سیستم های تهویه مطبوع جهت ایجاد رفاه و آسایش افراد طراحی و تولید شده اند. برای تهویه مکانی مشخص همچون ساختمان می توان از روش های مختلفی استفاده کرد، که هر یک دارای ویژگی های خاص خود است. در ادامه این مطلب برای شناخت بهتر سیستم های سرمایش و گرمایش، به معرفی انواع آن ها و مزایای و معایب هر یک پرداخته می شود.
تهویه مطبوع چیست؟
تهویه مطبوع، یا همان HVAC، مخفف کلمه Heating, Ventilation, and Air Conditioning بوده که به معنای گرمایش و سرمایش، تهویه، و بهبود کیفیت هوا جهت دستیابی به شرایط آسایش است. این شرایط برای کاربری های مختلف، متفاوت است. یک سیستم تهویه مطبوع کامل ساختمانی باید توانایی سرمایش، گرمایش، رطوبت زنی یا رطوبت گیری، و فیلتراسیون هوا را داشته باشد تا بتواند شرایط ایده آلی را برای ساکنین فراهم کند.
این عملیات می تواند در تجهیزات مختلف به صورت گوناگونی انجام شود. اما به طور کلی، سیستم های تهویه مطبوع را می توان به صورت تمام آب، تمام هوا، ترکیبی (آب-هوا)، و حالت مستقیم (DX) اجرا کرد. تجهیزات هر یکی از این روش ها و طراحی آن ها با یکدیگر متفاوت بوده و با توجه به شرایط پروژه می توان نسبت به انتخاب یکی از آن ها اقدام کرد.
بیشتر بخوانید: استانداردهای نصب تجهیزات تهویه مطبوع
انواع سیستم های تهویه مطبوع و تفاوت های آن ها
سیستم های تهویه مطبوع برای حفظ راحتی در محیط های داخلی با کنترل دما، رطوبت و کیفیت هوا بسیار اهمیت دارند. انواع مختلفی از سیستم های تهویه مطبوع وجود دارد که هر کدام ویژگی ها، مزایا و کاربردهای خاص خود را دارند.
همچنین ببینید: آیس بانک تهویه مطبوع
سیستم های تهویه مطبوع مرکزی
سیستم های تهویه مطبوع مرکزی، که به عنوان سیستم های مرکزی AC نیز شناخته می شوند، برای خنک سازی فضاهای بزرگ با توزیع هوای مطبوع از طریق شبکه ای از کانال ها طراحی شده اند.
مزایا:
- خنک سازی یکنواخت: سرمایش یکنواخت در سراسر ساختمان فراهم می کند.
- بهره وری بالا: به طور کلی نسبت به واحدهای مستقل متعدد، بهره وری انرژی بیشتری دارد.
- کنترل راحت: سیستم کنترل مرکزی اجازه تنظیم آسان دما را می دهد.
معایب:
- هزینه نصب بالا: نیاز به نصب حرفه ای دارد که می تواند گران باشد.
- نیاز به کانال کشی: نیاز به شبکه ای از کانال ها دارد که ممکن است در ساختمان های موجود چالش برانگیز باشد.
- نگهداری: نگهداری منظم کانال ها و واحدها برای عملکرد بهینه ضروری است.
سیستم های تهویه مطبوع مرکزی برای خانه های بزرگ مسکونی، ساختمان های تجاری، مجتمع های اداری و فضاهای صنعتی که نیاز به خنک سازی یکنواخت دارند، ایده آل هستند.
سیستم های مینی اسپلیت بدون کانال
سیستم های مینی اسپلیت بدون کانال از یک واحد خارجی (کمپرسور) و واحد داخلی (اواپراتور) که توسط خطوط مبرد متصل هستند، تشکیل شده اند. هر واحد داخلی می تواند به صورت مستقل کنترل شود.
مزایا
- انعطاف پذیری: هر واحد داخلی می تواند به صورت مستقل کنترل شود و تنظیمات دما در اتاق های مختلف را فراهم کند.
- نصب آسان: نیازی به کانال کشی ندارد، بنابراین نصب ساده تر است.
- بهره وری انرژی: از هدر رفت انرژی از طریق کانال ها جلوگیری می شود.
معایب
- هزینه اولیه: هزینه اولیه بیشتر نسبت به واحدهای پنجره ای یا قابل حمل.
- اثر زیبایی شناختی: واحدهای داخلی روی دیوارها یا سقف ها قابل مشاهده هستند که ممکن است ظاهر فضا را تحت تاثیر قرار دهد.
- محدودیت دامنه: برای فضاهای بزرگ که نیاز به خنک سازی گسترده دارند، مناسب نیست.
سیستم های مینی اسپلیت بدون کانال برای خانه های مسکونی، آپارتمان ها و فضاهای اداری که کنترل اتاق به اتاق مورد نیاز است و کانال کشی امکان پذیر نیست، مناسب هستند.
کولرهای پنجره ای
کولرهای پنجره ای واحدهای کامپکت و خودکفایی هستند که بر روی پنجره یا دیوار نصب می شوند. این واحدها برای سرمایش و گرمایش اتاق ها به صورت مجزا طراحی شده اند و همه اجزا لازم را در یک واحد جای می دهند.
بیشتر بخوانید: کاهش مصرف برق کولر آبی
مزایا
- مقرون به صرفه: هزینه اولیه کمتری نسبت به دیگر سیستم های تهویه مطبوع دارد.
- صرفه جویی در فضا: برای فضاهای کوچک و اتاق های مجزا ایده آل است.
معایب
- صدا: ممکن است پرصدا تر از دیگر انواع سیستم های تهویه مطبوع باشد.
- زیبایی شناختی: ممکن است پنجره ها را مسدود کرده و ظاهر اتاق را تحت تاثیر قرار دهد.
- ظرفیت: فقط برای فضاهای کوچک مناسب است.
کولرهای پنجره ای برای اتاق های مجزا مانند اتاق خواب ها یا دفاتر کوچک که هزینه و سادگی نصب مهم است، مناسب هستند.
کولرهای قابل حمل
کولرهای قابل حمل واحدهای مستقل هستند که می توانند از اتاقی به اتاق دیگر منتقل شوند. این واحدها از یک کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و فن ها تشکیل شده اند. برای آشنایی بیشتر با کمپرسور مقاله کمپرسور چیست؟ را بخوانید.
مزایا
- قابلیت جابجایی: می تواند به راحتی به اتاق های مختلف منتقل شود.
- بدون نیاز به نصب دائمی: نیازی به نصب دائمی ندارد و برای مستاجران مناسب است.
- چندکاره: برخی مدل ها ویژگی های اضافی مانند رطوبت زدایی و گرمایش دارند.
معایب
- ظرفیت محدود: فقط برای اتاق های کوچک تا متوسط مناسب است.
- صدا: می تواند پرصدا تر از دیگر انواع سیستم های تهویه مطبوع باشد.
- مدیریت آب: نیاز به تخلیه منظم مخزن آب دارد.
کولرهای قابل حمل برای مستاجران، نیازهای خنک سازی موقت و فضاهایی که نصب دائمی ممکن نیست، ایده آل هستند.
پمپ حرارتی
پمپ حرارتی دستگاهی است که برای انتقال حرارت از یک محیط به محیط دیگر استفاده می شود. این دستگاه ها می توانند هم برای گرمایش و هم برای سرمایش به کار روند.
مزایا
- بهره وری انرژی: پمپ های حرارتی بسیار بازدهی بالایی دارند و نسبت به سیستم های گرمایش و سرمایش سنتی انرژی کمتری مصرف می کنند.
- چند کاره: می توانند برای هر دو منظور گرمایش و سرمایش استفاده شوند، که موجب صرفه جویی در هزینه ها و فضای نصب می شود.
- طول عمر بالا: با نگهداری مناسب، پمپ های حرارتی می توانند تا 20 سال یا بیشتر عمر کنند.
معایب
- هزینه اولیه بالا: نصب پمپ های حرارتی می تواند گران باشد، به ویژه در سیستم هایی که نیاز به حفاری دارند.
- نیاز به نگهداری منظم: برای حفظ کارایی و بهره وری انرژی، نگهداری منظم ضروری است.
- نیاز به فضای نصب: نصب پمپ های حرارتی به فضای کافی برای تجهیزات و سیستم های مرتبط نیاز دارد.
پمپ های حرارتی انتخابی هوشمندانه برای صرفه جویی انرژی و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای هستند، اما نیاز به بررسی و توجه به هزینه های اولیه و نیازهای نگهداری دارند.
سیستم های جریان مبرد متغیر (VRF)
سیستم های جریان مبرد متغیر (VRF) از مبرد به عنوان واسط سرمایشی و گرمایشی استفاده می کنند. این سیستم ها از یک واحد خارجی متصل به چندین واحد داخلی تشکیل شده اند و اجازه کنترل مستقل هر واحد را می دهند.
مزایا:
- بهره وری انرژی: بسیار انرژی کارآمد به دلیل قابلیت تنظیم جریان مبرد بر اساس نیاز.
- کنترل مستقل: هر واحد داخلی می تواند به صورت مستقل کنترل شود.
معایب:
- هزینه اولیه بالا: نصب گران تر نسبت به سیستم های سنتی است.
- پیچیدگی: نیاز به سیستم های کنترل پیشرفته و نصب حرفه ای دارد.
- نگهداری: نگهداری و تعمیرات ممکن است پیچیده و هزینه بر باشد.
سیستم های VRF برای ساختمان های تجاری بزرگ، هتل ها و ساختمان های چند طبقه اداری که نیاز به مناطق بندی و کنترل مستقل دارند، ایده آل هستند.
بخوانید: مقایسه چیلر و سیستم VRF
سیستم های تهویه مطبوع پکیج
سیستم های تهویه مطبوع پکیج همه ی اجزا (کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و هوادهی) را در یک واحد خارجی قرار می دهند. هوای مطبوع از طریق کانال ها به ساختمان توزیع می شود.
مزایا:
- صرفهجویی در فضا: همهی اجزا در یک واحد قرار دارند که فضای داخلی را آزاد میکند.
- بهرهوری: میتواند نسبت به سیستمهای جداگانه کارآمدتر باشد.
- نصب آسان: فرآیند نصب سادهتر نسبت به سیستمهای اسپلیت است.
معایب:
- ظرفیت محدود: به طور معمول برای ساختمانهای کوچک تا متوسط طراحی شده است.
- دسترسی به نگهداری: نگهداری میتواند چالشبرانگیزتر باشد چون همهی اجزا در یک واحد قرار دارند.
- صدا: واحد خارجی میتواند صدایی ایجاد کند که ممکن است مناطق اطراف را مزاحم کند.
سیستم های تهویه مطبوع پکیج برای ساختمان های تجاری کوچک، آپارتمان ها و خانه هایی که فضای محدودی دارند و کانال کشی از قبل موجود است، مناسب هستند.
انواع نحوه اجرا سیستم تهویه مطبوع
سیستم تمام هوا یا کانالی
در این سیستم کانال هایی از جنس ورق های گالوانیزه ساخته شده که اغلب در پشت دیوارها و در سقف کاذب ساختمان قرار می گیرد.
وظیفه این کانال ها، هدایت جریان هوای سرد، گرم و هوای تازه از دستگاه هواساز یا دستگاه های کانالی دیگر مانند ایرواشر، زنت، و غیره به نقاط مختلف ساختمان است.
بیشتر بخوانید: دستگاه هواساز چیست و انواع آن
سیستم های تمام هوا به دو دسته حجم هوای ثابت (CAV) و حجم هوای متغیر (VAV) تقسیم بندی می شوند. در سیستم CAV، دبی حجمی هوای تهویه شده به صورت ثابت و یکنواخت به محل مورد نیاز منتقل شده و برای تغییر توان حرارتی، دمای خروجی از سیستم تغییر می کند؛ اما در سیستم VAV، امکان تغییر دبی هوا برای تغییر ظرفیت سیستم امکان پذیر بوده و دمای سیستم ثابت در نظر گرفته می شود. در ادامه به انواع سیستم های تهویه مطبوع تمام هوا پرداخته شده است.
سیستم تک منطقه ای
سیستم تهویه مطبوع تک منطقه ای یا Single Zone، سیستمی بوده که تنها قادر به تامین شرایط دمایی متناسب با یک منطقه یا زون را فراهم می کند. از این سیستم اغلب در ساختمان های مسکونی و فروشگاه های بزرگ استفاده می شود. از نمونه های این سیستم می توان به دستگاه های هوا ساز پشت بامی معروف به روف تاپ پکیج یا پکیج یونیت اشاره کرد.
این دستگاه ها دارای مزایایی همچون طراحی و نصب و نگهداری آسان، و همچنین هزینه اولیه کمتر نسبت به سایر سیستم های تهویه کانالی دارند. اما از آنجا که تک زونه هستند، توانایی تامین شرایط دمایی متفاوت در یک مجموعه نیستند. از این رو این سیستم ها برای مکان هایی همچون هتل ها مناسب نخواهند بود.
سیستم چند منطقه ای
نوع دیگری از سیستم تهویه مطبوع کانالی، سیستم های چند منطقه ای یا Multi-Zone است. در این سیستم ها نیز همانند نوع تک منطقه ای از یک یونیت هواساز استفاده شده و جریان هوا توسط کانال به اتاق ها منتقل می شود. اما از آنجا که در این روش شرایط هر منطقه یا زون با دیگری متفاوت است، لذا کویل های گرمایش و سرمایشی متفاوتی برای هر زون در نظر گرفته می شود.
برای کنترل این سیستم نیز لازم است تا برای هر زون از ترموستات جداگانه استفاده شود. همچنین توصیه می شود که تعداد زون ها از 12 بیشتر نشود.
سیستم چند منطقه ای با ری هیت ترمینال
در سیستم تهویه مطبوع چند منطقه ای با ترمینال بازگرمایش، سعی شده تا کویل سرمایشی زون ها حذف شود. به همین منظور دمای هواساز (AHU) توسط کویل سرمایشی اصلی به کمترین دمای تقاضا شده توسط زون ها تنظیم شده، و برای زون هایی که نیاز به دمای بالاتری دارند، از کویل گرمایشی مربوط به هر زون تحت عنوان بازگرمایش استفاده می شود. در برخی موارد نیز به جای کویل بازگرمایش از المنت های حرارتی استفاده می گردد.
مزیت اصلی این سیستم حذف کویل های قرار گرفته در هر زون بوده که منجر به کاهش فضای لازم و همچنین کاهش قابل توجه هزینه های اولیه سیستم می شود. اما عیب اصلی آن نیز بحث هدر رفت انرژی است؛ چرا که در این روش لازم است تا دمای کل هوای خروجی از هواساز به کمترین میزان تقاضا شده کاهش یافته، و مجددا توسط کویل بازگرمایش برای برخی زون ها افزایش یابد.
سیستم دو لوله یا میکسینگ (Mixing)
در این روش از مزایای دو سیستم قبلی بهره گرفته شده است. به این ترتیب که با استفاده از کویل گرمایشی و سرمایشی دو مسیر جداگانه و موازی هوای گرم و سرد ایجاد شده، و از هر یک از این مسیرها یک انشعاب برای هر منطقه گرفته می شود.
این انشعاب ها وارد یک جعبه تحت عنوان میکسینگ باکس یا جعبه اختلاط شده و با استفاده از اجزای کنترلی تعبیه شده، دمای هوای خروجی از آن به دمای مورد نیاز تعیین شده هر زون می رسد. از این رو هدر رفت انرژی در این روش کاهش می یابد.
سیستم حجم هوای متغیر (VAV)
سیستم تهویه مطبوع حجم هوای متغیر با دمای ثابت به طور گسترده در مجتمع های اداری استفاده می شود. در این روش، بر خلاف سیستم های معرفی شده، دمای کویل ها ثابت بوده، و برای تغییر توان حرارتی، مقدار دبی هوای هر زون تغییر می کند. این تغییر دبی اغلب توسط دمپر و عملگر مربوط به آن انجام می شود.
شماتیک این سیستم بسیار شبیه به سیستم تک منطقه ای بوده، با این تفاوت که جریان هوای ورودی به هر زون، قبل از ورود از جعبه VAV عبور می کند. این جعبه وظیفه تنظیم دبی جریان عبوری را بر عهده داشته، و با توجه به نیاز هر زون مقدار دبی را کاهش یا افزایش می دهد. لازم به ذکر است که دمای کویل های گرمایش و سرمایش هواساز ثابت بوده و تغییر نمی کند.
سیستم تمام آب یا لوله ای
در سیستم تهویه مطبوع لوله ای یا تمام آب از کانال کشی استفاده نشده، و انرژی حرارتی یا برودتی توسط لوله کشی از موتورخانه گرمایشی و سرمایشی به واحدهای پخش حرارتی همچون فن کویل، رادیاتور، گرمایش از کف، یونیت هیتر، و غیره منتقل می شود. بنابراین از مزیت های بزرگ این سیستم ها می توان به افزایش فضای ساختمان به دلیل حذف کانال های بزرگ هوا اشاره کرد.
در این سیستم ها برای هر زون، یک تجهیز پخش حرارت (مانند فن کویل) در نظر گرفته شده و تمامی آن ها توسط لوله کشی به یونیت های مرکزی سرمایشی مانند چیلر، و گرمایشی مانند موتورخانه متصل می شوند.
از ویژگی های سیستم تمام آب در مقایسه با سیستم تمام هوا، می توان به تفاوت قابل توجه ظرفیت حرارتی آب نسبت به هوا اشاره کرد. این بدان معناست که برای تامین گرما یا سرمای حجم مشخصی از محیط نیاز به حجم آب بسیار کمتری است. بنابراین، به همین دلیل است لوله کشی های آب (نسبت به کانال های هوا) دارای اندازه ی کوچکتری می باشند.
بیشتر بدانید: آیس بانک تهویه مطبوع
سیستم آبی-هوایی (ترکیبی)
همانطور که از نام این سیستم تهویه مطبوع مشخص است، سیستم آب-هوایی با ترکیب دو سیستم تمام آب و تمام هوا ایجاد شده است تا از مزایای این دو سیستم برای دستیابی به سیستمی بهتر استفاده شود. بنابراین سیستم آب-هوا به طور همزمان هوای تازه مورد نیاز را تامین کرده، و حجم اشغالی آن کوچکتر از یک سیستم تمام هوا است.
یکی از زیر مجموعه های این سیستم، فن کویل های کانالی بوده که هوای تازه مورد نیاز توسط واحد هواساز ابتدا وارد فن کویل شده و سپس به فضای مورد نظر ارسال می شود. لازم به ذکر است که دراین روش، بار اصلی تامین حرارت یا برودت بر عهده فن کویل بوده و واحد هواساز صرفا عملیات پیش گرم کردن را بر عهده خواهد داشت.
سیستم انبساط مستقیم
سیستم انبساط مستقیم یا Direct Expand یک دیگر از انواع سیستم تهویه مطبوع بوده که برای انتقال حرارت بین محیط داخل و بیرون استفاده می شود. در این سیستم به جای استفاده از سیال آب یا هوا از مبرد استفاده می شود.
بنابراین مبرد خروجی از کندانسور به طور مستقیم وارد اواپراتور شده و جذب گرما می کند. جنس لوله های این سیستم تماما از مس بوده و از آنجا که تبادل حرارتی آن بدون واسطه انجام می شود، لذا اتلاف کمتری داشته و بازدهی این نوع سیستم بالا خواهد بود. درباره مبرد چیست و انواع مبرد ها بیشتر بحوانید.
از مزایای این سیستم می توان به کاهش مسیر لوله کشی و اتلاف حرارت ناشی از آن، هزینه کمتر نصب و راه اندازی، عدم نیاز به فن و پمپ، افزایش بازدهی سیستم، و افزایش عمر قطعات نسبت به نوع تمام آب اشاره کرد. انواع سیستم انبساط مستقیم عبارت است از: سیستم VRF، چیلر و هواساز، روف تاپ پکیج، اسپلیت و داکت اسپلیت.
مقایسه سیستم های تمام هوا و تمام آب
از مزیت های سیستم تمام هوا یا کانالی نسبت به لوله ای یا تمام آب می توان به تنظیم رطوبت، کاهش صدا (نسبت به فن کویل)، تامین هوای تازه مورد نیاز، و مخفی بودن سیستم درون سقف کاذب و دیوارها اشاره کرد. از طرفی، از مزیت های سیستم لوله ای نسبت به کانالی می توان به فضای اشغال شده کمتر، کاهش هزینه های مربوط به کانال کشی، و تامین دماهای مختلف جداگانه برای هر زون اشاره کرد.
با توجه به مطالب بیان شده، مشخص است که هر یک از سیستم های تهویه مطبوع دارای مزایا و معایب خاص خود بوده و لازم است تا پس از بررسی کامل پروژه مورد نظر از سیستم تهویه مطبوع مناسب برای آن استفاده شود. اما به طور کلی، سیستم های کانالی برای مکان هایی با تعداد زون اندک و با شرایط دمایی یکسان مناسب است.
این مکان ها شامل سالن های نمایشگاهی، مجتمع های تجاری با سقف بلند، تالارهای همایش، سالن های ورزشی و مشابه آن ها می شوند. از سیستم های لوله ای نیز اغلب در پروژه های مسکونی، اداری و آموزشی استفاده می شود.
جمع بندی
از سیستم تهویه مطبوع جهت ایجاد آسایش افراد استفاده شده که برای این منظور سیستم های مختلفی معرفی شده است. از جمله دسته بندی های کلی این سیستم عبارت است از سیستم های تمام هوا (شامل هواساز)، تمام آب (شامل فن کویل، رادیاتور و…)، سیستم های ترکیبی (شامل فن کویل کانالی)، و انبساط مستقیم.
هر کدام از این سیستم ها دارای مزایا و معایب خاص خود بوده و پس از بررسی کامل پروژه می توان نسبت به انتخاب هر کدام از آن ها اقدام کرد. برای دریافت مشاوره در خصوص انتخاب سیستم تهویه مطبوع مناسب برای پروژه خود، می توانید با کارشناسان فراسرد تماس بگیرید.
منابع: