تهویه مطبوع یکی از جدیدترین اختراعات در زمینه مهندسی مکانیک و ساختمان است که هدف آن تأمین شرایط بهداشتی و آسایشی مناسب در داخل محیط‌های ساختمانی میباشد. این سیستم‌ها، با افزایش رفاه کاربران و حفظ کیفیت هوا و دما، نقش بسیار مهمی در ایجاد محیط‌های کاری و زندگی سالم و مطلوب دارند.
انتخاب نوع سیستم تهویه مطبوع مناسب، بسته به عوامل مختلفی از جمله محل قرارگیری ساختمان، شرایط اقلیمی، نیازهای مصرف‌کننده، و نوع فعالیت‌های انجام شده در داخل ساختمان، بسیار اهمیت دارد. یکی از روش‌های تقسیم بندی سیستم‌های تهویه مطبوع بر اساس درجه حرارت، تفاوت بین سیستم‌های تهویه مطبوع سرد و گرم میباشد.
در تقسیم بندی سیستم‌های تهویه مطبوع بر اساس درجه حرارت، در سیستم‌های سرد، هدف اصلی خنک‌کردن هوا و کاهش دماست تا دمای مناسب و آسایشی در داخل ساختمان ایجاد شود. این نوع سیستم‌ها به‌ویژه در مناطق گرمسیری و گرم و خشک برای حفظ راحتی افراد بسیار مفید هستند.
از سوی دیگر، در تقسیم بندی سیستم‌های تهویه مطبوع بر اساس درجه حرارت، از سیستم‌های گرم به‌منظور افزایش دما و ایجاد حالت گرم و دلپذیر در داخل محیط‌های ساختمانی استفاده میشود. این نوع سیستم‌ها در مناطق سردسیری یا در فصول سرد سال بسیار مؤثر هستند و کمک میکنند تا در دماهای پایین، محیط زندگی و کار به‌طور مطلوبی گرم و دلنشین باشد. انتخاب بین این دو نوع سیستم تهویه مطبوع باید با توجه به شرایط جغرافیایی و اقلیمی هر منطقه و نیازهای کاربران انجام شود تا بهترین عملکرد و کارایی ممکن حاصل شود.
تقسیم بندی سیستم‌های تهویه مطبوع بر اساس درجه حرارت
تقسیم بندی سیستم‌های تهویه مطبوع بر اساس درجه حرارت به شرح زیر است:
- سیستم‌های گرم‌کننده زمستانی و تک‌فصلی: به‌طور کلی، سیستم‌هایی مانند شوفاژ با دیگ آب گرم و پکیج دیواری ازجمله دستگاه‌های گرم‌کننده هستند که می‌توانند در فصل زمستان و در موقعیت‌هایی که نیاز به گرمایش داریم، عمل کنند. همچنین، سیستم‌های حرارت مرکزی، بخاری و شومینه نیز از قابلیت گرمایش در فصل زمستان برخوردارند، اما باید توجه داشت که کیفیت پاسخگویی آنها کمتر و نواقص بیشتری نسبت به سیستم‌های حرارت مرکزی دارند.
- سیستم‌های سردکننده تابستانی و تک‌فصلی: اسپلیت (سردکننده)، کولر گازی و کولر آبی از جمله سیستم‌های تک‌فصلی سردکننده هستند که در فصل تابستان و در مواقعی که نیاز به کاهش دما و خنک‌سازی داریم، به‌کار میروند. این سیستم‌ها عملاً چرخه‌های تبرید متفاوتی دارند و هر یک به نحوی منحصر به فرد عمل میکنند.
- سیستم‌های گرم و سردکننده دو‌فصلی: چیلر، مینی چیلر، فن‌کویل، سیستم وی آر اف و هواساز از جمله دستگاه‌هایی هستند که در دو فصل گرم و سرد سال می‌توانند به‌کار گرفته شوند. کارکرد این سیستم‌ها به دو صورت یکپارچه‌سازی دو فصل یا استفاده هم‌زمان از دو سیستم مجزا در فصل‌های مختلف تنظیم میشود.
این نوع سیستم‌ها در مناطق گرمسیر یا سردسیر کاربرد ندارند و باید از سیستم‌های تک‌فصلی استفاده شود. با این حال، لازم به ذکر است که در مناطق دیگر استفاده از سیستم‌های گرم و سردکننده دو‌فصلی رایج‌تر است، زیرا این سیستم‌ها قابلیت‌های بیشتری دارند و همچنین در برخی هزینه‌ها نیز می‌تواند صرفه‌جویی ایجاد کند.
تقسیم بندی سیستم‌های تهویه مطبوع بر اساس درجه حرارت چگونه انجام میشود؟
مزایای استفاده از سیستم تهویه مطبوع
حال که با تقسیم بندی سیستم‌های تهویه مطبوع بر اساس درجه حرارت آشنا شدید، به بررسی برخی از مزایای استفاده از سیستم تهویه مطبوع مرکزی خواهیم پرداخت:
- چرخه هوای موثر: این سیستم با استفاده از چندین فن کویل در نقاط مختلف محیط، هوایی یکنواخت و تراز در توزیع خواهد داشت.
- کاهش آلودگی صوتی: بدون شک با استفاده از چندین فن کویل با هوادهی کمتر، سطح صدا نسبت به سیستم‌های دیگر کمتر خواهد بود.
- زیبایی داخل ساختمان: به‌دلیل تنوع مدل‌های فن کویل، میتوان با توجه به نوع معماری و کاربری هر فضا، از مدل‌های متفاوت فن کویل استفاده کرد.
- سادگی در کاربری: تنظیم دما و سایر فاکتورهای کنترلی در این نوع سیستم تهویه به‌راحتی و بدون پیچیدگی توسط اپراتور انجام میشود و نیازی به آموزش خاصی ندارد.
- هزینه برق کمتر: با توجه به تصاعدی بودن هزینه‌های برق، با استفاده از سیستم چیلر و فن کویل، میتوان هزینه برق کمتری پرداخت کرد.
- نگهداری آسان: براحتی و بدون مزاحمت برای ساکنین، این سیستم با استقرار چیلر در پشت بام، قابل نگهداری و تعمیر است.
با در نظر گرفتن موارد بالا، انتخاب سیستم تهویه مرکزی به دلیل مزایای بیشتر آن از نظر کاهش مصرف انرژی، کاهش هزینه‌های نگهداری و نصب یک سیستم استاندارد و کم هزینه معقولی به نظر می‌رسد.
تقسیم بندی سیستم‌های تهویه مطبوع بر اساس درجه حرارت و ساختار آنها
تقسیم بندی سیستم‌های تهویه مطبوع بر اساس درجه حرارت و ساختار آنها
اجزای سیستم در تقسیم بندی سیستم‌های تهویه مطبوع بر اساس درجه حرارت به دو دسته اصلی تقسیم میشود:
۱. منابع حرارت
در این دسته، منابع حرارتی با استفاده از سوخت یا الکتریسیته، حرارت تولید میکنند. بسته به نوع سیالی که در آنها گرم میشود، این منابع به دو دسته تقسیم میشوند. اگر نوع سیالی که گرم میشود، مایع باشد، به آن دیگ گویند و اگر منبع حرارتی وظیفه گرم کردن گاز را بر عهده داشته باشد، کوره نامیده میشود.
۲. منابع برودت
در تمامی سیستم‌های مکانیکی، ایجاد سرمایش فقط به وسیله برودت تبخیری امکان‌پذیر است و این منابع برودت برای عمل سرمایشی سیستم‌های تهویه مطبوع، ضروری هستند. سرمایش در این سیستم‌ها از طریق منابع برودت و در اثر بخارشدن ماده‌ای به نام ماده مبرد، که به صورت گازی شکل است، ایجاد میشود.
هر مقدار سرعت تبخیر یک ماده بیشتر باشد، میزان سرمایش ایجاد شده توسط آن نیز بیشتر خواهد بود. منابع برودت از نوع چیلرها شناخته میشوند که به دو نوع ضربه‌ای و چیلرهای جذبی تقسیم میشوند.
بخش توزیع
بخش توزیع از سیستم تهویه مطبوع شامل اجزایی است که وظیفه انتقال اثر گرمایشی و سرمایشی به محیط مورد نظر را بر عهده دارند. این اجزا شامل موارد زیر میشوند:
- هواکش‌ها
- پمپ‌ها
- فن‌ها
- لوله‌کشی‌ها
- کانال‌کشی‌ها
در ادامه به بررسی دقیق‌تر اجزا بخش توزیع سیستم‌های تهویه مطبوع می‌پردازیم.
هواکش‌ها
یکی از مهم‌ترین اجزا در سیستم‌های تهویه هوا مطبوع، هواکش‌ها هستند. هواکش‌ها به دو دسته هواکش‌های گریز از مرکز و هواکش‌های جریان محوری تقسیم میشوند. وظیفه هواکش‌ها در سیستم‌های تهویه مطبوع، جابه‌جایی هوای گرم یا سرد عبوری از کویل‌ها و هوای تمیز شده توسط فیلترها است.
پمپ‌ها
پمپ‌ها وظیفه جابه‌جایی و به حرکت درآوردن سیال را بر عهده دارند. پمپ‌هایی که سیال مایع را جابه‌جا کرده و به حرکت درآورند، از نوع پمپ‌های حلزونی هستند و پمپ‌هایی که سیال گاز را جابه‌جایی و به حرکت درآورند، فن یا بادزن نامیده میشوند و در دو نوع جریان محوری و جریان عمودی به کار میروند.
فن‌ها
فن‌ها، دستگاه‌هایی هستند که از آنها برای تولید و ایجاد جریان در داخل یک سیال که اغلب گازی مانند هوا است، استفاده میشود. فن‌ها با تیغه‌های گردان، دارای طراحی و کاربردهای متفاوتی هستند. از بین کاربردهای فن‌ها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
تهویه خارج کردن گرد و غبار از محیط‌های مختلف
- تأمین هوای آتش
- کردن دود
- کنترل شرایط هوایی و آسایش حرارتی افراد
فن‌ها در سیستم‌های خنک‌کننده خودرو و ماشین‌آلات نیز استفاده میشوند. همچنین، انواع فن‌های مختلفی مانند فن‌های محوری، سانتریفوژ یا فن‌های شعاعی و فن‌های جریان متقابل یا فن‌های مماسی وجود دارند که با توجه به نیاز و کاربرد، مورد استفاده قرار می‌گیرند. این اجزا به همراه سایر اجزا موجود در سیستم‌های تهویه مطبوع باعث بهبود کارایی و عملکرد این سیستم‌ها میشوند و در نهایت موجب راحتی و آسایش محیط‌های داخلی می‌گردند.
بخش تحویل
در اجزای سیستم‌های تهویه مطبوع، بخش دیگری وجود دارد که به آن بخش تحویل می‌گوییم و این بخش شامل اجزا زیر است:
- کویل
- دیفیوزرها
- رادیاتورها
در ادامه به بررسی دقیق‌تر این اجزا می‌پردازیم.
کویل
تبادل حرارت در سیستم‌های تهویه مطبوع، به وسیلهه کویل صورت می‌گیرد که در واقع از لوله‌های مسی خمیده تشکیل شده‌اند. کویل را بر اساس عملکرد آنها و نوع سیال موجود در آنها دسته‌بندی می‌کنیم؛ بنابراین کویل بر اساس نوع عملکرد آنها به دو دسته زیر تقسیم میشوند:
- کویل گرمایشی که به آنها کویل آب گرم نیز گفته میشود.
- کویل سرمایشی
همچنین کویل از نظر سیال موجود به سه دسته زیر تقسیم میشوند:
- هوا به هوا
- آب به آب
- آب به هوا و یا بلعکس
رادیاتورها
رادیاتورها، سیستمی گرمایشی هستند که با استفاده از آب داغ، موجب ایجاد گرما و کاهش رطوبت محیط میشوند. این اجزا به وسیله دستگاه‌های خاص و با استفاده از روش‌های انتقال حرارت زیر در محیط مورد نظر و ساختمان پخش میکنند:
- روش هدایتی
- روش جا به جایی
- روش تششع یا تابش
رادیاتورها انواع مختلفی دارند که در ادامه با انواع آنها آشنا می‌شویم:
- رادیاتورهای آلومینیومی
- رادیاتورهای فولادی
- رادیاتورهای پره‌ای
- رادیاتورهای پنلی
- رادیاتورهای قرنیزی
- رادیاتورهای شیشه‌ای
- رادیاتورهای دکوراتیو
- رادیاتورهای حوله‌خشک‌کن
- رادیاتورهای برقی
معیارهای تقسیم بندی سیستم‌های تهویه مطبوع بر اساس درجه حرارت
تقسیم بندی سیستم‌های تهویه مطبوع بر اساس درجه حرارت در مناطق گرم و مرطوب
حال که با تقسیم بندی سیستم‌های تهویه مطبوع بر اساس درجه حرارت آشنا شدید، در ادامه، تعدادی از انواع مناسب تهویه مطبوع برای مناطق گرم و مرطوب یا معتدل و مرطوب را معرفی خواهیم کرد. این دستگاه‌ها به دلیل تنوع ویژگی‌های آب و هوایی مختلف در این مناطق، توانمندی‌های متفاوتی دارند.
۱. تهویه مطبوع اسپلیت (کولر گازی)
دستگاه اسپلیت، با کمپرسور و کندانسور خارجی و اواپراتور داخلی (پنل دیواری) نصب میشود. این دو بخش توسط لوله‌ها به هم متصل میشوند و با استفاده از مبرد (گاز فریون)، سرمایش هوا و کاهش رطوبت را تحت تأثیر قرار میدهند. اسپلیت می‌تواند به عنوان یک گزینه اولیه برای ساختمان‌های کوچک (کمتر از ۱۰۰ متر مربع) در اقلیم گرم و مرطوب یا معتدل و مرطوب استفاده شود.
۲. تهویه مطبوع داکت اسپلیت
داکت اسپلیت نیز مشابه اسپلیت عمل میکند، با این تفاوت که یک اواپراتور بزرگ در سقف کاذب نصب میشود و هوا را با کانال‌ها (داکت) در اتاق‌های مختلف پخش میکند. از داکت اسپلیت برای ساختمان‌های با متراژ کم تا متوسط (۱۰۰ تا ۲۵۰ متر مربع) در اقلیم‌های گرم و مرطوب یا معتدل و مرطوب استفاده میشود.
۳. مینی چیلر
مینی چیلر همراه با تعدادی فن‌کویل یا هواساز در ساختمان‌های متوسط با متراژ و ابعاد متوسط استفاده میشود. این دستگاه‌ها دارای کمپرسور، کندانسور، اواپراتور، مبرد و سایر اجزا هستند. فن‌کویل‌ها با کانال‌ها (داکت) به یک مینی چیلر متصل میشوند و هوا را در اتاق‌ها پخش میکنند. مینی چیلرها مناسب برای ساختمان‌های با متراژ ۱۲۰ تا ۵۰۰ متر مربع در مناطق گرم و مرطوب یا معتدل و مرطوب هستند.
تهویه مطبوع یکی از جنبه‌های حیاتی ساختمان‌هاست و انتخاب مناسب‌ترین دستگاه بر اساس ویژگی‌های اقلیمی و متراژ ساختمان بسیار حائز اهمیت است. با توجه به مزایا و معایب هر دستگاه، انتخاب صحیح می‌تواند به بهبود راحتی و کیفیت هوای داخل ساختمان کمک کند.
تهویه مطبوع با استفاده از چیلر
در نظر گرفتن تهویه مطبوع مناسب در اقلیم‌های گرم و مرطوب یا معتدل و مرطوب امری حیاتی است. برای این مناطق، دستگاه چیلر به همراه تعداد زیادی فن‌کویل یا هواسازهای سایز بزرگ، در ساختمان‌ها و سوله‌هایی با متراژ و ابعاد بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرد. چیلر از یک مبدل حرارتی پوسته و لوله‌ای برای سرد کردن آب استفاده میکند.
سپس آب سرد به تمامی فن‌کویل‌ها و هواسازهای نصب شده در ساختمان، از طریق لوله‌کشی، پمپاژ میشود. در هر فن‌کویل، آب سرد از لوله‌های آن جریان پیدا کرده و با برخورد هوا با سطح سرد لوله‌ها، درنتیجه کاهش دما، رطوبت هوا کاهش می‌یابد.
چیلرها در اقلیم‌های گرم و مرطوب (مانند شهرهای جنوب کشور) و یا مناطق معتدل و مرطوب (مانند شهرهای شمال کشور) به عنوان سیستم تهویه مناسب محسوب میشوند.
در این مناطق، استفاده از نوع چیلر تراکمی هوا خنک به جای چیلر تراکمی آب خنک توصیه میشود، زیرا برای چیلر تراکمی آب خنک، نیاز به برج خنک‌کننده وجود دارد و راندمان برج خنک‌کننده در مناطق مرطوب و گرم کاهش می‌یابد.
دستگاه VRF
دستگاه VRF به طرزی مشابه چیلر عمل میکند با این تفاوت که مبرد به صورت مستقیم به فن‌کویل‌ها و هواسازها ارسال میشود به جای سرد کردن آب در یک مبدل حرارتی پوسته و لوله‌ای و سپس ارسال به فن‌کویل‌ها و هواسازها.
طی این فرآیند، مبرد با جریان در لوله‌های فن‌کویل و هواسازها، درنتیجه کاهش دما، رطوبت هوا را نیز جذب میکند. دستگاه VRF یکی از دستگاه‌های مناسب تهویه مطبوع در مناطق گرم و مرطوب و گرم و خشک و همچنین معتدل و مرطوب است.
