امروزه در تمامی ساختمان های مسکونی، تجاری، اداری، صنعتی و … از سیستم های سرمایشی و گرمایشی برای کنترل دمای داخل ساختمان استفاده می گردد. نوع ساده این سیستم ها تجهیزات سرمایشی و گرمایشی مثل کولرهای آبی یا بخاری های گازی هستند.

سیستم های پیچیده تری نیز وجود دارند که سرما و گرما را در تجهیزاتی جداگانه مانند چیلرها و بویلرها تولید کرده و سپس به وسیله تجهیزاتی دیگر از جمله رادیاتورها و فن کویل ها به داخل ساختمان منتقل می کنند. بنابراین نقش فن کویل ها در چنین سیستم هایی تأمین هوا با دما و کیفیت مناسب است.

یکی از مشخصات فن کویل ها آن است که قابلیت استفاده هم برای سرمایش و هم برای گرمایش را دارند. در واقع بسته به شرایط مورد نظر، آب سرد لازم برای سرمایش یا آب گرم مورد استفاده برای گرمایش وارد فن کویل شده و به وسیله آن هوای داخل ساختمان خنک یا گرم می شود. آب سرد در چیلر و آب گرم در بویلر یا پکیج تولید شده و سپس به فن کویل های داخل ساختمان پمپ می شود.

برای نمونه شکل زیر یک فن کویل سقفی را در کنار سایر اجزاء سیستم گرمایش و سرمایش نشان می دهد:

اجزاء یک فن کویل

دو جزء اصلی یک فن کویل همان طور که از نام آن مشخص است فن و کویل یا مبدل حرارتی آن هستند. مبدل حرارتی از لوله هایی پره داری تشکیل می شود که آب سرد یا گرم در داخل آن ها جریان پیدا می کند. هوا توسط فن بر روی این لوله ها و پره های آن ها دمیده شده و از بین آن ها عبور می کند که در نتیجه آن، هوای عبوری از روی کویل خنک یا گرم می شود.

البته فن کویل هایی با کویل گرمایشی برقی یا کویل سرمایشی که مبرد مستقیماً داخل آن جریان پیدا می کند نیز موجود هستند، ولی استفاده از آن ها متداول نیست. در شکل زیر اجزاء اصلی یک فن کویل چهار لوله ای نشان داده شده اند:

اما یک فن کویل علاوه بر فن و مبدل حرارتی دارای اجزاء دیگری نیز هست. به طور کلی اجزاء یک فن کویل عبارتند از:

بدنه
فن
کویل گرمایشی/سرمایشی
ورودی هوا
فیلتر برای جداکردن ذرات موجود در هوا و جلوگیری از کثیف شدن فن و کویل
خروجی هوا
کنترل کننده سرعت و کلید روشن و خاموش
ترموستات
شیر تنظیم
سینی آبریز برای جمع کردن آب تقطیر شده در کویل سرمایشی

انواع فن کویل از نظر سیستم لوله کشی

از نظر نوع سیستم لوله کشی و همچنین نوع کویل فن کویل ها را می توان به دو دسته تقسیم کرد:

سیستم دو لوله ای

شکل شماتیک این دسته از سیستم های فن کویل در زیر نشان داده شده است:

سیستم دو لوله ای ساده ترین شکل طراحی و نصب فن کویل ها است و ممکن است دارای سه پیکربندی متفاوت باشد:

فقط سرمایشی: در سیستم های فن کویل سرمایشی، تنها آب سرد تولید شده در چیلر به گردش در می آید و در فضاهایی مانند ساختمان های واقع در مناطق گرمسیری یا اتاق های سرور کوچک که در هیچ مقطعی از سال نیاز به گرمایش ندارند به کار گرفته می شوند. (مطالعه بیشتر: چیلر مسکونی و راهنمای خرید چیلر برای ساختمان مسکونی)
فقط گرمایشی: این سیستم ها تنها برای گرمایش و در مواردی که نیازی به سرمایش وجود ندارد مورد استفاده قرار می گیرند.
سرمایشی/گرمایشی: فن کویل های سرمایشی/گرمایشی هم برای سرمایش در تابستان، هم برای گرمایش در زمستان به کار گرفته می شوند. در زمستان، آب گرم تولید شده در پکیج یا بویلر، و در تابستان آب سرد خروجی از چیلر در کویل آن ها به گردش در می آید.

هزینه اولیه یک سیستم دو لوله ای به مراتب کمتر از یک سیستم چهار لوله ای متناظر است، ولی انعطاف پذیری کمتری داشته و با تغییر فصل باید حالت سیستم از سرمایش به گرمایش و بالعکس به طور دستی تغییر کند.

سیستم چهار لوله ای

شکل شماتیک لوله کشی و کویل ها در یک سیستم فن کویل چهار لوله ای در زیر نشان داده شده است:

فن کویل ها در یک سیستم چهار لوله ای دارای دو کویل جداگانه هستند، یکی برای گرمایش و یکی برای سرمایش. هر یک از این دو کویل دارای یک لوله ورودی و یک لوله خروجی هستند. بنابراین مجموعاً چهار لوله (به اضافه یک لوله احتمالی برای تخلیه رطوبت تقطیر شده از سینی آبریز) به این فن کویل ها متصل می شوند. از طرف دیگر لوله های کویل سرمایشی به چیلر و لوله های کویل گرمایشی به سیستم گرمایش مرکزی متصل می شوند.

در این فن کویل ها، با تغییر فصل نیازی به تغییر حالت دستی سیستم از گرمایش به سرمایش یا برعکس وجود ندارد، چرا که سیستم به طور خودکار و با قطع و وصل شیرهای کنترلی دمای هوای خروجی از فن کویل را مطابق نیاز کاربران تنظیم می کند.

از طرف دیگر به طور هم زمان امکان سرمایش و گرمایش با استفاده از سیستم فن کویل وجود دارد و در صورتی که بخشی از ساختمان نیاز به سرمایش و بخشی دیگر نیاز به گرمایش داشته باشد، سیستم توان پاسخگویی به نیاز هر دو بخش را خواهد داشت.

در کنار مزایایی که سیستم های چهار لوله ای دارند، یکی از معایب آن ها پیچیده تر و بزرگتر بودن شبکه لوله کشی مورد نیاز است، به طوری که طول لوله ها و تعداد شیرها در این سیستم تقریباً دو برابر یک سیستم دو لوله ای متناظر است. این امر به معنی هزینه بیشتر برای لوله کشی و نصب فن کویل ها بوده و همین طور احتمال وقوع خرابی و نشتی در سیستم را افزایش می دهد.

لوله تخلیه رطوبت تقطیر شده در فن کویل چیست؟

با عبور هوا از روی یک کویل سرمایشی، مقداری از رطوبت آن تقطیر شده و به صورت قطرات آب به پایین می ریزد. برای جمع آوری این قطرات آب، در زیر کویل سرمایشی یک سینی آبریز تعبیه می گردد. در بیشتر موارد، خصوصاً در مناطق با آب و هوای مرطوب، برای تخلیه آب جمع شده در سینی آبریز باید یک لوله به این سینی متصل شود که آب اضافی را به بیرون یا فاضلاب منتقل کند.

البته در هنگام طراحی سیستم سرمایشی باید نیاز یا عدم نیاز به تعبیه این لوله بسته به شرایط محیطی مورد بررسی قرار گیرد. برای مثال در مناطقی با هوای گرم و خشک که آب در سینی خود به خود تبخیر می شود، یا در سیستم های فقط گرمایشی نیازی به لوله تخلیه وجود ندارد.

تأمین هوای تازه در فن کویل چگونه انجام می شود؟

برای حفظ کیفیت دمای داخل ساختمان علاوه بر کنترل دما نیاز به تعویض مداوم هوا نیز وجود دارد. این تعویض هوا یا اصطلاحاً تهویه می تواند در فن کویل اتفاق بیفتد. در صورتی که سیستم تهویه طوری طراحی شده باشد که تأمین هوای تازه به وسیله فن کویل ها انجام گیرد، هوای تازه از طریق یک کانال وارد فن کویل شده و با عبور از روی کویل و رسیدن به دمای مورد نظر وارد فضای داخل ساختمان می شود. همچنین تهویه در فن کویل ها می تواند به دو شکل هوای 100% تازه یا مخلوط اجرا شود.

هوای 100% تازه: در این حالت هوای ورودی فن کویل به طور 100% از هوای تازه تشکیل می شود. این روش چندان متداول نیست.
هوای مخلوط: در این روش هوای تازه با نسبت مشخص با هوای در گردش داخل ساختمان ترکیب شده و وارد فن کویل می شود. روش هوای مخلوط بسیار پرکاربردتر از روش هوای 100% تازه است.

شکل شماتیک سیستم فن کویل با هوای 100% تازه و هوای مخلوط در زیر نشان داده شده است:

انواع فن کویل از نظر نحوه نصب

یکی از رایج ترین دسته بندی های فن کویل ها، دسته بندی آن ها از نظر چگونگی نصب است. از این نظر می توان فن کویل ها را به چهار دسته کلی تقسیم کرد.

فن کویل های سقفی افقی
فن کویل های زمینی
فن کویل های دیواری
فن کویل های زیر زمینی

فن کویل های سقفی افقی

فن کویل های سقفی به طور افقی به سقف بسته می شوند و در سه نوع توکار، روکار و کاستی تولید می گردند. فن کویل های سقفی توکار یا پنهان بالای سقف یا سقف کاذب ساختمان نصب گردیده و هوای خروجی آن ها از طریق کانال به فضای داخل ساختمان هدایت می شود. این دسته از فن کویل ها برای مواردی که زیبایی فضای داخل ساختمان یا پایین بودن میزان سر و صدای مجاز ایجاب می کند که فن کویل ها مستقیماً در داخل اتاق ها و سالن ها نصب نشوند گزینه بسیار مناسبی هستند. شکل زیر نحوه نصب فن کویل های سقفی توکار را نشان می دهد:

فن کویل های کاستی (cassette fan coils) نیز مشابه فن کویل های توکار بالای سقف و معمولاً همراه با سقف کاذب نصب می شوند، ولی دریچه خروجی هوای آن ها در سقف قرار می گیرد. لذا دریچه خروجی برای افراد حاضر در ساختمان قابل مشاهده است. مزیت این فن کویل ها نسبت به فن کویل های سقفی توکار آن است که نیازی به کانال کشی ندارند و هوا مستقیماً از دریچه فن کویل به داخل اتاق دمیده می شود. شکل زیر یک مدل فن کویل کاستی و چگونگی قرارگیری آن در سقف را نشان می دهد:

دسته دیگر فن کویل های سقفی به صورت روکار و بدون پوشش سقف نصب می شوند. این نوع از فن کویل ها ممکن است دارای کانال کشی بوده یا این که هوا را به طور مستقیم به فضای داخل ساختمان بدمند. چگونگی نصب این فن کویل ها در شکل زیر نشان داده شده است:

فن کویل های زمینی

فن کویل های زمینی عمودی در بسیاری از ساختمان های اداری، تجاری و آموزشی به چشم می خورند. این فن کویل ها بر روی زمین و به صورت عمودی قرار گرفته و معمولاً به دیوار نیز بسته می شوند. در فن کویل های زمینی هوا از دریچه های پایینی فن کویل وارد شده و به بالا دمیده می شود. شکل زیر نحوه قرارگیری فن کویل های زمینی را نشان می دهد:

فن کویل دیواری

فن کویل های دیواری دارای ظاهری شبیه کولرهای گازی هستند و بر روی دیوار و نزدیک سقف نصب می شوند. تصویری از یک فن کویل دیواری نصب شده در شکل زیر نشان داده شده است:

فن کویل های زیر زمینی

فن کویل های زیرزمینی به صورت افقی و در زیر سطح زمین نصب می شوند. لذا این فن کویل ها نیز به صورت پنهان بوده و نیاز به کانال کشی دارند. استفاده از این فن کویل ها نامتداول است.

کنترل دمای اتاق با فن کویل

کنترل دمای اتاق از طریق خاموش/روشن کردن فن و تنظیم دبی آب انجام می شود. یک ترموستات که بر روی یکی از دیوارها و ترجیحاً دیوار رو به روی فن کویل قرار میگیرد بسته به دمای اتاق، فن کویل را خاموش یا روشن می کند.

همچنین می توان از تنظیم دبی آب به وسیله شیرهای کنترلی برای کنترل میزان گرمایش یا سرمایش فن کویل استفاده کرد. علاوه بر این، موتور فن دستگاه معمولاً دارای سه سرعت کند، متوسط و تند می باشد که به صورت دستی قابل تنظیم بوده و ظرفیت سرمایشی و گرمایشی فن کویل را تغییر می دهد.

انتخاب فن کویل

انتخاب فن کویل برای هر قسمت از ساختمان بر اساس بار برودتی و حرارتی آن قسمت انجام می گیرد. در صورتی که فن کویل از نوع گرمایشی/سرمایشی باشد فن کویل بر اساس بار سرمایشی و از کاتالوگ سازندگان انتخاب شده، سپس توانایی آن در تأمین بار حرارتی لازم ارزیابی می گردد؛ چرا که معمولاً فن کویلی که توان تأمین ظرفیت سرمایشی لازم را داشته باشد، توان گرمایشی مورد نیاز را نیز تأمین خواهد کرد.

جدول زیر مشخصات چند مدل مختلف فن کویل زمینی یک شرکت را نشان می دهد. همان طور که در این جدول مشاهده می شود فن کویل ها در مدل هایی مثل 200، 300، 400 و 600 تولید می شوند که این اعداد نشان دهنده حداکثر ظرفیت هوادهی آن ها بر حسب فوت مکعب بر دقیقه (cfm) است.

لازم به ذکر است که اعداد مربوط به ظرفیت سرمایشی و گرمایشی بر اساس شرایط معینی هستند که معمولاً در کاتالوگ ارائه شده توسط سازنده ذکر می شوند. برای مثال در جدول بالا، اعداد مربوط به ظرفیت سرمایشی بر اساس دمای حباب خشک C 27 و دمای حباب تر 19 C برای هوای ورودی و دمای ورودی C 7 و خروجی C 12 برای آب ارائه شده اند.

همچنین اعداد مربوط به ظرفیت گرمایشی بر اساس دمای هوای ورودی C 20 و دمای آب ورودی C 50 محاسبه گردیده اند. در کاتالوگ برخی از شرکت های سازنده، ظرفیت سرمایشی و گرمایشی فن کویل برای سایر دماها و دبی ها نیز ارائه می شود.

در صورتی که مانند جدول بالا مشخصات فن کویل در کاتالوگ آن برای سه سرعت کند، متوسط و تند فن ارائه شده باشد، بهتر است برای در نظر گرفتن ضریب اطمینان، فن کویل بر اساس سرعت متوسط فن انتخاب شود.

علاوه بر جوانب فنی سرمایشی و گرمایشی، هنگام انتخاب فن کویل باید پارامترهای دیگری همچون میزان سر و صدای تولید شده از هر واحد فن کویل، نوع سیستم کنترل، سهولت استفاده، کیفیت و قیمت را نیز مد نظر قرار داد.

خصوصاً با توجه به این که فن کویل در فضای داخلی ساختمان قرار می گیرد باید میزان صدای تولید شده توسط آن با دقت در نظر گرفته شده و با رعایت نکات لازم در نصب و نگهداری، از زیاد شدن صدای آن جلوگیری کرد.

پس از انتخاب فن کویل مناسب برای هر اتاق یا بخش ساختمان، قطر لوله های شبکه لوله کشی و همچنین پمپ مورد نیاز برای سیستم بر اساس دبی و افت فشار هر قسمت انتخاب می شود.

مزایا و معایب فن کویل

مانند سایر سیستم های سرمایشی و گرمایشی، فن کویل ها نیز دارای مزایا و معایبی هستند که باید در هنگام انتخاب نوع سیستم تهویه مد نظر قرار گیرند. مهم ترین مزایای سیستم فن کویل عبارتند از:

فن کویل ها نسبت به سیستم هایی که سرمایش و گرمایش را از طریق هوا وارد ساختمان می کنند (مانند هواساز یا کولر آبی) فضای کمتری از ساختمان را اشغال می کنند چرا که انتقال انرژی به/از ساختمان را به جای هوا، به وسیله آب انجام می دهند و لذا به جای کانال کشی های حجیم تنها نیاز به تعبیه لوله های نسبتاً کوچک آب خواهد بود.
سیستم فن کویل امکان تنظیم دمای هر قسمت از ساختمان به طور مستقل را فراهم می کند.
به دلیل امکان نصب بدون کانال کشی هوا، گزینه مناسبی برای استفاده در ساختمان های موجود یا بازسازی ساختمان های قدیمی هستند، چرا که در بسیاری از این ساختمان ها امکان تعبیه کانال های بزرگ هوا وجود ندارد.
انعطاف پذیری برای سازگاری با تغییرات احتمالی در ساختمان یا بار سرمایشی و گرمایشی آن
نصب، جایگزینی و تعمیر و نگهداری آسان

از طرف دیگر مهم ترین معایب سیستم های فن کویل عبارتند از:

نیاز به تعمیر و نگهداری بیشتری نسبت به سیستم های مرکزی. خصوصاً تمیزی فیلترهای هوای ورودی و سینی آبریز باید مرتباً بررسی شود.
عدم امکان محاسبه جداگانه مصرف انرژی برای سرمایش و گرمایش در واحدهای مختلف ساختمان در صورت استفاده با سیستم سرمایش و گرمایش مرکزی
تعداد زیاد شیر در لوله کشی و امکان نشتی آن ها خصوصاً در فن کویل های سقفی
نیاز به یک سیستم جداگانه برای تأمین هوای تازه

جمع بندی

فن کویل ها یکی از بهترین و متداول ترین تجهیزات سرمایشی و گرمایشی برای ساختمان ها مسکونی، تجاری، اداری و … هستند. این سیستم ها توانایی استفاده هم برای گرمایش، هم برای سرمایش را دارند و حالت عملکرد آن ها بر اساس دمای آب وارد شده به کویل آن ها تغییر می کند.

در زمستان، آب گرم تولید شده در پکیج یا بویلر و در تابستان آب سرد تولید شده در چیلر (مطالعه بیشتر: چیلر چیست و انواع چیلر و کاربرد آن) در فن کویل ها به گردش در می آید. فن کویل ها در انواع مختلف سقفی، دیواری، زمینی و حتی زیر زمینی تولید می شوند و بسته به طراحی ساختمان و شرایط آن می توان از هر یک از آن ها برای تأمین دمای آسایش ساکنین استفاده کرد.

انتخاب فن کویل برای هر قسمت یا هر اتاق از یک ساختمان معمولاً ابتدا بر اساس بار برودتی آن قسمت انجام می گیرد و سپس برای بار حرارتی نیز چک می شود. البته برای انتخاب فن کویل مناسب، علاوه بر مشخصات سرمایشی و گرمایشی باید نکاتی مانند میزان صدا، قیمت، کیفیت و سهولت کاربری را نیز در نظر گرفت.

فن کویل چیست؟ انواع فن کویل زمینی، سقفی و دیواری