تهویه مطبوع و سرمایش

با سیستم تهویه مطبوع و سرمایش ساختمان بیشتر آشنا شویم

سیستم های تهویه مطبوع و سرمایشی در واقع یکی از اساسی ترین تجهیزات ساختمان های امروزی به شمار می روند؛ برای همین لازم است آنها را به صورت کامل معرفی کنیم و بررسی کنیم که این سیستم چیست و چگونه کار می کند و چه انواعی دارد. در واقع این سیستم ها برای این طراحی می شوند تا هوای داخل فضای شما همیشه در شرایط دلپذیر باقی بماند؛ چه از نظر دما، چه رطوبت و چه کیفیت هوا. جالب است بدانید قدمت این فناوری به حدود دو قرن پیش بازمی گردد؛ یعنی در سال ۱۸۵۱ که دکتر جان گری برای اولین بار ایده ساخت دستگاه های سرمایشی را مطرح کرد و موفق شد تا سال ۱۸۸۰ مدلی بسازد که در سردخانه ها برای نگهداری گوشت استفاده می شد. به مرور، ایده تهویه عمومی هم مطرح شد و اولین نمونه های این سیستم ها در آمریکا نصب شدند.

با ورود به قرن بیستم و پیشرفت سریع فناوری، سیستم های سرمایشی به فضاهای عمومی هم راه پیدا کردند. یکی از معروف ترین نمونه های آنها، نصب سیستم تهویه در ساختمان بورس نیویورک بود. از سال ۱۹۰۲ به بعد، دیگر تهویه مطبوع به یک بخش های جدانشدنی از طراحی ساختمان های اداری، تجاری و حتی مسکونی تبدیل شد. امروزه این سیستم ها با امکانات هوشمند، مصرف بهینه انرژی و دقت بالا، نقش کلیدی در آسایش و بهره وری ساختمان ها ایفا می کنند.

اگر بخوایم از حیث فنی بررسی کنیم، سیستم های تهویه مطبوع از منظر مصرف انرژی به دو دسته کلی تقسیم می شوند: سیستم های تمام برقی، مانند چیلرهای تراکمی، اسپلیت کانالی و سیستم های VRF؛ و سیستم هایی که ترکیبی از گاز و برق استفاده می کنند، مانند چیلرهای جذبی و پمپ های حرارتی گازی که به اختصار به آن ها GHP گفته می شود. این تقسیم بندی در انتخاب نوع سیستم بر اساس منبع انرژی در دسترس و بهره وری انرژی تاثیر به سزایی دارد.

و اما از نظر نوع خنک سازی کندانسور باید گفت که سیستم های سرمایش ساختمان و تهویه مطبوع به دو نوع آب خنک و هوا خنک تقسیم می شوند. سیستم های آب خنک مانند چیلرهای جذبی و تراکمی نیازمند برج خنک کننده هستند، در حالی که سیستم های هوای خنک مانند اسپلیت، VRF  و GHP که هوا را مستقیماً برای خنک سازی استفاده می کنند و به برج خنک کننده نیازی ندارند.  حال اگر برویم و از دیدگاه سیال انتقال حرارت بررسی کنیم، می توان به دو نوع سیستم اشاره داشت: سیستم هایی که از آب به عنوان سیال استفاده می کنند (مانند سیستم های چیلر-فن کوئل)، و سیستم هایی که مبرد را مستقیماً در فرآیند خنک سازی به کار می گیرند مثلا مثل اسپلیت ها و VRFها.  در حالت دوم، عملیات سرمایش در اواپراتور انجام شده و هوای داخلی مستقیماً تحت تاثیر قرار می گیرد.

روش انتقال انرژی سرمایی نیز بر اساس نوع لوله کشی یا کانال کشی متفاوت است. در برخی سیستم ها از لوله های فلزی جهت انتقال سیال استفاده می شود. ورق هایی که گالوانیزه یا چند لایه اند و برای دوام بالا به منظور طراحی در این تجهیزات ساخته می شوند. در نوع دیگر این ها، انتقال هوا از طریق کانال کشی انجام می شود که در آن هوا به وسیله دستگاه هایی نظیر هواساز، ایرواشر یا کولر آبی به فضاهای مختلف منتقل می شود. امروزه با توجه به پیچیدگی نیازهای حرارتی و تهویه ای ساختمان ها، اغلب از ترکیبی از این سیستم ها استفاده می شود تا هم بهره وری انرژی به حداکثر برسد و هم کیفیت هوا و راحتی حرارتی برای کاربران فراهم شود. طراحی سیستم مناسب برای هر ساختمان وابسته به عواملی مثل شرایط اقلیمی، نوع کاربری، بودجه و ساختار فنی ساختمان است.

انواع سیستم های تهویه مطبوع

تا به اینجا از چند دیدگاه مدل های مختلف سیستم های تهویه مطبوع رو بررسی کردیم. حالا باید اضافه کرد که سیستم های تهویه مطبوع و سرمایش برای سری های مختلفی از پروژه های ساختمانی طراحی و تولید می شوند و هر کدام از این سیستم ها ویژگی ها و کاربردهای خاص خود را دارند. این سیستم ها علاوه بر تفاوت در نوع سیالِ استفاده شده، در نحوه عملکرد، نوع کاربری و نیازهای فنی هم با هم فرق دارند. با پیشرفت تکنولوژی و افزایش تنوع مدل های مختلف سیستم های تهویه، انتخاب سیستم مناسب با توجه به نیاز پروژه و شرایط خاص ساختمان اهمیت زیادی پیدا کرده است. در نتیجه، برای انتخاب درست سیستم سرمایشی و تهویه مطبوع، لازم است که به دقت به چند عامل مهم مثل نوع ساختمان، مصرف انرژی، شرایط اقلیمی و بودجه مون توجه کنیم.

با توجه به این موضوع، در ادامه دو دسته کلی از سیستم های سرمایشی و تهویه مطبوع را معرفی می کنیم و ویژگی های آن ها را بررسی کنیم. این تقسیم بندی به شما کمک خواهد کرد تا با توجه به نیازهای خاص پروژه خود، سیستم مناسب را انتخاب کرده و جلوی تلف شدن هزینه ها گرفته شود.

سیستم های تهویه مطبوع مستقل

یکی از مدل های اساسی سیستم های تهویه مطبوع، سری های مستقل می باشد که به دستگاه هایی گفته می شود که برای هر واحد به صورت جداگانه نصب و راه اندازی می شوند و قابلیت عملکرد به عنوان سیستم های مرکزی تهویه را ندارند. معمولا این سیستم ها در ساختمان هایی که به چندین واحد مستقل تقسیم می شوند مورد استفاده قرار می گیرند. چه کاربری ساختمان مسکونی باشد، چه اداری و چه تجاری یا غیره. حالا ببینیم که چرا به آن «مستقل» گفته می شود؟ چون در اصل در چنین ساختمان هایی، هر واحد می تواند یک سیستم تهویه مطبوع مستقل داشته باشد که به طور جداگانه دما و همینطور رطوبت آن را کنترل کند. شگفت انگیز است که این دستگاه ها علاوه بر اینکه برای سرمایش مناسب هستند، قابلیت گرمایش در فصول سرد سال را نیز دارند و به طور معمول در فضاهای کوچک تا متوسط کاربرد دارند.

در این دسته بندی، چندین نوع سیستم وجود دارد که قرار است به آن ها بپردازیم. اولین نوع کولر گازی اسپلیت است که از دو بخش اصلی تشکیل می شود که شامل یک یونیت داخلی و یک یونیت خارجی می شود. یونیت داخلی برای این تعبیه شده که هوا را جذب کرده و آن را خنک می کند و یونیت خارجی گرمای هوا را از داخل منتقل می کند. این سیستم ها بیشتر برای فضاهای مسکونی یا تجاری کوچک مناسب هستند و نصب و نگهداری ساده ای دارند.

نوع دیگر سیستم تهویه مطبوع مستقل داکت اسپلیت ها هستند. عملکرد این سیستم خیلی شبیه به کولر گازی است اما برای انتقال هوای خنک به چندین اتاق یا فضای مختلف از یک شبکه کانال استفاده می کند. داکت اسپلیت ها معمولاً در ساختمان هایی که نیاز به تهویه مطبوع در چندین اتاق دارند، مانند منازل بزرگ، دفاتر کاری و تجاری یا فروشگاه ها و بیمارستان ها نصب می شوند. این سیستم ها هم توانایی گرمایش و هم سرمایش را دارند و می توان آن ها را با کانال کشی به اتاق ها متصل کرد.

مینی چیلر هم یکی دیگر از سیستم های تهویه مطبوع مستقل است که به طور معمول در ساختمان هایی کاربرد دارد که تعداد طبقات محدودی دارند؛ مثلا کمتر از ۴ یا ۵ طبقه. این سیستم، مشابه چیلرهای بزرگتر است اما در مقیاس کوچکتر و برای فضاهای با نیاز سرمایش و گرمایش مستقل طراحی شده است. مینی چیلرها معمولاً برای واحدهایی با نیاز به ظرفیت سرمایش و گرمایش بیشتر از کولر گازی یا داکت اسپلیت مناسب هستند، ولی باز هم در مقایسه با سیستم های مرکزی همچنان عملکرد مستقل دارند.

این سیستم ها به دلیل سهولت در نصب و قابلیت کنترل مستقل دما در هر واحد، به خصوص در ساختمان هایی با واحدهای متعدد مورد علاقه و ترجیح کاربران زیادی هستند. علاوه بر این، این سیستم ها امکان نصب کندانسور را در پشت بام یا تراس فراهم می کنند، که در ساختمان هایی با تعداد طبقات کم از نظر فضایی مناسب است.

در مجموع، سیستم های تهویه مطبوع مستقل از جمله گزینه های کاربردی و مقرون به صرفه برای ساختمان هایی هستند که به دنبال یک راه حل ساده و موثر برای کنترل دما و کیفیت هوا در هر واحد به صورت مجزا هستند. این سیستم ها با ویژگی هایی چون نصب آسان، کنترل مستقل و هزینه مناسب، می توانند گزینه خوبی برای بسیاری از پروژه ها باشند.

سیستم های تهویه مطبوع مرکزی

سیستم های تهویه مطبوع مرکزی مدل اصلی دیگر ما هستند که الان قرار است به آن ها بپردازیم. این تجهیزات برخلاف سیستم های تهویه مطبوع مستقل، قادرند گرمایش و سرمایش تمام واحدها و فضاهای یک ساختمان یا پروژه را با استفاده از یک سیستم واحد تامین کنند و به همین خاطر هم به آن ها مرکزی گفته می شود. این نوع سیستم ها بیشتر در پروژه های بزرگ و برای واحدها پرجمعیت مانند برج ها، ساختمان های اداری و تجاری، پاساژها، مراکز تفریحی و سایر ساختمان های بزرگ مورد استفاده قرار می گیرند. دلیل استفاده از این سیستم ها در پروژه های بزرگ، توانایی آن ها در کاهش مصرف برق و بهبود بهره وری انرژی است که موجب کاهش هزینه های عملیاتی و افزایش سطح رفاه و آسایش برای ساکنان می شود.

گفتنی است که یکی از مهم ترین مزایای سیستم تهویه مطبوع مرکزی، کاهش مصرف برق است. این سیستم ها به دلیل طراحی کارآمد، نیاز به استفاده از تجهیزات برق زیادی در هر واحد نداشته و در نتیجه مصرف انرژی به شدت کاهش می یابد. علاوه بر این مزیت، این سیستم ها باعث کاهش نیاز به نصب پست های برق، تابلوهای برق و کنتورهای برق جداگانه برای هر واحد می شوند که این امر به کاهش هزینه های سرمایه گذاری اولیه پروژه کمک می کند. علاوه بر این، در این سیستم ها نیازی به نصب کندانسور بر روی نمای ساختمان یا تراس شما نیست. بنابراین زیبایی نمای ساختمان حفظ شده و صرفه جویی در فضای باز می شود.

طول عمر مفید سیستم های تهویه مطبوع مرکزی معمولاً حدود ۳۰ سال است که این خود نشانگر دوام و اثربخشی بلند مدت آن ها در پروژه های بزرگ است. به علاوه، این سیستم ها معمولاً کیفیت هوای داخلی را بهبود می بخشند چرا که در آن ها از فیلترهای پیشرفته برای تصفیه هوا استفاده می شود.

انواع سیستم های تهویه مطبوع مرکزی بسته به نحوه عملکرد و ویژگی های فنی متفاوت هستند. یکی از رایج ترین انواع سیستم های مرکزی، چیلرهای آبی و هوایی هستند. این سیستم ها معمولاً برای سرمایش و گرمایش فضاهای بزرگ طراحی شده و با استفاده از چیلرهای آبی یا هوایی، هوا را خنک یا گرم می کنند و سپس از طریق سیستم کانال کشی یا فن کویل به داخل فضاهای مختلف منتقل می کنند.

دیگر سیستم متداولی که در این دسته قرار می گیرند، فن کویل ها یا هواسازها هستند. این سیستم ها به طور معمول در پروژه های بزرگ با کاربری های تجاری یا مسکونی که نیاز به تهویه و کنترل دما در فضاهای مختلف دارند، مورد استفاده قرار می گیرند. فن کویل ها این قدرت را دارند که به طور مستقل در هر فضا دمای مطلوب را فراهم کنند و به وسیله شبکه کانال کشی یا لوله کشی با چیلر یا بویلر مرکزی ارتباط برقرار می کنند.

همچنین، سیستم های VRF که مخففVariable Refrigerant Flow به معنی سیستم های جریان مبرد اند، متغیر نیز از دیگر گزینه های سیستم تهویه مطبوع مرکزی هستند که در سال های اخیر خیلی محبوب شده اند. این سیستم ها به گونه ای طراحی شده اند که می توانند به صورت مستقل دمای هر واحد را تنظیم کنند، در حالی که از یک واحد مرکزی برای تامین مبرد استفاده می کنند. تازه این سیستم ها بسیار کارآمد هستند و از نظر مصرف انرژی و کنترل دقیق دما هم مزایای قابل توجهی دارند.

در نهایت، انتخاب سیستم تهویه مطبوع مرکزی مناسب بستگی به نوع پروژه، شرایط اقلیمی، بودجه و نیازهای خاص ساختمان دارد. این سیستم ها می توانند در بسیاری از پروژه ها، به خصوص در فضاهای بزرگ و پرجمعیت، گزینه ای ممتاز و مقرون به صرفه باشند.