سیستم‌های تهویه مطبوع (HVAC)

مقدمه

فن کویل چیست؟

فن کویل نوعی مبدل حرارتی است که در فصل گرما، آب سرد تولیدی توسط چیلر یا مینی چیلر و در فصل سرما، آب گرم تولیدی توسط دیگ یا پکیج، درون لوله های کویل به گردش در می آید. از طرف دیگر هوای اتاق (هوای برگشتی) توسط مجموعۀ الکتروفن، به داخل یونیتفن کویل کشیده شده و پس از فیلتر شدن با عبور از روی کویل، تغییر دما پیدا می کند. در نهایت جریان هوای مطبوع شده (Conditioned) از طریق کانال یا بصورت مستقیم، درون فضای اتاق­ دمیده می شود.

داکت اسپلیت چیست؟

داکت اسپلیت یکی از سیستم های رایج HVAC برای ساختمان های مسکونی و اداری به حساب می آید که از دو یونیت جداگانه تشکیل شده است:

یونیت خارجی (کندانسینگ یونیت شامل کمپرسور و کندانسور) که در محیط آزاد خارج از ساختمان نصب می شود.
یونیت داخلی (هوارسان) که داخل ساختمان و در فضای سقف کاذب تعبیه می گردد.

ساختار سیستم VRF

سیستمی شامل یک یونیت خارجی (کندانسینگ یونیت متشکل از کمپرسور و کندانسور) که در محیط آزاد خارج از ساختمان نصب می شود و چندین یونیت داخلی (هوارسان) که داخل ساختمان و در فضاهای مختلف تعبیه می گردد.

توضیحات بیشتر

سیستم‌های تهویه مطبوع از جمله سیستم‌های پر استفاده و لازم در دنیای امروزی ساختمان ها شده‌اند. هدف از قرار دادن یک سیستم تهویه مطبوع رساندن دما و رطوبت و به طور کلی شرایط هوایی مطلوب برای آسایش هرچه بیشتر انسان هاست. با پیشرفت تکنولوژی کم کم انواع مختلفی از سیستم های تهویه مطبوع به وجود آمد که دقیقا نیاز یک محیط با یک کاربری خاص را برطرف کند.

امروزه این سیستم‌ها انواعی دارند که در این مقاله سعی داریم پراستفاده ترین‌ها را با ذکر ویژگی‌ها معرفی کنیم.

1- چیلر و فن کویل:

این سیستم متشکل از یک چیلر و چندین فن کویل برای قسمت های مختلف محیطهای تهویه شونده می‌باشد.

روش کار بدین صورت است که چیلر آب را خنک می کند. سپس آب خنک از طریق پمپ ها به داخل فن کویل ها وارد می شود.

گرمای هوا از طریق فن کویل که آب را توسط مبدل در مجاورت هوا قرار می دهد، گرفته می شود. سپس آب گرم شده دوباره به چیلر بازگشته و پس از سرد شدن، دوباره به فن کویل ها بر می گردد. این عملیات تا رسیدن تا دمای محیط به دمای مطلوب آسایش که توسط ترموستات تعیین شده، تکرار می شود.

این سیستم که به طور غیر مستقیم ( از طریق آب هوا را خنک می کند) را جزو سیستم های هیدرونیک یا آبی به حساب می آورند.

بسیاری بر این باورند که در بین سیستم‌های تهویه مطبوع ، سیستم‌های هیدرونیک دارای هوای با کیفیت‌تری نسبت به سیستم‌های انبساط مستقیم (DX) هستند.

از مزایای این سیستم می توان به مصرف انرژی پایین، استقلال دمایی هر فضا به وسیله فن کویل مجزا، عدم کانال کشی، تنوع فن کویل برای انتخاب طبق سلیقه و معماری ساختمان، نگه داری آسان و … نام برد.

شاید بتوان گفت بهترین انتخاب برای منازل مسکونی و ادارات سیستم چیلر و فن کویل می‌باشد.

2- چیلر و هواساز:

نوع دوم سیستم‌های تهویه مطبوع ، سیستم چیلر وهواساز است که در بسیاری از پروژه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

این سیستم متشکل از یک چیلر و یک یا چند هواساز می باشد.

روش کار دقیقا مانند روشی است که در قسمت اول برای چیلر و فن کویل توضیح داده شد، با این تفاوت که در سیستم چیلر و فن کویل تعداد فن کویل ها بیشتر و برای هر فضا مستقل می باشد، اما در اینجا یک سیستم هواساز ( فرض کنید یک فن کویل بسیار بزرگ پیشرفته) کل هوایی که مورد نیاز برای تهویه می باشد را تامین می کند. به دلیل حجم هوای بالا و پرتاب باد زیاد، در سیستم های هواساز هوای هر قسمت توسط کانال کشی و دادن دریچه در هر فضا هدایت می شود. سیستم های هواساز معمولا دارای فیلترهای چندگانه جهت فیلتراسیون هوا می باشند که این فیلترها بسته به کاربری فضا بسیار متفاوت و با راندمان ها متفاوت از هم می باشند.

مثلا در سیستم‌های بیمارستانی که نیاز به هوای بسیار تمیز دارند، از فیلترهای هپا با راندمان بسیار بالا، استفاده می‌کنند.

سیستم چیلر و هواساز به دلایلی که ذکر شد، در واحدهای مسکونی مورد استفاده قرار نمی گیرد.

از هواسازها معمولا در کاربری بیمارستانی، سالن‌ها، تالارها، هایپرمارکت‌ها ، راهروهای ساختمانهای بزرگ، استخر و … می‌توان استفاده کرد.

از مشکلات این سیستم می توان به حجم بالای کانال کشی جهت رساندن هوا به محیط های مختلف اشاره کرد.

عدم کنترل‌دما در هر فضا به‌صورت جداگانه و ابعاد بزرگ دستگاه برای جانمایی از مشکلات این سیستم است.

3- داکت اسپلیت:

از دیگر سیستم‌های تهویه مطبوع ساختمان می‌توان به دستگاه داکت اسپلیت یا اسپلیت کانالی اشاره کرد.

این سیستم امروزه در بسیاری از پروژه‌ها به دلیل قیمت ارزانتر نسبت به چیلر و فن کویل و همچنین سیستم‌های مولتی اسپلیت (VRF) مورد استفاده قرار می‌گیرد.

داکت اسپلیت از دو یونیت داخلی و خارجی تشکیل شده است.

یونیت خارجی که در پشت بام یا تراس ساختمان قرار می گیرد شامل کمپرسور و کندانسور است.

یونیت داخلی که هوارسان یا هواساز نیز نامیده می‌شود، همان اواپراتور دستگاه می‌باشد.

در این دستگاه روش کار به این صورت است که هوا مستقیم از طریق سیکل تبرید خنک کاری می‌گردد.

قبلا در سیستم های چیلر و فن کویل یا چیلر و هواساز ذکر شد که هوا از طریق واسطه ای به نام آب خنک می شود، اما در اینجا هوا مستقیما از طریق مبرد داخل اواپراتور یا همان یونیت داخلی گرمای محیط را گرفته و هوای خنک به محیط تزریق می شود. لوله های رفت و برگشت این سیستم که بین دو یونیت داخلی و خارجی هستند، از جنس مس می باشند که درواقع از اجزای سیکل تبرید تراکمی به شمار می آیند.

4- کولر گازی:

کولرگازی یا همان کولرهای اسپلیت جزو شناخته شده‌ترین سیستم‌های تهویه مطبوع هستند که اکثرا با این سیستم‌ها آشنایی دارند.

کولرهای گازی دوتکه (اسپلیت) بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند که خود یک یونیت خارجی و یک یونیت داخلی دارند. عملیات سردسازی هوا توسط یونیت داخلی یا همان پنل داخلی انجام می گیرد. می توان گفت ساده ترین نوع سیستم های تهویه نیز به شمار می آیند.

5-مولتی اسپلیت یا VRF :

سیستم‌های مولتی اسپلیت یا VRF جزو پیشرفته ترین، کم مصرف‌ترین  و البته گرانترین سیستم‌های تهویه‌مطبوع به شمار می‌روند.

خیلی ساده فرض کنید یک کولر اسپلیت دوتکه که شامل یک کندانسور بیرونی و یک پنل داخلی است، داریم. حال ظرفیت کندانسور بیرونی را افزایش می‌دهیم و به جای یک پنل در داخل چندین پنل در فضاهای مختلف قرار می‌دهیم. در واقع یک سیستم مرکزی ایجاد می کنیم. این ساده ترین تعریف یک سیستم مولتی اسپلیت می‌باشد.

اما سیستم های مولتی اسپلیت یا VRF امروزه به این سادگی که فرض شد نیستند و مزایای بسیار جالب و پیشرفته ای آن ها را از دیگر سیستم‌های تهویه مطبوع متمایز می‌سازد.

از جمله این مزایا می توان به جریان متغیر مبرد اشاره کرد.

VRF یا VRV مخفف کلمه Variable Refrigrant Flowو Variable Refrigrant Volume می‌باشند.

یعنی به مقدار تقاضای مورد نیاز، مبرد به داخل سیکل تبرید فرستاده شده و سرماسازی انجام می‌گیرد.

قابلیت برنامه پذیری، حالت کارکرد آرام شب با صدای آرام، افزایش طول مسیر لوله کشی چه افقی و چه عمودی از مزایای این سیستم به شمار می‌آیند.

شاید بتوان بزرگترین مشکل سیستم مولتی اسپلیت در ایران را حالت گرمایش در زمستان نام برد، چرا که در ایران معمولا گرمایش از طریق سوخت گاز طبیعی ( به دلیل فراوانی و قیمت پایین ) تولید می شود ولی در سیستم های VRF در صورت استفاده از سیستم گرمایش، هزینه های قابل توجهی بابت مصرف برق در زمستان باید پرداخت کرد.

از دیگر مشکلات VRF نسبت به دیگر سیستم‌های تهویه مطبوع قیمت بالای آن و نبود تکنولوژی ساخت در ایران است.

6- روفتاپ پکیج:

روفتاپ پکیج‌ها یا همان پکیج‌های پشت‌بامی از جمله سیستم‌های تهویه مطبوع کامل و یکپارچه هستند که خروجی آن‌ها حجم هوای بالاست.

روفتاپ پکیج ها تمام عملیات سردسازی هوا را درون خود انجام داده و نیازمند به دستگاه مکمل نیستند. این هوای تولید شده می بایست از طریق کانال به بخش های مختلف محیط رسانده شود. به دلیل ابعاد بزرگ و حجم هوا و سرمایش بسیار زیاد در یک دستگاه، روفتاپ پکیج ها مناسب استفاده در سالن ها، مساجد، تالارها و … می‌باشند.

به طور کلی در فضاهایی که نیاز به سرمایش یکنواخت در یک محیط بزرگ دارند و امکان کانال کشی در آن محیط فراهم است، روفتاپ پکیج ها می‌توانند گزینه بسیار مناسبی باشند. بسته به نوع کمپرسور آن ها می توان ازین دستگاهها در مناطق شمالی و جنوبی کشور که از شرایطی آب و هوایی خاصی ( رطوبت و دمای بالا ) برخوردار هستند، استفاده کرد.