سمینار کارشناسی ارشد مکانیک: بررسی عوامل اثر گذار بر راندمان تاسیسات در نسلهای مختلف سامانه های تهویه مطبوع

مقدمه و تاریخچه سیستم­های گرمایش و سرمایش

امروزه انواع سیستم‌های تهویه مطبوع دیگر نه به عنوان یک وسیله لوکس و اشرافی، بلکه بعنوان یکی از تجهیزات استاندارد و ضروری ساختمان در اکثر خانه­ها وجود دارد. دستگاه‌های تهویه مطبوع از جوانب مختلفی تاثیر زیادی در زندگی ما داشته است؛ اغلب ما آنقدر خوش شانس بوده‌ایم که در خانه‌ای با یک سیستم خنک کننده زندگی کنیم. سیستم‌های سرمایش از گذشته تا امروز، تاثیر بسزایی در سلامت و آسایش ما داشته‌اند. حال نگاهی کلی به تکامل تدریجی این دستگاه‌ها می­اندازیم.

قبل از وجود سیستم‌های تهویه مطبوع، منازل مسکونی بسیار گرم بودند. در گرمای تابستان، خانه‌ها به اندازه حالا خنک و راحت نبودند. اهالی خانه معمولاً در محیط بیرون می‌خوابیدند تا با وزش باد، اندکی خنک شوند؛ علی رغم اینکه پنجره‌ها تا حد ممکن باز می‌ماند تا هوا در خانه جریان پیدا کند، فضای بسته خانه‌ها، گرم و خفه بود. عرق کردن نیز امری متداول و حتمی بود.

• تاریخچه تهویه هوا با بادبزن‌های دستی شروع شد: در گذشته مردم راه‌های محدودی برای خنک شدن داشتند. از مشهورترین آنها در تاریخ، بادبزن‌های دستی بودند. اولین پنکه‌های برقی در اوایل سال ۱٩۰۰ در منازل آمریکایی‌ها استفاده شد.
• دستگاه تهویه مطبوع در سال ۱٩۰٢ اختراع شد: دستگاه تهویه مطبوع مدرن توسط ویلیام کریر (Willis Carrier)  در سال ۱٩۰٢ اختراع شد و یک مهندس صنعت نساجی، استوارت کرامر اولین کسی بود که اصطلاح و عبارت “تهویه مطبوع” را در سال ۱٩۰۶ عنوان کرد. اولین دستگاه تهویه در سال ۱٩۱۴ در منازل مسکونی نصب گردید. این دستگاه‌ها در حدود ۲ متر ارتفاع، ۱.۸ متر عرض و ۶ متر عمق داشتند. به همین دلیل این دستگاهها فقط در خانه‌های بزرگ که محدودیت فضا نداشتند نصب می‌شد. همچنین بدلیل قیمت بسیار بالای آن، تنها افراد بسیار پول‌دار قادر به تهیه‌ آنها بودند. این سیستم‌ها در آن زمان مبلغی بین ۱۰ هزار دلار تا ۵۰ هزار دلار قیمت داشتند، که تقریباً معادل با  ۱٢۰ هزار دلار تا ۶۰۰ هزار دلار امروزی است!
• اولین اتاقک دستگاه تهویه مطبوع در سال ۱٩٣۱ اختراع شد: در سال ۱٩٣۱ H.H Schultz و J.Q Sherman  اولین نفراتی بودند که یک اتاقک دستگاه تهویه را اختراع کردند. دستگاه همانند یک اتاقک مدرن امروزی بر روی لبه‌های پنجره قرار می‌گرفت. این دستگاه نیز بسیار گران بود. هزینه ساخت برند کرایسلر این سیستم در سال ۱۹۳۴، در حدود ۴۱۶ دلار بود. با توجه به اینکه نرخ دستمزد یک کارگر در آن زمان، حدود نیم دلار در ساعت بود، ساخت یک اتاقک تهویه نزدیک به ۶۵۰ ساعت زمان می‌برد.
• در سال ۱٩٧۰ سیستم تهویه هوا وارد اکثر خانه‌های آمریکایی‌ها شد: بعد از جنگ جهانی دوم،‌ داشتن یک سیستم تهویه مطبوع خانگی نوعی پرستیژ و کلاس اجتماعی به حساب می‌آمد. نوع پنجره‌ای این دستگاه‌ها جزء کالاهای پرسودی بود که تا سال ۱۹۵۳ حدود یک میلیون از آنها به فروش رسید. از سال ۱۹۷۰ به بعد دستگاه‌های مرکزی تهویه مطبوع که با گاز فرئون (R12) کار می‌کرد، وارد اکثر خانه‌های آمریکایی‌ها شد.
• توسعه تدریجی دستگاه‌های تهویه مطبوع: دستگاه‌های تهویه مطبوع که در منازل مسکونی استفاده می‌شود، طی ۱۰۰ سال گذشته راهی طولانی‌ پیموده‌اند. سیستم‌های اولیه بسیار پر سر و صدا، فاقد بهره‌وری لازم و در اجرا پر هزینه بودند. امروزه تولید‌کنندگان سیستم‌های تهویه مطبوع گام‌های بزرگی در راستای توسعه این تکنولوژی برداشته‌اند. همچنین دستگاه‌های تهویه مطبوع امروزی سازگار با محیط زیست نیز شده‌اند؛ نکته‌ای که در گذشته کلا مورد توجه نبود. در گذشته گاز فرئون مورد استفاده قرار می‌گرفت که یکی ازعوامل تخریب لایه اوزن بود. گاز R-22 نیز پس از مدتی منسوخ شد و امروزه گاز R401A گاز استاندارد و دوستدار محیط زیست به شمار می‌آید.

---

 

فهرست مطالب

مقدمه و تاریخچه…………………………………………………………………………………………………………………..5

فصل اول: روشهای تولید آب سرد یا گرم برای استفاده در سیستمهای تهویه مطبوع………………………………………….7

پمپ حرارتی زمین گرمایی………………………………………………………………………………………………………………………………………7

سیکل گرمایش………………………………………………………………………………………………………………………………………..10

سیکل سرمایش………………………………………………………………………………………………………………………………………..10

انواع سیستمهای پمپ حرارتی زمینی……………………………………………………………………………………………………..10

فواید زیست محیطی………………………………………………………………………………………………………………………………..13

وضعیت پمپ حرارتی زمین گرمائی در ایران……………………………………………………………………………………………13

سیستم گرمایش خورشیدی…………………………………………………………………………………………………………………………………..14

کاربرد سیستم گرمایش خورشیدی…………………………………………………………………………………………………………15

مزایا گرمایش خورشیدی………………………………………………………………………………………………………………………….16

معایب گرمایش خورشیدی………………………………………………………………………………………………………………………16

هزینه­های اقتصادی و قیمت اجرای گرمایش خورشیدی…………………………………………………………………………16

سیستم سرمایش خورشیدی………………………………………………………………………………………………………………………………….17

انواع سرمایش خورشیدی…………………………………………………………………………………………………………………………19

سیستم گرمایش به صورت متمرکز………………………………………………………………………………………………………………………..23

کاربرد سیستم گرمایش متمرکز………………………………………………………………………………………………………………24

فصل دوم: روش های نوین سرمایش و گرمایش ساختمان………………………………………………………………………………..27

سیستم گرمایش از کف………………………………………………………………………………………………………………………………………….28

کاربرد گرمایش از کف………………………………………………………………………………………………………………………………29

مزایا گرمایش از کف…………………………………………………………………………………………………………………………………29

معایب گرمایش از کف……………………………………………………………………………………………………………………………..30

هزینه­های اقتصادی و قیمت اجرای گرمایش از کف………………………………………………………………………………..31

سیستم سرمایش از سقف………………………………………………………………………………………………………………………………………32

مزایای سرمایش از سقف………………………………………………………………………………………………………………………….33

معایب سرمایش از سقف…………………………………………………………………………………………………………………………..34

هزینه­های اقتصادی و قیمت اجرای سیستم سرمایش از سقف………………………………………………………………..34

سیستم سرمایش از کف…………………………………………………………………………………………………………………………………………34

مزایای سرمایش از کف…………………………………………………………………………………………………………………………….35

معایب سرمایش از کف……………………………………………………………………………………………………………………………..36

فصل سوم: سیستم سرمایشی و گرمایشی هوشمند………………………………………………………………………………………….37

صرفه جویی مصرف انرژی حاصل از عملکرد سیستم…………………………………………………………………………………………..38

تامین دمای آب گرم مصرفی…………………………………………………………………………………………………………………………………39

ویژگی منحصر به فرد استفاده از سیستمهای کنترل هوشمند موتورخانه در مقایسه با سایر روشهای بهینه سازی مصرف انرژی………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….39

مستقل بودن عملکرد سیستم از مساحت زیربنای ساختمان…………………………………………………………………39

پیک زدایی مصرف سوخت در اوج سرما…………………………………………………………………………………………………40

کنترل مستقیم و از مبداء ت هیزات حرارتی ساختمان…………………………………………………………………………41

بهینه سازی مضاعف مصرف سوخت در ساعتهای تعطیلی ساختمانهای غیر مسکونی………………………….42

صرفه جویی هوشمند در پیش راه اندازی و تسریع در خاموشی (یا دمای آماده باش) موتورخانه          ساختمانهای غیر مسکونی……………………………………………………………………………………………………………………….43

دوره موثر صرفه جویی و بهینه سازی مصرف سوخت ( ۱٢ ماه سال)…………………………………………………..43

زمان مناسب نصب و بهره برداری از سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه………………………………………43

تثبیت محدوده آسایش حرارتی در ساختمان…………………………………………………………………………………………44

منابع………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………