سیستم های تهویه مطبوع

تهویه مطبوع عبارتست از انجام عملیاتی روی هوا تا بتوان شرایط هوای محل مورد نظر را برای زیستن، کار کردن و یا عملیات صنعتی معینی، راحت و بهداشتی کرد و این امر سبب می شود شرایط هوا طبق روش خاصی بصورت اتوماتیک ثابت بماند و یا تغییر کند. تهویه مطبوع شاخه ای از تاسیسات در مهندسی مکانیک است که با توجه به عملکرد و کاربری سیستم های مختلف در این زمینه، دارای تنوع بالایی است.

 

اهمیت تهویه مطبوع :

شرایط محیط زیست انسان، تاثیر مستقیمی بر چگونگی حالات روانی، فیزیکی، نحوه انجام کار و بطور کلی تمام رفتارهای زندگی او دارد. از آنجائیکه بخش عمده ی زندگی بشر امروزی در داخل ساختمان می گذرد، ایجاد شرایط مطلوب زیست محیطی در ساختمان، خواه محل کار باشد، یا منزل و غیره، دارای اهمیت بسیاری است که مهمترین بخش آن تهویه مطبوع برای ساکنین ساختمان، با توجه به نوع فعالیت آنهاست.

 

عوامل هوا در تهویه مطبوع :

تهویه مطبوع باید بتواند عوامل مختلف هوا را تنظیم و تثبیت نماید که اهم آنها عبارتند از:
درجه ی حرارت ، رطوبت هوا ، سرعت وزش هوا ، صاف کردن و پالایش هوا از گرد و خاک ، پاکی هوا با از بین بردن باکتریها و همچنین از بین بردن بو و گازهای سمی. در این مورد درجه ی حرارت موثر عامل اصلی و بقیه جز شرایط فرعی محسوب می شوند
.

 

انواع تهویه مطبوع از نظر درجه ی حرارت :

-   تهویه مطبوع زمستانی یا سیستم تک فصلی گرم کننده  (Heating System)

سیستم گرمایشی مانند شوفاژ بادیگ آب گرم یا پکیج دیواری فقط قابلیت گرمایش هوا در فصول سرد سال را دارد. سیستم های حرارت مرکزی نوعی از این هستند. به غیر از انوع سیستم های حرارت مرکزی، وسایلی مانند بخاری ها و شومینه ها نیز، برای این منظور بکار می روند که البته دارای نواقص بسیار نسبت به سیستم های حرارت مرکزی هستند.

 

  تهویه مطبوع تابستانی یا سیستم تک فصلی سرکننده (Cooling System)

سیستم سرمایشی مانند کولر گازی، اسپلیت )نوع فقط سرد) و کولر آبی که فقط توانایی سرد کردن هوا در فصول گرم سال را دارد، بر اساس عملکرد انوع سیستم های تبرید کار می کند و انواع مختلفی دارد.

 

تهویه مطبوع سالانه یا سیستم دو فصلی گرم و سرد کننده( Heating & Cooling System)

سیستم سرمایشی و سیستم گرمایشی مانند چیلر، فن کویل و هواساز قابلیت ایجاد سرمایش در فصول گرم و گرمایش در فصول سرد سال را داراست. در این سیستم یا از مجموع دو سیستم تابستانی و زمستانی در کنار هم و یا از یک سیستم یکپارچه ی دو فصلی برای تهویه مطبوع ساختمان استفاده می شود. این نوع تهویه مطبوع معمولاً به دلایل قابلیت بالا و صرفه جویی در برخی هزینه ها به دو سیستم قبل، ارجحیت دارد، به جز در مناطق سردسیری و یا گرمسیری که فقط به یک سیستم تک فصلی نیاز دارند.

 

چیلر

 

چیلرها دستگاه های سردکننده ای هستند که با آب سرد یا آب محتوی ضد یخ کار می کنند. کندانسور چیلرها می تواند هم با هوای سرد و هم با آب سرد کار کند. چیلرها از جمله سیستم های تبرید هستند که با آب یا محلول اتیلن گلیکول کار می کنند. واحد اندازه گیری ظرفیت چیلرها در سیستم واحدهای بیت المللی کیلووات است. تفاوت میان انواع مختلف چیلرهای تراکمی در تفاوت بین نوع کمپرسور آن هاست. برای سیستم های کوچکتر از کمپرسورهای پیستونی، برای چیلرهای بزرگتر از کمپرسورهای اسکرو و برای بار سرمایشی بالاتر از 250kW از چیلرهای سانتریفیوژ استفاده می شود.

به طور معمول چیلرها بر مبنای بار برآورد شده و بدون ضریب اطمینان چشمگیر طراحی می شوند. یک سیستم بزرگتر از حد نیاز راندمان پایین تر و هزینه بالاتری برای ساخت و نگهداری داشته و علاوه بر این، در بار سرمایشی پایین راندمان بسیار پایینی خواهد داشت. در سیستم های مرکزی استفاده از دو چیلر با ظرفیت مازاد پنجاه درصد مزایای بسیاری دارد. در شرایط حساس که نیاز بار سرمایشی الزامی است یک سیستم به صورت رزرو با ظرفیت مازاد پنجاه درصد استفاده می شود.

 

تفاوت چیلرها در نوع کمپرسور آن هاست:

در چیلرهای با ظرفیت کم نوع کمپرسور اغلب از نوع رفت و برگشتی است (چیلرهایی که کمپرسور آن ها از این نوع است تحت عنوان چیلرهای رفت و برگشتی، چیلرهای سیلندر پیستونی، چیلرهای پیستونی یا چیلرهای ضربه ای مطرح هستند). ساختار این کمپرسورها بسیار شبیه به ساختار موتورهای احتراق داخلی است با این تفاوت که در این کمپرسورها پیستون ها ماده مبرد را فشرده می کنند.

در چیلرهای بزرگتر معمولا از کمپرسورهای اسکرو یا پیچی استفاده می کنند (این نوع کمپرسورها گاهی با عنوان کارگاهی کمپرسور چرخ گوشتی نیز نامیده می شوند.) که به آن ها کمپرسورهای جابه جایی مثبت گفته می شود. زیرا آن ها با کمک چرخش یک محور، پیستون را به حلو رانده و مبرد را در یک فضای کوچکتر محبوس می کند.

در آخر برای چیلرهایی با ظرفیت بیش از 265kW اغلب از کمپرسورهای سانتریفیوژ استفاده می شود. ساختار کمپرسورهای سانتریفیوژ به گونه ای است که با داشتن تیغه های شعاعی و چرخش محور کمپرسور با سرعتی بالا مبرد را فشرده می کند.

 انتخاب کمپرسور به عوامل مختلف از جمله راندمان آن تحت بار کامل یا جزئی، قابلیت کمپرسور در اضافه بار، اندازه فیزیکی کمپرسور و دیگر عوامل عملکرد بستگی دارد. در کمپرسورهای سیلندر پیستونی در مواقعی که بار مورد نیاز از بار طراحی کمتر باشد، ظرفیت کمپرسور را می توان با باربرداری از سیلندرهای کمپرسور کاهش داد. سایر کمپرسورها نیز با کاهش سرعت محور، ظرفیت خود را کاهش می دهند. به علاوه، چیلرهای سانتریفیوژ با داشتن هدایت کننده پره های داخل می توانند ظرفیت سیستم را تا پنجاه درصد کاهش دهند.

در سیستم های مرکزی داشتن دو چیلر با ظرفیت پنجاه درصد به دلایل زیر توجیه اقتصادی دارد:

-   با خراب شدن یکی از چیلرها پنجاه درصد از ظرفیت سیستم توسط چیلر دیگر قابل بهره برداری است.

-   با استفاده از دو چیلر جریان الکتریکی مورد نیاز برای شروع به کار سیستم کاهش یافته که نتیجه آن کاهش بار سیستم  الکتریکی است.

-   راندمان چیلر در بارهای بالاتر بیشتر است و با کم شدن بار می توان یک دستگاه را خاموش کرد تا راندمان دستگاه دیگر بالا رود.

-   نگهداری سیستم در زمان هایی که بار سرمایی کمتر است بسیار راحت است.

چیلرها در دو نوع بسیار متداول ساخته می شوند که عبارتند از:


چیلرهای تراکمي

 

چیلرهای تراکمی از گازهای مبرد همچون فریون در چرخه انتقال گرمای خود استفاده می کنند و جهت حرکت گاز و متراکم کردن آن، از دستگاه متراکم کننده یا همان کمپرسور استفاده می کنند؛ در واقع باید گفت چیلرهای تراکمی همان کولرهای گازی هستند در مقیاس بسیار بزرگ تر و با ظرفیت بسیار بالاتر؛ در این نوع چیلرها، کندانسورها با هوا یا با آب و هوا خنک می شوند؛ در چیلرها، از آب جهت انتقال سرما یا گرما استفاده می شود که در داخل فن کویل هایی که در داخل محیط نصب شده اند حرکت می کند؛ یعنی آب در داخل یونیت خارجی چیلر، گرم یا سرد شده و به فن کویل داخلی منتقل می شود و باعث خنک شدن یا گرم شدن محیط می گردد؛ چیلرهای تراکمی بسته به نوع کمپرسور خود تقسیم بندی می شوند

A) چیلرهای تراکمی رفت و برگشتی که دارای کمپرسور رفت و برگشتی یا همان پیستونی هستند

B) چیلرهای تراکمی اسکرو که دارای کمپرسور اسکرو هستند

این نوع چیلرها به دلیل استفاده از کمپرسورهایی با ظرفیت بالا و دارای آلات محرکه زیاد، بسیار پرمصرف بوده و هزینه تعمیرات و نگهداری بالایی دارندـ

 
چیلرهای جذبی

 

در چیلرهای جذبی، عملکرد سرما سازی متفاوت است و کمپرسور که دارای مصرف برق بالاست، حذف شده و به جای آن از آب به عنوان مبرد، از ژنراتور حرارتي)کوره یا مشعل) به عنوان تبدیل کننده آب به بخار و از ماده ای شیمیایی به نام لیتیوم برماید به عنوان جذب کننده بخار آب استفاده می شود که نامگذاری این چیلر به عنوان چیلر جذبی، به دلیل استفاده از همین ماده و عملکرد آن در چرخه سرما سازی است؛ استفاده از چیلرهای جذبی، به دلیل کم مصرف و کم صدا بودن بسیار متداول بوده و برای خنک کردن فضاهای بزرگ تجاری و مسکونی و صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند.

 

چرخه سرماسازی در چیلرهای جذبی :

همان طور که اشاره شد، در چیلرهای جذبی از خاصیت لیتیوم برماید که جذب کننده بخار آب است، استفاده می شود؛ به این معنا که لیتیوم برماید بر اثر جذب بخار آب (که در اواپراتور یا یونیت داخلی صورت می پذیرد) رقیق شده، به ژنراتور منتقل شده و حرارت می بیند که بر اثر حرارت، غلیظ شده و بخار آب آزاد می گردد؛ بخار آب به کندانسور منتقل شده که دارای فشار 0.1 اتمسفر است و به آب تبدیل می شود و به اواپراتور که کویل های آب انتقالی به فن کویل ها در آن است، منتقل می شود که دارای فشار 0.01 اتمسفر است؛ به دلیل فشار پایین، آب به بخار آب تبدیل می شود و از آنجا که منبع حرارتی در آنجا وجود ندارد، گرمای نهان تبخیر را (همان مقدار گرمایی که برای تبدیل آب به بخار مورد نیاز است) از محیط دریافت کرده و باعث خنک شدن کویل های اواپراتور می شود؛ پس از آن توسط لیتیوم برماید، جذب شده و به ژنراتور منتقل شده و این چرخه ادامه می یابد.

 

 

داکت اسپلیت

 

داکت اسپیلت یکی از انواع سیستم های تهویه مطبوع مستقل بوده که با استقلال واحد های مسکونی در تامین هوای سرد و گرم شده و می تواند دارای هر یک از سیستم های گرمایش آب گرم ، گاز سوز ، هیت پمپ یا المنت برقی به صورت انتخابی باشد.سیستم های گرمایش داکت اسپیلت کاملا مطمئن بوده ونیاز به سیستم کمکی نمی باشد.

 

راهنمای خرید انواع داکت اسپیلت سیستم سرمایشی و سیستم گرمایشی :

1-مهمترین و اولین گزینه مصرف برق می باشد .

2-نوع کمپرسور نیز بسیار مهم است که انواع اینورتر از نظر مصرف برق بهینه بوده. اسکرال از نظر استهلاک کمتر ، صدای کمتر به علت کمتر بودن قطعات مکانیکی نسبت به قدرت برودت کمپرسور بسیار مورد توجه می باشد.

3-برچسب گرید انرژی یا E.E.R نکته بسیار مهمی می باشد.

4-ابعاد و اندازه دستگاه داخلی

5-لوازم جانبی رایگان مانند ترموستات

6-کوئل آبگرم فابریک که نشان دهنده تعریف شدن گزینه گرمایش با آبگرم می باشد.

7-خدمات و گارانتی ها

 

مزایای سیستم های داکت اسپیلت :

-   فیلتراسیون هوای واحد بر خلاف سیستم کولر آبی

-   کنترل رطوبت فضا به وسیله کنترل دما بر خلاف کولر آبی

-   دارای تفکیک و کنترل دمای هر نقطه از فضا به صورت مجزا

-   حذف سیستم گرمایشی کف یا رادیاتور که این موضوع باعث کف سازی کمتر و عدم اشغال فضا توسط رادیاتور و استفاده بهینه تر از فضای کف می شود .

-   دارای گرمایش کاملا مطلوب و قابل اطمینان بر خلاف گرمایش کولر گازی دیواری وبخاری های گاز سوز

-   عدم نیاز به کانال عمودی بر خلاف کولر آبی

-   مصرف برق کمتر نسبت به کولر های گازی دیواری به میزان 50%

-   یک سیستم تهویه مطبوع مستقل برای هر واحد بر خلاف سیستم های مرکزی

-   هزینه و زمان اجرا کمتر نسبت به مینی چیلر

-   سرویس و نگهداری بسیار آسان و کم هزینه نسبت به سایر سیستم ها

-   کاربرد دوگانه سرمایش و گرمایش

-   حذف لوله کشی های طویل ساختمان

 

 

فن کوئل

 

این دستگاه از یک فن و یک کویل تشکیل می شود. فن کویل یک دستگاه دو فصلی است که هم برای گرمایش و هم برای سرکایش کاربرد دارد. برای فن کویل هایی که صرفا برای تامین گرما استفاده می شوند فاصله پره های کویل معمولا زیاد است. به همین دلیل، استفاده از فیلتر پارچه ای در چنین فن کویل هایی الزامی نیست. در ساختمان های قدیمی و محیط های پر گرد و خاک برای جلوگیری از تجمع گرد و غبار در فن کویل استفاده از فیلتر مفید است. فن کویل معمولا روی دیوار یا در نزدیکی سقف نصب می گردد. فن کویل ها از نظر ساختار در سه گروه فن کویل های زمینی، سقفی و کانالی تقسیم بندی می شوند. محل نصب فن کویل های زمینی چنان که از نام آن ها نیز پیداست فضای پیرامون و روی کف است. فن کویل های سقفی متناسب با نوع فن کویل و شرایط پروژه از نظر ملاحظات معماری می توانند به صورت روکار یا توکار نصب شوند. فن کویل های کانالی نیز گروه دیگری از فن کویل ها هستند که قابلیت اتصال به شبکه کانال را دارند و معمولا محل نصب مناسب برای آن ها در نقطه ای خارج از محل سرمایش و گرمایش مانند سقف کاذب راهرو یا سقف کاذب ورودی و مکان هایی مانند آن هاست.

در فن کویل گرمایی معمولا آب گرم به صورت پیوسته به دستگاه وارد می شود. مقداری از گرما حتی با خاموش بودن دستگاه به صورت طبیعی منتقل می شود. با روشن شدن دستگاه توسط ترموستات، خروجی گرمایی به حداکثر مقدار خود می رسد. در محیط هایی با بارگذاری مکرر مانند سرسراها یا ورودی هایی که اختلاف بار حرارتی بالایی در آن ها وجود دارد، وجود ترموستات داخل دستگاه می تواند عملکرد خوبی به همراه داشته باشد هر چند که نصب ترموستات در محیط اتاق دقت بالاتر و دمای مطبوع تری را به همراه خواهد داشت.

برخی از دستگاه های فن کویل دارای سه مرجله تنظیم سرعت برای خروجی های مختلف دستگاه یا کاهش صدای دستگاه هستند. بعضی از طراحان برای کاهش سر و صدا از سرعت میانی دستگاه یا نصب فن در نزدیکی سقف در قسمت راهروی اتاق بهره می برند.