دستگاه هواساز چیست و کاربرد انواع هواسازها

دستگاه هواساز (Air Handling Unit) یا به اختصار AHU دستگاهی است که برای تنظیم هوا طراحی و ساخته می شود. ساختار داخلی هواسازها بسیار ساده بوده و این دستگاه ها قلب سیستم تهویه ی مرکزی به حساب می آیند. در ادامه بیشتر با این عنوان آشنا خواهیم شد.

دستگاه هواساز چیست؟

دستگاه هواساز با ترکیب هوای داخلی و خارجی، ذرات آلاینده را حذف کرده، دما و رطوبت را تنظیم می‌کند و هوای تصفیه‌شده را به‌صورت کنترل‌شده به فضاهای داخلی هدایت می‌نماید. این دستگاه‌ها معمولاً بزرگ بوده و در سقف یا موتورخانه نصب می‌شوند و برای تهویه ساختمان‌های بزرگ به‌صورت مرکزی به کار می‌روند.

در سیستم تهویه مرکزی، آب گرم یا سرد تولیدشده توسط هیتر یا چیلر به مبدل‌های حرارتی منتقل شده و باعث تنظیم دمای اتاق‌ها می‌شود. در هواساز، به‌جای انتقال گرما با آب، مستقیماً از هوا استفاده شده و گرما یا سرما از طریق کویل‌ها به آن منتقل می‌گردد تا در سراسر ساختمان توزیع شود.

بیشتر بخوانید: هواساز صنعتی چیست؟

عملکرد دستگاه هواساز

هواساز دستگاهی برای تأمین هوای مطلوب و کنترل شرایط محیطی در ساختمان است و از بخش‌هایی مانند ورودی هوا، فیلتر، کویل‌های گرمایشی و سرمایشی، رطوبت‌زن یا رطوبت‌گیر، فن و خروجی تشکیل شده است.

هوای ورودی که ترکیبی از هوای تازه و برگشتی است، ابتدا از فیلترها عبور کرده و ذرات معلق آن حذف می‌شود. سپس با عبور از کویل‌ها، دمایش تنظیم می‌گردد و در ادامه میزان رطوبت آن نیز کنترل می‌شود. در پایان، هوا پس از عبور از فیلترهای نهایی و فن، به کانال‌ها منتقل شده و در فضاهای مختلف ساختمان توزیع می‌شود.

به این ترتیب، هواساز می‌تواند در تمام طول سال دما، رطوبت و کیفیت هوا را کنترل کند.

بیشتر بدانید: کویل سرمایشی و گرمایشی چیست+ اجزا و عملکرد آن

مزایای استفاده از دستگاه هواساز

• سرعت بالا: این دستگاه ها می توانند زمان انتظار را برای کاربر به میزان زیادی کاهش دهند. البته برای دستگاه های مختلف، طول کانال هواساز تا اتاق ها باید در میزان مجاز اعلام شده توسط سازنده باشد تا از سرعت مناسب آن اطمینان حاصل شود.
• طراحی کارا: طراحی هواسازها به گونه ای بوده که در دهه های گذشته تنها جزئیات آن ها تغییر کرده که این نکته، نشان دهنده ی بازده بالای این سیستم ها است.
• جامع بودن دستگاه: اغلب هواسازهای استاندارد توانایی تنظیم دما و رطوبت هوا در شرایط مختلف آب وهوایی را داشته و می توانند به اندازه ی کافی از ورود گردوغبار و هرگونه آلودگی به داخل ساختمان جلوگیری کنند.
• کنترل آسان: کنترل دستگاه هواساز معمولاً به آسانی انجام شده و برای به راه انداختن این سیستم ها نیاز به تنظیمات پیچیده ای وجود ندارد؛ بنابراین هر کاربر با کمترین سطح تخصص می تواند از این سیستم استفاده کرده و آن را تنظیم کند.

اجزای دستگاه هواساز

هر کدام از این دستگاه ها دارای حداقل یک فن، کویل، فیلتر و چندین بخش دیگر است که در ادامه هر قسمت را به طور جداگانه بررسی می کنیم؛

فن

هدف استفاده از فن، به حرکت درآوردن هوا در داخل هواساز است. به همین دلیل، می توان فن را به عنوان قلب هواساز در نظر گرفت. در برخی موارد از فن به عنوان دمنده نیز یاد می شود. اکثر فن های هواسازها از نوع گریز از مرکز هستند.

تمام هواسازها حداقل یک فن برای به جریان درآوردن هوا داخل کانال ها نیاز دارند اما در برخی از هواسازها به دلیل طولانی بودن کانال ها از یک فن دیگر برای بازگرداندن هوا به داخل هواساز استفاده می شود.

فیلتر هوا

فیلترهای هوا هوای ناسالم ورودی را تمیز کرده و از ورود ذرات گردوغبار، خاک و آلودگی به اجزای داخلی مانند کویل‌ها و فن جلوگیری کنند. این فیلترها پیش از سایر اجزا قرار می‌گیرند تا از آسیب به تجهیزات و کاهش عملکرد سیستم جلوگیری شود.

بیشتر بدانید:اصول کنترل رطوبت و رطوبت گیری در سیستم تهویه مطبوع

فیلتر HEPA

فیلتر HEPA یا High-efficiency particulate air (فیلتر حذف کننده ی ذرات معلق با کارایی بالا) فیلتری است که از الیافی که جهت گیری تصادفی در بافت دارند، تشکیل شده است. جنس این فیلتر از مواد مصنوعی یا شیشه است. فیلترهای HEPA کارایی بسیار بالایی در حذف ذرات بسیار کوچک حتی در مقیاس نانومتر دارند.

این فیلترها در کاربردهای خاص مانند موارد پزشکی، صنایعی با فناوری بالا و کاربردهای شیمیایی استفاده می شوند. هزینه ی فیلترهای HEPA بسیار بالا بوده و درصورتی که قصد نصب این فیلتر در هواسازهای خانگی را داشته باشید، هواساز نیاز به تغییراتی در طراحی خواهد داشت؛ بنابراین، فیلترهای HEPA در کاربردهای خانگی به ندرت استفاده می شوند و فیلترهای دیگری وجود دارد که کارایی متناسب با کاربردهای خانگی دارند.

فیلتر نور UV

فیلترهای نور UV (UV light Filter) با حذف مواد حساسیت زا و میکروب هایی مانند قارچ ها، باکتری ها و کپک، هوا را پاکسازی می کنند. تمام نورهای UV برای سلامتی انسان ها مفید نیستند و به همین دلیل استفاده از طیف مناسب UV برای داشتن بهترین کیفیت هوا ضروری است.

همچنین نصب فیلترهای نور UV نیاز به سطح تخصص و تجربه ی بالایی دارد؛ بنابراین در هنگام نصب این فیلترها باید با متخصصین این زمینه مشورت شود.

فیلتر الکترواستاتیک

فیلتر الکترواستاتیک (Electrostatic Filter) یا فیلتر قابل شستشو یا فیلتر قابل استفاده مجدد وظیفه ای مشابه سایر انواع فیلترها دارد اما در این نوع از فیلترها با استفاده از الکتریسیته، خاک و گردوغبار از هوا پاکسازی می شود.

به دلیل اینکه تعویض این نوع از فیلترها هر سه ماه یک بار انجام می شود، کاربردهای آن ها بسیار زیاد است. همچنین برخلاف سایر فیلترها می توان این فیلترها را شست و دوباره استفاده کرد.

فیلتر فایبرگلاس

فیلترهای فایبرگلاس (Fiberglass Filter) از الیاف شیشه ساخته می شوند. این نوع از فیلترها ارزان قیمت بوده و فراهم کردن آن ها راحت است. این فیلترها توان حذف ذرات کوچک از جریان هوا را نداشته و تنها برای ذرات بزرگ مناسب هستند. عمر این فیلترها کوتاه بوده و تقریباً هرماه نیاز به تعویض دارند.

فیلتر پنلی چین خورده

فیلترهای پنلی چین خورده (Pleated filter) از کتان یا پلی استر ساخته می شوند. نام گذاری این فیلترها به دلیل نحوه ی قرارگیری صفحات فیلتر است که برای افزایش سطح عبور هوا، این صفحات به روش خاصی تا می شوند. این فیلترها توانایی حذف ذرات بزرگ مانند گردوغبار و ذراتی با اندازه ی متوسط را دارند.

طراحی فیلترهای پنلی به گونه ای است که نسبت به سایر فیلترها کمتر مانع جریان هوا شده و انرژی مصرفی فن های هواساز را کاهش می دهند. مدت زمان استفاده از این فیلترها معمولاً سه ماه بوده و پس از این زمان باید تعویض شوند.

کویل های مبدل حرارتی

هدف استفاده از کویل ها افزایش یا کاهش دمای هوایی است که از هواساز عبور می کند. مبدل های حرارتی متنوعی برای این منظور استفاده می شوند که هرکدام، اندازه و شکل خاصی دارند.

همچنین بخوانید: انواع مبدل حرارتی

شیر کنترل

وظیفه ی شیر کنترل، تنظیم جریان آب یا بخاری است که از کویل ها عبور می کند. به طور نمونه، در صورت نیاز به دمای پایین تر، شیر کنترل جریان آب خنک را افزایش داده و با افزایش این جریان، کویل ها خنک تر شده و تبادل حرارتی افزایش می یابد و درنتیجه دمای هوای عبوری از هواساز کاهش می یابد. معمولاً شیرها توسط محرک الکترونیکی کنترل می شوند که این محرک ها توانایی باز کردن یا بستن شیر را دارند.

دمپر هوا

دمپر هوا وظیفه‌ی کنترل میزان جریان هوایی را دارد که از دستگاه عبور می‌کند. دمپرها می‌توانند دستی یا خودکار باشند؛ نوع دستی به‌صورت مکانیکی تنظیم می‌شود، در حالی‌که نوع خودکار با محرک‌های الکترونیکی باز و بسته می‌شود.

بیشتر بخوانید: دمپر هوا چیست

کانال ها

کانال ها راه هایی برای عبور هوا هستند که با استفاده از آن ها می توان به نقاط مختلف ساختمان دسترسی داشت. کانال ها مانند لوله هستند که هواساز را به نقاط موردنیاز متصل می کنند.

به همین دلیل، کانال ها باید توانایی تحمل فشار هوا با دبی بالا را داشته باشند. کانال ها با استفاده از ورقه های فلز ساخته می شوند تا صلبیت کافی برای نگهداری شکل اولیه را داشته باشند.

انواع هواساز

معیارهای مختلفی برای دسته بندی هواسازها وجود دارد که در ادامه چندین مورد از این معیارها را بررسی می کنیم؛

دسته بندی بر اساس نحوه ی قرارگیری هواساز

هواسازها به دو دسته ی کلی افقی و عمودی تقسیم می شوند. در هواسازهای افقی تمام اجزا در یک سطح نصب می شوند و این هواسازها فضای بیشتری از هواسازهای عمودی اشغال می کنند.

معمولاً هواسازهایی از نوع افقی انتخاب می شوند که ظرفیت آن ها بالا باشد. هواسازهای افقی اغلب در موتورخانه نصب می شوند اما در برخی از موارد، می توان این نوع از هواسازها را روی سقف نیز نصب کرد.

هواسازهای عمودی فضای بسیار کمی را اشغال می کنند. در طراحی هواسازهای عمودی باید به این نکته توجه شود که هد هوایی که فن تولید می کند، برای رسیدن به اتاق ها کافی باشد.

دسته بندی بر اساس نوع فن

دو نوع فن مکنده (Draw-Though) و دمنده (Blow-Through) در هواسازها استفاده می شود. در فن های مکنده، محل قرارگیری فن در پایین دست کویل ها است. هواسازهایی که دارای فن دمنده هستند، بیشترین استفاده را دارند. در فن های دمنده برخلاف فن های مکنده، جریان هوا قبل از ورود به کویل ها وارد فن می شود.

دسته بندی بر اساس نوع هوای ورودی

ورودی اکثر هواسازها می تواند تنها هوای خارج از ساختمان یا مخلوطی از هوای خارج از ساختمان و هوای داخل ساختمان باشد. هواسازهایی که تنها هوای خارج از ساختمان را تهویه می کنند، کانالی برای بازگشت هوا از ساختمان به هواساز ندارند.

این هواسازها ممکن است سیستمی با حجم ثابت یا حجم متغیر باشند که سیستم های حجم متغیر تنها در مواردی به کار می رود که تعداد کاربران ساختمان، متغیر باشد. هواسازهایی که ورودی آن ها تنها هوای خارج از ساختمان است، دارای کویل های 6 تا 8 ردیفه برای افزایش میزان انتقال حرارت هستند.

دسته بندی بر اساس تعداد ناحیه های کاری

هواسازها بر اساس نواحی کاری به دو دسته ی تک ناحیه ای و چندناحیه ای تقسیم می شوند. همان طور که از نام گذاری این دسته بندی مشخص است، هواسازهای تک ناحیه ای تنها هوای یک قسمت را تهویه می کنند درحالی که هواسازهای چندناحیه ای برای تهویه ی چند بخش مختلف استفاده می شوند.

انواع هواساز از نظر کاربرد

هواسازها را از نظر کاربرد می توان به سه نوع معمولی، هیت ریکاوری یا بازیابی، و هایژنیک یا بیمارستانی تقسیم کرد؛

• هواساز معمولی: هواسازهای معمولی به دو نوع سرمایشی و گرمایشی تقسیم می‌شوند که می‌توانند به‌صورت مستقل طراحی شوند. این دستگاه‌ها قابلیت تنظیم تصفیه هوا بر اساس میزان آلودگی را دارند و با داشتن کویل‌های سرمایشی و گرمایشی، نیاز به تجهیزات جداگانه‌ای مثل فن کویل یا داکت اسپلیت را حذف می‌کنند و تهویه کامل ساختمان را در همه فصول فراهم می‌کنند.
• هواساز هیت ریکاوری: هواساز هیت ریکاوری با مبدل صفحه‌ای، گرما یا سرما را بین هوای برگشتی و ورودی منتقل می‌کند، که باعث افزایش راندمان و کاهش مصرف انرژی نسبت به هواسازهای معمولی می‌شود.
• هواساز هایژنیک: هواساز هایژنیک یا بهداشتی نوعی هواساز پیشرفته است که علاوه بر تنظیم دما، قابلیت تصفیه کامل هوا را نیز دارد. این دستگاه‌ها معمولاً از سه لایه فیلتر برای حذف حداکثری آلاینده‌ها استفاده می‌کنند و در برخی مدل‌ها از لامپ‌های UV برای از بین بردن باکتری‌ها و ویروس‌ها بهره می‌برند.

انواع هواساز از نظر نحوه هوادهی

• هواساز با حجم هوادهی ثابت Constant Air Volume: در سیستم های با حجم هوادهی ثابت (CAV)، هواساز همواره نرخ جریان هوای خروجی را ثابت نگه می دارد و با تغییر دمای هوای خروجی، به تغییر دمای فضای داخل ساختمان می پردازد. به عبارت دیگر برای تامین ظرفیت برودتی یا حرارتی مورد نظر از حجم مشخصی هوا استفاده شده و با تغییر بار حرارتی یا برودتی، سعی در تغییر دمای هوای خروجی از هواساز می باشد. برای دمای خروجی از هواساز نیز می توان از یک شیر برای تنظیم دبی آب عبوری از کویل سرمایشی یا گرمایشی استفاده کرد. همچنین، در برخی موارد به جای کویل آبگرم، می توان از هیتر الکتریکی نیز استفاده کرد.
• هواساز با حجم هوادهی متغیر Variable Air Volume: در سیستم های با حجم هوادهی متغیر (VAV)، دمای هوای خروجی از هواساز ثابت بوده و با تغییر حجم هوادهی، دمای داخل ساختمان تنظیم می شود. به عبارت دیگر برای تامین ظرفیت برودتی یا حرارتی مورد نظر به جای تغییر دما، از تغییر دبی هوا استفاده می شود. برای این منظور با تغییر سرعت چرخش فن دستگاه، دبی هوای ارسالی توسط فن کاهش یا افزایش می یابد. همچنینف در صورت نیاز به دماهای مختلف در مناطق مختلف ساختمان، می توان با استفاده از جعبه های VAV در مسیر کانال اصلی هر زون، حجم هوادهی آن را به تناسب دمای مورد نظر تغییر داد. جعبه های VAV دارای دمپرهایی هستند که به صورت اتوماتیک و با توجه به دمای تنظیم شده در زون مربوطه، حجم هوای عبوری را تغییر می دهند.

بازیافت انرژی در هواساز

از مهم ترین و رایج ترین روش هایی که برای افزایش کارایی هواسازها و کاهش انرژی مصرفی سیستم تهویه مطبوع استفاده می شود، بازیافت انرژی است.

در این روش، انرژی هوایی که به بیرون از ساختمان می رود، دریافت و به هوایی که وارد ساختمان می شود، منتقل می شود. در ادامه تعدادی از طرح هایی که برای پیاده سازی این روش استفاده می شوند را بررسی می کنیم.

اگر کانال های هوای ورودی و خروجی از هم فاصله داشته باشند، از کویل دورگذر (run around coil) برای بازیافت انرژی حرارتی استفاده می شود. این کویل، گرما یا سرمای هوای خروجی را دریافت و آن را به هوای ورودی منتقل می کند. سیالی که در داخل کویل ها جریان دارد، آب است که به وسیله ی یک پمپ جابجا می شود.

روش دیگری که برای بازیافت انرژی در هواسازها به کار می رود، استفاده از چرخ حرارتی است. برای استفاده از این روش، کانال های هواساز باید در مجاورت همدیگر قرار گرفته باشند که در طرح های جدیدتر و فشرده ی هواسازها چنین شرایطی وجود دارد. در این روش از یک چرخ بزرگ دوار که نصف آن در جریان هوای خروجی و نصف دیگر آن در جریان هوای ورودی قرار دارد، استفاده می شود.

چرخ توسط یک موتور القائی دوران می کند و قسمتی که در کانال خروجی هوا قرار گرفته، گرما یا سرمای هوای خروجی را دریافت می کند. این انرژی در موادی که در چرخ حرارتی وجود دارد، ذخیره می شود و با دوران چرخ، انرژی ذخیرده شده به هوای ورودی به ساختمان داده می شود.

بهبود کیفیت هوا با استفاده از هواسازها

یکی از مهم ترین عملکردهای هواسازها، فیلتراسیون هوا است. فیلترهای مختلف مانند HEPA، فیلترهای کربن فعال و الکتروستاتیک می توانند ذرات معلق، آلاینده های گازی، بوها، و حتی عوامل بیماری زا را از هوا حذف کنند. این موضوع به خصوص در محیط های صنعتی، بیمارستان ها و ساختمان های اداری اهمیت زیادی دارد، زیرا کیفیت هوای مناسب از مشکلات تنفسی، حساسیت ها، و بیماری های ناشی از آلودگی هوا جلوگیری می کند.

علاوه بر فیلتراسیون، کنترل دما و رطوبت از دیگر وظایف هواسازها است. رطوبت بیش از حد در محیط می تواند باعث رشد قارچ ها و باکتری ها شود، در حالی که خشکی بیش از حد هوا می تواند مشکلاتی مانند خشکی پوست و تحریک مجاری تنفسی ایجاد کند. هواسازها با استفاده از رطوبت گیرها و بخارسازها، سطح رطوبت را در محدوده مطلوب حفظ کرده و شرایط آسایش افراد را بهبود می بخشند.

تهویه مؤثر و تأمین هوای تازه نیز یکی دیگر از ویژگی های کلیدی هواسازها است. این سیستم ها با استفاده از مکانیسم هایی مانند تهویه جابه جایی، سیستم های هوای تازه مستقل (DOAS)، و کنترل تهویه بر اساس نیاز (DCV)، از تجمع گازهای آلاینده و دی اکسید کربن در محیط جلوگیری کرده و کیفیت هوا را به طور قابل توجهی افزایش می دهند.

در نهایت قابل ذکر است که استانداردهای بین المللی مانند ASHRAE 62.1، ISO 16890 و مقررات مربوط به ساختمان های سبز بر اهمیت کیفیت هوای داخلی تأکید دارند و طراحی و بهره برداری مناسب از هواسازها نه تنها از نظر رعایت این استانداردها، بلکه از نظر بهبود بهره وری انرژی و سلامت افراد نیز ضروری است.

تکنولوژی های بازیابی انرژی در هواساز

بازیابی انرژی در واحدهای تهویه هوا (AHU) صرفاً به منظور صرفه جویی در مصرف انرژی نیست؛ بلکه به عنوان یک عامل کلیدی در تضمین کیفیت هوای داخلی به شمار می آید.

از طریق بازیابی انرژی موجود در هوای خروجی، سیستم قادر است هوای ورودی خارجی را بدون اعمال هزینه انرژی بالا پیش شرط کند. این قابلیت امکان ورود حجم بیشتری از هوای تازه را فراهم می کند در حالی که دما و رطوبت به طور دقیق تنظیم می شوند. به این ترتیب، هوای مناسب پیش شرط شده موجب رقیق شدن آلاینده های داخلی، کنترل سطح رطوبت و کاهش احتمال رشد میکروارگانیسم ها می شود.

چرخ های آنتالپی (چرخ های حرارتی دوار)

چرخ بازیابی حرارتی که اغلب به آن چرخ آنتالپی نیز گفته می شود، یکی از رایج ترین دستگاه های بازیابی انرژی در کاربردهای AHU است. این چرخ که از مواد متخلخل یا موج دار ساخته شده و اغلب به وسیله پوشش های خوراکی هیدروسکوپیک تقویت می شود، به صورت دوار بین جریان های هوای خروجی و هوای ورودی قرار می گیرد. هنگام چرخش، گرما و رطوبت را از هوای خروجی جذب کرده و به جریان هوای ورودی منتقل می کند.

نقش در کیفیت هوای داخلی (IAQ):

• کنترل رطوبت: انتقال رطوبت توسط چرخ های آنتالپی به حفظ سطح نسبی رطوبت مطلوب در فضای داخلی کمک می کند. سطوح رطوبت کنترل شده برای کنترل گرد و غبار، جلوگیری از رشد میکروبی و نیز جلوگیری از مشکلات مربوط به کندانساسیون که می تواند کیفیت هوای داخلی را تخریب کند ضروری هستند.
• پایداری حرارتی: پیش شرط سازی هوای ورودی باعث کاهش بار روی سیستم های اصلی گرمایش و سرمایش شده و ثبات دمایی و رطوبتی را به گونه ای فراهم می کند که محیط داخلی یکنواخت بماند.
• افزایش تهویه: به دلیل کاهش نیاز به انرژی برای پیش شرط سازی، سیستم می تواند هوای تازه بیشتری وارد کند که این موضوع به رقیق سازی آلاینده هایی مانند ترکیبات آلی فرار (VOCs)، CO₂ و ذرات معلق کمک می کند.
• ملاحظات طراحی: مهندسین باید به دوام ماده ساخت چرخ، کیفیت پوشش هیدروسکوپیک و مقاومت آن در برابر رسوب و آلودگی (مثلاً از گرد و غبار یا آلودگی های بیولوژیکی) توجه نمایند. علاوه بر این، سرعت چرخش چرخ و تعادل نیروهای وارده از جریان هوا نیز باید طوری تنظیم شود که انتقال انرژی بهینه حاصل شده و افت فشار یا اختلال در توزیع هوا به حداقل برسد.

مبدل های حرارتی صفحه ای

مبدل های حرارتی صفحه ای در AHU شامل مجموعه ای از صفحات نازک و موج دار هستند که به صورت لایه های متناوب چیده شده اند و جریان های هوای ورودی و خروجی به صورت جریان های متقابل (یا عرضی) از آنها عبور می کنند. این صفحات معمولاً از آلومینیوم یا پلی پروپیلن ساخته می شوند و انتقال حرارت بین دو جریان هوایی را بدون تداخل مستقیم آنها تسهیل می کنند. در برخی از طراحی های پیشرفته امکان انتقال اندک رطوبت (انرژی پنهان) نیز وجود دارد.

نقش در کیفیت هوای داخلی (IAQ):

• تنظیم دما: پیش گرم سازی یا پیش سرمایش هوای ورودی باعث باثبات ماندن دمای داخلی می شود. ثبات دما کمک می کند که اجزای بعدی مانند فیلترها و سیستم های رطوبت گیری تحت بار کمتری عمل کنند، که به نوبه خود منجر به حفظ کیفیت هوای پاک می شود.
• مقایسه انرژی: اگرچه این مبدل ها در بازیابی حرارت عملکرد بالایی دارند، اما برای انتقال رطوبت به اندازه چرخ های آنتالپی کارآمد نیستند. به همین دلیل، مهندسین ممکن است با افزودن راهکارهای جداگانه برای کنترل دقیق رطوبت، کیفیت هوای داخلی را بهبود بخشند.

ملاحظات طراحی: در انتخاب مبدل حرارتی صفحه ای، نوع ماده پایه (آلومینیوم در مقابل پلاستیک)، طراحی سطح (که مستقیماً بر کارایی انتقال حرارت تأثیر می گذارد) باید در نظر گرفته شوند. ترکیب صحیح این عوامل تضمین می کند که کیفیت هوای داخلی حفظ شده و در عین حال کارایی بازیابی انرژی بهینه باقی بماند.

لوله های حرارتی (Heat Pipes)

لوله های حرارتی دستگاه های محصور و استوانه ای هستند که بر اساس اصول انتقال حرارت فازی عمل می کنند. در این لوله ها از یک مبرد استفاده می شود که بین فازهای تبخیر و تقطیر حرکت می کند. این فرایند منجر به انتقال بسیار کارآمد حرارت می شود.

نقش در کیفیت هوای داخلی (IAQ):

• انتقال حرارتی قوی: لوله های حرارتی کارایی بسیار بالایی دارند و می توانند شیب دمایی بزرگ را مدیریت کنند. قابلیت پیش شرط سازی قوی هوای ورودی، بار سرمایش یا گرمایش را کاهش داده و به این ترتیب امکان ورود هوای تازه بیشتر بدون مصرف اضافی انرژی فراهم می شود.
• قابلیت اطمینان و نگهداری کم: به دلیل طراحی محصور، لوله های حرارتی نیاز به نگهداری کمتری دارند و عملکرد پایدار آن ها در طول زمان تضمین می شود که این امر به بهبود کیفیت هوای داخلی در بلندمدت کمک می کند.

ملاحظات طراحی: انتخاب نوع مبرد (به طور رایج R-134a در کاربردهای تجاری)، ماده ساختار لوله ها و نحوه یکپارچه سازی آن ها در کانال های هوایی AHU از اهمیت ویژه ای برخوردار است. همچنین، مهندسین باید برای کنترل شرایطی مانند لایه بندی دمایی و کندانساسیون در سمت سرد لوله ها برنامه ریزی نمایند.

کویل های حلقه بسته (Run-Around Coils)

سیستم های کویل حلقه بسته از یک مدار مایع بسته استفاده می کنند که دو مبدل حرارتی متفاوت را به هم متصل می سازد: یکی در جریان هوای خروجی و دیگری در جریان هوای ورودی. مایع در حال گردش، حرارت را از هوای خروجی جذب کرده و سپس آن را به هوای تازه منتقل می کند. اگرچه این فناوری شامل قطعات اضافی (مانند پمپ ها، لوله کشی و شیرها) می شود، اما از نظر طراحی انعطاف پذیری بالایی برخوردار است، به خصوص در جاهایی که امکان تبادل مستقیم حرارتی وجود ندارد.

نقش در کیفیت هوای داخلی (IAQ):

• انعطاف پذیری در یکپارچه سازی: سیستم های حلقه بسته به ویژه در برنامه های نوسازی کاربرد دارند؛ جایی که هندسه کانال ها اجازه نصب مستقیم دستگاه های دوار یا صفحه ای را نمی دهد.
• کنترل بهینه: کنترل جداگانه ی پارامترهای مدار مایع اجازه می دهد تا تبادل حرارتی با دقت بیشتری صورت گیرد. این کنترل دقیق به حفظ سطح بهینه دما و رطوبت منجر شده و محیط داخلی را پایدار نگه می دارد.
• افزایش محدوده عملکرد: در شرایطی که دما بسیار پایین یا هوای خورنده وجود دارد، کویل های حلقه بسته می توانند با انتخاب مواد ویژه، در برابر شرایط سخت مقاوم بوده و عملکرد پایداری در بازیابی انرژی داشته باشند.

ملاحظات طراحی: در این سیستم ها، انتخاب پمپ بهینه جهت کاهش مصرف انرژی اضافی، اطمینان از نشت کم مایع و هم راستایی مشخصات عملکردی هر دو مبدل حرارتی از اهمیت زیادی برخوردارند. این موارد تضمین می کند که سیستم از نظر بازیابی انرژی به گونه ای عمل کند که کیفیت هوای داخلی حفظ شود بدون اینکه باعث آلودگی متقابل یا اتلاف انرژی گردد.