در سامانههای تهویه مطبوع، تعیین دقیق میزان هوای مورد نیاز جهت تأمین آسایش حرارتی، کنترل رطوبت و حفظ کیفیت هوای داخلی (IAQ) از اهمیت ویژهای برخوردار است. یکی از پارامترهای کلیدی در این راستا، دبی حجمی هوا بر حسب فوت مکعب بر دقیقه (CFM) است. این مقاله به بررسی سه روش اصلی محاسبه CFM هواسازها میپردازد: بر اساس بار حرارتی فضا، بر مبنای حجم فضا و نرخ تعویض هوا (ACH)، و با استفاده از سرعت هوا و سطح مقطع کانال. تحلیل این روشها میتواند به بهینهسازی طراحی و بهرهبرداری از سامانههای HVAC در کاربریهای مختلف از جمله ساختمانهای مسکونی، تجاری و درمانی کمک نماید.
طراحی مناسب یک سیستم هواساز (AHU) مستلزم تعیین دقیق مقدار هوای لازم جهت سرمایش، گرمایش و تهویه مناسب فضا میباشد.
در این زمینه، شاخص CFM (Cubic Feet per Minute) معیاری متداول برای بیان حجم هوای انتقالی در واحد زمان بوده و مستقیماً با بار حرارتی، حجم فضا، و استانداردهای نرخ تعویض هوا ارتباط دارد. در این مقاله، سه رویکرد کاربردی جهت برآورد CFM مورد نیاز ارائه و تحلیل میگردد.
1-محاسبه CFM بر اساس بار حرارتی
در کاربردهای سرمایشی یا گرمایشی، یکی از دقیقترین روشهای تعیین دبی هوا استفاده از بار حرارتی کل فضا است. بار حرارتی (سرمایش یا گرمایش) معمولاً بر حسب BTU/hr یا کیلووات محاسبه میشود. رابطه عمومی برای محاسبه CFM بهصورت زیر تعریف میگردد:
که در آن:
Q: بار حرارتی بر حسب BTU/hr
: اختلاف دمای هوای رفت و برگشت بر حسب درجه فارنهایت
1.08: حاصلضرب چگالی هوا، ظرفیت گرمایی ویژه و ضریب تبدیل واحدها
در سیستم SI، تبدیل بار حرارتی به BTU/hr از طریق رابطه زیر انجام میشود:
این روش در طراحی تجهیزات سرمایشی، انتخاب کویلها و تعیین ظرفیت فن بسیار کاربرد دارد.
2- محاسبه CFM بر اساس حجم فضا و نرخ تعویض هوا (ACH)
در فضاهایی که کیفیت هوا یا استانداردهای بهداشتی اهمیت دارند (مانند بیمارستانها، آزمایشگاهها یا کلاسهای درس)، نرخ تعویض هوا (ACH) بهعنوان شاخص طراحی تعریف میشود. فرمول محاسبه CFM بر اساس ACH به صورت زیر است:
که در آن:
V: حجم فضای مورد نظر بر حسب فوت مکعب
ACH: نرخ تعویض هوا (تعداد دفعات تعویض کامل هوا در ساعت)
برای محاسبه V، ابتدا باید ابعاد فضا (طول، عرض، ارتفاع) به فوت تبدیل شده و حاصلضرب آنها محاسبه شود. این روش برای کنترل کیفیت هوا و تأمین هوای تازه طراحی میشود و مقادیر ACH بسته به نوع فضا متفاوت است (مثلاً 2-4 برای اتاقهای نشیمن، تا 20-25 برای اتاق عمل).
مثال:
فرض کنید اتاقی دارید با:
حجم 100 متر مکعب و نرخ تعویض هوا 6 بار در ساعت
a) تبدیل متر مکعب به فوت مکعب:
b) محاسبه CFM
3- محاسبه CFM بر اساس سطح کانال و سرعت هوا
در مرحله انتخاب تجهیزات کانالکشی و فن، یکی از روشهای عملی، استفاده از رابطه بین سرعت جریان هوا و سطح مقطع کانال است:
که در آن
A: سطح مقطع کانال بر حسب فوت مربع
V: سرعت جریان هوا بر حسب فوت بر دقیقه (FPM)
این رابطه امکان تحلیل فشار استاتیکی، صدای سیستم و سرعت بهینه هوا در کانال را فراهم میکند و مکمل دو روش پیشگفته در فرآیند طراحی است.
جمعبندی و نتیجهگیری
در طراحی سیستمهای هواساز، برآورد دقیق CFM از چند منظر دارای اهمیت است: تضمین آسایش حرارتی، حفظ استانداردهای کیفیت هوا و بهینهسازی مصرف انرژی. بسته به هدف طراحی، نوع فضا و محدودیتهای پروژه، از سه روش اصلی شامل محاسبه بر اساس بار حرارتی، حجم و نرخ تعویض هوا، و مشخصات کانال استفاده میشود. استفاده همزمان از این روشها در طراحی حرفهای، باعث افزایش دقت و عملکرد سیستم خواهد شد.
دیدگاه خود را بنویسید