دستگاه هواساز (Air Handling Unit یا AHU) بخش مهمی از سیستم تهویه مطبوع در ساختمان های بزرگ است. این دستگاه وظیفه تنظیم دما، رطوبت و کیفیت هوای ارسالی به داخل ساختمان را بر عهده دارد.
کنترل دستگاه هواساز که وظیفه کنترل و تنظیم پارامترهای عملکردی هواساز را بر عهده دارد یکی از موارد مهمی است که در ادامه مقاله به تمام نکات آن خواهیم پرداخت.
این تجهیزات در اشکال و اندازه های مختلف تولید می شوند ولی به طور کلی به شکل جعبه های مکعبی فلزی هستند که به کانال های هوا متصل می شوند. دستگاه هواساز معمولاً روی سقف ساختمان، داخل زیر زمین، یا در موتورخانه نصب می شود.
بخش های مختلف دستگاه هواساز
یک دستگاه هواساز دارای اجزاء متعددی است که مهمترین آن ها عبارتند از:
- بدنه
- فن
- کویل سرمایشی
- کویل گرمایشی
- فیلتر هوا
- دمپرها
- بورد الکترونیک کنترل
- سنسورهای دما، فشار، رطوبت و غلظت CO2
همچنین بسته به نیاز و پیچیدگی طراحی، دستگاه هواساز می تواند اجزاء دیگری مثل رطوبت زن، رطوبت گیر، کاهش دهنده صدا و لرزه گیر نیز داشته باشد.
نحوه عملکرد هواساز
برای آگاهی از نحوه ی کنترل دستگاه هواساز ابتیدا باید با عملکرد هواساز آشنا شوید. هوای تازه بیرون ابتدا از یک فیلتر اولیه عبور می کند تا وارد هواساز شود. سپس در صورت نیاز توسط یک گرمکن اولیه کمی گرم می شود تا اجزاء دیگر هواساز در معرض هوای بسیار سرد بیرون قرار نگیرند. در مرحله بعد، هوای تازه وارد محفظه اختلاط (Mixing Box) می شود تا با مقدار مشخصی هوای بازگشتی از ساختمان مخلوط شود.
بعد از آن، هوا از کویل های سرمایشی و گرمایشی، رطوبت زن و رطوبت گیر عبور می کند تا دما و رطوبت آن به مقدار تنظیم شده برسد. در مرحله آخر، هوا با کیفیت، دما و رطوبت مناسب توسط فن هوا ساز به قسمت های مختلف ساختمان ارسال می شود. درباره کویل (رادیاتور) و انواع آن بیشتر بدانید.
پس از عبور از فضای داخلی ساختمان، مقداری از هوای مصرف شده داخل توسط یک فن دیگر مجدداً به هواساز بازگشته و با هوای تازه مخلوط می شود و چرخه فوق تکرار می گردد. بخش دیگر هوای داخل نیز به بیرون تخلیه می شود.
سیستم کنترل دستگاه هواساز
یکی از قسمت های مهم دستگاه هواساز، سیستم کنترل دستگاه هواساز است که وظیفه کنترل و تنظیم پارامترهای عملکردی هواساز را بر عهده دارد. وظایف سیستم کنترل هواساز عبارتند از:
- تنظیم و ثابت نگه داشتن دما و رطوبت هوا
- حفظ کیفیت بهینه هوا
- کاهش مصرف انرژی
- کاهش دخالت انسانی
- تشخیص خرابی و مشکلات
- جلوگیری از خطرات و حوادث
سنسورها
برای انجام وظایف فوق، سیستم کنترل دستگاه هواساز از چند نوع سنسور از جمله سنسور دما، رطوبت، فشار و غلظت CO2 بهره می گیرد. همچنین بیشتر هواسازها دارای یک بورد کنترل الکترونیک هستند که از این سنسورها سیگنال دریافت کرده و اجزاء مختلف هواساز را کنترل می کند. اجزائی مانند فن، شیرهای ورودی کویل های گرمایشی و سرمایشی و دمپرهای هوا توسط این بورد کنترل می شوند.
سنسور دما برای اندازه گیری دمای هوا مورد استفاده قرار می گیرد. این سنسور سیگنال هایی را به سیستم کنترل دستگاه هواساز ارسال می کند که برای تنظیم مقدار دبی آب یا مبرد در کویل سرمایشی و گرمایشی از آن استفاده می شود. همچنین می توان از آن برای تنظیم سرعت فن هواساز نیز استفاده کرد.
سنسور رطوبت مقدار رطوبت موجود در هوا را اندازی گیری می کند و سیگنال خروجی آن برای کنترل عملکرد رطوبت زن یا رطوبت گیر به کار می رود.
برای اندازه گیری فشار هوا از سنسور فشار استفاده می شود. سیگنال خروجی این سنسور برای کنترل سرعت فن هواساز مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین میزان فشار هوا می تواند نشانگر مقدار کثیفی فیلترهای هوا نیز باشد، چرا که فیلتر کثیف مقاومت بیشتری در برابر عبور هوا ایجاد می کند و موجب می شود فشار در ورودی فیلتر افزایش یا در خروجی فیلتر کاهش پیدا کند. درباره فن کویل بیشتر بدانید.
با گذشت زمان و در اثر تنفس افراد یا دود وسایل مختلف غلظت CO2 در هوای داخل ساختمان افزایش پیدا می کند و لذا برای حفظ کیفیت هوا نیاز است که هوای داخل با نرخ معینی با هوای تازه که از بیرون تأمین می شود جایگزین گردد. از سنسور غلظت CO2 برای اندازه گیری غلظت CO2 در هوا استفاده می شود. سیگنال خروجی این سنسور برای تنظیم دمپرها و تعیین مقدار هوای تازه ورودی به کار برده می شود.
روش های کنترل دستگاه هواساز
با دریافت سیگنال از سنسورهای مختلف، عملکرد بخش های مختلف دستگاه هواساز مطابق نیاز و شرایط موجود تنظیم می شوند.
کویل گرمایشی
کویل گرمایشی معمولاً با استفاده از آب گرمی که از بویلر تأمین می شود کار می کند. معمولاً در فصول سرد سال که هواساز نیاز به گرمایش دارد، شیر ورودی کویل گرمایشی به روش کنترل PI تنظیم می شود.
متغیر کنترل شده وابسته به یکی از سه پارامتر دمای خروجی هواساز، دمای هوای بازگشتی، دمای هوای داخل ساختمان یا میانگین همه آن ها است.
کویل سرمایشی
در کویل سرمایشی از آب سرد برای خنک کردن هوا استفاده می شود که آب سرد آن توسط چیلر تأمین می شود. دبی آب سرد در کویل به وسیله یک شیر کنترل می شود که وضعیت آن با استفاده از یک کنترل کننده PI کنترل می شود. ( برای آگاهی از قیمت چیلر صنعتی میتوانید صفحه قیمت چیلر صنعتی را مشاهده کنید. )
متغیر کنترل شده در این جا نیز دمای هوای خروجی هواساز، دمای هوای بازگشتی یا دمای هوای داخل ساختمان است. همچنین در شرایطی که سیستم فری کولینگ موجود بوده و پاسخگوی نیاز سرمایشی ساختمان باشد، شیر در حالت بای پس (Bypass) نگه داشته می شود.
رطوبت زن
در روزهای سرد سال که هواساز در حالت گرمایشی است، درصد رطوبت هوا ممکن است به حد کمی برسد. در این شرایط، رطوبت هوا در هواساز به یکی از روش های زیر افزایش داده می شود:
- تزریق بخار: بخار از یک مولد بخار تأمین و در کانال هوا تزریق می شود. معمولاً بخار در پایین دست بقیه قسمت های هواساز تزریق می شود. کنترل رطوبت زن با استفاده از یک سنسور که در داخل ساختمان یا در مسیر هوای بازگشتی تعبیه می شود انجام می گیرد. برای تنظیم رطوبت زن از کنترل PI استفاده می شود. برای پیشگیری از تقطیر رطوبت در کانال خروجی هواساز، یک سنسور رطوبت نیز در این کانال نصب می شود. این سنسور عملکرد رطوبت زن را به طوری محدود می کند که رطوبت نسبی هوای خروجی از هواساز از حد معینی (معمولاً 80%) بیشتر نشود. همچنین رطوبت زن تنها در صورتی که فن اصلی هواساز روشن باشد فعال می گردد.
- رطوبت ساز التراسونیک: در این روش با استفاده از امواج التراسونیک، ذرات بسیار ریز آب تولید شده و در هوای خروجی هواساز تزریق می شوند. کنترل رطوبت ساز التراسونیک نیز اساساً مشابه رطوبت زن بخاری است. ولی در این مورد ممکن است یک سنسور دمای اضافی در پایین دست رطوبت ساز نصب شود تا اگر اضافه کردن رطوبت دمای هوا را بیش از حد کاهش داد، مقدار گرمایش در کویل گرمایشی افزایش پیدا کند.
دمپرهای هوا
منظور از دمپرهای هوا، دریچه های هوا هستند که میزان باز و بسته بودن آن ها بسته به شرایط مورد نیاز قابل تنظیم است. این دمپرها در ورودی ها و خروجی ها و همچنین بین کانال هوای تازه ورودی و هوای مصرف شده خروجی نصب می شوند و میزان جریان هوا در کانال های مختلف را کنترل می کنند.
جمع بندی
هواسازها از قسمت های مهم سیستم های تهویه هستند که وظیفه تولید هوا با دما، رطوبت و کیفیت مناسب را بر عهده دارند. کنترل دستگاه هواساز با استفاده از سنسورهای دما، فشار و رطوبت که در بخش های مختلف آن نصب می شوند انجام می گیرد.
بورد الکترونیک دستگاه هواساز اطلاعات را از این سنسورها دریافت کرده و فن، شیرهای ورودی کویل های گرمایشی و سرمایشی و دمپرهای هوا را تنظیم می کند.