تهویه مطبوع در ساختمان های بلند

ساختمان های بلند (High raise building) امروزه در معرض چالش های منحصربه فردی برای مدل سازی و تهویه مطبوع قرار دارند. عواملی از قبیل دما و سرعت باد در ارتفاع های مختلف از این دسته اند. مناطق شهری تحت تأثیرات دیگری ازجمله سایه و بازتاب از ساختمان های اطراف نیز می باشند. تحقیقات نشان می دهند که شرایط محیطی اثرات قابل توجهی دربارهای سرمایشی و گرمایشی ساختمان های بلند دارد. شبیه سازی دقیق یک واحد در اواسط ارتفاع سازه می تواند برای کل ساختمان به کار گرفته شود. امروزه آنالیز انرژی یک ساختمان توسط نرم افزارها انجام می گیرد. کمیته فنی ساختمان های بیش از 9 متر را ساختمان بلند به حساب می آورند، زیرا شرایط اتمسفر با افزایش ارتفاع تفاوت هایی میان طبقات ایجاد می کند که شامل تفاوت دما و فشار و سرعت هواست، و این امر باعث می شود که هر ساختمان بلند سیستم تهویه مطبوع مخصوص به خود را داشته باشد. اتمسفر همه ساختمان ها در پایین ترین لایه اتمسفر قرارگرفته اند. این لایه چیزی در حدود 11 کیلومتر بالای سطح زمین را در برگرفته است. با افزایش ارتفاع، دما به طور تقریبی به ازای هر 150 متر 1 درجه سلسیوس کم شده و فشار بارومتریک نیز به آرامی کاهش می یابد، اما از آن طرف سرعت باد بیشتر می شود. شرایط محیطی ساختمان های واقع در شهرهای بزرگ در شرایط خاص محیطی قرار دارند. بسیاری از آن ها تحت سایه های ساختمان های مجاور، و برخی دیگر تحت بازتاب های شیشه ای واقع اند. خیابان های محصورشده با ساختمان های بلند همچون کانال عمل کرده و باد تولید می کنند. حجم انبوه بتن و آسفالت، دمای محلی را بالا می برند. همانند شرایط اتمسفر، دماهای محلی باهم متفاوت اند. طبقات پایینی ساختمان ها سایه بیشتری دریافت می کنند؛ این در حالی است که طبقات پایین ممکن است هرگز سایه نگیرند. اثرات سایه از اطراف ساختمان های بلند باید به دقت و به طور هندسی محاسبه شوند. سطوحی که در سایه قرار دارند می توانند تابش را جذب و یا منتشر کنند. بازتابش شیشه ها بسته به سطوح آن ها یعنی نوع آینه کاری و لعاب کاری، باهم فرق دارد. امروزه با استفاده از اشعه ایکس، افزایش انرژی حرارتی بازتابی را محاسبه می کنند. سرعت و جهت باد از جداول خوانده می شود. مقیاس بندی مقیاس بندی ساختمان های بلند بدین معنی است که بسیاری از مناطق باید تحت محاسبات گرمایشی قرار گیرند. اگر هر طبقه به چهار منطقه یک منطقه اصلی و یک پلنوم و تقسیم بندی شود، یک ساختمان 70 طبقه ای به 420 ناحیه تقسیم می شود که باید بررسی شود. از معایب این روش این است که نیاز به ورودی های زیادی دارد و پردازش داده ها زمان زیادی می برد. معمول است که چندطبقه را انتخاب و شبیه سازی کنند و با ضریب تجربی بار کل سازه را تخمین می زنند؛ اما در این روش هم مشکلاتی وجود دارد، زیرا که روش تخمینی تفاوت در شرایط محیطی طبقات مختلف را نداشته و دقت پایینی دارد پس نمونه ها باید با دقت انتخاب شوند تا در صد خطا کاهش یابد. سیستم HVAC در ساختمان بلند ساختمان های بلند سیستم تهویه خاصی دارند. هواساز نصب شده هوای هر طبقه را تأمین می کند. سیستم های تهویه مطبوع باید برای غلبه بر افت های طبقات بالاتر به هوا و آب انرژی کافی را بدهند. در سیستم های جدید هر یک از اجزاء فن، پمپ، خنک کننده ها، به عنوان یک واحد مجزا تعریف می شوند. این اجزا در یک سیکل، همان طور رفتار می کنند که در یک شبکه لوله کشی. در این روش هر طبقه به عنوان یک لوپ جدا در نظر گرفته می شود که چند زیر بخش و هواسازی مجزا دارد. روشی مشابه برای اجزای دیگر مانند کویل پیش گرمایش که در هوای بیرون است نیز در نظر گرفته می شود.