تجهيزات مورد استفاده در تهويه مطبوع شامل ابزار کنترل رطوبت، فشار، کیفیت هوا و دما بوده که به واسطه مهندسان دینامیک با توجه به اصول ترمودینامیک طراحی شده اند. این ابزارها کمک می کنند که موقعیت و طراحی داخل بنا جهت کسب آسایش بهتر ساکنان آن به استاندار های روز دنیا نزدیکتر گردد. در این مقاله ما تلاش می کنیم تجهيزات مورد استفاده در تهويه مطبوع و مسائل مرتبط با آن را مورد بررسی قرار بدهیم. امیدواریم که مطالب ارائه شده برای شما نیز مثمر ثمر و مفید واقع گردد. پیشنهاد می کنیم به آگهی های شهرک های صنعتی سری بزنید.
تهويه مطبوع به چه معناست؟
تهویه مطبوع یک واژه مهندسی بوده و شامل طراحی های صورت گرفته بواسطه مهندسان مکانیک جهت کنترل کیفیت فشار، رطوبت، دما و هوا در سیستم ساختمان های اداری، تجاری و مسکونی بوده که به منظور همسو کردن آنها در راستای آسایش مردم با فناوری و استانداردهای روز دنیا مورد استفاده قرار می گیرد.
در واقع تهویه مطبوع استاندارد، سیستمی است که نه سرد و نه گرم و همچنین نه مرطوب و نه خشک است. بلکه بواسطه تجهیزاتی که در طراحی یک ساختمان بکار می رود هر چهار فاکتور نام برده در یک شرایط کاملا ایده آل و استاندارد قرار می گیرد
هرچند علم و قدرت بشر به حدی نیست که بتواند یک شرایط هوایی نرمال در جو زمین به وجود بیاورد. اما این قدرت و توانایی را دارد که بتواند شرایط آب و هوای محل سکونت و همچنین محل کار خود را در حد نرمال و میانه ای تنظیم کند.
لازم به یادآوری هست که تنظیم دما و رطوبت محیط و قرار دادن آن در یک نقطه مطلوب نیاز به تجهیزاتی دارد که در ادامه مطالب ما به معرفی آنها خواهیم پرداخت.
مفاهیم اولیه تهویه مطبوع چیست؟
همانطور که گفتیم تهویه مطبوع به معنای تنظیم دما و رطوبت محیط زندگی و محل کار بر مبنای استانداردهای روز دنیا است. هر چند تعریف تهویه مطبوع مختصر و کوتاه می باشد اما در بردارنده مفاهیم گسترده ای هست که جهت درک کلی آن نیاز به فراگیری این مفاهیم می باشد. به همین سبب در ابتدای مطالب قبل از پرداختن به موضوع اصلی و معرفی تجهيزات مورد استفاده در تهويه مطبوع، ما اقدام به بررسی و تعریف مفاهیم مرتبط با آن می کنیم.
بطور کلی رایج ترین مفاهیم و عبارات مرتبط با تهویه مطبوع به شرح زیر می باشند:
بار سرمایشی و گرمایشی تهویه مطبوع
جهت درک صحیح مطلب، و فهمیدن مفهوم بار سرمایشی و گرمایشی ما توضیحات خود را با ذکر یک مثال شروع می کنیم. همه ما می دانیم که در فصل تابستان دمای محیط ساختمان گرم می باشد. این گرمای موجود معمولا به واسطه یک سری عوامل خارجی و داخلی نظر گرمای حاصل از حرارت آفتاب تابستان و گرمای حاصل از سیستم روشنایی ایجاد می گردد. حال اگر تصور کنیم که گرمای انتقال یافته به ساختمان معادل ۳۰ کیلو وات باشد، سیستم تهویه مطبوع ساختمان جهت تنظیم بار گرمایشی و سرمایشی ساختمان باید دقیقا همین مقدار گرما را از ساختمان بگیرد تا شرایط مطلوب دمایی بر آن حاکم گردد. بنابراین بار گرمایشی و سرمایشی به معنای؛ اخذ گرمای انتقال یافته از عوامل بیرونی و خارجی به ساختمان، جهت تنظیم میزان نرخ گرمایی ساختمان و برعکس آن است.
رطوبت تهویه مطبوع
رطوبت هوا یکی از مواردی است که نقش موثری بر سلامت سیستم تنفسی انسان دارد. به نحوی که رطوبت کم و زیاده از حد، هر دو می توانند انسان را دچار یک سری ناراحتی های و بیماری ها کنند. معمولا یک رابطه پایا پای بین رطوبت هوا و دمای هوا وجود دارد و میزان رطوبت محیط کاملا وابسته به دمای آن است. به عبارت دیگر هر چقدر میزان دمای هوا بالاتر باشد، میزان رطوبت محبوس شده در آن کمتر می گردد. سرعت تاخیر عرق روی بدن یکی از معیارهای سنجش میزان رطوبت محیط می باشد. به بیانی دیگر هر چقدر عرق روی بدن دیرتر تبخیر گردد نشان دهنده بالا بودن رطوبت محیط و گرمای نهان آن است.
گرمای محسوس و گرمای نهان تهویه مطبوع
درجه دمایی که با استفاده از یک دماسنج به دست می آید همان گرمای محسوس محیط بوده و یکی از بارزترین و مملوس ترین اشکال انرژی حرارتی است. اما در مقابل گرمای محسوس گرمای نهان قرار گرفته که بر خلاف آن قابل اندازه گیری و سنجش با دما سنج نیست. در واقع دمای نهان شامل دما و حرارتی می گردد که آب هنگام تبخیر جذب خود کرده و هنگام بخار از دست می دهد.
انتقال حرارت تهویه مطبوع
بطور کلی تمام اجسام موجود در اطراف ما انسان ها دارای مقداری انرژی حرارتی هستند که میزان این انرژی حرارتی مشخص کننده درجه دمای آن هست. به عبارت دیگر هر چقدر میزان انرژی حرارتی اجسام بالاتر باشد، آن جسم گرمتر است و برعکس هر چقدر میزان انرژی حرارتی جسم کمتر باشد آن جسم سردتر می باشد.
حال هر گاه یک جسم در یک محیط گرمتر و یا سردتر از درجه حرارت خود قرار بگیرد، اقدام به دفع یا جذب انرژی می کند. این فرایند و انتقال دما به منظور رفع اختلاف دما بین جسم و محیط صورت می گیرد.
بطور کلی سیر انتقال دما از محیط گرمتر به سمت محیط سردتر است. به این ترتیب جهت انجام عمل سرمایش محیط نیازمند یک جسم سرد و جهت انجام گرمایش محیط نیاز به یک جسم گرمتر از محیط می باشد.
تجهيزات مورد استفاده در تهويه مطبوع شامل چه مواردی می شود؟
حال که کم و بیش با مفاهیم مرتبط با تجهيزات تهويه مطبوع هوا آشنا شدیم به سراغ معرفی تجهیزات تهویه مطبوع می رویم.
بطور کلی سیستم های تهویه مطبوع با توجه به رویکردهای گوناگونی که دارند تقسیم بندی می شوند و در یک دسته بندی کلی شامل گزینه های زیر هستند.
- سیستم های تهویه مطبوع مرکزی مانند چیلر و فن
- سیستم های تهویه مجزا مانند؛ پکیج های دیوار، اسپلیت، کولر.
- سیستم تهویه ترکیبی مانند، موتور خانه گرمایشی مرکزی و کویل های آب گرم
معمولا سیستم تهویه و تجهیزات مرتبط با آن اغلب در ساختمان های مدرن و به روز امروزی به منظور جلوگیری از هدر رفت انرژی و همچنین کاهش مصرف آن بکار برده می شوند و شامل انواع و اقسام حسگر بوده که با جمع آوری شرایط و اطلاعات آب و هوای ساختمان، دما و رطوبت آن را در حد مطلوب نگه می دارند.
بطور کلی مهمترین تجهيزات مورد استفاده در تهويه مطبوع ساختمان ها شامل تجهیزات سیستم های سرمایشی، تجهیزات سیستم های گرمایشی و سیستم تهویه هوا می باشند که در ادامه بیشتر در رابطه با آن ها سخن خواهیم گفت..
سیستم های گرمایشی
سیستم های گرمایشی وسایل و ابزاری هستند که وظیفه انتقال گرما به محیط را برعهده دارند. این وسایل در فصل سرد سال مورد استفاده قرار می گیرند و مهمترین آنها به شرح زیر می باشند:
فن های سرعت متغیر:
فن سرعت متغیر دارای موتورهایی هوشمند هستند که به کمک این موتورها قادر می باشند تعداد دور فن را متناسب با نیاز محیط تنظیم کنند. به همین دلیل فن های سرعت متغیر نقش فزاینده ای در تنظیم شدت هوای محیط دارند.
مبدل حرارتی:
مبدل حرارتی شامل ابزارهایی هست که بواسطه آن تبادل گرما صورت بگیرد. به عبارت دیگر مبدل حرارتی وظیفه گرمایش محیط ساختمان را بر عهده دارد. در حال حاضر رادیاتورها و فن ها رایج ترین مبدل های حرارتی موجود در تجهيزات مورد استفاده در تهويه مطبوع ساختمان ها هستند.
دیگ بخار یا بویلر:
دیگ بخار یکی دیگر از تجهيزات مورد استفاده در تهويه مطبوع می باشد که برای گرم کردن سیال ناقل گرما کاربرد دارد. بویلر متشکل از یک مشعل و مبدل حرارتی، به منظور تولید و انتقال گرما می باشد که پکیج های بکار رفته در منازل مسکونی یکی از نمونه های بارز آنها است.
سیستم لوله کشی:
سیستم لوله کشی یکی از تجهیزات مهم و ضروری در تهویه مطبوع بوده که به منظورهای مختلفی نظیر گرمایش، سرمایش و هواسازی صورت می گیرد. این سیستم شامل تجهیزاتی است که به منظور ارسال بی سر و صدای سیال گرم کننده هوا و جلوگیری از هدر رفتن انرژی در ساختمان ها تعبیه می گردد. در واقع سیال در حال گردش موجود در سیستم لوله کشی انرژی و حرارت را از مرکز گرفته و با تبادل آن در طی مسیر خود آن را به محیط می دهد و به این ترتیب عملیات گرمایش محیط را انجام می دهد.
پمپ:
پمپ موجود در تجهيزات مورد استفاده در تهويه مطبوع بیشترین نقش خود را هنگام دور بودن محل مورد نظر از محل حرارت مرکزی ایفا می کند. در واقع پمپ جهت غلبه بر افت فشارهای طول مسیر و تامین انرژی مورد نیاز سیال ناقل حرارت در سیستم تهویه متبوع بکار گرفته می شود.
منبع انبساط:
ساز و کار سیال موجود در سیستم لوله کشی به نحوی است که با افزایش دمای سیال فشار آن نیز افزایش می یابد. در واقع یک رابطه مستقیمی بین این دو وجود دارد. به همین سبب ممکن است افزایش دما و فشار سبب صدمه دیدن سیستم لوله کشی گردد. به منظور پیشگیری از آسیب دیدن سیستم لوله کشی، از یک منبع انبساط استفاده می شود.
سیستم کنترل رطوبت و دما:
این سیستم ها که شامل انواع ترموستات ها هستند به اشخاص کمک می کنند شرایط دمایی و رطوبت محیط را مطابق با میزان دلخواه خود تنظیم کنند.
تجهیزات سرمایشی
تجهیزات سرمایشی لوازمی هستند که معمولا با توجه به نوع کاربری و وسعت ساختمان انتخاب شده و عملیات تبادل سرما را بر عهده دارند. این تجهیزات نسبت به تجهیزات گرمایشی متنوع تر بوده و افراد برای انتخاب آنها از آزادی عمل بیشتری برخوردار می باشند. لازم به ذکر است که عملیات سرد کردن محیط بر عکس سیستم های گرمایشی در اکثر تجهیزات سرمایشی بدون واسطه دما صورت می گیرد. برخی از مهمترین تجهيزات مورد استفاده در تهويه مطبوع سرمایشی عبارتند از:
کولر آبی:
کولرهای آبی سیستم هایی هستند که بیشتر مناسب برای اماکن مسکونی بوده و سرمایش محل مورد نظر را توسط به دام افتادن هوا در پوشال های مرطوب خود انجام می دهند. در واقع هوای جذب شده را مرطوب و سپس آن را بواسطه کانال و فن کولر به محیط می فرستد. بطور کلی سیستم خنک کاری کولرهای آبی بر اساس سرمایش تبخیری صورت می گیرد. از آنجایی که کولر آبی قادر به جذب رطوبت کافی در مناطق مرطوب نیست، گزینه ای مناسب برای سرمایش این مناطق بشمار نمی رود.
کولر گازی:
کولر گازی برخلاف کولرهای آبی در مناطق مرطوب و گرم کارآیی بهتری دارد. زیرا ساز و کار این سیستم سرمایشی بر اساس جذب رطوبت است. به نحوی که بواسطه اوپراتورها گرمای هوای محیط مورد نظر را گرفته و به سمت میبرد هدایت می کند. سپس طی فرآیندی دمای گرمای جذب شده کاهش یافته و دوباره برای جذب و گرما وارد چرخه می شود. البته باید یادآوری کرد که رطوبت اضافی جذب شده از محیط توسط کولر گازی دفع می گردد.
کولر اسپلیت:
در کولرهای اسپلیت سیستم سرمایش همچون کولرهای گازی سیکل تبرید تراکمی می باشد، منتهی این نوع سیستم سرمایشی نسبت به کولرهای گازی برتری داشته و دارای مزایایی همچون؛ انتشار سر و صدای کم به محیط، مصرف انرژی کمتر و داشتن قابلیت تنظیم دما است.
شایان ذکر که کولرهای اسپلیت بیشتر در مجتمع های اداری مورد مصرف قرار می گیرند.
فن کویل:
این مدل سیستم های سرمایشی تقریبا برای تمامی ساختمان ها اعم از مسکونی، تجاری و اداری مناسب بوده و سرمایش هوای محیط مورد نظر را بواسطه دمیدن هوا از فن ها و سرد کردن هوای دمیده شده توسط فن ها بواسطه مبدل های حرارتی یا کویل ها انجام می دهد.
تهویه هوا
سیستم تهویه هوا مناسب محیط هایی هست که دارای فضای بسته می باشند. این ابزار طی فرآیندی هوای محیط بسته را با هوای آزاد و پاک محیط آزاد جابجا می کنند. البته در محیط های باز اما آلوده نیز سیستم های تهویه کاربردی بوده و آلوده گی های محیط نظیر، بوی بد، دود، گرد و خاک را از بین می برند. در واقع سیستم های تهویه بدون توجه به دمای محیط فقط وظیفه پاکسازی و بخشیدن کیفیت مطلوب به هوای محیط مورد استفاده را بر عهده دارند.
معمولا تهویه هوا در منازل مسکونی بواسطه درب و پنجره ها صورت می گیرد. اما در اماکن تجاری و اداری به دلیل شلوغ بودن و تردد اشخاص زیاد، صرفا تکیه بر درب و پنجره ها برای تهویه هوا جوابگو نبوده و نیاز به ابزارهای کمکی در این باره می باشد. یکی از مهمترین فواید سیستم تهویه مطبوع پیشگیری از انتشار بیماری های واگیردار است. شیوع ویروس کرونا طی یک سال و نیم گذشته و سرعت انتشار آن در محیط های بسته به وضوح ارزش سیستم تهویه را برای همه ما روشن کرده است.
