در تابستان یکی از دغدغه های اصلی مردم خصوصا در مناطق گرم و خشک، تامین نیاز سرمایی، خرید و استفاده از کولرهای آبی (خنک کننده های تبخیری) است. سئوال اصلی این است که برای ساختمان و فضاهایی با ابعاد مشخص در منطقه آب و هوایی معلوم، چه کولر آبی و با چه ظرفیتی باید خریداری شود تا نیاز سرمایی ساختمان را فراهم کند؟
امروزه تولید کننده ها و عرضه کننده ها ، روشهایی را به منظور انتخاب اندازه مناسب کولر آبی معرفی میکنند که این روشها در بیشتر موارد دارای خطا بالا و نتیجه غیر واقعی است .
به همین منظور، ما در چند بخش آموزشی قصد داریم روشهای تعیین اندازه و ظرفیت کولرهای آبی را توضیح دهیم اما قبل از هر چیز معرفی چند مشخصه ضروریست.
دمای خشک: دمایی است که توسط یک دماسنج ، به طور مستقیم در معرض هوا و به دور از رطوبت و تشعشع مستقیم، اندازه‌گیری بشه. به عنوان دمای خشک شناخته میشه و با Td و بر حسب سلسیوس یا فارنهایت اندازه گیری میشه.
دمای مرطوب یا دمای حباب تر: اگر حباب(مخزن) دماسنج با یک پارچه یا پنبه خیس پوشانده بشه و هوا از روی آن عبور کند، از آنجا که به سبب تبخیر، حباب دماسنج سرد میشه، دمای نشان داده شده توسط دماسنج قطعا از دمای خشک کمتره. به این دما، دمای مرطوب میگن و با Tw نشان داده میشه. هر چه رطوبت هوای عبوری بیشتر باشد، تبخیر کمتر، و دمای مرطوب به دمای خشک نزدیکتر خواهد بود.
دمای خشک در حالت اشباع: حالت اشباع زمانی است که آنقدر بخار آب در هوا باشه که دیگر تبخیری در آن دما رخ نده و به اصطلاح هوا از بخار آب سیراب باشه. در این حالت رطوبت نسبی هوا 100% میباشد.
راندمان اشباع:
راندمان اشباع از رابطه زیر بدست میاد:
دمای خشک در حالت اشباع: حالت اشباع زمانی است که آنقدر بخار آب در هوا باشه که دیگر تبخیری در آن دما رخ نده و به اصطلاح هوا از بخار آب سیراب باشه. در این حالت رطوبت نسبی هوا 100% میباشد.
راندمان اشباع:
راندمان اشباع از رابطه زیر بدست میاد:
که در این رابطه ɛ (اپسیلون) راندمان اشباع، Tdout دمای خشک هوا در ورود به کولر آبی (دمای خشک هوای بیرون)، Tiroom دمای خشک هوا در خروج از کولر(هوای رفت به سمت ساختمان)، Twout دمای مرطوب هوای بیرون است. در کولرهای تبخیری بر حسب کیفیت و نوع ساخت و پوشال(پد سلولزی) این راندمان بین 50% تا 80% میباشد. البته در ایرواشرها این عدد میتواند به 90% نیز برسد.
مقدار هوادهی: میزان حجم هوای عبوری از کولر آبی و کانال خروجی از این کولر در واحد زمان که بر حسب فوت مکعب بر دقیقه (CFM) یا مترمکعب بر ساعت (m3/hr) بیان میشود. معمولا اندازه و ظرفیت کولرهای آبی بر مبنای CFM هوادهی اندازه گذاری میشود و بر همین اساس به نامهای کولرهای 2800، 3500، 5000، 6000، 7000 و … شناخته میشوند.
گرمای محسوس: حرارتی که بواسطه اختلاف دما بین فضای داخل و محیط بیرون انتقال مییابد.
گرمای نهان: حرارتی که بواسطه اختلاف در میزان رطوبت هوا بوجود میآید.
طرز کار کولر تبخیری
مطابق شکل، هوای گرم و خشک در حین گذر از پوشال(یا پد سلولزی) خیس، بدلیل تبخیر رطوبت موجود در پوشال و اضافه شدن بخار آب به هوای عبوری، دمای خشک آن کاهش می یابد و از طریق دمنده(فن) و کانالکشی به فضای مورد نظر منتقل میشود.
انتخاب کولر آبی
روش اول: روش تخمینی
مراحل زیر دنبال می شود:
1- شرایط تابستانی محیط بیرون (دمای خشک و دمای تر محیط بیرون) از جداول استاندارد گرفته شود.
2- اختلاف دمای این دو دما بر حسب سلسیوس پیدا شود.
3- این اختلاف دما تبدیل به فارنهایت شود.
4- این اختلاف دما بر عدد 10 تقسیم شود. عدد حاصل بیانگر میزان زمان(بر حسب دقیقه) که یک تعویض هوا باید انجام شود.
5- برای یافتن دفعات تعویض هوا در ساعت(ACH)، عدد 60 بر عدد بدست آمده در مرحله قبل تقسیم شود.
6- ACH مرحله قبل عددی تئوری و تخمینی است. برای اطمینان باید عدد ACH واقعی را یافت. بدین منظور، میتوان هر چه طبقات بالاتر میرود، حداکثر عدد تئوری را تا 10 عدد نیز بالاتر در نظر گرفت.
7- برای محاسبه ظرفیت هوادهی کولر آبی(cfm)، از روی حجم فضای مورد نظر(بر حسب m3) و با رابطه زیر تعیین میشود:
cfm=m^3×ACH*0.59
|
نام شهر |
شرایط طرح تابستانی (2.5%) |
اختلاف دما (℃ ) |
اختلاف دما ( ℉) |
دفعات تعویض هوا در ساعت (ACH)-تئوری |
دفعات تعویض هوا در ساعت (ACH)-واقعی |
|
|
دمای خشک (℃ ) |
دمای تر ( ℃) |
|||||
|
اراک |
36.3 | 19.6 | 16.7 | 30.06 | 20 | 20-30 |
| اصفهان | 37.3 | 20.4 | 16.9 | 30.42 | 20 |
20-30 |
|
ایلام |
37.7 | 21.9 | 15.8 | 28.44 | 21 | 21-31 |
| بجنورد | 35.1 | 20.9 | 14.2 | 25.56 | 24 |
24-34 |
|
بیرجند |
38 | 18.6 | 19.4 | 34.92 | 17 | 17-27 |
| تهران | 37.9 | 21.8 | 16.1 | 28.98 | 21 |
21-31 |
|
زاهدان |
38.5 | 20.3 | 18.2 | 32.76 | 18 |
18-28 |
|
زنجان |
34.3 | 19.5 | 14.8 | 26.64 | 23 |
23-33 |
|
سمنان |
38.8 | 22.5 | 16.3 | 29.34 | 21 |
21-31 |
|
سنندج |
37.9 | 18.9 | 19 | 34.2 | 18 |
18-28 |
|
شیراز |
38.2 | 20.3 | 17.9 | 32.22 | 19 |
19-29 |
|
قزوین |
36.9 | 20.5 | 16.4 | 29.52 | 21 |
21-31 |
|
قم |
40.7 | 23.5 | 17.2 | 30.96 | 19 |
19-29 |
|
کرج |
35.7 | 20.6 | 15.1 | 27.18 | 22 |
22-32 |
|
کرمان |
37 | 18.9 | 18.1 | 32.58 | 19 |
19-29 |
|
کرمانشاه |
38.7 | 20.1 | 18.6 | 33.48 | 18 |
18-28 |
|
مشهد |
36.1 | 21 | 15.1 | 27.18 | 22 |
22-32 |
| همدان | 35.5 | 20 | 15.5 | 27.9 | 22 |
22-32 |
| یزد | 40.6 | 21 | 19.6 | 35.28 | 17 |
17-27 |
مثال: در شهر تهران اگر برای آپارتمانی(که در طبقه پایین ساختمان واقع است) با مساحت 80 m2 و با ارتفاع 3 m، مقرر باشد که کولر آبی نصب شود(ACH=21)، اندازه کولر آبی(میزان ظرفیت هوادهی) به صورت زیر خواهد بود.
cfm=80 m^2*3 m*21*0.59≅3000
کولر آبی 3000، انتخاب مناسبی خواهد بود.
روش دوم: روش دقیق مهندسی
1- بر اساس دمای طراحی بیرون و شرایط آسایش داخل، بار سرمایی محسوس ساختمان تعیین شود.
2- دمای خشک خروجی از کولر آبی بر اساس راندمان اشباع کولر آبی تعیین شود.
3- ظرفیت هوادهی(cfm) کولر آبی بر اساس رابطه زیر محاسبه میشود.
که در این رابطه، Qsen بار سرمایی محسوس ساختمان بر حسب Btu/h و (T2-T1) اختلاف دمای هوا در ورود و خروج از اتاق بر حسب میباشد.
مثال: اگر در مثال قبل راندمان اشباع کولر آبی برابر 80% ( )، دمای خشک اتاق 27 و بار سرمایی محسوس آن 24000 Btu/h باشد. ظرفیت هوادهی کولر آبی چقدر میشود؟
دمای خروجی از کولر(دمای ورود هوا به فضا)، T_iroom :
با فرضاینکه دمای خشک اتاق متوسط دمای ورود و خروج هوا به اتاق است، دمای خروج از اتاق، Toroom:
لذا ظرفیت هوادهی کولر میشود:
کولر آبی 3000 انتخاب مناسبی خواهد بود.
