بارهای سرمایشی مقدار گرمایی که ساختمان در روز گرم تابستان در واحد زمان می گیرد. برعکس بارهای حرارتی ساختمان که عوامل به وجود آورنده آن محدود است. عوامل تشکیل دهنده بار سرمایشی مختلف است و شامل موارد متعددی در داخل و خارج ساختمان است.
- بارهای سرمایشی ساختمان شامل موارد زیر می شود که به آنها به صورت مختصر می پردازیم.
بنابراین از به دست آوردن این بارها، از جمع این پارامترها با هم، بار سرمایشی کل به دست می آید.
- در کشور ما بیشترین بار سرمایشی در ساعت 16 الی 18 در اول مردادماه اتفاق می افتد.
جدول ساعت وقوع حداکثر بار حرارتی برای جهات مختلف جغرافیایی برای کشور ایران
| اتاق هایی که پنجره و دیوارخارجی آن ها به جهت زیر قرار دارند | ساعت |
| شرق | 9 تا 10 |
| جنوب | 12 تا 2 |
| غرب | 4 تا 6 |
| شمال | 8 تا 9 یا 6 تا 8 |
| محاسبه کل ساختمان در تمام جهات | 4 تا 6 |
در محاسبه بار بیشتر از پارامترها و روش های تعیین شده در استاندارد ASHRAE استفاده می شود. در استاندارد ASHRAE براساس حداکثر دمای خشک و تر تعیین می شود. هرچند پارامترهای دیگری مثل بار روشنایی و سایر وسایل برقی گرمایی و اشخاص تأثیر زیادی در بار سرمایی دارد، البته این پارامترها تا حدی نامشخص است و این موضوع باعث می شود همیشه ضریب اطمینان (safety factor) را در انتها محاسبه کنیم.
بار سرمایشی به چند عامل بستگی دارد:
چند مورد از عوامل مؤثر بر بار سرمایشی را در ذیل به صورت مختصر بیان می کنیم:
- موقعیت جغرافیایی ساختمان (طول و عرض جغرافیایی و ارتفاع از سطح دریا)
- ویژگی های ساختمان (جنس و رنگ ساختمان و پنجره و نحوه قرارگیری پنجره ها)
- تجهیزات الکتریکی
- تجهیزات روشنایی
- منابع و لوله
- نرخ هوای تازه ورودی به ساختمان
کسب حرارت تشعشعی از خورشید توسط پنجره ها
یکی از عوامل مهم که موجب گرم شدن ساختمان می شود، حرارت اکتسابی خورشیدی(SHG:solar Heat Gain ) از طریق پنجره ها و شیشه های خارجی است که از روش زیر محاسبه می شود:
Q=SHG×A×K1× K2×K3×K4×K5×K6
Q: بار سرمایشی ناشی از تشعشع خورشید به پنجره ها، شیشه ها که واحد آن Btu/hr است.
SHG: حرارت تشعشی ناشی از پنجره ها و شیشه های خارجی است که بر حسب عرض جغرافیایی موقعیت برای هر یک از ماه های سال و در ساعات مختلف روز به دست می آید.
A: مساحت پنجره که واحد آن ƒt2 است.
K1: ضریب تصحیح
ضریبی که براساس نوع شیشه و رنگ کرکره ها که از داخل یا خارج، پنجره را می پوشاند به دست می آید.
K2: ضریب ذخیره
تمام حرارت تابش شده از خورشید جذب نمی شود بلکه مقداری از آن با توجه به مصالح استفاده شده در سیستم جذب و ذخیره می شود. بنابراین متناسب با وزن مواد ساختمانی به دست می آید که ضریب ذخیره نام دارد.
K3: ضریب قاب پنجره
K4: ضریب ارتفاع
به ارتفاع محیط از سطح دریا بستگی دارد.
K5: ضریب نقطه شبنم
K6: ضریب پاکیزگی
این ضریب به گردوغبار و مه آلود بودن هوای محیط بستگی دارد.
- محاسبه بار سرمایشی جداره های خارجی(سقف، دیوارهای خارجی و درب)
تلفات برودتی جداره ها شامل تلفات از جداره های خارجی و داخلی می باشد که محاسبه آن ها توسط فرمول زیر به دست می آید. معمولا در ساختمان هایی با کاربری مشابه بارهای سرمایشی جداره های داخلی قابل صرف نظر کردن است.
Q=U×A×ΔTe
- محاسبه بار سرمایشی هدایتی پنجره ها
تلفات سرمایشی پنجره ها از فرمول زیر محاسبه می شود:
Q=(U×A)window×ΔT
- در این رابطه U،A وΔT به ترتیب ضریب انتقال حرارت کلی پنجره، مساحت پنجره و اختلاف دمای طرح داخل و خارج می باشد.
- محاسبه بار سرمایشی ناشی از روشنایی
لامپ های موجود در ساختمان همیشه مقداری گرما به محیط داخل انتقال می دهند که از رابطه زیر به دست می آید:
Q=3.41×W×Fu×Fs×CLF
Q: بار ناشی از روشنایی ها که واحد آن Btu/hr است.
W: مقدار کل حرارت لامپ ها بر حسب وات.
Fu: ضریب استفاده از روشنایی
Fs: ضریب نوع لامپ
CLF: ضریب تبدیل گرمای روشنایی به بار سرمایشی
- اگر تعداد و وات روشنایی ها ی قابل استفاده در ساختمان تعیین نشده باشد، از رابطه زیر استفاده می کنیم:
W=K×A
K: چگالی روشنایی است که برای انواع کاربری شامل موارد زیر است:
- فضاهای مسکونی برابر 3.
- فضاهای اداری، تجاری، |آموزشی و درمانی می توان برابر 2.5 قرار دادو
- فضاهای کنترل شده و خاص برابر 5.
- فضاهای انبار و مشابه برابر 5.
- فضاهای موزه و کتابخانه برابر 3.5.
- محاسبه بار سرمایشی افراد
متابولیسم بدن به گونه ای است که حرارت تولید می کند، بدن این حرارت را به صورت تشعشع، هدایت و جابجایی به محیط انتقال می دهد، که میزان آن به درجه حرارت محیط، میزان فعالیت فرد، جنسیت و سن وسال بستگی دارد. مقدار گرمای محسوس و نهان تولید شده برای هر نفر بر حسب شدت فعالیت در محیط های متفاوت و دمای خشک اتاق متفاوت است.
بار سرمایش از فرمول زیر محاسبه می شود:
(ضریب همزمانی)×(بار برودتی نفرات بر حسب Btu بر ساعت)=Q
به طور متوسط برای هر نفر بار نهان و محسوس برابر 400 الی 450 (Btu/h) در نظر گرفته می شود.
- محاسبه بارهای سرمایشی ناشی از نفوذ هوای خارج
هوای خارج دارای بار سرمایشی زیادی می باشد که باید آن را محاسبه نمود. ابتدا به روش حجمی یا درزی مقدار CFM هوای تازه را به دست می آوریم سپس با استفاده از فرمول های مربوطه مقادیر بار نهان و بار محسوس را تعیین کرده و در نهایت با جمع کردن این 2 مقدار، مقدار کل تلفات سرمایشی ناشی از نفوذ هوا به دست می آید.
Qtotal=Qs+QL
- محاسبه بار سرمایشی ناشی از تهویه ساختمان (هوای تازه)
تا اینجا ما با بارهای سرمایشی مختلف آشنا شدیم که از مجموع این بارها، مقدار بار سرمایشی واقعی فضا به دست می آید. اما لازم به ذکر است که این مقدار، میزان بار واقعی فضا را نشان می دهد، به طوری که دستگاه تولید کننده سرما، بار اسمی یا نامی (باری که دستگاه به واسطه حداکثر استفاده فضا از دستگاه به مقداری بیشتر از مقدار واقعی طراحی می شود) را داراست. پس مقدار هوای تازه در این قسمت حرف اول را می زند. مقدار هوا(CFM) از طریق فرمول قسمت قبل مجموع بارهای نهان و محسوس را محاسبه کرده که همان بار سرمایشی ناشی از تهویه ساختمان است. اختلاف دیگر میان این قسمت و قسمت قبلی این است که اختلاف دما و رطوبت مطلق موردنظر در این محاسبات اختلاف دما و رطوبت مطلق هوای تازه و هوای خروجی از کویل سرمایشی است:
(Ti – Tc) & (Wi – Wc)
- بارهای سرمایشی متفرقه
عوامل دیگری به جز موارد ذکر شده وجود دارند که موجب افزایش بار سرمایشی می شود که به آن ها اشاره می کنیم:
- بار سرمایشی ناشی از لوازم و تجهیزات پخت وپز
- اگر در یک محیط اداری یا خانگی از کامپیوترهایی استفاده می شود، بار ناشی از آن تجهیزات عبارت است از:
Q=S×S – 20
S نشان داهنده ی مساحت سطح مانیتور است.
- برای سهولت در محاسبات در محیط هایی که از کامپیوتر و دستگاه کپی و … به صورت کم استفاده می شود، بار ناشی از آن ها را 0.75 وات برفوت مربع گرفت. به صورت متوسط این بار 1.5 وات بر فوت مربع و به صورت سنگین این بار را 2 وات بر فوت مربع دانست.
