تهویه مطبوع چیست؟

بشر از ابتدا به دنبال احساس راحتی بیشتر در محل سکونت خود بوده است و یکی از مهمترین عوامل موثر بر احساس راحتی، شرایط دمایی محیط اطراف می باشد. به همین دلیل انسان همواره به دنبال رسیدن به فضایی با دمای متعادل برای زندگی بوده است، برای مثال یکی از عوامل سکونت انسان‌های اولیه در انتهای غارها، کاهش تاثیر دمای هوای محیط بر دمای محل سکونت بود. همچنین می‌توان به استفاده از بادگیرها به عنوان سیستم تهویه نیز اشاره کرد. در ساختمان‌های مکشوفه توسط باستان‌شناسان در روم باستان نیز مشاهده شده است که در زیر محل سکونت افراد فضای خالی وجود داشته است و گرمای حاصل از سوختن چوب که برای پخت و پز استفاده میشد، ابتدا از زیر ساختمان عبور کرده و سپس در محیط اطراف تخلیه می‌شده است. به عبارتی دیگر رومیان باستان اولین افرادی بودند که از سیستم گرمایش از کف استفاده می‌کردند!

به طور کلی تهویه مطبوع به معنای ایجاد شرایط آسایش حرارتی در محیط سکونت افراد می‌باشد. موارد زیادی بر آسایش حرارتی افراد تاثیر دارد و برای تامین آسایش حرارتی باید عوامل زیادی از جمله میزان دما و رطوبت، میزان آلاینده‌ها، تزریق هوای تازه، اندازه ذرات غبار و …  کنترل شود. در صورتی که هریک از موارد فوق در میزان ایده‌آل نباشند، انسان در شرایط آسایش حرارتی قرار نمی‌گیرد. بنابراین سیستم تهویه مطبوع باید علاوه بر کنترل تمامی موارد فوق، توانایی تنظیم آن‌ها را در مقادیر مناسب را داشته باشد. تاثیر هرکدام از این موارد در سیستم تهویه مطبوع در ادامه توضیح داده شده است.

بدن انسان همواره در حال از دست دادن گرما به محیط است و عمده انتقال حرارت صورت گرفته به دلیل اختلاف دمای بین بدن و محیط رخ می‌دهد. به همین دلیل مهمترین عامل در آسایش حرارتی انسان، دما می‌باشد و اولین اولویت تمامی سیستم‌های تهویه مطبوع تنظیم دما در محدوده مناسب می‌باشد. نحوه تاثیر دما در انتقال حرارت بدن انسان در بخش مقالات آسایش حرارتی به طور کامل توضیح داده شده است. در اینجا منظور از دما، دمای هوا نمی‌باشد، زیرا علاوه بر دمای هوا، دمای سطوح اطراف نیز بر میزان انتقال حرارت بین بدن و محیط اطراف تاثیر دارند. به همین دلیل در محاسبات همواره از دمای موثر استفاده می‌شود.

همانطور که می‌دانیم بدن انسان با محیط اطراف خود تبادل حرارتی انجام می‌دهد. قسمتی از این انتقال حرارت با هوای اطراف بدن صورت می‌گیرد، پس لازم است تا دمای محیط در مقدار مناسب تنظیم شود. از طرف دیگر بدن انسان با سطوح اطراف خود (نظیر دیوار، سقف، پنجره و …) نیز به صورت تشعشعی تبادل حرارت انجام می‌دهد. به دلیل وقوع انتقال حرارتی تابشی، دمای متوسط تابشی سطوح نیز لازم است تا کنترل شود. در انتقال حرارت تابشی بین سطوح، لازم است تا سطوح یکدیگر را ببینند، بنابراین ضریب دید سطوح نسبت به یکدیگر اهمیت دارد و در محاسبه دمای متوسط تابشی سطوح نیز استفاده می‌شود. دمای متوسط تابشی در حقیقت دمای یکنواختی در یک محفظه مجازی است، به صورتی که انتقال حرارت تابشی فردی که در داخل آن قرار دارد با انتقال حرارت تابشی همان فرد در شرایط واقعی برابر باشد.

قسمتي از تبادل حرارت صورت گرفته بين بدن انسان و محيط اطراف به دليل اختلاف رطوبت رخ مي‌دهد. اين انتقال حرارت به دو دليل تنفس و تعريق سطحي رخ مي‌دهد كه در بخش مقالات آسايش حرارتي شرح داده شده است. براي مثال در حالت تعريق، سطح رطوبت پوست انسان افزايش پيدا مي‌كند و اين رطوبت به بخار آب تبديل مي‌شود و به عبارت ديگر فرآيند تبخير رخ مي‌دهد. فرآيند تبخير گرماگير مي‌باشد و گرماي بدن انسان را جذب مي‌كند و به اين ترتيب انتقال حرارت بين بدن و محيط اطراف صورت مي‌گيرد. بنابراين سطح رطوبت محيط به شدت مهم مي‌باشد و سيستم تهويه مطبوع بايد بتواند تا رطوبت را در سطح ايده‌آل تنظيم كند. در صورتي كه رطوبت هوا بالا و يا پايين باشد انسان احساس نارضايتي مي‌كند و كارايي كمتري خواهد داشت.

يكي ديگر از وظايف سيستم تهويه مطبوع، تامين هواي تازه موزد نياز افراد مي‌باشد. منظور از هواي تازه، هوايي با درصد اكسيژن بالا و بدون آلودگي مي‌باشد. هر فرد با توجه به سطح فعاليت، جنسيت، سن و… نياز به مقداري هواي تازه دارد تا بتواند به طور مناسب فعاليت‌هاي روزمره خود را انجام دهد. براي مثال فردي كه در يك سالن مشغول بازي فوتبال مي‌باشد نسبت به فردي كه در يك اتاق مشغول كار اداري مي‌باشد به مقدار بيشتري اكسيژن و هواي تازه نياز دارد. سيستم تهويه مطبوع وظيفه تامين هواي تازه مورد نياز افراد را دارد و بايد بتواند مقدار مناسبي از هواي تازه را براي هر فضا تامين كند.

يكي ديگر از وظايف سيستم تهويه مطبوع كنترل ميزان آلاينده‌هاي موجود در هوا مي‌باشد. منظور از آلاينده هر ماده‌اي مي‌باشد كه در انسان احساس نارضايتي ايجاد مي‌كند، آلاينده مي‌تواند سمي باشد و به مرور باعث آسيب به بدن انسان شود (مانند منوكسيد كربن) و يا سمي نباشد و تنها احساس عدم رضايت در فرد ايجاد كند (مانند بوي نامطبوع). آلاينده‌هاي موجود در محل زندگي به دو دسته عمده ذرات و گازها تقسيم‌بندي مي‌شوند. ذرات آلاينده مي‌توانند به صورت جامد (گرد و خاك، دود و …) در هوا معلق باشند و يا به صورت ذرات مايع معلق در هوا باشند (مانند مه و مه‌دود). ذرات معلق بيولوژيكي مانند ويروس‌ها و باكتري‌ها نيز جزو آلاينده‌هايي هستند كه سيستم تهيوه مطبوع بايد غلظت آن‌ها را كنترل كند. برخي از آلاينده‌ها نيز به صورت گاز در هوا معلق هستند (مانند اكثر گازهاي آلاينده). هر يك از اين الاينده‌ها، با توجه به سايز آن‌ها، مي‌توانند بر عملكرد قسمتي از بدن تاثير بگذارند و سلامت فرد را تحت تاثير قرار دهند. سيستم تهويه مطبوع بايد توانايي آن را داشته باشد تا با توجه به نوع آلاينده موجود در فضا، با مكانيزم مناسب آلاينده‌ها را كنترل و از فضا تخليه كند.

همانطور كه بيان شد سيستم تهويه مطبوع يكي از مهمترين سيستم‌هاي مورد نياز هر فضايي مي‌باشد. از سوي ديگر در صورتي كه سيستم تهويه مطبوع مناسب براي فضا انتخاب نشود و يا طراحي مناسبي صورت نپذیرد، علاوه بر اينكه آسايش حرارتي را براي افراد تامين نمي‌كند، باعث هدر رفت هزينه و انرژي فراواني مي‌شود. تا حدی که در برخي موارد با طراحي نامناسب سيستم تهويه مطبوع ساكنين ديگر مايل به ادامه زندگي در فضا نمي‌باشند و يا حتي كاركنان به دنبال تغيير شغل خود مي‌افتند. به همين دليل است كه طراحي سيستم تهويه مطبوع و انتخاب درست تجهيزات اهميت دوچندان پيدا مي‌كند.