تهویه مطبوع چیست؟
تهویه مطبوع به معنای تکنولوژی بهبود وضعیت هوای داخل محیط و رساندن آن به حالت استاندارد و یا آسایش مطلوب است. موارد تعیین کننده وضعیت هوا شامل کیفیت هوا، دما، رطوبت و فشار است. یک سیستم تهویه مطبوع مناسب تنظیم و کنترل دما، رطوبت و کیفیت هوای محیط را بر حسب نیاز آن محیط بر عهده دارد.
تکنولوژی تهویه مطبوع کاربرد بسیار زیادی در طراحی و ساخت اتاق تمیز و همچنین کنترل آلاینده‌ها در اتاق تمیز را دارد. طراحی این سیستم‌ها در شرکت صابکول توسط مهندسین خبره مکانیک و با استفاده از اصول ترمودینامیک، مکانیک سیالات و اصول انتقال حرارت انجام می‌شود.
تهویه و تهویه مطبوع بخش مهمی از هر محیط ساختمان شهری، تجاری و صنعتی را در بر می‌گیرد. توجه کنید که استاندارد مرجع تهویه مطبوع در کشور آمریکا استاندارد اشری ASHRAE است و به عنوان مرجع طراحی در کنار مباحث چهاردهم و شانزدهم نظام مهندسی مورد استفاده قرار می گیرد.
نرم افزار پرطرفدار محاسبه بارهای حرارتی و برودتی در بین مهندسین ایران، نرم افزار آنالیز ساعتی کریر و یا همان Carrier HAP است.
هدف استفاده از تهویه مطبوع چیست؟
تهویه مطبوع با استفاده از شیوه‌های متعدد هوای مطبوع و مطابق نیازهای محیط‌های مسکونی، صنعتی، تجاری، پزشکی، اداری و بدون در نظر گرفتن شرایط آب و هوایی برای انسان فراهم می‌کند که عبارتند از
- کنترل و تنظیم دمای محیط با استفاده از دستگاه‌های برودتی و گرمایش
- تنظیم و کنترل رطوبت به وسیله خشک کردن و رطوبت دهی
- کنترل و تنظیم سرعت جریان هوا و تصفیه هوا
- تولید هوای پاک و سالم
- ضد عفونی و ایزوله کردن هوا در محیط‌های پزشکی و بیمارستان‌ها
آیا HVAC همان تهویه مطبوع است؟
سیستم‌های HVAC شامل گستره‌ای از سیستم‌های تهویه مطبوع، از جمله سیستم‌های خنک کننده خانگی تا سیستم‌های بسیار بزرگ و پیچیده صنعتی می‌شوند. به صورت عامیانه و رایج سیستم‌های HVAC را سیستم تهویه مطبوع نیز می‌نامند گرچه که سیستم تهویه مطبوع خود یکی از زیر مجموعه‌‌های HVAC است.
HVAC چیست؟
HVAC خلاصه شده عبارت گرمایش (Heating)، تهویه (Ventilation) و تهویه مطبوع (Air Conditioning) است.
با توجه به نام HVAC واضح است که این سیستم شامل سه بخش زیر است.
- گرمایش (Heating)
- تهویه (Ventilation)
- تهویه مطبوع (Air Conditioning)
HVAC گرمایش
“H” در HVAC به معنای گرمایش (Heating) است. سیستم‌های گرمایشی هوای درون ساختمان را با استفاده از رادیاتورها یا سیستم‌های تولید هوا گرم می‌کنند تا به هوای مطبوع برسد.
تهویه HVAC
“V” در HVAC به معنای تهویه یا Ventilation است. تهویه نیز فرایندی است که طی آن هوای تمیز در مجموعه باقی می‌ماند و هوای آلوده به فضای بیرون منتقل می‌شود. این فرایند باعث ایجاد گردش هوای و از بین بردن رطوبت اضافی موجود در فضا می‌شود. فرایند تهویه، معمولا با استفاده از سیستم‌های مکانیکی انجام می‌شود که این سیستم‌ها شامل تعدادی فن هستند. فن یکی از انواع توربوماشین‌ها است. توربوماشین، ماشین مکانیکی دواری است که در آن، انرژی بین ماشین و سیال به واسطه حرکت دینامیکی ماشین منتقل می‌شود و کاربرد بسیار زیادی در علم مکانیک و آیرودینامیک دارد.
تهویه مطبوع HVAC
“AC” در HVAC به معنای Air Conditioning و یا “تهویه مطبوع” است. AC از مجموعه‌ای شامل هوای خنک و یا آب خنک تشکیل می‌شود. سیستم تهویه مطبوع وظیفه کنترل سطح رطوبت موجود در هوای اتاق و پایین آوردن دمای یک محیط را نیز به عهده دارد.
تهویه مطبوع ساختمان به کمک اسپلیت
جعبه‌های بزرگی که در بالای ساختمان‌ها قرار دارند، نمونه‌ای از سیستم‌های HVAC هستند.
همانطور که اشاره شد، سیستم گرمایش و سرمایشی که در خانه‌های مسکونی مشاهده می‌شود نیز زیر مجموعه‌ای از سیستم‌های HVAC هستند. این سیستم‌ها ممکن است با سیستم‌های بزرگ تهویه مطبوع و HVAC تفاوت‌هایی داشته باشند ولی در بسیاری از شرایط، مانند اصول پایه، شیوه عملکرد و بازده، دقیقا مشابه با سیستم‌های بزرگ و تجاری تهویه مطبوع و HVAC عمل می‌کنند.
انواع سیستم‌های تهویه مطبوع و HVAC
یکی از نکات حایز اهمیت در انتخاب یک سیستم مناسب HVAC، میزان مصرف انرژی آن است. سیستم‌های تهویه مطبوع و HVAC نه تنها باید قادر به فراهم کردن راحتی و آسایش شما باشد بلکه نباید انرژی زیاد و اضافی را مصرف کند.
برای انتخاب یک سیستم تهویه مطبوع مناسب باید به چه نکاتی توجه کنیم؟
- میزان مصرف انرژی
- مناسب با اقلیم آب و هوایی
چگونه یک سیستم تهویه مطبوع و HVAC مناسب را انتخاب کنیم؟
سیستم‌های تک مرحله‌ای
یکی از عوامل تعیین کننده در انتخاب نوع سیستم تهویه مطبوع مناسب برای اقلیم آب و هوایی آن منطقه است. افرادی که محل سکونت آن‌ها در آب و هوای سرد یا گرم قرار دارد می‌توانند از سیستم‌های تک مرحله‌ای استفاده کنند. این سیستم‌ها طوری طراحی شده‌اند که بتوانند تنها عمل سرمایش یا گرمایش را انجام دهند. اگرچه این سیستم‌ها ارزان هستند، بازدهی بسیار پایینی نیز دارند. نکته دیگر این است که این سیستم‌ها در تمام حالات و حتی زمانی که به آن‌ها احتیاجی نباشد نیز با تمام ظرفیت خود کار می‌کنند و این موضوع مصرف انرژی آن‌ها را به شدت افزایش می‌دهد.
سیستم‌های ناحیه‌ای
نوع پیشرفته‌تری از سیستم‌های تهویه مطبوع و HVAC نیز وجود دارد که در آن‌ها برای کاهش مصرف انرژی، از فن با سرعت‌های متفاوت استفاده می‌شود. اما همچنان این نوع از فن‌ها در مقابل سیستم‌های چند مرحله کارایی و بازده پایین‌تری دارند و برای استفاده در طولانی مدت، سیستم‌های گرانی محسوب می‌شوند.
مدل سوم از سیستم‌های تهویه مطبوع و HVAC «سیستم‌های ناحیه‌ای» (Zoned Systems) هستند. این سیستم‌ها برای گرمایش و سرمایش بخش خاصی از خانه مورد استفاده قرار می‌گیرند. این کار را مهندسان مکانیک با طراحی و قرار دادن دمپرهایی درون دریچه یا داکت انجام می‌دهند. این دمپرها توانایی این را دارند که به صورت انتخابی جریان هوا را مسدود و یا آزاد کنند.
در واقع این سیستم‌ها از گرمایش و سرمایش بخش‌های غیر ضروری خانه، جلوگیری می‌کند و این یکی از ویژگی‌های بسیار ارزشمند این سیستم محسوب می‌شود.
نوع نهایی از سیستم‌های تهویه مطبوع و HVAC نیز سیستم‌هایی هستند که علاوه بر تعیین دما و ایجاد گرمایش و سرمایش در سیستم، رطوبت را نیز کنترل می‌کنند. در واقع در این سیستم‌ها از ایجاد کننده رطوبت و از بین برنده آن نیز استفاده می‌شود.
استفاده از این نوع از سیستم‌های تهویه مطبوع برای افرادی که در محیط‌های بسیار خشک یا مناطق گرمسیر زندگی می‌کنند بسیار ضروری است. برخی از این افراد ترجیح می‌دهند که چند عدد وسیله ایجاد کننده رطوبت یا از بین برنده رطوبت را نصب کنند. بنابراین با استفاده از این وسایل و بدون روشن کردن دستگاه تهویه مطبوع، می‌توان رطوبت موجود در سیستم را کنترل کرد.
انواع سیستم‌های تهویه مطبوع و HVAC
شش نوع اصلی از سیستم‌های HVAC در این بخش مورد بررسی قرار خواهند گرفت. شیوه عملکرد کلی این شش سیستم تغییرات بسیار کمی نسبت به مباحث اشاره شده در بخش‌های قبل دارد.
چیلر
چیلرها یکی از پرکاربردترین تجهیزات برودتی و سرمایشی هستند که در ساختمان‌ها و کارخانجات صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. آب سرد تولید شده در چیلرها پس از ورود به فن‌کویل‌ها به وسیله فن‌های دمنده به محیط‌های داخلی ساختمان‌ها منتقل شده و سبب ایجاد دمایی مطبوع(خنک) می‌شود.
مینی چیلر
مینی چیلر دستگاه خنک‌کننده آب است که آب سرد تولیدی را جهت مصارف سرمایشی پمپاژ می‌کند. می‌توان از مینی چیلرها برای سرمایش ساختمان‌ها استفاده کرد. مینی‌چیلرها با پمپاژ آب سرد به فن‌کویل‌ها و یا هواسازها موجب خنک شدن هوا و سرمایش محیط می‌شوند. همچنین در سیستم‌های برودت صنعتی آب سرد تولید شده توسط مینی‌چیلر با ورود به یک دستگاه صنعتی یا مبدل حرارتی باعث کاهش دمای آن می‌شوند.
یونیت پشت بامی
یونیت پشت بامی(Rooftop Unit) یا پکیج پشت بامی کاربرد بسیار زیادی در صنعت تهویه مطبوع و صنایع مرتبط به آن دارد. یونیت پشت بامی با نام “دستگاه انتقال هوا” Air Handle نیز شناخته شده است.
داکت اسپلیت
داکت اسپلیت نوعی سیستم سرمایشی گرمایشی است که در فصل سرد زمستان محیط را گرم و در فصل گرم تابستان محیط را خنک می‌کند.
داکت اسپلیت‌ها از دو قسمت اصلی کندانسور و هواساز تشکیل شده است.
فن کویل
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 لوله‌های کویل به گردش در می آید.
ترموستات
نام ترموستات از ترکیب دو کلمه ترمو (Thermo) به معنای دما و استات به معنای stat ثابت ساخته شده است. همانطور که از نام‌گذاری این دستگاه پیداست ترموستات در برای ثابت نگه داشتن دمای یک محیط و تنظیم آن روی یک درجه معین به کار می‌رود. ترموستات دستگاهی است که کاملا به صورت مکانیکی عمل می‌کند و به صورت اتوماتیک و بدون دخالت دست دمای داخل یک محیط را تنظیم کرده و به کمپرسور فرمان قطع و وصل شدن را صادر می‌کند. به عنوان مثال زمانی که اهرم ترموستات روی عدد معینی قرار گیرد تا زمانی که دمای یخچال به آن درجه مشخص نرسیده‌است ترموستات اجازه کار به کمپرسور را می‌دهد. به محض رسیدن دما به درجه مطلوب کمپرسور را متوقف می‌کند. در کولرهای گازی معمولاً ترموستات بالای صفر استفاده می‌شود و معمولاً بین ۱۶ درجه سانتیگراد تا ۳۰ درجه سانتیگراد است.