با توجه به اینکه علاوه بر درجه حرارت، رطوبت داخل فضا نیز یکی از مهم ترین پارامترهای مشخص کننده سطح آسایش افراد است دراین فصل نحوه محاسبه و انتخاب سریع رطوبت گیرها و رطوبت زن ها ارایه شده است. برای کاربردهای عادی معمولا و در صورت نیاز رطوبت گیری در تابستان و رطوبت زنی در زمستان انجام می شود. زیرا رطوبت نسبی در تابستان بسیار کمتر از رطوبت نسبی در زمستان و در هوای خارج است. ولی هوای خروجی از کویل دستگاه تهویه مطبوع در تابستان دارای درجه حرارت پایین و رطوبت نسبی بالاست بنابراین برای آنکه رطوبت طرح داخل فضا در محدوده ی آسایش قرار گیرد، در برخی از موارد به رطوبت گیری در تابستان نیاز است. از طرف دیگر هوای خروجی از کویل گرم در زمستان دارای درجه حرارت بالا و رطوبت پایین است و بنابراین ممکن است برای قرار گرفتن رطوبت نسبی در محدوده ی استاندارد در زمستان به رطوبت زنی فضا نیاز باشد. به طور کلی رطوبت نسبی بین 30 تا 60 درصد برای انسان ها بهترین شرایط رطوبتی تلقی می شود.
محاسبه سریع رطوبت گیر :
برای محاسبه سریع یک رطوبت گیر باید ابتدا بار ناشی از رطوبت محاسبه شود. رطوبت فضا توسط عوامل زیادی افزایش پیدا می کند که مهمترین آنها عبارتند از سه فاکتور. افراد، نفوذ هوای تازه و هوای تازه. بنابراین ابتدا باید رطوبت اضافه شده به فضا توسط این سه عامل محاسبه شده و سپس رطوبت گیر مناسب انتخاب شود.
1-رطوبت ناشی از نفوذ هوای خارج (infiltration) :
میزان نفوذ هوای خارج به مقدار درزهای پنجره ها و درب های ساختمان و سایر منابع نفوذ و سرعت هوای خارج و کیفیت ساخت ساختمان بستگی دارد. به عنوان مثال نفوذ در ساختمان های تازه ساز بسیار کمتر از ساختمان های قدیمی است. بنابراین محاسبه دقیق رطوبت افزوده شده به فضا به خاطر نفوذ هوای خارج به متغیرهای زیادی بستگی داشته و بسیار مشکل است. لذا از فرمول تخمینی زیر جهت محاسبه مقدار رطوبت افزوده شده به فضا ناشی از نفوذ هوای خارج می توان استفاده نمود :
Infiltration Load (lit/hr ) = (Ho – Hi ) × 0/0012 × V × K × P
در رابطه فوق، Ho و Hi به ترتیب رطوبت های مطلق (ویژه) هوای خارج و داخل بر حسب g/kg هستند که با توجه به درجه حرارت و رطوبت نسبی می توان آنها را از چارت سایکرومتریک بدست آورد. V نیز حجم ساختمان بر حسب متر مکعب است. عدد 0/0012 دانسیته ی هوا در شرایط استاندارد است. K نیز ضریبی است که جهت تبدیل حجم ساختمان به سطح در معرض هوای خارج استفاده می شود. P نیز ضریبی است که از اختلاف بین رطوبت های مخصوص (مطلق) هوای خارج و داخل ناشی می شود. زیرا هر چه این اختلاف بیشتر باشد فشار بخار بالاتر بوده و نفوذ رطوبت بیشتر خواهد شد. مقدار P را می توان از رابطه ی زیر بدست آورد :
P=Ho – Hi/11.5
ضریب K را نیز می توان از جدول زیر بدست آورد :
مثال : فضایی به ابعاد 10 × 10 × 20 متر مکعب را در نظر بگیرید. دمای هوای خارج 30 درجه سانتیگراد و رطوبت آن 60 درصد است. همچنین شرایط طرح داخل مورد نظر 23سانتیگراد برای رطوبت 50 درصد است. مطلوب است بار ناشی از رطوبت از طریق نفوذ هوای خارج ؟
حل : با توجه به مشخصات داده شده هوای خارج و داخل، رطوبت مطلق را می توان از چارت سایکرومتریک بدست آورد :
outdoor Air : DB = 30°C, RH = 70% → Ho = 18/5 g/kg
indoor Air : DB = 23°C, RH = 50% → H = 8/6 g/kg
همچنین ضریب K را می توان از جدول معادل 0.23 بدست آورد. بنابراین :
Infiltration loal = (18.5-8.6) × 0.0012 × 2000 × 0.23 × 18.5*8.6/11.5 = 4.7 lit/hr
2-رطوبت ناشی از حضور افراد :
میزان رطوبت ناشی از حضور فراد را می توان بر حسب lit/hr از رابطه ی زیر بدست آورد :
Human load = No. Of People × H × 0/065
ضریب H در رابطه ی فوق به سطح فعالیت افراد بستگی دارد. برای کارهای اداری مقدار H معادل 2، برای کارهای متوسط 2.5 و برای کارهای سنگین 3 در نظر گرفته می شود.
3-رطوبت ناشی از هوای تازه :
مقدار رطوبت ناشی از میزان هوای تازه مورد نیاز فضا برحسب lit/hr را می توان از رابطه ی زیر بدست آورد :
Ventilation load (lit/hr) = Air Intake (CMH) × (Ho – Hi) × 0/0012
H رطوبت مطلق و CMH مقدار هوای ورودی به فضا به حسب m^3/hr است و به عواملی نظیر تعداد دفعاتی که درب فضا باز می شود بستگی دارد. CMH را می توان از فرمول زیر بدست آورد :
CMH=3*A*T*n/hr
در رابطه ی فوق A مساحت درب بر حسب متر مربع، T زمانی است که درب باز می ماند بر حسب ثانیه و n تعداد دفعاتی است که درب در هر ساعت باز می شود.
مثال : دربی به مساحت 5m2 در هر ساعت دو مرتبه باز می شود و هر بار 6 sec باز می ماند. مقدار هوایی که از طریق این درب در هر ساعت وارد فضا می شود را برحسب متر مکعب بدست آورید.
CMH = 5 × 3 × 6 × 2 → CMH = 180 m^3/hr
4-نتیجه گیری :
پس از محاسبه سه عامل فوق مقادیر آنها را با یکدیگر جمع نموده و عدد بدست آمده ظرفیت رطوبت گیر مورد نیاز فضا را بر حسب lit/hr (مقدار رطوبتی که باید برحسب lit در هر ساعت از فضا گرفته شود) بیان می کند.
مثال : آزمایشگاهی به مساحت 80m2 و ارتفاع کف تا سقف 3.5 متر را در نظر بگیرید.برای آنکه دقت آزمایش های انجام شده حفظ شود باید درجه حرارت و رطوبت نسبی داخل به ترتیب 23 درجه سانتیگراد و 50 درصد همواره ثابت باشد. چنانچه شرایط طرح خارج به صورت 30 درجه سانتیگراد دمای خشک و 70 درصد رطوبت نسبی باشد (شبیه نواحی شمال کشور در تابستان) و چهار نفر در آزمایشگاه مشغول به کار باشند، ظرفیت رطوبت گیر مناسب فضا را بدست آورید.
آزمایشگاه دارای دربی به مساحت 3 متر مربع بوده که در هر ساعت یک مرتبه باز شده و هر بار 10 ثانیه باز می ماند (به طور متوسط و تجربی)
حل : بار ناشی از نفوذ هوای خارج برای این فضا برابر است با :
Infiltration load = (Ho – Hi) × 0/0012 × K × P × V
حجم ساختمان برابر است با :
V = 80 × 3/5 = 280 m3 → K = 0/35 (از جدول)
با توجه به شرایط هوای داخل و خارج از سایکرومتریک مقادیر روطبت مطلق داخل و خارج فضا برابر است با :
Ho = 18/5 g/kg
Hi = 8/6 g/kg
بنابراین :
Infiltration load = (18.5 – 8.6) × 0.35 × 280 × 0.0012 × 9.9/11.5 = 1 lit/hr
رطوبت ناشی از حضور افراد برابر است با :
Human load = 4 × 0/065 × 2/5 = 0/65 lit/hr
مقدار هوای ورودی به فضا نیز برابر است با :
CMH = 3 × 1 × 10 × 3 = 90 m^3/hr
در نتیجه مقدار رطوبت ورودی به فضا از طریق هوای تازه برابر است با :
Ventilation load = 90 × 0/0012 × (18/5-8/6) = 1/07 lit/hr
بنابراین ظرفیت رطوبت گیر مورد نظر فضا برای حفظ رطوبت نسبی 50 درصد داخل برابر است با :
Capacity = 1 + 1/07 + 0/65 = 2/72 lit/hr
قاعده سرانگشتی
به عنوان یک قانون سرانگشتی برای محاسبه ظرفیت یک رطوبت گیر می توان از نتایج تجربی زیر استفاده نمود :
الف) یک رطوبت گیر به ظرفیت 12 lit/day قادر است رطوبت فضایی به مساحت 150 فوت مربع و ارتفاع 8 فوت (14 متر مربع و ارتفاع 2.4 متر) را در 55 درصد حفظ نماید.
محاسبه و انتخاب سریع رطوبت زن
برای محاسبه سریع ظرفیت یک رطوبت زن می توان از رابطه زیر استفاده نمود :h
gal/day = V*ACH*∆H/33000
lit/day = V*ACH*∆H/35.13
هر دو رابطه فوق یکی اند. فقط اولی بر حسب gal/day و دومی بر حسب lit/day ظرفیت رطوبت زن را بیان می کنند. در این روابط ACH میزان تعویض هوای فضا در هر ساعت وDH/∆H اختلاف رطوبت مطلق هوای داخل و خارج فضاست. DH/∆H در رابطه ی اول بر حسب grain/lb و در رابطه ی دوم بر حسب g/kg است. V نیز حجم ساختمان است که در رابطه اول بر حسب فوت مکعب و در رابطه دوم بر حسب متر مکعب به کار به کار می رود. به عنوان یک انتخاب سریع می توان از جدول زیر رطوبت زن مناسب را برای ساختمان هایی با ارتفاع حداکثر 8 فوت (2.4 m) و کاربری معمولی استفاده نمود :
مثال : ساختمان اداری به ابعاد 30 × 50 × 8 فوت مکعب را در نظر بگیرید. این ساختمان فقط یک دیوار و پنجره رو به بیرون دارد. شرایط هوای داخل DB = 75 ° F و RH = %30 و شرایط هوای خارج DB = 0 ° F و RH = %80 است. ظرفیت رطوبت زن مناسب را بدست آورید.
حل : مقدار ACH ناشی از نفوذ هوای خارج با توجه به تعداد دیوار های دارای پنجره ساختمان که در معرض هوای خارج قرار دارند از جدول زیر بدست می آید :
اگر تعداد این دیوارها هنوز مشخص نیست، می توان ACH را برای ساختمان های مسکونی و اداری تازه ساز 0/4، معمولی 0/7، و قدیمی ساز یک در نظر گرفت. بنابراین برای ساختمان مثال فوق ACH = 0/5 است.
lit/day=30*50*8*0.5*5.58-0.57 / 35.5*35.13 = 24/19
در جدول فوق H = 55/58-0/57 ∆ با توجه به مشخصات شرایط داخل و خارج فضا از چارت سایکرومتریک بدست می آید.
همچنین برای ساختمان مذکور، ظرفیت رطوبت زن از جدول ارایه شده معادل lit/day 24/26 بدست می آید که با عدد محاسبه شده منطبق است.
