آب به دلیل ظرفیت گرمایی ویژه و رسانایی حرارتی بالای آن، روش کارآمدتری برای توزیع انرژی به شکل گرمایش و سرمایش در اطراف ساختمان نسبت به سیستمهای «هوا» ارائه میکند.
این بخش برای ارائه یک نمای کلی از سیستم های مبتنی بر آب زیر در نظر گرفته شده است:
- سقف های سرد (از جمله سقف ها و قایق ها / بادبان ها).
- پرتوهای سرد (شامل فعال و غیرفعال).
- سیستم های دیگر (از جمله پرتوهای سرد چند سرویس «MSCB» و پرتوهای سرد کاست تخلیه چهار طرفه).
تیرهای سرد و سقف های سرد به دمای آب خنک کننده نسبتاً متوسطی (14 تا 17 درجه سانتیگراد) نیاز دارند که می توان آن را با استفاده از ذخیره آب سرد طبیعی یا خنک کننده رایگان از هوای بیرون در طول دوره های سال بسته به آب و هوا بدست آورد.
همچنین، هنگامی که از خنک کننده مکانیکی استفاده می شود، به دلیل CoP (ضریب عملکرد) چیلر بالاتر، می توان به عملکرد انرژی بهتری دست یافت. در جایی که از پرتوهای سرد برای گرمایش استفاده می شود، وضعیت مشابه است، زیرا می توان از منابع حرارتی با دمای پایین یا پمپ های حرارتی با دمای جریان آب معمولاً 30 تا 45 درجه سانتی گراد استفاده کرد.
سقف های سرد تابشی
سقف های سرد تابشی معمولاً یک سیم پیچ یا عنصر آب سرد را در قسمت پشتی مواد تکمیل سقف قرار می دهند. به طور معمول، این به معنای ماتریس لوله مسی در پشت کاشیها یا پانلهای سقف فلزی است. عایق معمولاً در سطح بالایی سقف سرد اعمال می شود، زیرا خنک کننده مفید در فضای زیر سقف لازم است.
همانطور که آب سرد از سیم پیچ عبور می کند، سطح سقف خنکی را ارائه می دهد که خنک کننده فضا را هم با تابش و هم با همرفت فراهم می کند.
"خنک کننده تابشی" شامل جذب مستقیم گرمای تابش شده از سطوح گرم داخل اتاق است، که زمانی اتفاق می افتد که سطوح سردتری برای سطوح گرمتر قابل مشاهده باشند. این نوع سیستم منجر به سرعت کم هوا با توزیع یکنواخت دما در منطقه اشغال شده می شود و در نتیجه سطوح راحتی بسیار خوبی را فراهم می کند.
سقف های سرد تابشی سطح قابل قبولی از نظر معماری را فراهم می کنند که می توان در آن طیف وسیعی از خدمات را تعبیه کرد. آنها همچنین معمولاً می توانند با فضای خالی سقف کم عمق قرار گیرند، بنابراین زمانی که فضای عمودی محدود است مناسب هستند. یک سیستم تهویه جداگانه برای تامین هوای تازه به فضا مورد نیاز است.
شکل زیر یک چشم انداز سطح پایین را با برش نشان می دهد که عناصر سقف سرد شده را به سطح پشتی پانل/کاشی نشان می دهد.
شکل زیر نشان می دهد که چگونه عناصر آب سرد به هم متصل شده و به لوله های توزیع جریان و برگشت آب متصل می شوند. همین اصل می تواند برای پانل ها/کاشی های "Bonded" و "Lay-in" اعمال شود.
سقف های سرد تابشی (گچ کاری)
در طراحی مدرن HVAC، استفاده از سیم پیچ های پلاستیکی مویین با قطر کوچک برای ادغام سیستم های گرمایش و سرمایش تابشی در سازه های ساختمانی به طور فزاینده ای محبوب می شود. این سیم پیچ ها به دقت روی سقف یا دیوار محکم می شوند و امکان توزیع یکنواخت دما در سطح را فراهم می کنند. برای به حداکثر رساندن راندمان این سیستم ها، یک گچ نازک تخصصی به عنوان پوشش استفاده می شود. این نه تنها جذابیت زیبایی شناختی را افزایش می دهد، بلکه تاثیر هدایت حرارتی پایین گچ را نیز به حداقل می رساند. طراحان با انتخاب یک گچ با خواص بهینه، از انتقال حرارت موثر، ارتقاء کنترل آب و هوای کم مصرف و کمک به راحتی کلی در فضا اطمینان حاصل می کنند.
قایق/ بادبان های سرد تابشی و همرفتی
قایقها یا بادبانهای خنکشده تابشی و همرفتی، یک سیم پیچ یا عنصر آب سرد را در قسمت پشتی پانلهای مسطح بزرگی که در زیر کف یا سقف معلق هستند، ترکیب میکنند. هیچ عایق در پشت پانل نصب نشده است زیرا دستگاه خنک کننده در فضای اتاق است و تمام خنک کننده ها (تابش و همرفت) خنک کننده مفیدی هستند (شکل زیر را ببینید).
همانطور که آب سرد از طریق سیم پیچ جریان می یابد، سطح زیرین قایق یا بادبان دقیقاً مانند سقف سرد تابشی با خنک کننده تابشی و همرفتی عمل می کند. هوای بالای قایق یا بادبان نیز خنک می شود و این خروجی همرفتی اضافی را در حالی که بر روی لبه های قایق ها یا بادبان ها به سمت پایین جریان می یابد، فراهم می کند.
شکل و اندازه قایق ها یا بادبان ها را می توان تغییر داد تا نیازهای معماری را برآورده کند و خدمات به راحتی قابل ادغام باشد. از آنجایی که شکاف مورد نیاز بالای قایق یا بادبان ها کوچک است، آنها برای جاهایی مناسب هستند که فضای عمودی محدود است. بادبان ها همچنین می توانند برای گرمایش تابشی کارآمد استفاده شوند.
سیستم های سقف سرد همرفتی
این سیستمها معمولاً شامل چارچوبی از بالههای زاویهدار (معمولاً آلومینیومی) با یک لوله آب سرد یا راه آب (معمولاً مسی) هستند که در مرکز هر باله زاویهدار یکپارچه شده است (شکل زیر را ببینید).
انتقال حرارتی از آب به مس به آلومینیوم وجود دارد و در نتیجه باله ها خنک می شوند. در نتیجه، نسبت بیشتری از خنکسازی با همرفت هوا از طریق پرههای زاویهدار به جای تابش مستقیم به دست میآید. این نوع سیستم می تواند سطوح خنک کننده بالاتری نسبت به یک سیستم تابشی معمولی داشته باشد، اما کمتر از یک پرتو سرد منفعل.
عملکرد و ویژگی ها
خلاصه ای از ویژگی های سیستم های سقف سرد را می توان در جدول زیر مشاهده کرد. جدول بر اساس:
- الف) BS.EN14240
- ب) اختلاف دما اتاق به میانگین دمای آب 8 درجه کلوین
- ج) اختلاف دمای برگشت جریان آب 2 درجه کلوین
- د) دمای اتاق 24 درجه سانتی گراد
- ه) میانگین دمای آب 16 درجه سانتی گراد
- و) مساحت سقف فعال به عنوان درصد مساحت کل سقف 80 درصد به جز رافت ها و بادبان ها که 67 درصد هستند.
| مشخصه | سقف تابشی خوابانده شده / چسبانده شده (بخش 3.1) | پرداخت گچ (بخش 3.2) | تابشها/کلکهای همرفتی/بادبان (بخش 3.3) | سیستم های همرفتی (بخش 3.4) |
|---|---|---|---|---|
| ظرفیت خنک کننده بالقوه * | ||||
| W/m² منطقه فعال | 60/90 | 55/65 | 80/120 | 110 |
| W/m² مساحت کف | 48/72 | 44/52 | 54/80 | 88 |
| کاشی های سقف | آلو/فولاد سوراخ شده | گچ مخصوص | آلو/فولاد سوراخ شده یا ساده | لت های باز آلو/استیل |
| طرح | برای استفاده در کاشی های معمولی | گچ مخصوص | پانل های مسطح بزرگ آویزان شده از کف یا دال بدون عایق پشت پانل ها | برای استفاده با سقف های کاذب معمولی نیست |
| آکوستیک | ||||
| جذب آکوستیک | خوبی | فقیر | سیستم مجزا | سیستم مجزا |
| تضعیف اتاق به اتاق | خوبی | خوبی | سیستم مجزا | سیستم مجزا |
| ملاحظات مهم | ||||
| عملکرد حرارتی | کیفیت آب - به بخش 9.3.3 مراجعه کنید | نیاز به گچ نازک مخصوص | فاصله بین کف و پشت پانل همچنین فاصله بین پانل های مجاور | شکاف هوای برگشتی در اطراف محیط سقف |
| شرایط آسایش | عالی | عالی | خوبی | خوبی |
| هزینه نسبی سیستم | متوسط | متوسط/بالا | متوسط | زیاد |
پرتوهای سرد
جزء اصلی انتقال حرارتی برای پرتوهای سرد یک مبدل حرارتی باله و لوله است که اغلب به عنوان سیم پیچ شناخته می شود. ردیف لوله های مسی به هم پیوسته معمولاً به پره های آلومینیومی رسانای حرارتی متصل می شوند. سپس این آرایش در یک محفظه ورق فلزی نصب می شود که می تواند به صورت زیر باشد:
- آزادانه از یک زیرانداز آویزان شده است، یا
- نصب شده در بالای سقف فلزی سوراخ دار (فقط تیر غیرفعال)، یا
- یکپارچه شده در یک سیستم سقف کاذب.
پرتوهای سرد با استفاده از همرفت به جای تابش کار می کنند. به دلیل مساحت سطح باله بزرگتر، عملکرد حرارتی بالاتری را می توان با تیرهای سرد در مقایسه با سقف های سرد بدست آورد. با این حال، در فرآیند انتخاب باید دقت شود تا اطمینان حاصل شود که سرعت هوای بالا در منطقه اشغال شده ایجاد نمی شود.
خلاصه
تیرهای سرد معمولاً به صورت یک بانک از لولههای پرهدار تشکیل میشوند که به صورت مربع یا مستطیل مرتب شدهاند. لوله آب سرد را منتقل می کند و هنگامی که در قسمت زیرین یک طبقه ساختاری محصور و محکم می شود، واحد شبیه یک تیر می شود. یک پوشش بیرونی از ورق فلزی می تواند برای محصور کردن لوله های مارپیچ استفاده شود و این ممکن است برای تشویق همرفت از طریق بانک لوله های پره دار سوراخ شود. یک اثر خنک کننده غیرفعال با همرفت طبیعی است، اما خنک کننده فعال را می توان با استفاده از منبع هوای اولیه مبتنی بر فن به دست آورد. برای پنهان کردن نصب، ممکن است سطح زیرین جعبه با یک سقف کاذب سوراخ شده تکمیل شود.
سقف های سرد در اصل با لوله های آب سرد تعبیه شده در زیر یک دال کف بتنی طراحی شده اند. افزایش اسمی در عمق دال با عدم نفوذ بصری لوله ها توجیه می شود. این شکل از خنک کننده تابشی دارای این عیب است که یک جرم حرارتی بالا در دال بتنی ایجاد می کند که به کنترل ترموستاتیک دیر پاسخ می دهد. این تاسیسات همچنین می توانند "باران داخلی" یا تراکم در سطح زیرین تابشی دال ایجاد کنند. برای جلوگیری از خیس شدن سقف، یک تغییر معلق ترجیح داده می شود، با گزینه تامین هوای اولیه کمکی یا فن محور از طریق سوراخ های سقف. این سوراخ ها اثر همرفتی را نیز افزایش خواهند داد.
