سیستم تهویه مطبوع نه تنها موجب سرمایش و گرمایش محیط می‌شود بلکه میزان رطوبت موجود در محیط را نیز کنترل می‌کند. در ساخت سیستم‌های تهویه مطبوع سعی گردیده تا از قطعات با کیفیت، طراحی اصولی و طبق استاندارهای جهانی استفاده شود تا بازده و راندمان بالا و مصرف انرژی کمی داشته باشد. امروزه با پیشرفت علم و دانش در این زمینه و بهره‌گیری از تجهیزات به روز و مدرن دستگاه‌های بسیار جدید وارد بازار شده‌اند که هرکدام با توجه به ویژگی‌هایی که دارند دارای کاربرد مختلفی هستند. برای شناخت بیشتر سیستم تهویه مطبوع و انواع آن بهتر است تا انتهای این مطلب با بهترین تولیدکننده داکت اسپلیت آرتانسیم همراه شوید.
تهویه مطبوع چیست؟
سیستم تهویه مطبوع به دستگاهی گفته می‌شود که بتواند میزان سه شاخص مهم رطوبت، دما و سرعت جریان هوا را کنترل کند. گرمایش (Heating)، تهویه یا ونتیلاسیون (Ventilation)، تهویه مطبوع (Air Conditioning) را به اختصار HVAC می‌نامند. این سیستم بر اساس طرحی از اصول ترمودینامیک، مکانیک و سیالات به دست مهندسان مکانیک تولید می گردد.
تهویه مطبوع در واقع شاخه‌ای از علم مهندسی مکانیک است که به دنبال آن است تا شرایط مناسبی را برای زندگی انسان‌ها مهیا کند. به طوری که انسان بتواند به راحتی در این فضا به فعالیت‌های روزمره و صنعتی خود بپردازد. دستگاه‌های تهویه مطبوع به دنبال آن هستند تا بتوانند در محیط‌های مختلف هوای پاک و سالم، کنترل سرعت وزش هوا،کنترل رطوبت به وسیله خشک کردن و رطوبت دهی، ضدعفونی و ایزوبه کردن محیط، کنترل دمای هوای محیط و… را ایجاد کنند.
تهویه مطبوع به صورت HVAC که برگرفته از کلمات Heating Ventilation Air Conditioning است (ایرکاندیشن) نیز شناخته می شود. دمای 22 درجه با رطوبت 50 درجه در واقع دمای متعادلی است که تهویه مطبوع برای انسان در محیط ایجاد می‌کند. امروزه با ماشینی شدن کارها و استفاده از تجهیزاتی که آلاینده‌های بیشتری تولید می‌کنند، قطعا کیفیت هوای زندگی شرط بسیار مهم و بزرگی در زندگی انسان است.از این رو داشتن هوایی تمیز در محیط زندگی از اهمیت بالایی برخوردار است.
می‌توان گفت که اصول و پایه صنعت گرمایش نتیجه اختراعات و اکتشافات افرادی چون مایکل فارادی، ویلیس کریر، روبن ترین، جیمز ژول، ویلیام رانکین می‌باشد.
سیستم تهویه مطبوع چگونه کار می‌کند؟
سیستم‌های تهویه مطبوع از یک اصول کلی در ساختار خود استفاده می‌کنند که در نهایت موجب تهویه هوای محیط می‌شود. چرخه فعالیت سیستم تهویه مطبوع به شرح زیر است:
- کویل‌های خنک‌کننده رطوبت موجود در هوا را دریافت می‌کنند، سپس یک دمنده هوا را روی اواپراتور به گردش درآورده و هوای سرد را پخش می‌کند.
- کویل‌های داغ هوای جمع‌آوری گردیده را در هوای بیرون آزاد می‌کند، مبرد بین کندانسور و اواپراتور حرکت می‌کند تا هوا خنک شود.
- فن تعبیه گردیده با دمیدن هوای روی کندانسور موجب دفع گرمای بیرون خواهد شد.
- ترموستات میزان دمای هوا را تعیین کرده و قبل از ورود به محیط داخلی از فن عبور می‌کند تا همه ذرات و گرد و غبار آن گرفته شود.
کاربرد سیستم تهویه مطبوع
سیستم‌های تهویه مطبوع در محیط‌های مختلفی چون داروسازی، هتل‌ها، اماکن عمومی و تفریحی، داروخانه‌ها، بیمارستان‌ها، ساختمان‌ها و کارخانه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
تاریخچه تهویه مطبوع
بشر برای بقا و زنده ماندن باید بتواند نیازهای خود را تامین کند که بعد از نیاز به غذا، نیاز به بقا و جلوگیری از تلف شدن در برابر سرما و گرما از مهم‌ترین نیازهای هر انسانی است. آتش یکی از اولین اکتشافات بشر بود که انسان نخستین توانست با ضربه زدن به دو سنگ خود را از سرما و یخبندان نجات دهد.
به مرور زمان با پیشرفت بشر این مدل ساخت آتش گسترش پیدا کرد و در قرن 19 میلادی به یک سیستم تهویه مطبوع تبدیل شد. در طول این سال‌ها بشر توانست روی سیستم‌های تهویه کار کند و با کنترل دما موجب تنظیم رطوبت هوای محیط داخلی شود. در گذشته روش‌های بسیار محدودی برای سرمایش محیط وجود داشت که جرقه‌ی اصلی آن از کشورهایی با آب و هوای گرم مانند مصر، آمریکا و برخی شهرهای ایران شروع شد و در نهایت در سال 1900 میلادی در آمریکا اولین پنکه برقی تولید شد.
وظیفه تهویه مطبوع چیست؟
- از بین برنده گازهای سمی در محیط
- کنترل‌کننده سرعت وزش هوا
- تصفیه هوا و ایجاد هوایی سالم و تمیز
- کنترل میزان رطوبت محیط به کمک خشک کردن و رطوبت دهی
- ضدعفونی‌کننده و ایزوله‌کننده هوا در محیط‌های حساسی چون بیمارستان و آزمایشگاه
- کنترل میزان دمای محیط به کمک سرمایش و گرمایش
اجزای تهویه مطبوع
سیستم تهویه مطبوع از اجزای مختلفی ساخته شده، مهم‌ترین اجزای سازنده آن عبارتند از:
- هواکش و فن: هوای سرد و گرم عبوری از کویل‌ها به وسیله هواکش و فن جابه‌جا خواهد شد.
- پمپ: وظیفه پمپ‌ها حرکت مایعات و سیالات است.
- مخازن انبساطی: سیستم‌های تهویه مطبوعی که تمام آب دارای مخازن انبساطی هستند.
- کویل‌ها: دو قسمت سرمایشی و گرمایشی دارند و موجب تبادل حرارت بین این دو بخش می‌شوند.
- رطوبت گیر: این بخش رطوبت موجود در هوا را دریافت کرده و آن را به صورت قطرات ریز از هوا خارج می‌کند.
انواع سیستم‌های تهویه مطبوع
طراحانی که سیستم های تهویه سازی را طراحی می کنند طبق پارامتر های متنوع بر اساس خواسته های کاربران اقدام می نمایند. اینکه سطح آسایش کاربران به استاندارد لازم برسد اهمیت زیادی دارد. کاربردهای این دستگاه برای ساختمان های سازمانی، ساختمان های تجاری، ساختمان های مسکونی، سوله های تولیدی، سیستم ها و غیره می باشد. هر یک از ساختمان ها که فضای بسته دارند باید یک سیستم تهویه مناسب جهت آسایش ساکنین ساختمان داشته باشند.
هر یک از سیستم‌های تهویه مطبوع با توجه به عملکرد و ویژگی‌هایی که دارند به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند:
چیلر
چیلر یک سیستم تهویه مطبوع خنک‌کننده است که از طریق گردش مایع مبرد در بین قطعات و تبخیر و تقطیر آن کار خود را انجام می‌دهد. معمولا از این سیستم تهویه مطبوع برای فضاهای بزرگ با واحدهای بالا استفاده می‌کنند به همین دلیل انتخاب آن برای محیط‌های مسکونی، تجاری و اداری گزینه بسیار مناسبی است.
چیلر در خنک کردن محیط قدرت بسیار بالایی دارد به طوری که ممکن است دمای آب خروجی به زیر صفر هم برسد، آب سرد گردیده چیلر از طریق لوله‌ها به هواساز یا فن کویل منتقل می‌شود.
چیلرها به دو نوع جذبی و تراکمی تقسیم می‌شوند و با توجه به عملکردی که دارند در سه گروه آب‌خنک، هواخنک و تبخیری قرار می‌گیرند.
عملکرد چیلر بر اساس سیکل تبرید تراکمی یا جذبی است که با گرفتن گرما از سیال و انتقال آن به مبدل تجهیزات تهویه مطبوع تابستانی یا دستگاه‌های صنعتی باعث خنک شدن هوا می‌شود. در سیکل تراکمی بر اساس چهار فرآیند، گرما از سیال واسط گرفته گردیده و موجب تولید هوای خنک می‌شود. تبخیر، تقطیر، تراکم و انبساط چهار فرآیندی هستند که موجب خنک شدن هوا می‌شوند.
پیشنهاد آرتانسیم برای مطالعه بیشتر درخصوص چیلرها و طرز کار چیلر مطالعه وبلاگ : “چیلر چیست و نحوه کار آن“
پکیج پشت بامی (روف تاپ پکیج)
یکی از دستگاه‌های مستقلی که راندمان انرژی بسیار بالایی دارد روف تاپ پکیج یا پکیج پشت بامی است. روف تاپ پکیج از ترکیب چیلر و هواساز ساخته شده و وظیفه فیلتراسیون، گرمایش و سرمایش محیط را به عهده دارد.
از اجزای اصلی و مهم داخلی این دستگاه می‌توان به تجهیزات رطوبت‌زنی، کویل، کویل آبگرم، فن، فیلتر اشاره کرد.
عملکرد این سیستم تهویه مطبوع در حالت سرمایش چیلر تراکمی هواخنک مبرد را به اواپراتور منتقل می‌کند و فن با چرخش و عبور آن از اطراف کویل موجب خنک شدن هوا می‌شود. برای گرم شدن محیط هم باید آبگرم از موتورخانه به کویل آبگرم ارسال شود، سپس چرخش فن موجب گرم شدن محیط می‌شود.
این نوع سیستم تهویه مطبوع دارای سه کانال هوای رفت، هوای برگشت و هوای تازه و از دو بخش اصلی ساخته شده است. در یک بخش آن کندانسور، فن کندانسور و کمپرسور قرار دارد و در بخش دیگر اجزای سازنده آن قرار گرفته است.
سیستم سرمایشی و گرمایشی تهویه مطبوع وی آر اف
VRF نسل جدید سیستم‌های تهویه مطبوع سرمایشی و گرمایشی هستند که توسط کشور ژاپن تولید می گردند. در این سیستم از فناوری‌های جدید استفاده شده و همین موضوع باعث می گردد تا بیش از نیمی از مردم این کشور از VRF استفاده کنند.
از اجزای سازنده سیستم تهویه مطبوع وی آر اف می‌توان به کمپرسور، جدا کننده روغن، شیر انبساط، مبرد، لوله کشی مسی و شیر اطمینان اشاره کرد. این سیستم هم مانند سایر سیستم‌ها تهویه دارای دو یونیت داخلی و خارجی است که یونیت خارجی آن در پشت بام و بیرون از خانه نصب می‌شود و یونیت داخلی آن داخل واحد نصب شده و موجب سرد و گرم شدن محیط می‌شود. سرمایش و گرمایش همزمان باعث شده تا این سیستم تهویه مطبوع نسبت به سایر سیستم‌ها برتری پیدا کند.
نحوه عملکرد این دستگاه شباهت بسیار زیادی به چیلر تراکمی دارد و تنها تفاوت آن گردش مبرد به جای گردش آب است. در این دستگاه ابتدا کمپرسور روشن می‌شود و مبرد را به کار می‌اندازد، عملکرد سرمایشی و گرمایشی با توجه به دمای محیط و دمای دستگاه تنظیم می‌شود. بدین ترتیب مبرد به اندازه نیاز وارد لوله‌ها می گردد و موجب سرمایشی و گرمایشی محیط می‌شود.
VRF از نظر ساختاری که دارد به دو نوع دو لوله‌ای و سه لوله‌ای تقسیم می‌شود. نوع دولوله‌ای(هیت پمپ) آن برای تامین سرما و گرما و نوع سه‌لوله‌ای(هیت ریکاوری) آن برای سرمایش و گرمایش همزمان به کار می‌رود.
سیستم گرمایشی و سرمایشی جی اچ پی
سیستم تهویه مطبوع GHP یکی از سیستم‌های تهویه مطبوع فوق هوشمند است که با گاز شهری کار می‌کند. عملکرد این نوع پمپ حرارتی مشابه سیستم‌های تراکمی بوده و همانند سایر سیستم‌های تهویه مطبوع دارای دو یونیت داخلی و خارجی است. در این سیستم تهویه مطبوع به جای کمپرسور بسته از کمپرسور اسکرال و موتور گازسوز احتراق استفاده شده تا با گاز شهری و LPG سازگار باشد. از طرفی شیر چهارطرفه موجود در این نوع سیستم تهویه باعث گردیده تا GHP قابلیت سرمایش و گرمایش داشته باشد.
عدم نیاز به فضای موتورخانه، برج خنک کننده، اپراتور دائمی، صرفه‌جویی در مصرف انرژی، بی‌صدا و بدون لرزش، عدم نیاز به تجهیزات برقی از مهم‌ترین مزایایی هستند که موجب انتخاب این سیستم تهویه مطبوع می‌شود.
داکت اسپلیت
یکی از رایج‌ترین و پرکاربردترین سیستم تهویه مطبوع داکت اسپلیت است که به دلیل عملکرد و راندمان بالایی که دارند در بسیاری از فضاهای مسکونی، تجاری و اداری مورد استفاده قرار می‌گیرد. استقلال دمایی، نصب و سرویس آسان از مزیت‌های مهم داکت اسپلیت‌ها هستند.
داکت اسپلیت از دو بخش یونیت داخلی و یونیت خارجی تشکیل گردیده است، هر یک از این بخش‌ها دارای اجزای مختلفی هستند. در صورتی که این اجزا به صورت یکپارچه با یکدیگر کار کنند داکت اسپلیت فعالیت درستی خواهد داشت. لوله‌های مسی رابط بین دو یونیت داخلی و خارجی هستند و با سیکل تبرید تراکمی موجب خنک شدن یا گرم شدن هوای محیط می‌شود. در سیکل تبرید مایع مبرد ابتدا وارد کمپرسور می‌شود و با افزایش دمای آن وارد کندانسور گردیده و گرمای خود را وارد محیط می‌کند.
در فرآیند دیگری مایع مبرد با گرماگیری و خارج شدن از حالت گاز تحت فشار به مایع فشار بالا وارد شیر انبساط یا لوله مویین می‌شود. سپس فشار را به شدت کاهش می دهد و موجب خنک شدن محیط خواهد شد. یونیت داخلی گرمای هوا را می گیرد و از طریق یونیت خارجی آن را از محیط بیرون می‌برد.
اسپلیت‌های کانالی با توجه به عملکردی که دارند دارای دو نوع اینورتر و معمولی هستند، نوع اینورتر آن کمپرسور دارد و می‌تواند دمای محیط را با توجه به میزان سرما و گرما تغییر دهد، در حالی که نوع معمولی آن این قابلیت را ندارد. داکت اسپلیت اینورتر مصرف انرژی بسیار کمتری نسبت به داکت اسپلیت معمولی دارد.
فن کویل
یک سیستم تهویه مطبوع ساده که از یک مبدل حرارتی و کویل ساخته گردیده است، فن کویل است. آب سرد و گرم موجود در فصول گرم و سرد سال در کویل‌ها جریان پیدا می‌کند. سپس با وزیدن هوا از اطراف کویل موجب سرد شدن یا گرم شدن محیط می‌شود.
برای توضیح بیشتر می‌توان گفت که عملکرد کویل مشابه رادیاتور ماشین است، زمانی که آب 50 یا 60 درجه وارد کویل می‌شود فن موجود در پشت کویل هوای محیط را گرم می‌کند، در مواقعی که آب 5 یا 10 درجه وارد کویل می‌شود فن موجود در پشت کویل هوای اتاق را سرد می‌کند.
فن کویل‌ها از لحاظ شکل ظاهری، عملکرد دستگاه به چند نوع تقسیم می‌شوند. فن کویل دیواری، فن کویل کاستی، فن کویل سقفی توکار، فن کویل ایستاده، فن کویل روبه‌رو زن، فن کویل روکار از انواع مختلف آن هستند.
دستگاه زنت
این دستگاه از دیگر دستگاه‌های تهویه مطبوع تفاوت دارد. در دستگاه زنت برای سرمایش به جای بهره‌بردن از کمپرسور و سیکل تبرید، از فرآیند پاشش آب در مسیر هوا استفاده می‌کند. دستگاه دارای پوشال‌هایی است که آب روی آن تزریق می‌شود و سپس از برخورد با هوا می‌تواند موجب کاهش دمای محیط شود. این سیستم کویل آب گرم برای فصول سرد سال را هم دارد.
سیستم تهویه مطبوع؛ راهی به سمت هوای تازه و سالم
تهویه مطبوع می‌تواند با ایجاد عملیاتی روی هوا موجب کنترل کیفیت دما و رطوبت محیط شود، هدف از ساخت سیستم تهویه مطبوع آرامش و آسایش در کنار هوای سالم و تمیز است. تهویه مطبوع یکی از اختراعات بشر است که با توجه به ساخت و معماری ساختمان‌های جدید، نبود آن باعث عدم استفاده از این ساختمان‌ها می‌شود. از سیستم‌های تهویه مطبوع در بیمارستان ها، مراکز تفریحی و تجاری بزرگ، منازل مسکونی، محیط‌های اداری استفاده می‌کنند.
این سیستم‌ها تنها به منظور سرمایش در فصول گرم سال مورد استفاده قرار نمی‌گیرند بلکه برای گرمایش محیط در فصول سرد سال هم از آن‌ها استفاده می‌کنند.