آسایش حرارتی (بخش اول)

۶ ماه قبل ۳۳۷ ۰

هدف اصلی سیستم‌های تهویه، برآورده کردن الزامات ساختمان از نظر کیفیت هوای داخل و آسایش حرارتی می‌باشد. براساس استاندارد ASHRAE 55، شرايط آسايش حرارتی حالتی ذهنی است که در آن، افراد ساکن در فضا از شرایط حرارتی محیط ابراز رضایت می‌کنند. برای تعیین شرایط آسایش حرارتی از دو روش استفاده می‌شود.

الف- روش مطالعه آماری: در این روش به شیوه پرسش و پاسخ، نظر ساکنین در مورد شرایط حرارتی محیطی که در آن قرار دارند مشخص می‌شود و شرایط آسایش حرارتی بصورت آماری مورد مطالعه قرار می‌گیرد این روش اگر چه روش خوبی برای بررسی آسایش حرارتی است ولی دارای محدودیت‌های بسیاری است به همین خاطر محققین به روش تحلیلی روی آورده‌اند.

ب- روش تحلیلی: در این روش برای مطالعه آسایش حرارتی از فیزیک انتقال حرارت بین بدن انسان با محیط اطراف استفاده می‌شود. اغلب استانداردهای آسایش حرارتی و دستورالعمل‌های تاسیساتی بر اساس این روش بنیان شده‌اند.

از آنجایی که طبق استاندارد 55، آسایش حرارتی تحت یک حالت ذهنی تعریف می‌شود، ما با استفاده از تجربیاتمان شناختی از آن داریم به عنوان مثال: می‌دانیم که فعالیت فیزیکی باعث گرم شدن می‌شود اگر در محیط سرد لباس زیادی بر تن داشته باشید احساس راحتی خواهید داشت. در نتیجه، شما تجربه‌ای شخصی از هفت عامل تأثیرگذار بر آسایش حرارتی را داشته اید. این هفت عامل عبارتند از:

1. میزان فعالیت: بدن ما توسط فرآیند متابولیسم، حرارت تولید می‌کند، زمانی که خواب هستیم گرمای متابولیکی کمتری نسبت به حالت نشستن، راه رفتن و دویدن تولید می‌کنیم. معیار استاندارد میزان فعالیت «مِت» است. یک مت نرخ متابولیکی (گرمای آزاد شده در واحد سطح پوست بدن یک فرد نشسته یا در حال استراحت است.)

آسایش حرارتی

2. لباس: لباس به عنوان عایق حرارتی عمل کرده و کاهش گرمای بدن را کند میکند. برای تعریف نمودار آسایش حرارتی، باید واحد یکسانی برای لباس پوشیدن افراد داشته باشیم. با توجه به اینکه هر لباس ارزش عایقی خود را دارد، از واحدی به نام کلو برای هرکدام استفاده می‌کنیم. (0.5 کلو به معنای لباس خیلی نازک و 1 کلو به معنی لباس سنگین در محیط داخلی است.)

آسایش حرارتی

3. انتظارات افراد: انتظارات افراد، بر درک و شناخت آنها از راحتی و آسایش در داخل یک ساختمان، بر طراحی سیستم تأثیرگذار است. سه وضعیت زیر را در یک روز خیلی گرم در نظر بگیرید:

الف. شخصی که وارد یک ساختمان اداری که دارای سیستم تهویه مطبوع است می‌شود، این شخص انتظار یک ساختمان با آسایش حرارتی را دارد.

ب‌. شخصی که وارد هتل درجه یک می‌شود، با صرفنظر از دمای هوای خارج انتظار یک محیط با هوای مطبوع را دارد.

ج‌. شخصی که وارد یک آپارتمان با تهویه طبیعی و پنجره‌های باز می‌شود انتظارات کمتری برای یک محیط با هوای مطبوع دارد. وی انتظار یک محیط خنک تر را نسبت به بیرون دارد، البته نه همانند یک ساختمان اداری یا هتل درجه یک با هوای مطبوع.

استاندارد شماره 55 (استاندارد آسایش حرارتی) معیارهای مختلفی را برای ساختمان‌هایی با تهویه مکانیکی و تهویه طبیعی ارایه میکند و همچنین بیان میدارد که هر چه توانایی ما برای کنترل دمای محیط بیشتر باشد احساس آسایش بیشتری خواهیم داشت.

4. دمای هوا: شرایط دمایی فضای اطراف ما بسیار مهم است. این دما از سر تا انگشت پا تفاوت دارد و به مرور زمان تغییر می‌کند. دما مهمترین پارامتری است که بصورت مستقیم بر روی آسایش ساکنین تاثیر گذار است. شرایط آسایش حرارتی زمانی برقرار خواهد بود که بدن در تعادل گرمایی با محیط اطراف باشد یا به عبارتی دمای پوست کمترین تغییرات را داشته باشد. در حالت کلی دمای مناسب هوای محیط برای تابستان حدود 23 درجه سانتی‌گراد و برای زمستان حدود 21 درجه سانتی‌گراد می‌باشد.

5. دمای تشعشعی: عامل مهم دیگری که بر راحتی و آسایش ساکنین موثر است انتقال گرما توسط تشعشع میان بدن انسان و سطوح اطراف مانند دیوارها و پنجره‌ها است. برای مثال در یک اتاق گرم اگر سطح دیوارها نسبت به هوای اتاق دارای درجه حرارت پایین‌تری باشد (بطور قابل ملاحظه) احساس سرما می‌کنیم این حالت مربوط به انتقال مستقیم حرارت بین بدن و سطوح اطراف به وسیله تابش است. برای فضاهای داخلی با یکسان بودن دمای کف، دیوارها، سقف و دمای هوا، دمای تشعشعی در تمام جهات ثابت و همانند دمای هوا است.

6. رطوبت: در ابتدا انتقال حرارت بین بدن و محیط از نوع انتقال حرارت محسوس است اگر این مکانیزم نتواند بین بدن و محیط تعادل گرمایی برقرار کند آنگاه مکانیزم انتقال حرارت نهان (تعرق) شروع به فعالیت می‌نماید. . با تبخیر عرق، گرما از بدن جذب شده و بدن خنک می‌شود. رطوبت محیط تاثیر زیادی بر انتقال حرارت نهان دارد و در صورتی که زیاد باشد سهم این انتقال حرارت را کاهش می‌دهد و از طرف دیگر اگر مقدار آن کم باشد سطح پوست و مجرای تنفسی خشک شده و انسان از شرایط آسایش فاصله می‌گیرد لذا مقدار رطوبت محیط نیز باید کنترل شده باشد. به طور کلی رطوبت نسبی مناسب در زمستان 50 درصد و در تابستان بین 50 الی 60 درصد است.

7. سرعت هوا: سرعت زیاد هوا باعث گرمایش یا سرمایش موضعی شده و موجب ناراحتی می‌شود. سرعت مناسب جریان هوا حدود 0.1 متر بر ثانیه می‌باشد. سرعت هوای بیشتر از 0.2 متر بر ثانیه باعث ناراحتی می‌شود. جریان‌های هوا زمانی که بر روی سر یا پاها احساس شوند قابل توجه هستند، زیرا افراد لباس کمتری در این قسمت‌های بدن خود دارند.

 منحنی آسایش حرارتی برای تابستان و زمستان

با آزمايش‌های متعدد براي افراد مختلف در دماها و رطوبت نسبي‌هاي مختلف، مناطقي از نمودار سایکرومتریک كه در آن مناطق، حداكثر اشخاص (در تابستان و زمستان تحت تأثير درجه حرارت و شرايط داخلي) احساس راحتي نمايند پيشنهاد گرديده است. در شكل زیر، منطقه راحتي براي طرح داخل جهت تابستان و زمستان توسط ASHRAE و با توجه به دماي مؤثر جديد و براي سرعت باد كمتر از 0.23 متر بر ثانيه پيشنهاد شده است. بنابر پيشنهاد فوق، درصورتيكه شرايط داخلي در تابستان، داخل شكل ذوزنقه‌اي بيافتد حداكثر افراد احساس راحتي نسبي مي‌نمايند، اين منطقه داراي حدود دماي خشك مابين(27-23 درجه سانتیگراد) است كه بهترين رطوبت نسبي 50% است.

آسایش حرارتی

 

شرایطی که در بالا اشاره شد شرایطی کلی برای دستیابی به آسایش حرارتی بود. در عمل، دمای آسایش به پارامترهای زیادی از جمله سطح فعالیت ساکنین، فرهنگ پوشیدن لباس و... بستگی دارد که برای طراحی، این پارامترها باید در نظر گرفته شوند لذا دمای طرح داخل برای ساختمان‌ با کاربری‌های مختلف متفاوت است.

 

* این مطلب ادامه دارد...

 

نگارش : محمد جعفر نیری

منبع : بخشی از کتاب روشهای تولید و توزیع برودت در سیستم‌های تهویه مطبوع - مولف : پیمان ابراهیمی ناغانی، سید علیرضا ذوالفقاری، محمد جعفر نیری - انتشارات نوآور


۰ دیدگاه