کویل سرمایشی (Cooling Coil) و کویل گرمایشی (Heating Coil) از رایج ترین مبدل های حرارتی هستند که در کاربردهای گوناگون استفاده می شوند.
این مبدل ها برای افزایش یا کاهش دمای هوا به کار می روند و به همین دلیل، هندسه متخص به خود را دارند تا وظیفه خود را با بیشترین کارایی انجام دهند. با ما همراه باشید تا با این کویل ها بیشتر آشنا شویم.
کویل سرمایشی و گرمایشی چیست؟
کویل سرمایشی و گرمایشی مبدل های حرارتی هستند که برای خنک کاری (خنک کاری و کاهش رطوبت) و گرمایش هوا مناسب هستند. این نوع از مبدل های حرارتی در انواع و اشکال مختلف و مختص برای سیال های گوناگون مانند آب گرم، آب خنک، بخار و مبرد وجود دارند.
دو مکانیسم انتقال حرارت هدایت (Conduction Heat Transfer) و همرفت (Convection) در یک کویل گرمایشی و سرمایشی وجود دارد. ساختار کویل ها ساده است و همانند شکل زیر، از چند بخش تشکیل شده است. در بخش داخل لوله معمولا سیال در فاز مایع وجود دارد.
در بخش بیرون پره ها نیز هوا، سرد یا گرم می شود. برای بررسی بیشتر نحوه کار کویل ها، یک کویل گرمایشی را در نظر بگیرید. در این کویل، آب گرم از داخل لوله ها حرکت می کند.
گرمای این آب باعث گرم شدن لوله ها شده و لوله ها نیز از طریق مکانیسم هدایت، به دلیل اتصال به پره ها، آن ها را گرم می کنند. پره ها با جریان هوا در تماس هستند و از طریق مکانیسم انتقال حرارت همرفت، گرما را به هوا منتقل کرده و دمای آن را افزایش می دهند.
شکل کویل ها و این روش از انتقال حرارت، به دلیل تفاوت در ظرفیت انتقال حرارت در بخش آب و هوا است. در واقع، توانایی انتقال حرارت همرفتی در آب، چند ده برابر هوا است و در صورتی که از پره ها استفاده نشود، هوای عبوری توانایی جذب گرما را نخواهد داشت.
با توجه به اینکه نمی توان ضریب انتقال حرارت همرفتی در هوا را افزایش داد، برای حل این مشکل، سطح انتقال حرارت را با استفاده از پره ها افزایش می دهند. بنابراین میزان سطحی که هوا در تماس با مبدل حرارتی است، بسیار بیشتر از سطح تماسی آب است. در نتیجه یک کویل گرمایشی باعث می شود تا بتوان جریان هوا را با کارایی بالا گرم کرد.
انواع کویل سرمایشی و گرمایشی
شکل، جنس و هندسه کویل ها با توجه به اصول انتقال حرارت طراحی و ساخته می شود و با توجه به این موضوع، برای سیالات مختلف، رفتار حرارتی متفاوت خواهد بود.
بنابراین کویل هایی که برای انواع سیال ها ساخته می شوند، متفاوت از یکدیگر خواهند بود. در ادامه، مهم ترین کویل های استفاده شده در کاربردهای مختلف را بررسی می کنیم.
در تمام این کویل ها، یک طرف، هوا و طرف دیگر، سیالی است که آن را بررسی می کنیم.
کویل آب
آب، متداول ترین سیالی است که داخل لوله های مبدل های حرارتی کویلی استفاده می شود. این سیال را می توان هم در کویل سرمایشی و هم در کویل گرمایشی یافت. برای کویل سرمایشی، علاوه بر خنک کاری جریان هوا، کاهش رطوبت آن نیز جزو کاربردهای های متداول است.
کویل گرمایشی که از متداول ترین انواع آن که در بسیاری از ساختمان ها وجود دارد، رادیاتورها هستند، به همراه یک بویلر یا پمپ حرارتی استفاده می شود. حداکثر دمای توصیه شده برای کویل گرمایشی، 160 درجه سلسیوس بوده و این کویل ها معمولا دارای لوله های مسی هستند.
در کویل سرمایشی، به دلیل وجود احتمال یخ زدگی، از محلول گلیکول در آب نیز استفاده می شود. برای دماهای پایین تر، درصد این محلول باید بیشتر باشد.
همچنین بخوانید : فن کویل چیست؟ انواع فن کویل زمینی، سقفی و دیواری
همان طور که در شکل زیر مشاهده می کنید، ساختار کویل گرمایشی و سرمایشی با سیال آب، شباهت بسیار زیادی به هم دارد و بنابراین در صورتی که شرایط استفاده مناسب باشد، می توان از یک کویل به عنوان کویل سرمایشی و کویل گرمایشی استفاده کرد.
کویل بخار
در گذشته، استفاده از بخار برای کویل گرمایشی رایج بوده است اما به دلیل مشکلاتی که این نوع سیستم ها داشتند، کاربرد آن ها بسیار کمتر شده است. در این کویل نیز بخار در داخل لوله ها و هوا بر روی پره ها جریان دارد.
کویل مبرد
کویل مبرد و کویل های تهویه مطبوع جزو مبدل های حرارتی هستند که در سیستم های تبرید استفاده می شوند. در یک چرخه تبرید تراکمی هوا خنک که جزو متداول ترین سیستم ها برای خنک کاری کاربردهای مختلف به حساب می آید، دو کویل در سیستم وجود دارد.
کویل اول که یک کویل سرمایشی است، اواپراتور بوده و برای خنک کاری هوا توسط مبرد استفاده می شود. در این کویل، مبرد در داخل لوله ها جراین دارد. کویل دوم، کندانسور سیستم بوده و یک کویل گرمایشی محسوب می شود.
در این کویل نیز مبرد در داخل لوله ها، هوای خارج از پره ها را گرم می کند. تمام مبردها به غیر از آمونیاک را می توان در کویل های لوله مسی استفاده کرد.
اجزای کویل سرمایشی و گرمایشی
لوله ها
متداول ترین جنسی که برای لوله های کویل های گرمایشی و سرمایشی استفاده می شود، مس است. مس دارای ضریب انتقال حرارت هدایت بسیار بالایی بوده و کارایی حرارتی سیستم را افزایش می دهد.
پره ها
پره های کویل ها معمولا از جنس آلومنیوم هستند. آلومنیوم نیز کارایی حرارتی بالایی داشته و مقاومت زیادی در برابر خوردگی دارد. در کاربردهایی که نیاز به الزامات ویژه ای وجود دارد، از فولاد ضدزنگ یا آلومنیوم با پوشش ویژه نیز برای ساخت پره ها استفاده می شود.
در برخی از کاربردها، از پره های مسی نیز استفاده می شود اما این پره ها در مقابل پره های آلومینیوم، دارای وزن و قیمت بالاتری هستند اما نمی توانند کارایی سیستم را به میزان زیادی افزایش دهند.
بدنه
بدنه استاندارد برای کویل سرمایشی و گرمایشی، ورقه های گالوانیزه فولادی هستند. برای کاربردهای خاص مانند کاربردهای بهداشتی، سایر جنس ها مانند فولاد ضدزنگ نیز به عنوان بدنه کویل استفاده می شود.
اتصالات
اغلب اتصالات در کویل گرمایشی و سرمایشی، از جنس فولاد ضدزنگ است اما از سایر مواد نیز می توان بدین منظور استفاده کرد.
سخن آخر
در این مقاله، با کویل گرمایشی و کویل سرمایشی، نحوه کار، اجزا و کاربردهای متداول آن ها آشنا شدیم. استفاده از این کویل ها به اندازه ای متداول است که تقریبا می توان در هر خانه ای، یک یا چند عدد از آن ها یافت.
با وجود سادگی این مبدل ها، طراحی، ساخت، نصب و بهره بردای از این کویل ها به تخصص و تجربه بالایی نیاز دارد. به همین دلیل در صورتی که نیاز به مشاوره حرفه ای در این زمینه دارید، با کارشناسان فراسرد در ارتباط باشید.