محاسبات بار و انرژی ساختمان (بخش دوم:معرفی مفهوم روز - درجه سرمایش و گرمایش)

۶ ماه قبل ۴۲۳ ۰

روز- درجه گرمایش و سرمایش (بر مبنای 10 یا °C 18.3) به صورت مجموع اختلاف بین متوسط دما و دمای مرجع، محاسبه شده‌اند. به عنوان مثال روز-درجه گرمایش (HDD:Heating Degree-Days) در یک ماه به صورت زیر محاسبه می‌شود. 

محاسبات بار و انرژی ساختمان

که N تعداد روزهای ماه است. Tbase دمای مرجعی است که روز درجه بر اساس آن محاسبه شده است و Ti دمای متوسط روزانه است که با جمع کردن دمای حداکثر و حداقل روزانه و تقسیم بر دو نمودن به دست آمده است. به طور مشابه روز درجه سرمایش ماهانه به صورت زیر محاسبه می‌شود. 

محاسبات بار و انرژی ساختمان

مقادیر روز - درجه گرمایش و روز - درجه سرمایش برای ماه­های مختلف سال در شهر تهران، در فایل داده های آب و هوایی ASHRAE برای تهران به شرح زیر داده شده اند که برای محاسبات مصرف انرژی سالانه ساختمان، کاربرد دارند.

محاسبات بار و انرژی ساختمان

HDD: روز-درجه گرمایش  /  CDD: روز-درجه سرمایش  /  CDH: ساعت-درجه سرمایش

دمای مبنا، دمای نقطه بالانس ساختمان است. یعنی دمای هوای خارجی که در آن ساختمان بدون هیچ نیازی به گرمایش یا سرمایش، در دمای آسایش نسبی قرار می­گیرد. به طور معمول، دمای ساختمان در حالت خاموش بودن سامانه­های گرمایش/سرمایش 5 تا 10ºc بالاتر از دمای محیط خارج است که این به دلیل بارهای داخلی (افراد، تجهیزات و روشنایی) و تابش خورشیدی، می­باشد. در ساختمان­های جدید با هوابندی بالا و جذب تابش زیاد، باید دمای مبناء 10ºc را در نظر بگیریم. در ساختمان­های مسکونی متداول، دمای مبنا 18.3ºc را برای گرمایش و سرمایش، هردو، در نظر میگیریم. این بدین معنی است که اگر دمای خارج 18.3ºc باشد، دمای داخل حدود 24ºc بوده و نیازی به هیچ گونه گرمایش یا سرمایش نداریم. در کمتر از این دما نیاز به گرمایش و در بیشتر از آن، نیاز به سرمایش داریم. البته این مبنا غیردقیق است و فقط برای اینکه یک مبنای یکسان برای روز-درجه سرمایش و گرمایش داشته باشیم در نظر گرفته شده است و محاسبه انرژی با این مبنا، مقدار انرژی مصرفی را کمی بیشتر از مقدار واقعی نشان می­دهد. اگر از مبنای 10ºc برای گرمایش و مبنای 23.3ºc برای سرمایش استفاده کنیم، نتایج مقدار مصرف انرژی سالانه کمتری را نشان می­دهد.

برای اطلاعات گسترده در مورد تئوری محاسبات مصرف انرژی ساختمان، به فصل 19 از هندبوک مبانی ASHRAE، ترجمه علیرضا ذولفقاری- پیمان ابراهیمی- رضا جعفری زاده مراجعه نمائید.
مثال 1. انرژی گرمایی موردنیاز برای یک فضای مسکونی 170 مترمربع در Denver، 3300 روز – درجه را، با استفاده از روش روز- درجه تخمین بزنید. حجم واحد مسکونی 400 مترمربع ضریب دفع حرارت کلی 200 وات بر کلوین ACH , 0.7 تعویض هوا داریم. واحد مسکونی توسط یک بخاری با راندمان AFUE 0.78 گرم می‌شود و متوسط ضریب افت داکت 0.1 می‌باشد.

حل: معادله بار گرمایش

محاسبات بار و انرژی ساختمان

برای به دست آوردن مصرف انرژی گرمایی یا سرمایی راندمان‌های سیستم گرمایش، سرمایش و تهویه مطبوع برای گرمایش یا سرمایش باید تفکیک شوند و بارهای فضا بر راندمان سیستم گرمایش، سرمایش و تهویه مطبوع تقسیم شوند:

محاسبات بار و انرژی ساختمان

روش روز- درجه، ‌آنچنان که در مثال1 به کار گرفته شده دارای محدودیت می‌باشد، ‌چرا که آثار بهره حرارتی تابش خورشیدی یا جرم حرارتی ساختمان را درنظر نمی‌گیرد. همچنین تغییرات نرخ نفوذ هوا،‌ تنظیم­‌های ترموستات (مانند تنظیم برگشت شبانه) یا عملکرد افراد مانند تهویه از طریق پنجره‌ها در شب‌های سرد تابستان یا حین فصل‌های بهار و پاییز، در نظر گرفته نمی‌شوند.

تلاش‌ها برای بهبود روش روز- درجه با استفاده از دماهای پایه متغیر، محاسبه ساعت، درجه‌ها به جای روزها و غیره در ادامه شرح داده شده‌اند. دقت بیشتر ناشی از این اصلاحات، ‌از طریق افزایش میزان دشواری محاسبات، جبران شده است. از آنجایی که قابلیت‌های کامپیوترهای شخصی برای اجرای برنامه‌هایی که جریان‌های حرارتی گذرا را مدنظر قرار می‌دهند، افزایش یافته است، روش‌های روز- درجه دیگر مورد علاقه نمی‌باشند چرا که این روش‌ها اصولاً محاسبات را در حالت پایدار انجام می‌دهند.

با وجود این محدودیت‌ها، روش روز- درجه همچنان می‌تواند به عنوان ایجاد کننده یک پاسخ سریع، به عنوان نقطه شروع یا برای چک نمودن جواب،‌ در محاسبات با جزئیات کامل،‌ استفاده شود. روش روز- درجه، برای حالت‌هایی که در آنها اطلاعات آب و هوا و شرایط ساختمان، تضمین شده نیستند یا تجربی هستند مانند برآورد انرژی گرمایی استفاده شده در ساختمان‌های مسکونی سازه سبک با بهره خاص خورشیدی پایینی در آب و هوای سرد، همچنان می‌تواند کافی باشد.

 

لینک های مرتبط :

آموزش نرم افزار تخصصی Carrier HAP

محاسبات بار و انرژی ساختمان (بخش اول:داده های آب و هوایی و انتخاب معیار طراحی)

 

نگارش : رضا جعفری زاده، پیمان ابراهیمی ناغانی

منبع :

کتاب هندبوک مبانی ASHRAE  - ترجمه علیرضا ذولفقاری، پیمان ابراهیمی، رضا جعفری زاده - انتشارات نوآور


۰ دیدگاه