نگاهی بر تبرید و معرفی انواع سیستم های تهویه مطبوع
معرفی انواع سیستم های تهویه مطبوع : شرایط محیط زیست انسان تاثیر مستقیمی بر چگونگی حالات روانی، وضعیت فیزیکی، نحوه انجام کار و بطور کلی تمام شئون زندگی او دارد. از آنجائیکه بخش عمده زندگی بشر امروزی در داخل ساختمان می گذرد، ایجاد شرایط مطلوب زیست محیطی در ساختمان، خواه محل کار باشد یا منزل و غیره، واجد اهمیت بسیاری است.
مهم ترین بخش آن تهویه هوایی مطبوع برای ساکنین ساختمان با توجه به نوع فعالیت آنهاست. زیباترین و گرانبهاترین ساختمانها در صورتیکه فاقد سیستم تهویه مطبوع مناسب باشند قابل سکونت نخواهند بود.
اهم وظایف یک سیستم تهویه مطبوع عبارتند از کنترل دما ، رطوبت و سرعت وزش هوا ، زدودن گرد و غبار تعفن و سایر آلودگی های هوا و در صورت لزوم از بین بردن میکروب ها و باکتریهای معلق در هوا، گرمایش و سرمایش هوا متناسب با فصل، عمده ترین وظیفه یک سیستم تهویه مطبوع بوده بقیه وظایف در مراتب بعدی اهمیت قرار می گیرند. در این نوشتار به مفهوم اصلی تبرید خواهیم پرداخت و انواع تجهیزات سرماساز را معرفی خواهیم کرد.
برای شناخت انواع سیستم های تهویه مطبوع باید بدانیم تبرید چیست؟
تبرید عبارت است از جذب حرارت از یک سیال و دفع آن به سیال دیگر. سیال می تواند هوا یا آب و یا هر نوع گاز یا مایع دیگر باشد در کلیه سیستمهای تبرید حفظ سرما مستلزم جذب حرارت از موادی با درجه حرارت کمتر و خارج کردن این حرارت به محیطی با درجه حرارت بالاتر می باشد.
تمام سیستم های تبرید تراکمی که جهت ایجاد سرما بکار گرفته می شوند از چهار قسمت اصلی تشکیل شده اند. این چهار قسمت عبارتند از:
- کمپرسور
- کندانسور
- شیر انبساط
- اواپراتور
در کلیه سیستم های تبرید تراکمی از وجود یک نوع ماده سرمازا (مبرد) در یک مدار بسته نفوذناپذیر استفاده می شود. در این سیستم ها عمل سرد کردن به طور پیوسته و متوالی انجام می گیرد تکرار یک سری عملیات یکنواخت را یک سیکل می نامند.
تمام سرد کننده ها بر اساس یک سیکل معین عمل میکنند. در سردکردن با عملیات مکانیکی از یک کمپرسور برای متراکم کردن گاز مبرد استفاده می شود و به این ترتیب سیکل حاصله را سیکل تراکمی و گاهی سیکل تراکم تبخیری می نامند. در کمپرسور فشار گاز میرد بالا می رود و این اختلاف فشار بین ورود و خروج گاز کمپرسور باعث حرکت گاز مبرد در داخل سیستم میشود کندانسور وسیله ای است که گاز خروجی از کمپرسور را که دارای دما و فشار بالا می باشد به مایع تبدیل می کند و دمای آنرا کاهش می دهد.
شیر انبساط مایع مبرد خروجی از کندانسور را به صورت پودر تبدیل می کند. اواپراتور وسیله ای است که پودر حاصل از وسیله انبساطی را بصورت تبخیر کامل و حالت گازی تبدیل میکند شکل زیر اجزای یک سیستم تبرید نشان می دهد.
سیستم تراکمی
در کلیه سیستمهای سرد کننده تراکمی از وجود یک نوع ماده سرمازا (مبرد) در یک مدار بسته نفوذناپذیر استفاده می شود. در این سیستم ها عمل سرد کردن به طور پیوسته و متوالی انجام می گیرد تکرار یک سری عملیات یکنواخت را یک سیکل می نامند.
تمام سرد کننده ها بر اساس یک سیکل معین عمل میکنند. در سرد کردن با عملیات مکانیکی از یک کمپرسور برای متراکم کردن گازی استفاده می شود و به این ترتیب سیکل حاصله را سیکل تراکمی و گاهی سیکل تراکم تبخیری می نامند. بکار بردن نام سیستم تراکم تبخیری به این علت است که عمل تراکم بخار و تبدیل آن به مایع سرمازا بوسیله کمپرسور و کندانسور انجام میگردد و به این ترتیب انتقال انرژی حرارتی حاصل می شود.
ماده سرما زا در یک قسمت از سیکل حرارت محیط خود را جذب کرده و در قسمت دیگر آن را دفع میکند. به عبارت دیگر کمپرسور گاز سرمازا را در وضعیتی قرار میدهد که حرارتی را که قبلا و از محیطی با فشار کم جذب کرده بود پس بدهد. چون کمپرسور حرارت را از محیطی به محیط دیگر انتقال میدهد به آن پمپ حرارتی نیز می گویند.
یک سیستم سرد کننده از یک قسمت فشار قوی و یک قسمت فشار ضعیف تشکیل شده است که حرارت از سمت فشار ضعیف گرفته می شود و در سمت فشار قوی دفع می شود.
قسمت فشار ضعیف انواع سیستم های تهویه مطبوع
در سیکل ماده مبرد یک دوره سیکل (کامل) را مرتبا تکرار می نماید . به این ترتیب که از شیر انبساط حرکت کرده و به طرف اواپراتور می رود و بعد از طریق لوله مکش به کمپرسور می رود از شیر انبساط تا ورودی کمپرسور را قسمت فشار ضعیف گویند. مقدار فشار این قسمت به نوع سیستم و دمای ورودی اواپراتور و محیط سرد بستگی کامل دارد.
بایستی در نظر داشت فشار از خروجی شیر انبساط تا کمپرسور ثابت است و این قسمت را قسمت با فشار پایین یا قسمت فشار ضعیف سیستم می نامند و چون اواپراتور به تنهایی مهمترین قسمت از فشار پایین است به این ـ سبب اصطلاح فشار پایین یا ضعیف اغلب به کویل اواپراتور اطلاق می شود. فشار در قسمت پایین گاهی اوقات فشار عقب نیز نامیده می شود .
قسمت فشار زیاد سیستم های سرد کننده در انواع سیستم های تهویه مطبوع
کمپرسور – لوله خروج گاز از کمپرسور کندانسور – مخزن مایع مبرد و لوله حامل مایع مبرد که قسمت باقیمانده از سیستم تبرید می باشد به نام قسمت فشار زیاد نامیده می شود.
کمپرسور (Compressor)
به طور کلی وسیله ای است که یا دریافت کار محوری توسط یک عامل محرک یک سیال ( گاز یا مایع ) را فشرده میکند اگر سیال مایع باشد به آن پمپ میگویند. پمپ و کمپرسور در واقع به ذرات سیال انرژی میدهند که این انرژی میتواند به صورت انرژی پتانسیل فشاری ( فشار سیال ) یا انرژی پتانسیل گرانشی ناشی از تغییر ارتفاع سیال ) و یا انرژی جنبشی افزایش سرعت و دبی سیال ذخیره شود.
کندانسور یا چگالنده (Condenser)
یک مبدل حرارتی است که گرمای سیال را گرفته معمولا مقدار کمی از سیال بر اثر گرماگیری مایع میشود و مخلوط دو فازی در خروجی کندانسور تشکیل میشود. در پشت یخچال ها لوله های پره داری می بینید که همان کندانسور هستند. اگر بخواهیم فرآیند گرماگیری تسریع شود از یک فن (شبیه یه یک پنکه ) که جریان هوا را به پره ها بزند استفاده میکنیم این کار باعث افزایش انتقال حرارت جابجایی از لوله ها میشود.
لوله مویین (Capillary tube)
مبرد پس از این که از کندانسور بیرون آمد یک مایع گرم و پر فشار است (پر فشاری آن به دلیل فشار اولیه اعمال شده به آن توسط کمپرسور است). اگر این مبرد از یک لوله بسیار نازک و نسبتا طولانی عبور داده شود فشار آن بسیار افت میکند و دمای آن پایین می آید. فشار باید آن قدری پایین بیاید که به فشار داخل محفظه یخچال یا اواپراتور برسد. در این حالت یک مایع سرد داریم که بهترین حالت برای گرماگیری و تبرید است . اگر حجم عبوری مبرد زیاد باشد یعنی ظرفیت تبرید بالا باشد نیاز به یک وسیله دیگر به نام شیر انبساط است که وظیفه کلی آن نیز شبیه به همن لوله مویین است ولی مکانیزم آن متفاوت است.
اواپراتور (Evaporator)
مبرد با عبور از این قسمت گرمای داخل آن را گرفته و تبدیل به بخار میشود سپس این بخار دوباره به سمت کمپرسور رفته و سیکل تبرید دوباره انجام میشود. در شکل زیر یک سیکل تبرید را می بینید .
می بینیم که در این سیستم با تغییر فاز مبرد و تراکم آن تبرید انجام میشود . کار محوری مورد نیاز نیز برای همین تراکم است . حال اگر بتوانیم کاری انجام دهیم که فرآیند تغییر فاز مبرد بدون انجام کار محوری و یا فرآیندی دیگر انجام شود دیگر نیاز ما به انرژی برق مرتفع خواهد شد .
معرفی انواع انواع سیستم های تهویه مطبوع
دستگاهای تهویه مطبوع را میتوان به طور کلی به دو دسته تقسیم کرد که در نمودار زیر به طور کامل نشان داده شده است.
کولرهای یک تکه یا پنجره از انواع سیستم های تهویه مطبوع
کولرهای یک تکه دیواری ، یا پشت پنجره ای، خیلی متداول و مورد توجه می باشند و به آسانی در داخل قاب پنجره نصب می شود. همانطور که از اسم این دستگاه پیدا است کلیه اجزای این دستگاه در یک واحد نصب شده و در وسط پنجره قرار می گیرد که قسمت بیرونی دستگاه (کندانسور بیرون از پنجره و قسمت جلوی دستگاه (اواپراتور) آن که قسمت سرد دستگاه است در داخل پنجره و به سمت داخل اتاق قرار میگیرد.
داکت اسپلیت از انواع سیستم های تهویه مطبوع
اسپلیت کانالی یکی از رایج ترین سیستمهای تهویه مطبوع در سطح جهان است، این سیستم همانند اسپلیت دیواری از یک واحد داخلی هواساز و یک واحد خارجی کندانسور تشکیل شده است که توسط لوله های مسی به یکدیگر متصل می گردد.
مزایای سیستم اسپلیت کانالی
- سرمایش مطبوع در تابستان و کاهش مصرف برق تا ۵۰ در مقایسه با کولرهای گازی
- گرمایش بسیار قوی توسط کویل آب گرم از پکیج یا موتورخانه و صرفه جویی در مصرف گاز در زمستان ۲۰ تا ۳۰٪
- حذف سیستم رادیاتور و لوله کشی های مربوطه
- اجرای بسیار سریع توسط کانال های فلکسی عایق دار
- استقلال هر واحد از نظر مصرف انرژی
- انتقال سرمایش و گرمایش مطبوع توسط کانال در هر واحد به تمام فضاها ، حذف پنل ها و استفاده مناسب از فضای داخلی
- کاهش صدای فوق العاده توسط کانال های فلکسی بل عایقدار انعطاف پذیر جدید حذف لوله کشی های اضافی در ساختمان
- فیلتراسیون هوا توسط فیلترهای قابل شستشو
- کاهش هزینه تمام شده بوسیله حذف سیستم رادیاتور
- قابلیت نصب دستگاه برای فضاهای کوچک تا بزرگ
- عدم نیاز به استفاده از تکنسین نگهداری
- امکان استفاده در ساختمانهای در حال بازسازی با حداقل تعمیرات
- امکان طراحی سیستم متناسب با سردترین و گرمترین مناطق ۱۵ حذف کانال کشی عمودی
کولر گازی های ایستاده از انواع سیستم های تهویه مطبوع
مناسب ترین و به صرفه تری کولرهای گازی برای فضاهای ۱۵ تا ۲۵ متر مربع کور گازیهای ایستاده می باشد که نه نیاز به لوله کشی ونه کانال کشی دارد. از مزایای دیگر این دستگاه قابل حمل ونقل بودن آن به دلیل وجود چرخ در زیر دستگاه است.
کاست اسپلیت از انواع سیستم های تهویه مطبوع
این دستگاه مانند انواع اسپلیت دارای دو قسمت است:
بیرونی کندانسور و قسمت داخلی اواپراتور می باشد. مایع مبرد پس از عبور از کمپرسور و کندانسور و شیر فشار شکن لوله مویین وارد اواپراتور که نقش کوییل سرمایشی در حالت تابستانی را ایفا میکند وارد میشود. اواپراتور در این دستگاه در داخل یک چهار چوب که به صورت تور کار داخل سقف قرار میگیرد که به آن کاست گفته میشود
اجزای: ۱- کمپرسور -۲ کندانسور -۳- لوله مویین ۴- کاست اواپراتور شامل موارد زیر می شود. A – لوله رفت برگشت – و درین یا همان لوله تخلیه آب ناشی از تقطیر بخار آب نقطه شبنم سطح کویل سرمایشی که به دلیل سرمای نقطه ای زیاد به وجود می آید. B – کویل سرمایشی. C – فن که نقش اساسی در تغزیه هوا از سطح کویل اواپراتور را دارد.
اسپلیت پنل های دیواری از انواع سیستم های تهویه مطبوع
کارکرد این دستگاه کاملا مانند تمام اسپلیت ها می باشد اما با این تفاوت که در بخش کویل سرمایشی (اواپراتور) میتوان چندین پنل از آن انشعاب گرفت . در شکل زیر میتوان تعداد پنلها را مشاهده کرد.
سیستمهای CAC از انواع سیستم های تهویه مطبوع
گرچه از نظر تئوری می توان هر سیستم تهویه مطبوعی را برای هر ساختمانی استفاده کرد ولی در عمل به دلیل وجود عواملی چون هزینه های سرمایه گذاری و بهره برداری ، محدودیت های فضا و مکان طرح معماری موقعیت محلی ساختمانی و ارزیابی و تجربه مهندسی طراح ، تعداد سیستم های تهویه مطبوع مناسب برای هر ساختمان محدود خواهد بود. اما با به کارگیری سیستمهای CAC میتوان عوامل ذکر شده را در انواع ساختمان ها بهبود بخشید. از مزایای سیتمهای تهویه مطبوع CAC میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- ساده بودن سیستم تهویه مطبوع
- مصرف انرژی کمتر با توجه به واحد بودن مطبوع تهویه
- مصرف کمتر لوله و اتصالات با توجه به مرکزی بودن سیستم
- اشغال فضای کمتر در ساختمان جهت به کار گیری سیستم تهویه مطبوع
- به کارگیری آسان تر سیستمهای CAC به فاصله بین دستگاه داخلی اواپراتور و دستگاه بیرونی (کندانسور)
سیستمهای تهویه مطبوع مرکزی CAC معمولاً در ساختمان های عمومی و تجاری ساختمان های اداری، کتابخانه ها، مراکز حمل و نقل، ساختمانهای تجمعی (آمفی تاترها، استودیوم ها و …) ساختمانهای آموزشی (مهد کودک ها، دانشگاه ها، مدارس و …) ساختمانهای اقامتی (خوابگاه ها، هتل ها و …) ساختمان های مسکونی تک واحدی، چند واحدی، آپارتمانی، مراکز بهداشتی و درمانی (بیمارستان ها و …) ، کاربرد دارد.
مطالعه ی بیشتر با همین موضوع: سیستم های تاسیسات تهویه مطبوع
چیلر در میان انواع سیستم های تهویه مطبوع
چیلر ها نیز از دستگاههای تهویه مطبوع هستند. تفاوت آنها با کولرهای گازی در این است که دارای توان و ظرفیت بسیار بالا بوده که با واحد تن یک تن برابر است با (۱۲۰۰۰ بی تی یو) بیان می شود چیلرها بیشتر در مکان های بزرگ مسکونی یا صنعتی استفاده می شود.
چیلرها در دو نوع بسیار متداول ساخته می شوند که عبارتند از:
چیلرهای تراکمی
چیلرهای تراکمی از گازهای مبرد همچون فریون در چرخه انتقال گرمای خود استفاده می کنند و جهت حرکت گاز و متراکم کردن آن از دستگاه متراکم کننده یا همان کمپرسور استفاده می کنند.
در واقع باید گفت چیلرهای تراکمی همان کولرهای گازی هستند در مقیاس بسیار بزرگ تر و با ظرفیت بسیار بالاتر. در این نوع چیلرها کندانسورها با هوا یا با آب و هوا خنک میشوند؛ در چیلرها از آب جهت انتقال سرما یا گرما استفاده میشود که در داخل فن کویل هایی که در داخل محیط نصب شده اند حرکت می کند؛ یعنی آب در داخل یونیت خارجی ،چیلر گرم یا سرد شده و به فن کویل داخلی منتقل میشود و باعث خنک شدن یا گرم شدن محیط می گردد. چیلرهای تراکمی بسته به نوع کمپرسور تقسیم بندی می شوند.
- چیلرهای تراکمی رفت و برگشتی که دارای کمپرسور رفت و برگشتی یا همان پیستونی هستند.
- چیلرهای تراکمی اسکرو که دارای کمپرسور اسکرو هستند.
چیلرهای جذبی
در چیلرهای جذبی عملکرد سرما سازی متفاوت است و کمپرسور که دارای مصرف برق بالاست حذف شده و به جای آن از آب به عنوان مبرد، از ژنراتور حرارتی کوره یا مشعل به عنوان تبدیل کننده آب به بخار و از مادهای شیمیایی به نام لیتیوم برماید به عنوان جذب کننده بخار آب استفاده می شود که نامگذاری این چیلر به عنوان چیلر جذبی به دلیل استفاده از همین ماده و عملکرد آن در چرخه سرما سازی است؛ استفاده از چیلرهای جذبی به دلیل کم مصرف و کم صدا بودن بسیار متداول بوده و برای خنک کردن فضاهای بزرگ تجاری و مسکونی و صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند.
چرخه سرماسازی در چیلرهای جذبی
همان طور که اشاره شد در چیلرهای جذبی از خاصیت لیتیوم برماید که جذب کننده بخار آب است استفاده می شود. به این معنا که لیتیوم برماید بر اثر جذب بخار آب که در اواپراتور یا یونیت داخلی صورت می پذیرد رقیق شده به ژنراتور منتقل شده و حرارت می بیند که بر اثر حرارت غلیظ شده و بخار آب آزاد می گردد. بخار آب به کندانسور منتقل شده که دارای فشار ۰٫۱ اتمسفر است و به آب تبدیل می شود و به اواپراتور که کویل های آب انتقالی به فن کویل ها در آن است منتقل می شود که دارای فشار ۰٫۰۱ اتمسفر است.
به دلیل فشار پایین آب به بخار آب تبدیل میشود و از آنجا که منبع حرارتی در آنجا وجود ندارد، گرمای نهان تبخیر را همان مقدار گرمایی که برای تبدیل آب به بخار مورد نیاز است از محیط دریافت کرده و باعث خنک شدن کویل های اواپراتور می شود. پس از آن توسط لیتیوم برماید جذب شده و به ژنراتور منتقل شده و این چرخه ادامه می یابد.
فن کویل از انواع سیستم های تهویه مطبوع
فن کویل همان گونه که از نامش پیداست دستگاهی است دارای کویل یا لوله هایی که تشکیل محفظه ای برای فن می دهند. کارکرد دستگاه به گونه ای است که بر اثر چرخش فن هوای محیط از میان کویلها عبور کرده و به محیط برمی گردد. از این رو اگر کویل ها سرد باشند محیط خنک شده و اگر گرم باشند، محیط گرم میشود؛ عموما ماده ای که داخل کویلها حرکت میکند، آب است. گرم یا سرد کردن آب داخل کویل های فن کویل توسط یک دستگاه چیلر صورت می پذیرد که می تواند از نوع جذبی یا تراکمی باشد فن کویلها در انواع دیواری زمینی و سقفی کانالی قابل استفاده هستند.
مینی چیلرها در معرفی انواع سیستم های تهویه مطبوع
مینی چیلر ها در اصل چیلرهای کوچکی هستند که برای آپارتمان ها و ساختمان هایی که می خواهند سرمایش و حتی گرمایش مستقلی داشته باشند و مشکلات مربوط به موتورخانه مرکزی را تحمل نکنند به کار می رود . معمولا مینی چیلرها یک چیلر هوا خنک هستند که با خنک کردن آب در اواپراتور آنرا به داخل ساختمان منتقل می کنند و این آب با چرخش در فن کویل ها عمل خنک کاری ساختمان را انجام میدهد مینی چیلر ها اغلب به به د و دسته تقسیم میشوند ی ۱ یکپارچه – دو تکه تقسیم می شوند.
پکیج هوایی یکپارچه
از این دستگاه ها برای فضاها و ظرفیتهای بالا مورد استفاده قرار می گیرند. پکیج ها عموما روی سقف ساختمان به سادگی و بدون برهم زدن نمای ساختمان نصب میشوند. با توجه به نوع دستگاه و تصب روی بام می توان کانالهای خروجی آن را افقی یا عمودی به فضا ها انشعاب داد. این دستگاهها برای کارخانه سوله،ها هتل ها فروشگاه ها و .. مناسب می باشند.
مزایای استفاده از پکیج هوایی یکپارچه:
- استفاده از فینهای پیشرفته برای ذخیره انرژی و جلوگیری از خوردگی پره ها
- قابلیت نصب روی زمین و سقف ساختمان عدم اشغال فضای داخلی
- کارکرد در دمای محیط ۲۱ تا ۵۴ درجه سانتیگراد (تروپیکال)
- قابلیت کانال کشی افقی و عمودی با توجه به نوع دستگاه
- قابلیت استفاده در ظرفیتهای بالا ۳ الی ۳۰ تن
- توزیع هوای مناسب با استفاده از کانال
- قابلیت تهویه چند فضا با یک دستگاه
- قابلیت تامین هوای تازه (Fresh Air)
- قابلیت نصب کویل آبگرم
- تعمیر و نگهداری آسان
- سطح صدای پایین
سیستم های اسپلیت مرکزی VRF
سیستم VRF نسل جدید دستگاههای تهویه مطبوع هوشمند با بازده انرژی بالا هستند. یک سیستم VRF بطور نمونه شامل یک نوع یونیت بیرونی با کمپرسورهای چند گانه و مدلهای مختلف یونیت داخلی برای شرایط و مناطق مختلف می باشد. ویژگی ها:
- مجهز به کمپرسورهای دیجیتالی اسکرال با راندمان بالا و ۴۰ درصد صرفه جویی مصرف انرژی
- عملکرد مطلوب پیوسته از ۱۵ تا ۵۲ + درجه سانتی گراد جهت تامین سرمایش و گرمایش محیط
- قابلیت اتصال حداکثر ۶۴ یونیت داخلی با مدلها وظرفیت های مختلف
- قابلیت لوله کشی مابین یونیتهای داخلی و خارجی حداکثر ۳۰۰ متر
- کنترل و فرمان عملکرد از راه دور بوسیله رایانه
- قابلیت کنترل و هشدار خرابی از راه دور بوسیله رایانه
- ۷- در ظرفیت های متغیر از btuh ۶۰۰۰۰ تا btu/h ۶۴۰۰۰۰
- ۸- سامانه ای با تنوع بالای یونیت های داخلی حداقل نیاز به فضا و منطبق با هر گونه معماری
فروش و نصب انواع سیستم های تهویه مطبوع با برندهای هایسنس ، وستن ایر و ویسمن همراه با مشاوره رایگان و خدمات پس از فروش. لطفا جهت دریافت اطلاعات مربوط به مشخصات و قیمت محصولات با شماره شرکت تهویه گستر ویسمن تماس حاصل فرمائید.