بررسی مصارف کولر آبی (مطالعه موردی شهر سمنان)

تغییرات اقلیم جهانی و تداوم خشکسالی سبب کاهش قابل ملاحظه ی منابع آب پایدار و موجب نگرانی کشورها شده است. این نگرانی زمانی افزایش می یابد که آمارهای جهانی ثابت بودن ظرفیت استحصال آب کره ی زمین را نشان می دهد و سازمان ملل به کشورهای کم آب توصیه   می کند که به حفظ ذخائر موجود خویش همت گمارند. کشور ایران نیز از این قاعده مستثنی نیست و ضرورت صیانت از آب در چرخه ی مصرف را باید در دستور کار خود قرار دهد. وزارت نیرو در سال های اخیر ، کنترل منابع سطحی و زیرزمینی آب را آغاز نموده و برنامه های اجرایی اصلاح الگوی مصرف و مدیریت یکپارچه ی آب را شدت بخشیده است. در ایران سرمایش ساختمان ها غالبا به وسیله کولرهای آبی تامین      می شود. بررسی های اولیه نشان می دهد که مصرف آب واقعی کولر بخصوص در مناطق گرم و خشک حتی با احتساب ضریب حداکثر روزانه، بیشتر از مقدار ضوابط پیشنهادی استاندارد مهندسی آب کشور است . میزان آب مصرفی کولرهای آبی عمدتا تابع دمای هوا و رطوبت نسبی محیط است .در این پژوهش سعی شده با عنایت به مفهوم اصلاح الگوی مصرف آب و استفاده ی بهینه و به اندازه ی نیاز ، مصرف آب کولرها و راه های کاهش آن در شهر سمنان ارزیابی گردد .  ابتدا با بهره گیری از تجهیزات برسنجی شده ی اندازه گیری جریان ، میزان ورودی آب به کولرها ی منطقه ی پایلوت شفاف گردید و سپس با توجه به آمار هواشناسی و مدت زمان روشن بودن کولرهای مورد نظر، میزان آب مصرفی اندازه گیری شد . در شرایط مشابه نیز ارزیابی بین کولرهای دارای سایبان و بدون سایبان و همچنین دارای ترموستات و بدون ترموستات انجام شد . این بررسی ها نشان می دهد که میزان مصرف آب در کولرها حدود 31 درصد از تولید شهر سمنان در پنج ماه از سال (اردیبهشت تا شهریور) و زمان پیک مصرف می باشد ، که در شرایط استفاده از سایبان بیش از 20 درصد و با نصب ترموستات حدود 8 درصد  می توان مصرف آب را کاهش داد.

شرح تجربه

شهر سمنان مرکز استان سمنان و دارای جمعیتی  بالغ بر175467 نفر بدون احتساب جمعیت روستایی می باشد . میزان تولید آب در این شهر حدود 18 میلیون متر مکعب در سال و کل مصرف آب شهر 13 میلیون مترمکعب در سال می باشد . نتایج بررسی ها نشان می دهد که تعداد مشترکین کل شهر 70000  فقره می باشد ]3[ . این تحقیق یک مطالعه تئوری و تجربی است که ازبررسی های تئوری و محاسبات مصرف آب در کولرها با ظرفیت هوادهی یکسان در شهرسمنان بر اساس نمودار سایکرومتریک و گزارشات روزانه ی هواشناسی برای ابتدای اردیبهشت تا 10 روز اول شهریور ماه انجام شده و ثبت نتایج  پایلوت عملی 10 روز اول شهریور سال 1395  می باشد.  یعنی در بازه ی زمانی  که نیاز به استفاده از وسایل سرمایش احساس می شد بر روی 4 دستگاه  کولر آبی یکسان با شرایط مشابه (2 دستگاه دارای سایبان و 2 دستگاه بدون سایبان )  در داخل ستاد شرکت آب و فاضلاب استان سمنان نتایج ثبت و اندازه گیری شد . در ورودی آب به کولرها کنتورهای یکسان جهت اندازه گیری آب مصرفی نصب گردید  و همچنین اثر نصب ترموستات ، بر روی مصرف کولرها فوق مورد ارزیابی قرار گرفت .

هدف

• در این مطالعه دست یابی به اهداف زیر مورد تاکید بوده است :
• بررسی و تعیین میزان مصرف آب کولرهای شهر سمنان بر اساس اطلاعات هواشناسی و با محاسبات تئوری
• واقعی سازی مصرف آب با انجام ثبت بیشترین تعداد قرائت کنتور
• بررسی اثر سایبان بر روی مصرف آب کولرها
• مقایسه میزان مصرف کولرها در شرایط با سایبان و بدون سایبان و همچنین با ترموستات و بدون ترموستات

تبیین مسائل و چالش‌های پروژه

• کوتاه بودن مدت مطالعه در شرایط پایلوت
• فراهم شدن امکانات برای پایلوت عملی پس از پیک مصرف
• خرابی کنتورهای نصب شده در ورودی کولرها  در دو مرحله که جهت صحت داده ها  ، تست مجدد با روش دوم یعنی استفاده از بشکه انجام شد.

مواد و روش ها

تجهیزات و فرایندهای ارزیابی و نتیجه گیری در این مطالعه بشرح زیر انتخاب شدند :

جدول 1- تجهیزات مورد نیاز

فرآیندها و روش اجرا

برای انجام این پژوهش در مرحله ی تئوری و میدانی اقدامات زیر انجام شد :

• ابتدا از سازمان هواشناسی میزان حداکثر و حداقل و میانگین دما و رطوبت نسبی به طور روزانه در بازه زمانی اردیبهشت تا نه روز ابتدایی شهریور ماه در طی دو سال 94 و 95 برای شهر سمنان گردید.
• جهت اجرای عملی کار در محدوده پایلوت (ستاد آب و فاضلاب شهری استان سمنان )  اقدام به تهیه ی تجهیزاتی شامل کنتورهای 2/1 با کیفیت یکسان و دماسنج و رطوبت سنج کالیبره شده و ترموستات و همچنین سرویس کولرهای مورد نظر از قبیل تعویض پوشال و پمپ و ..... برای اندازه گیری  و بررسی میزان آب مصرفی کولرها نمودیم .
• برای بررسی و تخمین میزان آب مصرفی کولرها تعداد اشتراک های شهر سمنان و آحاد آن  از واحد مشترکین دریافت گردید .
• در ادامه این پژوهش برای انجام محاسبات تئوری با توجه به سایز های مختلف از کولر و هوادهی های متفاوت ، متداول ترین سایز و میزان هواددهی کولر که در شهر سمنان مورد استفاده قرا می گیرد ، بر اساس دور تند و کند در دماهای مختلف و همچنین مدت زمان روشن بودن تجهیزات مذکور در طول شبانه روز ملاک عمل قرار گرفت . و با استفاده از نمودار سایکرومتریک میزان مصرف آب کولرها به دست آمد. در پایلوت عملی نیز میزان آب مصرفی کولرها در شرایط با سایبان و بدون سایبان ثبت گردید . در روش اول از ثبت نتایج توسط کنتورها در بازه ی زمانی مختلف استفاده گردید و در روش دوم با بستن شیر ورودی به کولرها میزان مصرف از دو عدد بشکه نیز استفاده شد که یکی از آنها مدرج شده و مقدار آب مصرفی را نشان می داد و دیگری  وظیفه تامین فشار لازم برای ورو د آب به کولر را به عهده داشت . برای غلبه بر افت فشار ناشی از جریان آب، بشکه ها در سطحی بالاتر از محل ورود آب به کولر قرار داشتند و بین آنها نیز اختلاف سطح لازم در نظر گرفته شد . به منظور ثابت نگه داشتن فشار آب ورودی به کولر، بشکه پایینی با یک شیر شناور مجهز گردید که همواره سطح آب آنرا ثابت نگه می داشت. ارتباط بین بشکه ها و کولر از طریق شیلنگ پلاستیکی برقرار شد . که در مدت زمان روشن بودن کولر در بازه زمانی مشخص و در طول چند روز ثبت و اندازه گیری گردید .

نتایج

• میانگین درجه حرارت در سال 95 پایین تر از سال 94  می باشد که به همان نسبت میزان مصرف آب در کولرها کاهش داشته است .
• با افزایش دما میزان چگالی هوا کاهش پیدا می کند و  با توجه به نمودار سایکرومتریک درصد نرخ تغییرات آب به هوا افزایش یافته و در نتیجه میزان مصرف آب در کولرها با افزایش ظرفیت هوادهی بالاتر می رود .
• نتایج حاصل از نصب سایبان بر روی کولرها در مکان پایلوت و مقایسه با شرایط بدون سایبان در 10 روز ابتدای شهریور ماه سال 95 حاکی از کاهش حدود  20 درصد در مصرف آب می باشد .

مقایسه ی متر مکعب آب مصرفی کولرها در شرایط با سایبان و بدون سایبان در شهر سمنان در   بازه ی 9 روز اول شهریور ماه سال 95

مقایسه ی متر مکعب آب مصرفی کولرها در شرایط با نصب ترموستات و بدون ترموستات در شهر سمنان در شش ماهه اول سال 95

• بررسی نشان می دهد با نصب ترموستات بر روی کولرها می توان مصرف آب را به طور میانگین تا حدود 8 درصد کاهش داد .
• نتایج حاصل از محاسبات مصرف در کولرها  نشان می دهد که میزان مصرف آب کولرها حدود 31 درصد از تولید شهر سمنان در فصل گرما می باشد.
• مجموع ارزیابی های صورت گرفته نشان می دهد در شرایط استفاده از سایبان و ترموستات بصورت همزمان می توان مصرف آب کولرها را تا 28 درصد کاهش داد .
• ضوابط استاندارد مهندسی آب ایران برای سراسر کشور متوسط مصرف آب کولر و تهویه مطبوع را  5-2 لیتر در شبانه روز به ازای هر نفر در طول سال پیشنهاد نموده که می توان از آن در برآورد نیاز آبی یکساله اجتماعات استفاده نمود و برای مناطق نیمه صحرایی تا صحرایی گرم و خشک یعنی برای شرایط آب و هوایی مشابه با وضعیت آب و هوایی شهرسمنان ، ضریب حداکثر ر وزانه 6/1-4/1 را برای پرمصرف ترین روز سال اعلام نموده است . بنابراین بر اساس توصیه استاندارد مذکور در شهر سمنان  و مناطق مشابه ، حداکثر مصرف آب کولر در پر مصرف ترین روز سال 9 لیتر در شبانه روز به ازای هر نفر بدست می آید که با نتایج این تحقیق مغایرتی را نشان می دهد .
• نتایج حاصل بیانگر  این است که کولر آبی بیش از 200 لیتر در روز بسته به درجه حرارت و شدت تبخیر، آب مصرف می کند که طبق استاندارد بیش از سرانه یک نفر در روز میباشد که به نظر می رسد بسته به منطقه ی آب و هوایی نیاز به تغییر در استاندارد وجود دارد .

تقدیر و تشکر

بدینوسیله از مساعدت مدیریت  محترم عامل  شرکت آب و فاضلاب شهری استان سمنان جناب آقای مهندس طاهری و هچنین اداره کل هواشناسی استان سمنان تشکر و قدردانی  می شود.

منابع و مراجع

1. Ashrae Handbook. 1996. HVAK system and Equipment .
2. محاسبات تاسیسات ساختمانی – ترجمه و تالیف سید مجتبی طباطبائی – انتشارات روزبهان– سال 1371
3. سیمای اب استان سمنان-اداره کل آب استان سمنان-سال 1391
4. اطلاعات اخذ شده از سازمان هواشناسی سمنان در خصوص دما و رطوبت نسبی روزانه (سال 94 و95)
5. معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی ریاست جمهوری و وزارت نیرو، (1392). " ضوابط طراحی سامانه‌های انتقال و توزیع آب شهری و روستایی (نشریه شماره 3-117 بازنگری اول) "، معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی ریاست جمهوری. تهران، ایران
6. معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی ریاست جمهوری و وزارت نیرو، (1391). " راهنمای شناخت و بررسی عوامل موثر در آب بحساب نیامده و راه های کاهش آن  (نشریه شماره 556) "، معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی ریاست جمهوری. تهران، ایران
7. مصداقی نیا ع .ر، 1376 ،گزارش دبیر سمینار، مجموعه خلاصه مقالات دومین کنفرانس مدیریت آب و فاضلاب در کشورهای آسیایی
8.  مجموعه مقالات آب ، مدیریت مصرف ، توسعه پایدار – چابهار – تیرماه 84