نوشته‌ها

تهویه فن هواکش صنعتی

سیستم تخلیه هوای پارکینگ به کمک جت فن

عملکرد سیستم

در پارکینگ های بسته یا نیمه باز امکان تخلیه هوا بصورت طبیعی  وجود ندارد و می بایست عملیات تزریق هوای تازه ، خروج هوای آلوده و ایجاد جریان مابین این دو نقطه بصورت مکانیکی انجام شود . در ایران روش  مرسوم جهت این امر استفاده از کانال  جهت انتقال هوای تازه و همچنین برای خروج هوای آلوده می باشد که طبعاً دارای محدودیت هائی نیز هست . مثلاً در صورت افزایش فاصله کانال ها یا منابع تغذیه با کانالهای تخلیه عملکرد سیستم شدیداً تحت تاثیر قرار خواهد گرفت و یا در بسیاری  از پارکینگ ها از رمپ مشترک بجای منبع تغذیه هوای تازه استفاده می شود که این امر در پارکینگ های  چند طبقه زیرزمینی درست به نظر نمی رسد زیرا آنچه که به طبقات پایین به عنوان هوای تازه وارد می شود در واقع هوای آلوده طبقات فوقانی است .

سیستم کانال کشی در پارکینگ ها  همیشه بعنوان سیستمی جاگیر و به عقیده بسیاری نازیبا مطرح بوده است حتی در بسیاری از پارکینگ ها به دلیل حجم زیاد کانالهای تخلیه ، طراح ناچار به افزایش ارتفاع سقف پارکینگ برای ایجاد فضای قرارگرفتن کانال ها شده است .

در سیستم تخلیه هوای پارکینگ به کمک جت فن ، کانالهای افقی کاملاً حذف شده و جت فن ها جایگزین آنها خواهند شد . این جت فن ها  در ابعاد کوچک و با صدای کم با عملکرد هماهنگ خود می توانند باعث ایجاد جریان هوا در فضای پارکینگ شده و وظیفه انتقال هوا از منبع تغذیه به منبع تخلیه را به نحو احسن به انجام برسانند .

معمولاً در پارکینگ های نیمه باز (مانند پارکینگ های طبقاتی  بالای سطح زمین که دارای مجاری عبور هوای بزرگ بر روی جداره خارجی خود می باشند ولی جریان هوا به علت وسعت زیاد سطح پارکینگ به خوبی برقرار نمی شود) پیش بینی منابعی جهت تغذیه یا تخلیه هوا مورد نیاز نیست و تنها به نصب جت فن ها در محیط پارکینگ می توان به جریان دلخواه دست یافت ولی در پارکینگ های بسته (مانند پارکینگ های طبقاتی زیرزمینی) حتماً می بایست منابعی مناسب جهت تغذیه هوای تازه و تخلیه هوای آلوده در نظر گرفت . در اکثر چنین پارکینگ هایی شفت ها به اندازه معین جهت دمش و مکش مکانیکی هوای پارکینگ در نظر گرفته می شوند که بصورت شماتیک در دیاگرام بعد نمایش داده شده اند.

carpark

مزایای سیستم تخلیه هوای پارکینگ به کمک جت فن نسبت به سیستم رایج

۱- حذف کامل کانال در فضای پارکینگ :

به کمک این روش دیگر نیازی به نصب کانالهای حجیم و جاگیر در پارکینگ نمی باشد این امر دارای محاسن مختلفی است که ذیلاً بدان اشاره می شود :

–         در پارکینگ های بزرگ به علت نصب کانالهای تخلیه هوا در زیر تیرهای افقی همیشه در محاسبه ارتفاع سقف عددی (حداقل نیم متر) به ارتفاع نصب کانال اختصاص می یابد. با توجه به نصب جت فن در فضای ما بین تیرها و امکان هم ارتفاع شدن کف جت فن با پائین تیر افقی می توان هنگام استفاده از جت فن مقدار قابل توجهی از ارتفاع سقف را کاهش داد .

جت فن پارکینگ

–         وزن تحمیل شده از طرف سیستم تخلیه هوای پارکینگ به ساختمان هنگام استفاده از جت فن به کمتر از صد کیلوگرم در هر چهار صدمترمربع کاهش خواهش یافت.

–         سطح بالای کانالها به عنوان محل مناسبی جهت جمع شدن گرد و خاک یا حیواناتی چون عنکبوت و … حذف می شوند .

۲ – صرفه جوئی در هزینه، انرژی و فضا :

–         هزینه تهیه، نصب و راه اندازی جت فن نسبت به کانال کشی در یک سیستم با توانمندیهای مشابه در کشورهای اروپایی تا ۳۰% ارزانتر میباشد.

–         در زمینه صرفه جوئی در مصرف انرژی سیستم جت فن تا ۶۰% نسبت به سیستم مرسوم کانال کشی صرفه جوئی خواهد کرد.

–         کانالهای حجیم و جاگیر از محیط پارکینگ حذف شده و جای آن را جت فن های کوچک خواهد گرفت. (در یک پارکینگ با ارتفاع سقف متعارف و بدون موانعی چون دیوارهای برشی و … جهت حدوداً هر چهارصد مترمربع از زیر بنا یک جت فن با ابعاد تقریبی L´W´h = 1.3*0.9*0.25 متر در نظر گرفته خواهد شد.)

–         قابل توجه است که هر چه سطح زیربنای پارکینگ بزرگتر باشد مزیتهای ذکر شده در این بخش مشهودتر خواهد شد .

۳- کنترل هوشمند :

این سیستم توسط یک بخش کامپیوتری هدایت می شود و تک تک فن ها ، جت فن ها ، دمپرهای موتوری و … توسط این بخش مونیتور و کنترل می گردد. این بخش می تواند به سیستم مدیریت جامع ساختمان (BMS)، سازمان آتش نشانی یا هر نقطه که مدنظر کارفرمای محترم باشد متصل شود.

 ۴- کنترل دود :

یکی از مزایای خاص این سیستم علاوه بر تخلیه روزانه دود، کنترل دود در زمان آتش سوزی می باشد که این قابلیت در سیستمهای رایج چون کانال کشی موجود نیست. در این روش فضای پارکینگ به زونهای فرضی تقسیم شده و تضمین می شود در صورت بروز آتش سوزی سیستم بکمک فن ها  و جت فن های برگشت پذیر (REVERSIBLE) اجازه خروج دود از زون حادثه دیده را نداده و از مجاری از پیش تعیین شده دود را به خارج هدایت کند.

سیستم کنترل دود علاوه بر جلوگیری از آلوده شدن سایر فضاهائی که درگیر آتش سوزی
نمی باشند(که خود باعث تسهیل در فرار مردم و دسترسی آسان آتش نشان به محل آتش یا یافتن مصدومان است) بکمک چرخش دود باعث خنک شدن نسبی فضای درگیر آتش سوزی و در نتیجه کاهش صدمات آتش به سازه ساختمان خواهد شد.

۵- نصب و راه اندازی سریع ، آسان و مطابق با هر نوع معماری :

نصب جت فن ها سریع و آسان بوده و امکان انطباق با هر نوع سازه و معماری را دارا می باشد . حتی در صورت پیش آمدن موانع از پیش تعیین نشده در محل نصب این سیستم قابل جابجائی جهت فن ها و گزینش محل نصب جدید را دارد .

۶- صدای کم :

صدای جت فن ها  بسیار کم بوده و باعث آلودگی صوتی در محیط پارکینگ نخواهند شد. در این سیستم در صورت وجود قسمتهای صدا زا مانند فن ها ی بزرگ تخلیه هوا، میزان انتشار صوت توسط SILENCER کنترل و محدود خواهد شد.

۷- حذف گوشه های تهویه نشده :  

یکی از معایب سیستم کانال کشی احتمال زیاد پدید آمدن گوشه های تهویه نشده
(DEAD CORNER) می باشد که هوای آنها تخلیه نشده و ساکن باقی می ماند که در این صورت احتمال انباشته شدن آلودگی بسیار زیاد است ولی هنگام استفاده از جت فن به علت استفاده از پدیده دمش بجای مکش احتمال ایجاد گوشه های تهویه نشده به صفر می رسد.

۸- حذف ارتباط هوایی عمده مابین طبقات و جلوگیری از نفوذ دود از طبقه ای به طبقه دیگر:

حجم هوای عبوری از تمام رایزرهای عمودی توسط دمپرهای موتوری کنترل شده و در مواقع لزوم مانند آتش سوزی ، مجاری طبقاتی که درگیر حادثه نمی باشند توسط این دمپرها مسدود خواهند شد . در صورتی که معماری رمپها به گونه ای باشد که امکان انتقال دود از طریق رمپها وجود داشته باشد ، با نصب جت فن در محل های معین این انتقال حذف خواهد شد.

همانطور که در قبل بدان اشاره شد سیستم تخلیه هوای پارکینگ به کمک جت فن علاوه بر قابلیت تخلیه هوای محیط با توجه به مقاوم بودن ادوات در برابر حرارتهای بالا دارای عملکردهای خاص در برخورد با مقوله آتش سوزی می باشد که در ادامه بدان اشاره می شود .

عملکرد سیستم تخلیه هوای پارکینگ به کمک جت فن در زمان آتش سوزی

در ابتدا مناسب به نظر می رسد  قابلیت های این سیستم اجمالاً ذکر و توضیح داده شود :

الف- تخلیه هوای آلوده ناشی از تردد اتومبیل ها یا موارد مشابه و تامین هوای تازه جایگزین :

تمام سیستم های  تخلیه هوای پارکینگ دارای این قابلیت می باشند

 ب- عملکرد در زمان آتش سوزی  و پس از آن :

سیستم های  تخلیه هوای پارکینگ میتوانند با دو فلسفه متفاوت در زمان آتش سوزی و پس از آن عمل کنند :

۱- Smoke Clearance :

در این قابلیت ، در زمان آتش سوزی  و تشخیص شعله در محیط پارکینگ توسط حسگرها کل سیستم خاموش شده و از اختلاط  دود جمع شده در نزدیک سقف با سایر لایه های هوایی جلوگیری بعمل می آید . دمپرهای نقاط مختلف پارکینگ با توجه به سیاست دیکته شده توسط سازمان آتش نشانی باز یا بسته خواهند بود و امکان راه اندازی و استفاده از جت فن های سیستم بصورت دستی برای آتش نشان فراهم می شود تا آتش نشان بتواند در صورت نیاز با توجه به خواست خود از ادوات استفاده نماید . در این قابلیت پس از اطفاء کامل حریق توسط آتش نشان (یا در زمان اطفاء با توجه به دستورات دیکته شده توسط اداره آتش نشانی) ، سیستم تخلیه هوا شروع به کار خواهد کرد و طبق استاندارد توافق شده  با کارفرمای محترم اقدام به تخلیه دود از محیط و آماده کردن آن جهت استفاده در اسرع وقت خواهد نمود .

قابلیت Smoke Control نیازمند هیچ تجهیزات اضافی نسبت به ادوات بکار رفته جهت تخلیه هوای آلوده ناشی از تردد اتومبیل نیست  لذا در پارکینگ های ساختمان های فاقد استفاده خاص که بحث اقتصادی از اهمیت بیشتری برخوردار است پیشنهاد می شود از این قابلیت استفاده شود .

۲- Smoke Control :

در این قابلیت ، در زمان آتش سوزی  و تشخیص شعله در محیط پارکینگ توسط حسگرها ، کل سیستم به مدت ۳ الی ۵ دقیقه (با توجه به خواست سازمان آتش نشانی و کارفرمای محترم) خاموش می شود  تا دود داغ در نزدیک سقف جمع شده و مانع خروج حاضران در پارکینگ نشود . پس از این زمان تمام ادوات سیستم با حداکثر قدرت خود مشغول به کار خواهند شد . برنامه ریزی سیستم بصورتی خواهد بود که محیط پارکینگ به زون های مختلف تفکیک شود و سیستم به گونه ای عمل می کند که تنها یک زون آلوده به دود شده و سایر زون ها تمیز باقی بمانند . این قابلیت ممکن است قبل از رسیدن آتش نشان به محل حادثه کار خود را شروع کند ولی در زمان حضور آتش نشان امکان کنترل دستی آن مقدور می باشد .

با توجه به اینکه قابلیت Smoke Control  نیازمند تجهیزات اضافی نسبت به ادوات به کار رفته جهت تخلیه هوای آلوده ناشی  از تردد اتومبیل است و طبعاً از لحاظ اقتصادی بار بیشتری برای کارفرما خواهد داشت لذا استفاده از آن تنها در پارکینگ های ساختمان های خاص مانند خزانه بانک ها ، موزه ها و ساختمان های مهم سیاسی و برج های بلند پیشنهاد می شود .

 نگارش: مهندس ناصر رهبر – کارشناس ارشد شیمی، کارشناس ارشد آتش نشانی تهران

 

تهویه فن هواکش صنعتی

سیستم های تهویه پرقدرت آشپزخانه های تجاری

از موضوعات اصلی مورد بحث در بین اعضای انجمن طراحان HVAC و صنایع غذایی، میزان مصرف انرژی سیستم های تهویه در آشپزخانه های تجاری (CKV) است.

در چند سال اخیر افزایش هزینه مصرف انرژی، طراحان صنعتی را به استفاده از سیستم های تهویه اقتصادی و مطابق با نیاز مصرف کننده(DCKV) تشویق نموده است.

البته تلاش این صنعت برای ارتقای کارآیی انرژی به هنگام استفاده از سیستم CKV و ایجاد آسایش حرارتی در آشپزخانه های تجاری تاکنون پاسخ قانع کننده ای دریافت ننموده است. در این راه، طراحان صنعتی به منظور کاهش مصرف انرژی و جلوگیری از ورود هوای جبرانی بیرون ساختمان به داخل آشپزخانه، همواره ایجاد آسایش حرارتی و به اعتدال رساندن هوای محیط را در نظر گرفته اند. مهندسان ساختمان و طراحان صنعتی نسبت به ایجاد گرمایش محیط در آشپزخانه های تجاری و رستورانها کاملاً آگاهند و البته عموم مردم به هنگام ورود به رستوران یا مراکز تفریحی – غذایی متوجه این مهم در آشپزخانه های تجاری نمی شوند.

واژه “پرقدرت” در ارتباط با سیستم های تهویه CKV به چه معناست؟ این سیستم در واقع نوعی اگزاست هود است که به طور کامل دود و هوای چرب و آلوده را به خود جذب کرده، صدای اندکی تولید می کند و با مصرف بسیار اندک انرژی، آسایش حرارتی فضای آشپزخانه را با رعایت اصول ایده آل طراحی مهندسی فراهم می کند.

سیستم اگزاست هود در آشپزخانه های تجاری

حجم هوای عوض شده ورودی به اگزاست هود آشپزخانه نباید از ۱۰ درصد حجم هوای خارج شده از هود بیشتر باشد.

مثال نخست، عملکرد هودهای “اتصال کوتاه” را توضیح می دهد که در آنها درصد بالایی از هوای جبرانی (تقریباً ۸۰ درصد) مستقیماً وارد مخزن هود می شود. تحقیقات نشان داده است که هوای ورودی به حفره هود در مقابل ستون حرارتی ایجاد شده از تجهیزات آشپزی قرار گرفته، بنابراین لازم است که میزان تخلیه، از جریان هوای ستون حرارتی بیشتر باشد تا هود بتواند این ستون حرارتی را جذب و نگهداری کند. مثال مشابه، همان پدیده ” وان حمام ” است که در آن میزان آب تخلیه شده (در اینجا هوای خروجی) باید با میزان آب وارد شده به داخل وان به اندازه ای هماهنگ باشد که آب درون وان سرریز نکند. (در اینجا وان حمام همان هود آشپزخانه است). آزمایشات انجام شده روی انواع هودهای اتصال کوتاه و تجهیزات آشپزی نشان می دهد که اگر میزان هوای وارد شده به حفره هود از ۱۰ درصد میزان هوای خارج شده از هود بیشتر شود، عمل جذب و نگهداری ستون حرارتی با شکست مواجه می شود.

بنابراین هر نوع افزایش میزان هوای ورودی به داخل حفره هود نیازمند افزایش حجم هوای خروجی از داخل فن و همینطور مصرف انرژی بیشتر برای جذب و نگهداری ستون حرارتی می باشد.

روش دیگر برای افزایش ۱۰ درصدی حجم هوای وارد شده به هود نسبت به هوای خارج شده، ایجاد پرده هوا با سرعت بالا و ثابت است. در این نوع طراحی جدید، الگوی خاصی برای محیط داخلی حفره هود در نظر می گیرند که در آن با افزایش طول لبه پایینی هود، عمل جذب و نگهداری ستون حرارتی با کیفیت بهتری انجام شود. غالباً طراحی هودهای اتصال کوتاه با چنین ویژگیهایی صورت می گیرد.

هوای تهویه شده فضایی که در آن هود آشپزخانه در حال کار کردن است نباید از موارد زیر بیشتر شود:

الف. جریان هوای مورد نیاز برای گرم یا سرد کردن فضا

ب. جریان هوای خارج شده از هود، منهای هوای انتقالی از فضاهای مجاور. هوای انتقالی در واقع بخشی از هوای تهویه شده بیرون است که برای حفظ تعادل فشار فضاهای مجاور و همینطور خروج هوا از فضاهایی مثل سرویس های بهداشتی مورد نیاز نیست..

دلیل اینکه هوای تهویه شده نباید از موارد فوق بیشتر شود این است که حجم هوای انتقالی (که از فضای بیرون وارد شده و تا آن لحظه سرد یا گرم شده است) بالا رفته تا کمکی برای هوای جابجا شده و ورودی به داخل هود باشد؛ در نتیجه بخش تولید هوای جبرانی در هود(MAU) انرژی کمتری مصرف می کند. در برخی موارد، فن ها یا داکت های انتقال طوری طراحی می شوند که خودبخد این نیاز را تأمین کنند، اما در موارد دیگر افزایش یک واحد MAU دیگر در طراحی هود می تواند مقرون به صرفه تر باشد؛ مخصوصاً که از دید حرفه ای، طراح می بایست وجود هوای انتقالی را کلاً صفر در نظر بگیرد و یا احتمال دهد هوای انتقالی فضاهای مجاور با عملکرد اگزاست هود مطابق نیستند تا در این صورت موارد استثنا پیش نیاید.

اگر تجهیزات کلی یک آشپزخانه تجاری دارای هودهایی با مجموعه هوای خروجی بیشتر از ۵,۰۰۰ cfm باشد، بنابراین میزان هوای خروجی هر یک از هودها باید با جدول ۱ مطابقت داشته باشد.

برای مثال اگر در آشپزخانه رستوران، یک هود سقفی تک برای چند تجهیزات آشپزی با روشهای مختلف (از قبیل فر، جوجه گردان و اجاق گاز) مورد استفاده قرار بگیرد، بنابراین حداکثر حجم هوای خروجی برای هر یک از آن وسایل، نباید از مقادیر مشخص شده در جدول بیشتر شود.

تعیین میزان ۵,۰۰۰ cfm برای آشپزخانه رستورانهای کوچک که در آنها استفاده از وسایل و تجهیزات کم مصرف مهم است، مناسب می باشد. به تدریج استاندارد ” تجهیزاتی با اگزاست هودهای کلی بیشتر از ۵,۰۰۰ cfm ” جایگزین استاندارد ” اگزاست هودهای تکی بیشتر از ۵,۰۰۰ cfm ” شد تا دیگر از هودهای چندتایی یا تکی که ظرفیت زیر ۵,۰۰۰ cfm دارند استفاده نشود و از مصرف انرژی بیشتر جلوگیری شود.

در طراحی اگزاست هود می بایست استانداردها به نحوی رعایت شوند که هود بتواند به هنگام آتش سوزی یا ازکارافتادگی فن هم عمل کند. هود در واقع باید بتواند دود، هوای چرب و آلوده و ضایعات ناشی از حریق را در چنین شرایطی جذب و نگهداری کند.

کمیته تعیین استاندارد سیستم تهویه آشپزخانه با نام ASTM روش آزمایشی جدیدی را با قابلیت مشاهده پیشرفته خروج جریان هوا ایجاد کرد که در آن میزان جذب و نگهداری هوای خروجی برای هودهای مختلف با طراحی های متفاوت تعیین و اندازه گیری می شود. این روش اندازه گیری جدید در پروژه های تحقیقاتی CKV و همینطور نحوه عملکرد هودهای پرقدرت به کار گرفته شد.

شکل ۲ نتایج آزمایشات انجام شده بر روی انواع هود دیواری با هشت نوع طراحی مختلف در سایز ۱۰ فوت را نشان می دهد و مطابق استاندارد ASTM 1704 نحوه عملکرد این هودها را با هودهای معمولی روی تجهیزات آشپزی چندگانه مقایسه می کند.

در سری نخست داده ها، هودها بدون پانل های جانبی آزمایش شده اند؛ در حالی که در سری دوم، هودها با پانل های جانبی عمل می کنند. هودهای معمولی مثل هودهای پرقدرت داخل لیست دارای تجهیزات پیشرفته ای از قبیل
فلنج های ارتقای جریان هوا نیستند. شکل ۲ نشان می دهد که عمل جذب و نگهداری هوای خروجی هشت هود پرقدرت، هم سطح یا کمتر از حداکثر ۲۸۰ cfm در یک هود (و کلاً برابر ۲,۸۰۰ cfm) است. تفاوت در میزان جذب و نگهداری هوای خروجی به دلیل طراحی متفاوت هر یک از هودهاست.

در شکل مشاهده می کنید که هود معمولی دارای بالاترین میزان جذب و نگهداری و هود Manufacturer 8 به دلیل عدم وجود پانلهای جانبی و نشت جریان همرفتی هوا از اطراف هود، در پایین ترین سطح قرار دارد. با این وجود در هر دو مورد اضافه کردن پانلهای جانبی به هودها از میزان هوای خروجی کم می کند. در مورد هودهای سقفی تک که بر روی چندین تجهیزات آشپزی به طور همزمان و در آشپزخانه رستورانهای بسیار بزرگ کار می کند، داستان از نوع دیگری است.

در این نوع هودها ستون حرارتی ایجاد شده از تجهیزات آشپزی چندکاره نسبت به جرم ها و ضایعات عبوری و هوای جبرانی که با سرعت بالا وارد حفره فن می شوند حساس است. در نتیجه حجم هوای خروجی مورد نیاز برای جذب و نگهداری این دو ستون حرارتی به شدت افزایش می یابد. تحقیقاتی بر روی هوای خروجی انواع هودهای دیواری تک انجام شده است. در یک مثال تحقیقی فیلتر یک نوع هود دیواری تک با سایز ۳×۱٫۲ m در قسمت عقب هود و در نوع دیگر با ابعاد ۳×۱٫۸ m فیلتر V شکل در قسمت مرکزی هود قرار داشت. هوای جایگزین از طریق ۱۴ واحد پخش کن تعبیه شده در کف هود تأمین می شد تا به متابعت از هوای انتقالی فضاهای مجاور، هوایی با سرعت پایین تولید کرده و در نتیجه از تأثیر هوای جایگزین بر عملکرد هود بکاهد. نتایج کار در شکل ۳ نشان داده شده است.

دشواری عمل جذب و نگهداری در هوای خروجی پر سرعت ظاهر می شود. پانلهای جانبی ازمیزان دود، هوای چرب و ضایعات آشپزی کم کرده و با اینکار به عمل جذب و نگهداری کمک می کنند. البته داده های شکل ۳ برای هودهای معمولی است.  متأسفانه بسیاری از تولیدکنندگان هودهای پرقدرت، استاندارد ASTM F1704 را رعایت نمی کنند.

 آشپزخانه ای مجهز به مجموعه ای از هودها با جریان هوای خروجی بیشتر از ۵,۰۰۰ cfm باید دارای یکی از ویژگیهای زیر باشد:

الف. حداقل ۵۰ درصد از هوای جایگزین، همان هوای انتقالی باشد که از سمت دیگر از هود خارج می شود.

ب. سیستم تهویه مورد نیاز، حداقل ۷۵ درصد هوای خروجی باشد. چنین سیستم هایی باید بتوانند حداقل ۵۰ درصد از میزان هوای خروجی و هوای جایگزین کم کرده، کنترل های ضروری برای تعدیل جریان هوا را داشته باشند و عمل جذب و نگهداری دود، هوای چرب و آلوده و ضایعات ناشی از آشپزی را به طور کامل انجام دهند.

ج. دارای ابزار بازیافت انرژی و حرارت مؤثر بوده که کمتر از ۴۰ درصد از حداقل نصف هوای خروجی هود نباشد.

افزایش هوای انتقالی

در سیستم تهویه آشپزخانه های تجاری، هوای جایگزین مورد نیاز، معادل ۱۰۰ درصد از هوای خروجی است؛ در واقع هر مقدار هوا که خارج شده باشد با همان حجم هوای تازه وارد می شود. یک نوع طراحی معمول انجام شده است که در آن حداقل ۸۰ درصد از هوای جایگزین با استفاده از واحد تولید هوای جبرانی (MAU) تأمین شده و ۲۰ درصد باقیمانده با سیستم های تهویه مطبوع سقفی HVAC در آشپزخانه و هوای انتقالی ایجاد شده از فضاهای مجاور تأمین می شود. این امر باعث می شود که هوای آشپزخانه در فشار منفی (نسبت به اتاق مجاور) بماند و بنابراین هوای پر از بوی آشپزی وارد سایر اتاق ها نشود. البته در برخی شرایط آب و هوایی، هوای جایگزین واحدهای MAU تهویه نشده و شرایط محیطی نامناسب (خیلی سرد یا خیلی گرم) در آشپزخانه ایجاد می شود. در سایر شرایط آب و هوایی هوای جبرانی گرم شده و در نتیجه واحدهای MAU سیستم تهویه به طور همزمان فضای آشپزخانه را به ترتیب گرم و سرد می کنند.

در افزایش هوای انتقالی، اولین روش می تواند استفاده از هوای بیرون به عنوان هوای جایگزین برای تأمین هوای اتاق مجاور آشپزخانه و متعاقباً کاهش شکست هوای جایگزین توسط واحدهای MAU باشد. اگر هوای انتقالی (که از طریق تجهیزات سقفی تأمین می شود) به میزان ۵۰ درصد یا بیشتر از هوای تخلیه شده باشد، طراحی DCKV مطابق استاندارد سیستم تهویه آشپزخانه انجام شده است. البته باید دقت شود که هوای انتقالی نباید با سرعت بالا وارد آشپزخانه شود؛ چرا که موجب سرد شدن غذا کنار پنجره های انتقال هوا می شود. از آنجا که در بیشتر موارد هوای اشغال شده با تهویه همراه است، بنابراین انتقال آن به آشپزخانه می تواند محیط مطبوعی را ایجاد کند.

بسیاری از رستورانهای زنجیره ای از این استراتژی پیروی کرده و تمام هوای جایگزین مورد نیاز سیستم CKV را از طریق تهویه HVACتأمین می کنند و در نتیجه آسایش حرارتی محیط آشپزخانه را ایجاد می کنند.

تهویه آشپزخانه با روشهای کنترل شده

در افزایش هوای انتقالی دومین روش می تواند استفاده از سیستم های تهویه اقتصادی و مطابق با نیاز مصرف کننده DCKV باشد که در کاهش مصرف انرژی و افزایش کارآیی سیستم تهویه می تواند بسیار مؤثر باشد.

البته تمام سیستم های CKV بدون توجه به سیستم کنترل، زمانی که تجهیزات آشپزی خاموش و یا شروع به کار هستند، نمی توانند از آن الگوی ۵۰ درصدی جریان هوا پیروی کرده و به همان طریق عمل کنند. به این دلیل که بعضی از تجهیزات آشپزی در حالت شروع به کار نوعی ستون حرارتی ایجاد می کنند که تقریباً با همان شدت ستون حرارتی به هنگام آشپزی عمل می کند. البته حالت دیگری نیز از عملکرد هود می توان مثال زد که در آن تنها یکی از بخشهای تجهیزات آشپزی چندکاره، مثلاً جوجه گردان اجاق در حال کارکردن است و سایر بخشها غیرفعال هستند. در این حالت نیز همچنان هود باید روشن بماند تا آن بخش در حال کارکردن را پوشش دهد و یا سایر بخشهای خاموش شده را به تدریج خنک کرده و فضای اطراف آنها را تمیز کند. در چنین مواردی کاهش هوای خروجی هود به میزان ۵۰ درصد منطقی ست.

بازیافت انرژی

سومین روش در افزایش هوای انتقالی، استفاده از تجهیزات بازیافت انرژی و یا تهویه بازیافت حرارتی (HRV) می باشد. از نگاه ترمودینامیکی بازیافت حرارتی هوای خروجی هود که منجر به تهویه آشپزخانه می شود، بسیار جالب است. هر چند که عملاً هوای ناشی از بازیافت حرارتی که از هود خارج می شود، پر از چربیها و آلودگی های آشپزی بوده و نیازمند مراقبت از شرایط خطرناک احتمالی مثل آتش سوزی می باشد. نتیجه اینکه نصب چنین سیستم هایی گرانتر از سایر سیستم های گروه HRV می باشد.

یکی از جنبه های مثبت استفاده از سیستم HRV ایجاد شرایط نامتعادل جریان هاست که در آن هوای خروجی بیشتر از هوای واحد تأمین کننده است که خود منجر به افزایش بازدهی حرارتی سیستم HRV می شود و اگر همراه با DCKV به کار رود بازدهی حرارتی به کاهش جریان هوا و افزایش بار فرود می انجامد. دمای بالای هوای خارج شده از هود، در ترکیب با شرایط نامتعادل جریان هوا ممکن است باعث شود مبدل حرارتی خنک شده و یخ بزند. (یخ زدگی مبدل حرارتی پدیده ای ست که غالباً در آب و هوای سرد اتفاق می افتد و غالباً نیاز است که راه حلی برای جلوگیری از آن به کار گرفته شود).

تحقیقات نشان داده است که استفاده از سیستم DCKV از روش بازیافت حرارتی مؤثرتر است. با این وجود ترکیب استفاده از دو سیستمDCKV و  HRV می تواند نیاز به گرم کردن هوای جبرانی را کاملاً برطرف کند.

تست عملکرد: برای ارزیابی جریان هوا و نشان دادن عمل جذب و نگهداری صحیح در هود آشپزخانه روشهای تست پیشرفته مورد نیاز است. این بخش به تأیید درستی اصول عملکرد و راه اندازی سیستم های تهویه آشپزخانه که برای امنیت و سلامت شخص ضروری است می پردازد.

سیستم هود آشپزخانه مجموعاً شامل تجهیزات مختلف مونتاژ شده در کنار هم از قبیل هود، فن، سیستم هوای جایگزین، داکت و سیستم توزیع جریان هوا می شود و از لحظه نصب هود درستی عملکرد آن می بایست آزمایش شود.

ارزیابی طراحی جریان هوا در آشپزخانه های تجاری می تواند با روش تست استاندارد ASTM F2975 انجام شود.

برای اندازه گیری سرعت و تصحیح فاکتورهای هوای خروجی و هوای جبرانی پروتکل هایی توسط این استاندارد تعریف شده است. از شرایط این تست، عملکرد تجهیزات آشپزی در دمای معمول آشپزخانه، وجود منابع بیرونی تولید هوای جبرانی و هوای در چرخش می باشد.

عمل جذب و نگهداری به صورت عینی و با مشاهده دود و بخار به هنگام پخت و پز به دقت بررسی می شود.
سیستم های DCKV می بایست به ترتیب تحت شرایط آشپزی با بار هوایی سبک، متوسط و سنگین ارزیابی شود.

نامناسب ترین ترین شرایط تست زمانی است که شرایط محیط از بار هوایی صفر یا سبک یکباره به بار هوایی سنگین برسد تا در آن زمان میزان عمل جذب و نگهداری هود بررسی شود.

تهویه فن هواکش صنعتی

محاسبات کانال و فشار استاتیک

محاسبات کانال و فشار استاتیک

پس از محاسبه مقدار هوای مورد نیاز برای یک فضای مشخص، باید سیستم کانال کشی را برای انتشار هوا به فضاهای مختلف طراحی و تعیین اندازه نمود. همچنین ضروری است فشار استاتیکی را که فن باید تولید کند را تعیین کرد. این فشار استاتیک مثبت (جهت تامین) و یا منفی (جهت تخلیه) به منظور غلبه بر مقاومت سیستم کانال کشی که شامل کانال اصلی، کانال های انشعابی، اتصالات و سایر تجهیزات سیستم کانال کشی می باشد به کار می رود. هر کانال علاوه بر مقاومتی که به دلیل اصطکاک ایجاد می کند، به دلیل وجود اتصالات و تجهیزات مانند زانو، فیلتر، هود، دمپر، کویل های سرمایی و گرمایی، دیفیوزرها و … نیز مقداری مقاومت اضافی تولید می کند. همان طور که قبلا ذکر شد، دمپرها در عین این که باعث اتلاف انرژی هستند اما وجود آن ها به دلیل بالانس سیستم و فراهم نمودن هوای تعیین شده برای هر فضا لازم است. لذا فن باید فشار استاتیک بیشتری را تولید کند به طوری که دمپر با کاهش دبی جریان، هوای مورد نیاز هر فضا را تامین نموده و سیستم را بالانس نماید.
به طور کلی جهت طراحی سیستم کانال کشی و محاسبه فشار استاتیک مورد نیاز از ۴ روش زیر استفاده می شود.
۱. روش اصطکاک یکسان
۲. روش کاهش سرعت
۳. روش سرعت ثابت
۴. روش بازیافت فشار استاتیک
به کارگیری این روش ها بسته به نوع کاربری فضا و شرایط موجود مانند تعداد انشعابات و سرعت مجاز جریان متفاوت می باشد. جدول ۱ سرعت جریان را بدون در نظر گرفتن این موضوع که کدامیک از این ۴ روش استفاده می شوند نشان می دهد. ما در این جا به توضیح این ۴ روش می پردازیم. ذکر این مطلب در شروع بحث ضروری است که به جهت پایین نگهداشتن اصطکاک کانال، استفاده از کانال های با مقطع دایره ای انتخاب اول و کانال های با مقطع مربع انتخاب جایگزین به شمار می روند. در صورت استفاده از کانال های با مقطع مستطیل می بایست نسبت ابعاد به مربع نزدیک باشد. ما در این جا محاسبات را برای کانال های دایره ای شکل انجام می دهیم. ابعاد کانال های مستطیل شکل می تواند با توجه به مقطع دایره ای شکل محاسبه شده از چهار روش مذکور انتخاب شود.

مدرسه، هتل، ساختمان های عمومی ساختمان های تجاری و صنعتی
کانال سرعت پیشنهادی سرعت بیشینه سرعت پیشنهادی سرعت بیشینه
اصلی ۱۳۰۰ – ۷۰۰ ۱۶۰۰ ۱۸۰۰ – ۱۲۰۰ ۲۲۰۰
انشعابی ۱۲۰۰ – ۶۰۰ ۱۳۰۰ ۱۰۰۰ – ۸۰۰ ۱۸۰۰

روش اصطکاک یکسان

این روش، روش مناسبی برای سیستم هایی است که سرعت جریان در کانال آن ها متوسط است. از این روش برای سیستم های تامین و همین طور سیستم های تخلیه هوا استفاده می شود. در روش اصطکاک یکسان، انتخاب قطر و سرعت کانال برای یک اصطکاک مساوی (در هر ۱۰۰ فوت طول کانال) صورت می گیرد. این اصطکاک معمولا بین ۱/۰ تا ۲/۰ اینچ آب است. مقادیر بزرگتر منجر به کاهش قطر کانال و افزایش سرعت جریان در کانال می شود.
قطر کانال در این روش از رابطه زیر محاسبه می گردد:

D۵  = (CFM/K) ۲

در این رابطه D قطر کانال بر حسب اینچ می باشد. همچنین مقدار K برای افت فشار معین در هر ۱۰۰ فوت طول کانال یک عدد ثابت

می باشد که از جدول ۲ یا شکل ۱ قابل استخراج است.

F ۰ ۱/۰ ۲/۰ ۳/۰ ۴/۰ ۵/۰ ۱ ۲ ۳ ۴ ۵ ۶ ۷
K ۰ ۴۲۷/۱ ۰۱۹/۲ ۴۷۴/۲ ۸۵۷/۲ ۱۹۴/۳ ۵۱۷/۴ ۳۸۸/۶ ۸۲۳/۷ ۰۳۲/۹ ۱/۱۰ ۰۶/۱۱ ۹/۱۱

جدول ۲–  مقادیر K برای مقادیر مختلف افت فشار(اینچ آب) در هر ۱۰۰ فوت طول کانال

line

شکل ۱ –  نمودار K و F

مشاهده می شود که در این رابطه با افزایش دبی، قطر کانال افزایش می یابد. همچنین از آنجا که برای یک افت فشار بیشتر مقدار K بیشتری نیز به دست می آید لذا با افزایش مقدار افت فشار، قطر کانال کاهش می یابد.

D۵  = (CFM/K) ۲

با تعیین قطر کانال و دبی هوا می توان سطح مقطع کانال و سرعت جریان را نیز مطابق روابط زیر محاسبه نمود:

A= π (D/24)۲

V=CFM/A

VP=(V/4005)۲

سرعت جریان در کانال می بایست با مقادیر پیشنهادی در جدول مطابقت داشته باشد و در غیر این صورت باید افت فشار اصطکاکی انتخاب شده مورد تجدید نظر قرار گیرد.

F=0.0195 (12L/D)VP

۱۲L/D = قطر کانال/ طول کانال

روش کاهش سرعت

این روش برای تعیین ابعاد کانال سیستم های تخلیه یا تامین هوا که در آنها انشعابات متعدد با طول های مختلف وجود دارد مناسب است. در سیستم های تامین هوا، ابتدا سرعت جریان را برای ابتدای کانال اصلی درست پس از خروجی فن و با توجه به جدول تعیین می کنیم. مقدار این سرعت به دلیل آن که طی چند مرحله در انشعابات مختلف کاهش می یابد، باید به اندازه کافی بالا باشد. به همین دلیل این روش به روش کاهش سرعت موسوم است. برای سیستم های تخلیه روش کار درست عکس این است. به این صورت که سرعت انتخابی می بایست به اندازه کافی کوچک باشد تا طی چند مرحله افزایش در انشعابات کانال به سمت ورودی فن جریان یابد لذا شاید بهتر باشد برای سیستم های تخلیه اسم این روش را روش افزایش سرعت بنامیم اگرچه برای هردو روش یک اسم به کار می رود. مطابق روش قبل در این جا نیز افت فشار اصطکاکی با فشار سرعت جریان در کانال متناسب بوده و از دمپرها برای بالانس سیستم استفاده می شود. در مقایسه با روش قبل به دلیل این که تقارن انشعابات در این روش کمتر به چشم می خورد، دمپرها نقش مهمتری را در تنظیم دبی جریان ایفا می کنند. مقادیر قطر، سرعت جریان و افت فشار اصطکاکی در هر شاخه از روابط زیر حاصل می شوند.

A= π (D/24)۲

V=CFM/A

VP=(V/4005)۲

F=0.0195 (12L/D)VP

۱۲L/D = قطر کانال/ طول کانال

   D  = ۱۳.۵۴√A

روش سرعت ثابت

این روش برای سیستم های پنوماتیک انتقال مواد که در آن ها نیاز به در تعلیق نگهداشتن ذرات مانند براده های چوب، دانه های غلات و … وجود دارد به کار می رود. در این سیتم ها اغلب یک کانال وجود دارد اما در بعضی موارد از یک یا دو کانال انشعابی نیزاستفاده می شود. بسته به نوع و وزن ذراتی که می بایست انتقال یابد سرعت جریان بسیار بالا و بین fpm 3000 تا fpm 7000 می باشد.

روش بازیافت فشار استاتیک

از مزایا و کاربردهای این روش امکان استفاده از آن برای فضاهایی است که می بایست مقدار یکسانی از هوای تازه در قسمت های مختلف انتشار یابد. افزایش فشار استاتیک زمانی رخ می دهد که حرکت جریان هوا کند شود. هنگامیکه این اتفاق می افتد در حدود نیمی از فشار سرعت جریان به شکل فشار استاتیک اضافی باز تولید می شود. (نیم دیگر به صورت اصطکاک و توربولانس اتلاف می گردد.) و این افت فشار ممکن است به دلیل زاویه مخروطی کانال و یا به دلیل آنکه کانال مقداری از جریان را به عقب و به صورت معکوس هدایت می کند – در حالیکه قطر کانال در طول مسیر تغییر نمی یابد – صورت گیرد. در هر سه روشی که تا به حال بررسی شد مشاهده کردیم که قطر کانال در هر انشعاب کاهش می یابد. در روش بازیافت فشار استاتیک قطر کانال اصلی در تمام طول مسیر ثابت می ماند. این امر سبب کاهش سرعت جریان در محل هر انشعاب و افزایش فشار استاتیک در این محل می گردد که برای غلبه بر اصطکاک کانال به صورت متوالی در هر مقطع کانال اصلی (مابین محل دو انشعاب) به کار می رود، بنابراین فشار استاتیک در محل هر انشعاب یکسان باقی می ماند.
در روش کاهش سرعت جریان، یک سرعت نسبتا بالا برای اولین مقطع کانال اصلی انتخاب می شد و قطر کانال در این قسمت محاسبه می شد. برای مقاطع بعدی کانال اصلی، قطر کانال و سرعت جریان در کانال کاهش می یافت. در روش بازیافت فشار استاتیک نیز برای اولین مقطع کانال اصلی یک سرعت جریان نسبتا بالا در نظر گرفته می شود و قطر کانال نیز در این قسمت محاسبه می شود با این تفاوت که برای مقاطع بعدی تغییری در قطر کانال صورت نمی گیرد و قطر کانال ثابت باقی می ماند اگرچه سرعت جریان از روش کاهش سرعت نیز دارای افت بیشتری است.
در این روش نیز مشابه روش های قبل داریم:

A= π (D/24)۲

V=CFM/A

VP=(V/4005)۲

F=0.0195 (12L/D)VP

۱۲L/D = قطر کانال/ طول کانال

   D  = ۱۳.۵۴√A

می توان سرعت را از رابطه V=CFM/A و فشار سرعت جریان را از رابطه VP=(V/4005)۲ (  تعیین کرد. با استفاده از طول داکت (L) افت فشار اصطکاکی را برای این مقطع محاسبه می کنیم.

نگارش: دکتر پویا صانعی پور