تاثیر فشار استاتیک بر جریان هوای واقعی اگزاست فن

فن های آکسیال وظیفه جابه جایی حجم زیادی از هوا رو در اختیار دارند، در یکسری از فن های رایج بازار عدد دبی درج شده داخل کاتالوگ با میزان دبی واقعی فن در حین کار متفاوت است.
در شرایط واقعی، هنگامی که اگزاست فن آکسیال روی دیواره سالن نصب می‌شود، جریان هوا برای ورود به محیط و خروج از آن با موانع فیزیکی خاصی روبه ‌رو می‌شود. این موانع بسته به نوع کاربری محیط متفاوت هستند
هرچه فشار استاتیک سیستم بیشتر باشد، فن برای عبور دادن هوا باید نیروی بیشتری ایجاد کند و در نتیجه مقدار هوای خروجی آن کاهش پیدا می‌کند.

بررسی فشار استاتیک در اگزاست فن

وقتی هوا در یک سیستم تهویه حرکت می‌کند، مسیر عبور آن همیشه کاملا آزاد نیست، هر مانعی که جلوی حرکت هوا قرار بگیرد، باعث ایجاد افت فشار می‌شود. به این میزان مقاومت در مسیر هوا، فشار استاتیک گفته می‌شود.
فشار استاتیک نشان می‌دهد فن برای عبور دادن هوا با چه مقدار مقاومت روبه رو است.
هرچه مسیر هوا سخت تر باشد، فن باید نیروی بیشتری ایجاد کند تا همان مقدار هوا را عبور دهد.
فن باید آنقدر قدرت داشته باشد که بتواند بر این مقاومت غلبه کند و هوا را به بیرون منتقل کند.
واحد اندازه‌ گیری فشار استاتیک پاسکال (Pa) است.

آیا فشار استاتیک فقط در دهانه خروجی اگزاست فن ایجاد می‌شود؟

خیر. در سیستم های مجهز به اگزاست فن آکسیال، فشار استاتیک تنها مربوط به دهانه خروجی فن نیست. فن باید اختلاف فشاری را تامین کند که برای غلبه بر مجموع مقاومت های موجود در مسیر ورود، حرکت و خروج هوا لازم است.
در سیستم های تهویه با فشار منفی، مانند مرغداری ها، گلخانه ها و بسیاری از سالن های صنعتی، اگزاست فن آکسیال هوا را از داخل سالن خارج می‌کند. در نتیجه فشار داخل سالن نسبت به فضای بیرون کاهش یافته و هوای تازه از طریق پد ها، اینلت ها یا سایر ورودی ها وارد سالن می‌شود.
هر مانعی که در این مسیر قرار داشته باشد باعث افت فشار شده و فشار استاتیکی را که فن باید بر آن غلبه کند افزایش می‌دهد. این مقاومت ها را می‌توان به دو گروه اصلی تقسیم کرد:

1. مقاومت های سمت مکش اگزاست فن

در بسیاری از کاربرد های مرغداری و گلخانه، بخش مهمی از فشار استاتیک سیستم در این قسمت ایجاد می‌شود:

• پد های خنک کننده سلولزی: هوا برای ورود به سالن باید از ساختار متراکم پد عبور کند. ضخامت پد، سرعت عبور هوا، میزان رسوب و کثیفی و شرایط خیس بودن پد همگی بر افت فشار آن تاثیر دارند. افزایش افت فشار پد می‌تواند دبی واقعی اگزاست فن آکسیال را کاهش دهد.
• دریچه های ورود هوا (اینلت ها): این دریچه ها محل ورود هوای تازه به داخل سالن هستند و معمولا روی دیوار یا سقف نصب می‌شوند. اگر تعداد آن ها کم باشد یا بیش از حد بسته باشند، ورود هوا سخت تر شده و فشار منفی داخل سالن افزایش می‌یابد.
• تله های نوری یا لایت ترپ ها: این تجهیزات بیشتر در مرغداری ها استفاده می‌شوند تا نور بیرون مستقیما وارد سالن نشود، در حالی که همچنان امکان عبور هوا وجود داشته باشد. ساختار داخلی آن ها مسیر عبور هوا را پیچیده تر می‌کند و همین موضوع باعث ایجادمقاومت و افت فشار می‌شود. در نتیجه، هنگام انتخاب اگزاست فن آکسیال باید افت فشار تله های نوری نیز در نظر گرفته شود.

2. مقاومت های سمت تخلیه اگزاست فن

اگر اگزاست فن آکسیال هوا را مستقیما به فضای بیرون تخلیه کند، معمولا مقاومت زیادی در سمت خروجی وجود ندارد. با این حال، بعضی تجهیزات یا شرایط نصب می‌توانند در مسیر خروج هوا مانع ایجاد کرده و باعث افت فشار شوند.

• شاترها، دمپرها و لوورها: این تجهیزات در مسیر خروج هوا قرار می‌گیرند و تا حدی جلوی عبور آزاد هوا را می‌گیرند. در نتیجه، فن باید برای خارج کردن هوا بر این مقاومت غلبه کند و مقداری افت فشار ایجاد می‌شود.
• توری ها و گارد های محافظ: شبکه های فلزی محافظ در سمت خروجی فن، به ویژه اگر سطح آزاد کمی داشته باشند یا کثیف شده باشند، می‌توانند مقاومت جریان هوا را افزایش دهند.
• موانع نزدیک دهانه خروجی: نصب فن در فاصله کم از دیوار، سقف، تجهیزات یا سایر موانع می‌تواند تخلیه آزاد هوا را مختل کرده و عملکرد واقعی فن آکسیال را کاهش دهد.
• باد مخالف: وزش باد مستقیم به سمت دهانه تخلیه می‌تواند فشار مقابل خروجی فن را افزایش دهد و به صورت موقت باعث کاهش دبی اگزاست فن شود.

منحنی عملکرد اگزاست فن چیست؟

منحنی عملکرد فن نموداری است که نشان می‌دهد یک اگزاست فن در فشارهای استاتیک مختلف چه مقدار هوا جابه ‌جا می‌کند. معمولاً با افزایش فشار استاتیک، دبی هوای فن کاهش پیدا می‌کند. بنابراین برای انتخاب فن، نباید فقط به دبی آن در شرایط هوای آزاد توجه کرد؛ بلکه باید بررسی کرد فن در فشار استاتیک واقعی محیط چه مقدار هوادهی دارد.
نرخ تعویض هوا بر اساس نوع کاربری و شرایط اقلیمی
نرخ تعویض هوا (ACH) یکی از پارامترهای اصلی در تعیین ظرفیت سیستم تهویه است. مقدار مورد نیاز آن به نوع کاربری، شرایط اقلیمی و فصل بهره ‌برداری وابسته است.
مقادیر پیشنهادی نرخ تعویض هوا برای ساختمان، گلخانه، مرغداری و سوله صنعتی در شرایط سردسیر، گرم و خشک و گرم و مرطوب جمع‌ آوری و در جدول زیر ارائه شده است.

محاسبه تعداد هواکش مورد نیاز

برای محاسبه تعداد هواکش مورد نیاز، ابتدا باید حجم محیط و میزان تعویض هوای مورد نیاز در ساعت مشخص شود.
مقدار کل هوای مورد نیاز از فرمول زیر به دست می آید:
هوای مورد نیاز = حجم محیط × تعداد تعویض هوا در ساعت
Q = V × ACH

که در آن:

V=حجم محیط بر حسب مترمکعب
ACH=تعداد تعویض هوا در ساعت
Q=حجم کل هوای مورد نیاز بر حسب مترمکعب بر ساعت

بعد از مشخص شدن مقدار هوای مورد نیاز، تعداد هواکش ها از فرمول زیر محاسبه می‌شود:

N = (V × ACH) ÷ Q
که در آن:
N=تعداد هواکش مورد نیاز
V=حجم محیط بر حسب مترمکعب
ACH=تعداد تعویض هوا در ساعت
Q=ظرفیت هوادهی واقعی هر هواکش بر حسب مترمکعب بر ساعت

مثال:

فرض کنید حجم یک سالن 7000 مترمکعب باشد و لازم باشد هوای آن 30 بار در ساعت تعویض شود.
ابتدا مقدار هوای مورد نیاز محاسبه می‌شود:
7000 * 30 = 210000 مترمکعب بر ساعت
اگر دبی واقعی هر هواکش در شرایط کاری 50000 مترمکعب بر ساعت باشد:
N = 210000 ÷ 50000
N = 5

بنابراین برای این محیط به 5 هواکش نیاز است.
اگر عدد به دست آمده اعشاری باشد، باید آن را به عدد صحیح بالاتر گرد کرد. برای مثال اگر نتیجه محاسبه 4/3 باشد، باید 5 هواکش در نظر گرفته شود.

تأثیر فشار استاتیک در گلخانه‌ها

در گلخانه‌ها، فن‌ها وظیفه دارند هوای تازه را وارد کنند و هوای گرم و مرطوب را خارج کنند.
اما هوا هنگام عبور از قسمت‌های مختلف گلخانه با مقاومت روبه‌ رو می‌شود. این مقاومت باعث ایجاد فشار استاتیک می‌شود.
هرچه مسیر عبور هوا سخت‌تر باشد، فن باید نیروی بیشتری مصرف کند تا همان مقدار هوا را جابه ‌جا کند.

فشار استاتیک معمول در گلخانه‌ها:

گلخانه ساده با مسیر باز و بدون تجهیزات زیاد:

حدود ۱۰ تا ۲۰ پاسکال

گلخانه با توری ضدحشره، دریچه ‌های محدود یا مسیر ورودی سخت ‌تر:

حدود ۲۰ تا ۴۰ پاسکال

گلخانه مجهز به پد خنک‌ کننده، فیلتر و تجهیزات بیشتر:

حدود ۴۰ تا ۷۰ پاسکال

یک فن ممکن است در شرایط آزاد هوای زیادی جابه‌جا کند، اما وقتی داخل گلخانه نصب می‌شود، به‌دلیل مقاومت مسیر هوا، مقدار هوادهی آن کمتر می‌شود.

مثلاً:

در گلخانه بدون مانع: فن ۵۰۰۰۰ مترمکعب بر ساعت هوا دهی انجام می‌دهد.
در گلخانه با مانع: همان فن ممکن است فقط ۴۰۰۰۰ مترمکعب بر ساعت هوا بدهد.
پس برای یک گلخانه که ۵۰۰۰۰۰ مترمکعب بر ساعت هوا نیاز دارد:
با عدد دبی داخل کاتالوگ: حدود ۱۰ فن لازم است.
در شرایط با فشار استاتیک: حدود ۱۳ فن لازم است.
یعنی تعداد فن‌ها باید بر اساس عملکرد واقعی فن در برابر مقاومت گلخانه محاسبه شود، نه فقط عدد روی کاتالوگ.

تأثیر فشار استاتیک در مرغداری‌ها

در مرغداری‌ها، تهویه برای کنترل دما، رطوبت، آمونیاک و تأمین اکسیژن پرندگان اهمیت زیادی دارد.
هوا هنگام عبور از مسیرهایی مانند دریچه‌های ورود هوا، توری‌ها، پدهای خنک‌کننده، طول سالن و تجهیزات جانبی با مقاومت روبه‌رو می‌شود که باعث ایجاد فشار استاتیک می‌شود.
فشار استاتیک معمول در مرغداری‌ها:

• مرغداری ساده: حدود ۱۰ تا ۲۰ پاسکال
• مرغداری تونلی: حدود ۲۰ تا ۴۰ پاسکال
• مرغداری تونلی با پد خنک‌کننده: حدود ۴۰ تا ۶۰ پاسکال

این فشار باعث کاهش دبی واقعی فن می‌شود.
برای مثال، اگر یک سالن به:
۶۰۰۰۰۰ مترمکعب بر ساعت
هوا نیاز داشته باشد و ظرفیت اسمی هر فن:
۶۰۰۰۰ مترمکعب بر ساعت
باشد، در شرایط ایده‌آل:
۶۰۰۰۰۰ ÷ ۶۰۰۰۰ = ۱۰ فن
مورد نیاز است.
اما در فشار استاتیک حدود ۴۰ پاسکال، اگر دبی واقعی هر فن به:
۴۵۰۰۰ مترمکعب بر ساعت
کاهش پیدا کند:
۶۰۰۰۰۰ ÷ ۴۵۰۰۰ = حدود ۱۴ فن لازم خواهد بود.
بنابراین تعداد فن‌ها باید بر اساس عملکرد واقعی فن در شرایط کاری مرغداری انتخاب شود، نه فقط عدد درج‌شده در کاتالوگ.

تفاوت فشار استاتیک در گلخانه و مرغداری

مقدار فشار استاتیک در گلخانه و مرغداری به طراحی سیستم تهویه و مقاومت مسیر هوا بستگی دارد.
در گلخانه‌ها، به ‌خصوص با رشد گیاه و افزایش تراکم برگ‌ها، مسیر عبور هوا محدودتر می‌شود. گیاهان متراکم، پد خنک‌کننده، توری‌ها و تجهیزات تهویه باعث افزایش مقاومت مسیر هوا شده و فن باید فشار بیشتری برای جابه‌جایی هوا ایجاد کند.
در مرغداری ‌های گوشتی، پرنده‌ها معمولاً در سطح پایین سالن قرار دارند و فضای عبور هوا معمولا آزادتر است در نتیجه فشار استاتیک در مرغداری به نسبت گلخانه کمتر است.
به همین دلیل در بسیاری از شرایط، گلخانه‌های متراکم ممکن است نسبت به یک مرغداری گوشتی ساده مقاومت بیشتری در مسیر هوا ایجاد کنند، اما مقدار واقعی فشار استاتیک همیشه به طراحی کامل سیستم تهویه بستگی دارد.

تأثیر فشار استاتیک بر اگزاست فن آکسیال در سوله‌های صنعتی

مقدار فشار استاتیک در یک سوله فقط به خود فن بستگی ندارد، بلکه تحت تأثیر مقاومت مسیر ورود و خروج هوا و شرایط واقعی داخل سالن قرار می‌گیرد.
برای مثال، در یک انبار یا سوله نسبتاً خالی که اگزاست فن مستقیماً روی دیوار نصب شده و هوای جایگزین نیز از دریچه‌ های بزرگ و بدون مانع وارد می‌شود، مقاومت سیستم کم است و فن می‌تواند نزدیک ‌تر به دبی آزاد خود کار کند.
اما در یک سالن صنعتی فعال، شرایط متفاوت است. عوامل زیر می‌توانند مقاومت جریان هوا را افزایش دهند یا باعث ایجاد جریان نامناسب و افت عملکرد واقعی اگزاست فن شوند:

• کوچک بودن یا محدود بودن دریچه‌های ورود هوای تازه
• ماشین‌آلات و خطوط تولید بزرگ در مسیر جریان هوا
• قفسه‌ها، پارتیشن‌ها و تجهیزات انبارش
• چیدمان متراکم تجهیزات و ایجاد مسیرهای باریک برای عبور هوا
• وجود سازه یا مانع در نزدیکی ورودی یا خروجی اگزاست فن
• صداگیر و سایر تجهیزات جانبی فن
• فیلتر یا تجهیزات تصفیه هوا، در صورت قرار گرفتن در مسیر جریان فن
• تجمع گردوغبار، پرز و آلودگی روی توری، لوور، دمپر یا سایر اجزای مسیر هوا

البته وجود ماشین‌آلات داخل سالن به‌تنهایی به معنای افزایش مستقیم فشار استاتیک فن نیست. تأثیر اصلی زمانی ایجاد می‌شود که تجهیزات، سازه‌ها یا چیدمان سالن مسیر حرکت هوا به سمت اگزاست فن یا مسیر ورود هوای جایگزین را محدود و آشفته کنند.

تأثیر فشار استاتیک بر دبی اگزاست فن

افزایش فشار استاتیک معمولاً باعث کاهش دبی اگزاست فن آکسیال می‌شود.
پس از نصب اگزاست فن در سوله، عملکرد واقعی آن تحت تأثیر فشار استاتیک کل سیستم قرار می‌گیرد. این فشار می‌تواند ناشی از نحوه ورود هوای تازه به سوله، مسیر حرکت هوا و شرایط چیدمان تجهیزات داخل سوله باشد.
در نتیجه، دبی واقعی فن ممکن است با دبی اعلام ‌شده در شرایط هوای آزاد متفاوت باشد. برای مثال، اگزاست فنی با ظرفیت ۵۰٬۰۰۰ مترمکعب بر ساعت در شرایط هوای آزاد، ممکن است در فشار استاتیک واقعی پروژه حدود ۴۰٬۰۰۰ مترمکعب بر ساعت هوا جابه‌جا کند.این کاهش برای همه فن‌ها یکسان نیست و اعداد بالا فقط یک مثال هستند.

جمع ‌بندی انتخاب اگزاست فن بر اساس فشار استاتیک

در اگزاست فن آکسیال، جریان هوای واقعی فقط به عدد دبی درج شده در کاتالوگ وابسته نیست. فشار استاتیک مشخص می‌کند که فن در شرایط واقعی نصب چه مقدار هوا می‌تواند جابه جا کند.
در محیط ‌هایی مانند گلخانه، مرغداری و سوله صنعتی، وجود تجهیزات مختلف و مقاومت مسیر باعث کاهش دبی واقعی فن می‌شود. به همین دلیل انتخاب فن باید بر اساس شرایط واقعی کار انجام شود.