اجزای سیستم تهویه مطبوع

سیستم‌های تهویه مطبوع از اجزای متفاوتی تشکیل می‌شوند. برای تامین آسایش حرارتی باید از فرآیندهای مختلفی مانند سرد کردن، گرم کردن، کاهش رطوبت و … استفاده شود و هریک از اجزای سیستم وظیفه انجام یک یا چند فرآیند به صورت همزمان را دارا می‌باشند. با پیشرفت تکنولوژی و افزایش نیاز بشر به سیستم‌های تهویه مطبوع، کارایی و راندمان تجهیزات دائما در حال افزایش است و تجهیزات جدیدی نیز پا به بازارهای جهانی می‌گذارند. مهمترین و متداولترین تجهیزاتی که در سیستم‌های تهویه مطبوع امروزی استفاده می‌شوند عبارتند از: چیلر، بویلر (دیگ)، هواساز (هوارسان)، فن کویل، اسپلیت، برج خنک کن، یونیت پشت بامی (روفتاپ پکیج)، کولر آبی، زنت، داکت اسپلیت و …. در ادامه به معرفی این تجهیزات پرداخته شده است.

چیلر دستگاهی است که با استفاده از سیکل تبرید ترمودینامیکی حرارت را از مکان سرد به مکان گرمتر منتقل می‌کند. به عبارت دیگر چیلرها با استفاده از سیکل تبرید فضای سرد را سردتر و فضای گرم را گرمتر می‌کنند. در سیستم تهویه مطبوع چیلر وظیفه تولید سرما را بر عهده دارد. به این ترتیب که مبرد داخل سیکل حرارت را از سیال وسطه (سیالی که گرمای اتاق را جذب می‌کند) دریافت می‌کند و حرارت جذب شده را در محیط (با استفاده از سایر تجهیزات نظیر برج خنک کن) دفع می‌کند. همانطور که بیان شد چیلر این فرآیند را به وسیله سیکل تبرید انجام می‌دهد. اجزای اصلی سیکل تبرید عبارتند از اواپراتور، کمپرسور، کندانسور و شیر انبساط. البته در چیلرهای جذبی از کمپرسور استفاده نمی‌شود که در ادامه به بیان آن پرداخته می‌شود.

برای چیلرها دسته‌بندی‌های متفاوتی وجود دارد. چیلرها را می‌توان بر اساس اجزا آن‌ها، نحوه دفع گرما به محیط، نحوه گردش مبرد در سیکل و … دسته‌بندی کرد. برای گردش مبرد در سیکل تبرید از دو روش عمده استفاده می‌شود. در سیکل‌های تراکمی از کمپرسور استفاده می‌شود و مبرد پس از خروج از اواپراتور، وارد کمپرسور می‌شود. کمپرسور فشار مبرد را افزایش می‌دهد و باعث می‌َشود تا مبرد در سیکل جربان پیدا کند. در چیلرهای جذبی، از کمپرسور استفاده نمی‌شود و به جای آن از جاذب و پمپ استفاده می‌شود. در این نوع از چیلرها، مبرد خروجی از اواپراتور با جاذب ترکیب می‌شود و با از دست دادن گرما به مایع تبدیل می‌شود. سپس مایع وارد پمپ می‌شود و به گردش درمی‌آید. ترکیب مبرد و جاذب خروجی از پمپ طی یک فرآیند گرماگیر جداسازی می‌شود و جاذب جدا می‌شود و مبرد در ادامه سیکل وارد کندانسور می‌گردد. با اینکار دیگر نیازی به کمپرسور نبوده و مصرف برق سیستم کاهش می‌یابد، البته این روش معایبی نیز دارد (مانند کاهش ضریب عملکرد و …) و با توجه به مشخصات پروژه باید نوع چیلر انتخاب شود.

دسته‌بندی‌های دیگری نیز برای چیلرها وجود دارد. برای مثال چیلرها بر اساس نحوه دفع گرما به محیط به دو دسته آب-خنک و هوا-خنک تقسیم می‌شوند. همچنین چیلرها را بر اساس نوع کمپرسور نیز دسته‌بندی می‌کنند و می‌توان به چیلرها با کمپرسور اسکرو، اسکرال، پیستونی و… اشاره کرد. به طور کلی چیلر وظیفه تایمن سرمایش در سیستم تهویه مطبوع را به عهده دارد و یکی از اصلی‌ترین اجزا این سیستم می‌باشد.

همانطور که چیلر وظیفه تامین سرما در سیستم تهویه مطبوع را بر عهده داشت، بویلر نیز وظیفه تامین گرما در این سیستم را بر عهده دارد. بویلرها دمای سیال عامل (که معمولا آب می‌باشد) را افزایش می‌دهند و برای سایز تجهیزات سیستم تهویه مطبوع (نظیر هواساز، رادیاتور و ..) ارسال می‌کنند. از لحاظ دمای عملکردی بویلرها به دو دسته آبگرم و بخار تقسیم می‌شوند. در بویلرهای بخار، دمای سیال به حدی افزایش می‌یابد که سیال به صورت بخار (فاز گاز) از بویلر خارج می‌گردد ولی در بویلر آبگرم سیال خروجی در فاز مایع می‌باشد. بویلرها از لحاظ ساختار نیز به دو دسته عمره آتش در لوله و آب در لوله تقسیم می‌شوند. در بویلرهای آتش در لوله، مشعل آتش و محصولات احتراق را به درون لوله‌هایی می‌فرستند که سیال آن‌ها را احاطه کرده است. در بویلرهای آب در لوله شرایط برعکس است و آب در لوله‌هایی جریان دارد که محصولات احتراق آن‌ها را احاطه کرده است.

هواسازها تجهیزاتی هستند که هوای مطبوع (هوایی که از لحاظ دما، رطوبت، آلایندگی و … شرایط مطلوبی دارد) را به قسمت‌های مختلف ساختمان می‌رسانند. هواسازها از اجزای گوناگونی شامل کویل سرمایشی، کویل گرمایشی، فن، فیلتر، محفظه اختلاط، رطوبت زن و … تشکیل شده‌اند. هوای تهویه نشده توسط وارد هواساز می‌شود و با گذر از فیلترهای مناسب، آلاینده‌های موجود در خود را از دست می‌دهد. سپس این هوا با عبور از روی کویل سرمایشی و گرمایشی و رطوبت زن به شرایط مطلوب میرسند و توسط فن و از طریق کانال به فضاهای مورد نظر تزریق می‌شوند. وجود تمامی تجهیزات در هواسازها الزامی نمی‌باشد و با توجه به شرایط مشخص می‌شود، برای مثال برخی از هواسازها کویل گرمایش و رطوبت زن را از سیستم حذف می‌کنند. برای جلوگیری از اتلاف حرارتی می‌توان هوای خروجی از فضا را مجددا به هواساز برگرداند تا با انرژی کمتری به هوای مطبوع تبدیل شوند. در این شرایط هوای برگشتی و هوای تازه در محفظه اختلاط با یکدیگر ترکیب می‌شوند و سپس ادامه فرآیند را طی می‌کنند. البته برای استفاده از هوای برگشتی رعایت نکات بسیاری الزامی می‌باشد.

هواسازها انواع مختلفی دارند و بر اساس شرایط کارکردی دسته‌بندی می‌شوند، از جمله آن‌ها می‌توان به هواسازهای تک ناحیه‌ای، چند ناحیه‌ای، جریان هوا ثابت، جریان هوا متغیر، دبی مبرد متغیر و … اشاره کرد.

اسپلیت‌ها یکی از متداولترین تجهیزات سیستم تهویه مطبوع در ایران هستند. اسپلیت‌ها نیز مانند چیلرها بر اساس سیکل تبرید کار می‌کنند با این تفاوت که اسپلیت مستقیما دمای هوای اتاق را تغییر می‌دهد و مانند چیلر با استفاده از سیال واسطه دمای را تغییر نمی‌دهد. همچنین اسپلیت‌ها به صورت یک تجهیز کوچک برای هر فضا به طور جداگانه و مستقل قابل استفاده هستند. اسپلیت‌ها معمولا از دو جزء درونی و بیرونی تشکیل شده‌اند. در فصل تابستان و در حالت سرمایشی اسپلیت، قیمت درونی به عنوان اواپراتور عمل می‌کند و دمای هوای اتاق را کاهش می‌دهد، قسمت بیرونی نیز مطابق کندانسور عمل می‌کند و حرارت اضافی را دفع می‌کند. در فصل زمستان و زمانی که به گرمایش نیاز است، مسیر حرکت مبرد در سیکل تبرید به وسیله یک شیر سه طرفه تغییر می‌کند و قسمت داخلی مانند کندانسور عمل می‌کند و قسمت خارجی مشابه اواپراتور می‌شود. اسپلیت‌ها مزایای بسیاری از جمله استقلال از سایر تجهیزات، امکان تغییر آسان، قابلیت کارکرد در سرمایش و گرمایش و … را دارند ولی از طرف دیگر به دلیل نیاز به قسمت بیرونی، از بین بردن زیبایی نمای ساختمان، مصرف انرژی بالا و … در استفاده از آن‌ها دقت بسیاری باید کرد.

روفتاپ پکیج ها را می‌توان ترکیبی از چیلر و هواساز نامید، در واقع روفتاپ پکیج تجهیزی می‌باشد که علاوه تولید سرما، با استفاده از فن هوای خنک را نیز به فضای مورد نظر می‌رسانند. روفتاپ پکیج ها از اجزایی مانند کمپرسور، کندانسور، اواپراتور، فن خنک کن کندانسور، فن انتقال هوا و .. تشکیل شده‌اند. در برخی موارد که روفتاپ پکیج گرمایش فضا را نیز انجام می‌دهد از یک کویل گرمایشی برای اینکار نیز استفاده می‌شود. روفتاپ پکیج ها نیز مانند هواساز دارای یک یا چند فیلتر برای جلوگیری از ورود آلاینده‌ها به داخل اتاق هستند.

همانطور که مشاهده شد سیستم تهویه مطبوع از تجهیزات گوناگونی تشکیل شده است و هر سیستم با توجه به شرایط حاکم بر پروژه به تجهیزات جداگانه‌ای احتیاج دارد. در اینجا اهمیت طراحی مناسب سیستم تهویه مطبوع و انتخاب تجهیزات مناسب به خوبی نمایان می‌شود. در صورتي كه سيستم تهويه مطبوع مناسبی براي فضا انتخاب نشود و يا طراحي مناسبي انجام نشود، علاوه بر اينكه آسايش حرارتي را براي افراد تامين نمي‌كند، باعث هدر رفت هزينه و انرژي فراواني مي‌شود.