روبرو که توسط مرکز تحقیقات مسکن تهیه شده، امکان پذیر بودن روش های خنک سازی تبخیری در ایران را نشان می دهد.
مزایای سیستم تبخیری
1- سیستم های تبخیری به صورت کامل، شاملِ هوای تازه هستند، و برای مکان های پرجمعیتِ انسانی، مثل کلاس های درس، سالن های ورزشی و صنعتی و فضاهای جوشکاری و نظایر آن ها، مناسب هستند.
2- میزان جمعیت هیچ تأثیری بر روی محاسبات بارشان ندارد.
3- سیستم های تبخیری ارزان ترین روش هستند.
4- سیستم های تبخیری،ارزان ترین روش از نظر مصرف برق هستند. این موضوع، درمورد برج های خنک کنِ آبی نیز صادق است.
5- سرمایه گذاریِ اولیه سیستم های تبخیری بسیار کم است.
6- هزینه برق مصرفی در سیستم های تبخیری در حدود یک پنجم تا یک سوم سیستم های تراکمی است.
معایب سیستم های تبخیری
1- در کنار دریا و سواحل و نقاط مرطوب کارآیی ندارند. (به استثنای سیستم های دسیکنتی(
2- سیستم های تبخیری برای محیط های تمیز مناسب نیستند. (به علت رطوبت و احتمال رشد باکتری(
3- سیستم های تبخیری موجب ایجاد بیماری هایی نظیر زکام و مشکلات تنفسی می گردند.
4- تجمع رسوب و املاح، به سیستم های انتقال و کانال های هوا آسیب می رسانند. این کانال ها، محلّ تکثیر قارچ ها و باکتری ها هستند. سیستم های تبخیری، به دلیل وجود رطوبت در آن ها، فیلتر پذیر نیستند.
5- سیستم های تبخیری ، به دلیل مکانیزم عملکرد آن ها که جاروب کردن گرما است ، باعث بزرگ شدن ابعاد هندسی کانال ها می شوند. بنابراین ممکن است از نظر معماری با محدودیت هوای فضا مواجه شویم.
6- در سیستم های تبخیری ، به دلیل زیاد بودنِ نرخ دبی هوا هزینه فن نیز بالا می رود. بنابراین، فن های مصرفی در این سیستم ها می باید دارای کیفیّت مناسب باشند، درغیراین صورت، سر و صدای آن ها در هنگام کار زیاد خواهد بود.
7- سیستم های تبخیری، با هر کیفیّت آبی رسوب خواهند داشت، و ذاتاً رسوب پذیرند.
دیدگاه‌ها