خنک‌سازی تابشی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

منظور از سیستم خنک سازی تابشی، سطوح با دمای کنترل شده است که دمای داخل را طی رفع گرمای محسوس خنک سازی می نمایدو بطوری که بیش از نیمی از روند انتقال گرما از طریق تابش گرمایی صورت می‌گیرد.[۱] گرما از اشیای ساکن، تجهیزات و روشنایی در فضا در سطوح خنک تر به جریان می‌افتد تا مادامی که دمای آنها گرم تر از سطوح خنک تر باشد و آنها در خط دید سطوح خنک شده قرار می‌گیرند. فرایند تبادلات تابشی اثرات قابل چشم پوشی بر دمای هوا دارد، اما در طول فرایند هرفت، دمای هوا کمتر از زمانی خواهد بود که هوا در تماس با سطوح خنک شده قرار گیرد. در سیستم‌های خنک سازی تابشی از اثرات عکس سیستم‌های تابش گرمایی بهره می‌برند که خود بستگی به فرایند جریان گرما از سطوح گرما یافته در اشیاء و ساکنین دارد.

طراحی سیستم[ویرایش]

سیستم‌های خنک سازی تابشی معمولاً هیدرونیکی هستند و روند خنک سازی با استفاده از به گردش د رآوردن آب در لوله‌ها با تماس گرمایی با سطح آن صورت می‌گیرد. نوعاً، آب به جریان درآمده تنها بین ۲ تا ۴ درجه سانتی گراد است که خود کمتر از دمای هوای مطلوب داخلی می‌باشد.[۲] در طول زمانی که توسط سطوح فعال خنک سازی شده جذب گردد، گرما توسط آب در حال جریان از طریق مدار هیدرونیکی از دست می‌رود، از طرفی آب گرم شده را با کولر آبی جایگزین می‌کنند.

حال از آنجایی که بیشتر فرایندهای خنک سازی طی از دست رفتن گرمای محسوس از طریق تبادل تابشی با افراد و اشیاء و نه هوا صورت می‌گیرد، راحتی گرمایی در ساکنین تنها با دمای هوای داخلی گرم تر بدست می‌آید که در مقایسه با سیستم‌های خنک سازی بر پایه هوا بیشتر قابل توجه است. در نتیجه ظرفیت بالای خنک سازی آب و رسیدن آن به سطوح خنک تر بطور تقریبی با دمای هوای داخلی مطلوب، سیستم‌های خنک سازی تابشی بطور بالقوه با کاهش مصرف انرژی خنک سازی همراه بوده است.[۳] در نتیجه بارهای نهان (رطوبت) از ساکنین، فیلترینگ و فرایندهای آن بطور کلی توسط سیستم‌های وابسته قابل مدیریت خواهد بود. خنک سازی تابشی نیز همچنین بهمراه استراتژی‌های کارآمدی انرژی همچون فوران در طول شب، خنک سازی تبخیری غیر مستقیم و یا پمپاژهای گرمایی با منبع زمینی روی کارآمده است که خود لازمه وجود تفاوت‌های جزیی در دمای بین دمای هوای داخل و سطوح خنک شده می‌باشد.[۲]

انواع سیستم‌ها[ویرایش]

این خود در حالی است که رده گسترده‌ای از فناوری‌های سیتمی، دو نوع اولیه از سیستم‌های خنک سازی تابشی به چشم می‌خورد. اولین نوع از این سیستم‌ها به گونه‌ای است که روند خنک سازی از طریق نمای ساختمان، بویژه شیارها صورت می‌گیرد. این سیستم‌ها نیز همچنین با نام سیستم‌های ساختمانی فعال شده گرمایی شناخته‌اند.[۴] دومین نوع از این سیستم‌ها روند خنک سازی از طریق پانل‌های تخصصی صورت می‌گیرد. در سیستم‌هایی که از شیارهای بتنی استفاده شده‌اند، بطور معمول مقرون به صرفه تر از سیستم‌های پانل می‌باشد و از این رو مزایایی همچون توده گرمایی را بهمراه دارد. این خود در حالی است که با کنترل سریع دمایی و قابلیت برگشت‌پذیری را بهمراه داشته است.

شیارهای خنک شده[ویرایش]

خنک سازی تابشی از شیارها از یک فضا در قسمت کف و یا سقف صورت می‌گیرد. از آنجایی که سیستم‌های خنک سازی تابشی در قسمت کف بیشتر تعبیه شده‌اند، انتخاب بارز همان بکارگیری سیستم گردش مشابه برای آب خنک شده می‌باشد. این خود در حالی است که این مورد در برخی موراد صدق می‌کند، رساندن جریان خنک سازی از سقف خود مزایای متعددی را بهمراه داشته است. در ابتدای امر به آسانی می‌توان سقف در معرض اتاق به نسبت قسمت کف قرار داد. این خود کارایی توده گرمای را بیشتر می‌سازد. نواحی کف با پوشش بخش زیرین و اثاثیه منزل از کارایی این سیستم تا به حدی کاسته‌اند. ثانیاً، تبادل گرمای همرفتی بیشتر از طریق سقف‌های خنک سازی شده در طول افزایش هوای گرم رخ می‌دهد. این خود موجب ورود هوای بیشتر در تماس با سطوح خنک تر می‌گردد. روند خنک سازی از طریق کف بیشتر محسوس خواهد بود، در طول زمانی که میزان بیشتری از نور خورشید طی نفوذ خورشید در اختیار داشته باشیم، بطوری که کف خنک تر به آسانی می‌تواند این بارها را در مقایسه با سقف رفع نماید.[۲] شیارهای خنک شده در مقایسه با پانل‌ها توده گرمایی بیشتری را بهمراه دارند و از این رو مزایای بیشتری در خارج از تعلیقات دمایی روزانه بهمراه دارد. شیارهای خنک شده هزینه کمتری در هر واحد از مساحت سطح بهمراه دارند، بطوری که بیشتر در سازه‌ها جمع‌بندی شده‌اند.

پانل‌های سقفی[ویرایش]

معمولاً پانل‌های خنک سازی تابشی به سقف‌ها اتصال یافته‌اند، اما نیز همچنین به دیواره‌ها اتصال یافته‌اند. معمولاً آنها از سقف به حالت معلق در می‌آیند، اما نیز همچنین به شکل مستقیم در سقف‌های پایین‌تر با حالت متوالی تجمع یافته‌اند. سازه‌های تعدیل یافته از قابلیت انعطاف‌پذیری بیشتری از نظر جایگیری و بهمراه روشنایی و دیگر سیستم‌های الکترونیکی برخوردار بوده‌اند. وجود توده گرمایی کمتر در مقایسه با شیارهای خنک شده به این معناست که آنها به آسانی نمی‌توانند از مزایای خنک سازی منفعل در ذخیره گرمایی بهره‌مند گردند، اما پانل‌ها به شکل سریع تری می‌توانند تغییرات در دمای هوای بیرون را تنظیم نمایند. پانل‌های خنک شده تناسب بیشتری با ساختمان‌های فضا بهمراه دارند و از طرفی واریانس قابل توجهی در بارهای خنک سازی دارا می‌باشند. پانل‌های روزنه دار نیز همچنین از میرایی صوتی بهتری در مقایسه با شیارهای خنک شده برخوردار می‌باشند. پانل‌های سقفی نیز همچنین از تناسب بالایی در طول متصل ساختن آن به سقف برخوردارند. پانل‌های سقفی خنک شده به آسانی با تهویه تأمین شده از سقف درهم آمیخته شده‌اند. این پانل‌ها در نظر دارند تا هزینه واحدهای بیشتری از مساحت سطح را در مقایسه با شیارهای خنک شده را متحمل گردند.

مزایای آن[ویرایش]

سیستم‌های خنک سازی تابشی با مصرف انرژی کمتری در مقایسه با سیستم‌های خنک سازی قراردادی همراه می‌باشند که خود براساس تحیقات صورت گرفته توسط آزمایشکاه Lawrence Berkeley صورت گرفته است. انرژی خنک سازی تابشی خود رابطه مستقیمی با آب و هوا دارد، اما بطور میانگین ذخایر ایالت متحده آمریکا در رده ۳۰ درصد قرار دارد که در مقایسه با سیستم‌های قراردادی بیشتر قابل توجه است. در این بین نواحی خنک و مرطوب تر با دخیره انرژی ۱۷ درصدی همراه می‌باشد و از طرفی در نواحی خشک با ذخیره ۴۲ درصدی همراه می‌باشد.[۳] در نواحی گرم و با آب و هوای خشک بیشترین مزیت را در خنک سازی تابشی بهمراه دارد، بطوری که بیشترین میزان خنک سازی طی از دست رفتن گرمای محسوس بهمراه دارد. این خود در حالی است این تحقیقات جنبه اطلاع رسانی دارد، بیشتر تحقیقات با هدف بررسی ابزارهای شبیه‌سازی و رویکردهای سیستم‌های مجتمع روی داده است. بیشتر ذخیره انرژی نیز همچنین رابطه مستقیمی با میزان انرژی کمتر دارد که خود لازمه پمپاژ آبی می‌باشد که آن را در سمت مخالف هوای توزیع یافته با فن‌ها قرار گرفته است. طی کوپلینگ سیستم با توده ساختمانی، خنک سازی تابشی می‌تواند با خنک سازی کمتری در ساعات خاموشی شب همراه گردد. این گونه به نظر می‌رسد که خنک سازی تابشی با هزینه‌های اولیه کمتر و هزینه‌های چرخه طول عمر در مقایسه با سیستم‌های قرار دادی همراه بوده است.[۵] هزینه‌های اولیه کمتر عمدتاً رابطه مستقیمی با ساختار و مولفه‌های طراحی تعبیه شده در آن دارد، این خود در حالی است که هزینه‌های کمتر چرخه طول عمر ناشی از حفاظت و نگهداری رو به کاهش یافته بوده است. اگرچه، مطالعات اخیر در روند مقایسات بازگرمادهی در مقابل نوردهای خنک شده فعال و DOAS چالش‌هایی در کاهش هزینه‌های اولیه دارد که خود ناشی افزودن هزینه‌های پمپاژ می‌باشد.[۶]

فاکتورهای محدود کننده[ویرایش]

حال با توجه به پتانسیل شکل گیری فشرده در سطح تابشی خنک (ناشی از صدمات آبی، قالب گیری و یا موارد مشابه)، سیستم‌های خنک سازی تابشی به شکل گسترده بکار گرفته نشده‌اند. روند متراکم سازی ناشی از رطوبت خود یک فاکتور محدود کننده با ظرفیت خنک سازی در سیستم‌های خنک سازی تابشی بوده است. دمای سطح نباید کمتر و یا مساوی دمای نقطه شبنم در فضا باشد. برخی از استانداردها یک محدودیت را برای تعیین رطوبت نسبی در فضا بین ۶۰ یا ۷۰ درصد در نظر گرفته‌اند. دمای هوا ۲۶ درجه سانتی گراد (۷۹ درجه فارانهایت) خود به معنای نقطه شبنم بین ۱۷ و ۲۰ درجه سانتی گراد (۶۳ درجه فارانهایت و ۶۸ درجه فارانهایت) می‌باشد. اگرچه شوهدی در این زمینه وجود دارد که کاهش دمای سطح کمتر از دمای نقطه شبنم در یک دوره کوتاه موجب فشرده سازی نشده است. البته نیز همچنین کاربرد سیستم‌های مازاد همچون رطوبت زاها و یا DOAS توانسته‌اند محدودیت‌هایی در رطوبت بوجود آورند و از این رو موجب افزایش ظرفیت خنک سازی گردند. دمای پانل‌های سطح غیر یکنواخت به شکل کلی رابطه مستقیمی با کاربرد پانل‌های خنک سازی تابشی در فضاهای درونی دارد.[۷]

منابع[ویرایش]

  1. name="ASHRAE">ASHRAE Handbook. HVAC Systems and Equipment. Chapter 6. Panel Heating and Cooling Design. ASHRAE. 2008. 
  2. ۲٫۰ ۲٫۱ ۲٫۲ name="Olesen2008">Olesen, Bjarne W. (September 2008). "Hydronic Floor Cooling Systems". ASHRAE Journal. 
  3. ۳٫۰ ۳٫۱ name="stetiu">Stetiu, Corina (June 1999). "Energy and peak power savings potential of radiant cooling systems in US commercial buildings". Energy and Buildings 30 (2): 127–138. doi:10.1016/S0378-7788(98)00080-2. 
  4. Gwerder, M.; B. Lehmann, J. Tödtli, V. Dorer and F. Renggli (July 2008). "Control of thermally-activated building systems (TABS)". Applied Energy 85 (7): 565–581. doi:10.1016/j.apenergy.2007.08.001. 
  5. name="Mumma2002">Mumma, S.A. (2002). "Chilled ceilings in parallel with dedicated outdoor air systems: Addressing the concerns of condensation, capacity, and cost". ASHRAE Transactions 108 (2): 220–231. 
  6. name="Stein and Taylor 2013">Stein, Jeff; Steven T. Taylor (2013). "VAV Reheat Versus Active Chilled Beams & DOAS". ASHRAE Journal 55 (5): 18–32. 
  7. name=Saber2014>Saber, Esmail M.; Iyengar, Rupesh; Mast, Matthias; Meggers, Forrest; Tham, Kwok Wai; Leibundgut, Hansjürg (December 2014). "Thermal comfort and IAQ analysis of a decentralized DOAS system coupled with radiant cooling for the tropics". Building and Environment 82: 361–370. doi:10.1016/j.buildenv.2014.09.001.