سیستم تهویه مطبوع

یک کدام از مباحث بسیار اصلی و پر کاربرد در صنعت و دانش مکانیک، «سیستم‌های گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع» (Heating, Ventilation and Air Conditioning) می باشند.

این سیستم‌ها را می‌توان به طور اختصاری با اسم HVAC اکران بخشید. نکته مهمی که بایستی به آن اشاره نمود این میباشد که تهویه مطبوع بخشی از دانش HVAC میباشد البته در بخش اعظمی از حالات و صنعت های این دو کلمه را یکسان در نظر می گیرند و با اسم تهویه مطبوع و HVAC آیتم مطالعه قرار میدهند.

سیستم گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع، بخش مهمی از یک ساختمان شهری، تجاری و صنعتی را در بر می گیرد. دقت نمایید که یک سیستم مطلوب تهویه مطبوع با هدف در اختیار گرفتن دما، رطوبت و کیفیت هوای ساختمان ساخت میگردد و هدف از در اختیار گرفتن این پارامترها ساخت و ساز یک فضای راحت میباشد که بتوان در آن به کارها فردی و فعالیت پرداخت. دانش تهویه مطبوع کاربرد بسیار متعددی در پباده سازی اتاق پاک و همینطور در دست گرفتن آلاینده‌ها در اتاق پاک داراست.

این مقاله در آغاز به طور دقیق مفاهیم کلی آیتم به کار گیری در سیستم تهویه مطبوع و سیستم‌های HVAC را گزینه مطالعه قرار می دهد. درپی انواع قسمت‌های موجود در یک سیستم تهویه مطبوع و HVAC مانند سیستم گرمایش و سرمایش، آیتم تحلیل قرار می گیرد و بعداز آن شیوه همت سیستم تهویه مطبوع و HVAC ذکر می شود و در انتهای مقاله نیز گونه های گوناگون سیستم‌های تهویه مطبوع به همراه مزایا و کاربردهای آنها گزینه مطالعه قرار میگیرد. همینطور به حساب آوردن پارامترهای متعدد تهویه مطبوع در مقاله «نمودار سایکرومتریک» آیتم مطالعه قرار گرفته میباشد.

HVAC چه می باشد؟

همان گونه که اشاره شد، سیستم HVAC خلاصه گردیده عبارت گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع میباشد. بدین ترتیب همانگونه که از اسم آن پیداست، این سیستم از سه مجموعه گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع تشکیل می شود که در ادامه به طور مختصر معرفی میشوند. بخش نخستین در یک سیستم HVAC، گرمایش میباشد. گرمایش بخشی میباشد که در آن هوای داخل ساختمان را با استعمال از رادیاتورها یا این که سیستم‌های ایجاد هوا گرم می‌نمایند.

همانگونه که اشاره شد، بخش دوم در سیستم HVAC تهویه اسم دارااست. تهویه نیز فرایندی میباشد که طی آن هوای پاک در مجموعه باقی می ماند و هوای آلوده و کثیف به فضای خارج منتقل می‌گردد. این پروسه سبب ساخت چرخش در هوای داخلی نیز میگردد و رطوبت مازاد موجود در سیستم را از فی مابین می برد.

اعتنا فرمایید که پروسه تهویه، معمولا با به کار گیری از سیستم‌های مکانیکی انجام می شود که‌این سیستم‌ها دربرگیرنده یک‌سری فن می‌باشند. فن یکی‌از گونه های توربوماشین‌ها میباشد. توربوماشین‌، ماشین‌ مکانیکی دواری میباشد که در آن‌، انرژی بین ماشین و سیال و به جهت جنبش دینامیکی ماشین منتقل می گردد و کاربرد بسیار متعددی در دانش مکانیک و آیرودینامیک دارااست. مباحث مرتبط با توربوماشین در بلاگ پارس کول و مقاله «توربوماشین (Turbomachinery) — به لهجه بی آلایش» به طور جامع آیتم آنالیز و مطالعه قرار گرفته میباشد.

بخش سوم از سیستم HVAC، گروه تهویه مطبوع میباشد. این سیستم، دمای اتاق را پایین میاورد و از گروه‌ای دربرگیرنده هوای خنک و یا این که آب خنک تشکیل می‌گردد. سیستم تهویه مطبوع وظیفه در دست گرفتن سطح رطوبت مو جود در هوای اتاق را نیز به عهده داراست. این مورد ها و به‌دنبال مقاله به طور ظریف آیتم مطالعه قرار خواهند گرفت.

براین اساس همانگونه که اشاره شد، سیستم‌های HVAC را می‌توان دربرگیرنده طیف وسیعی از سیستم‌های تهویه مطبوع، برای مثال سیستم‌های خنک کننده خانگی تا سیستم‌های بسیار گسترده و پیچیده صنعتی دانست. پباده سازی یک سیستم تهویه مطبوع مطلوب، نیاز به استفاده از اصول موجود در علم ها ترمودینامیک، مکانیک سیالات و انتقال حرارت داراست. به طور رایج به یک سیستم HVAC، سیستم تهویه مطبوع نیز میگویند هرچند همانگونه که اشاره شد، سیستم تهویه مطبوع زیر گروه‌ای از سیستم HVAC میباشد.

باکس‌های بزرگی که در قسمت بالای ساختمان‌ها یا این که اداره ها مشاهده میشوند، مثال‌ای از سیستم‌های HVAC میباشند. در واقع این بخش‌ها، بخش‌های قابل روءیت سیستم HVAC را تشکیل میدهند. همان گونه که اشاره شد، سیستم گرمایش و سرمایشی که در منزل‌های مسکونی مشاهده میگردد نیز پایین مجموعه‌ای از سیستم‌های HVAC می باشند. این سیستم‌ها ممکن میباشد با سیستم‌های گسترده تهویه مطبوع و HVAC تفاوت‌هایی داشته باشند اما در اکثری از حالت، مانند اصول اساس، طریق کوشش و راندمان، دقیقا شبیه با سیستم‌های گسترده و تجاری تهویه مطبوع و HVAC کار می‌نمایند.

انواع سیستم‌های تهویه مطبوع و HVAC

در بخش اعظمی از موردها، گرمایش و سرمایش، نیمه از انرژی را تشکیل می دهد که اشخاص متعدد در زمان زندگی خود مصرف می‌نمایند. براین اساس گزینش یک سیستم مطلوب HVAC که بتواند راحتی و آسایش شما‌را تامین نماید و انرژی زیاد و مازاد را مصرف نکند، اهمیت بسیار متعددی داراست.

در پی بعضی از طرز‌های گزینش یک سیستم تهویه مطبوع و HVAC به خوبی بیان شده میباشد. اشخاصی که محل سکونت آن ها در آب و هوای سرد یا این که گرم جای‌دارد می بایست از سیستم‌های تک مرحله به کار گیری نمایند. این سیستم‌ها طوری پباده سازی گردیده‌اند که بتوانند صرفا سوز و سرما یا این که گرما ساخت و ساز نمایند.

این سیستم‌ها ارزان می‌باشند و در سوی مقابل، بازدهی بسیار پایینی نیز دارا هستند. نکته دیگر این میباشد که‌این سیستم‌ها در مجموع حالات و حتی هنگامی که به آنها احتیاجی نباشند نیز با کل گنجایش خودکار می‌نمایند و این زمینه مصرف انرژی آنان را به شدت ارتقا میدهد.

نوع توسعه یافته‌تری از سیستم‌های تهویه مطبوع و HVAC نیز وجود دارااست که در آنها برای کاهش مصرف انرژی، از حرفه با سرعت‌های گوناگون به کارگیری می شود. ولی همچنان این نوع از فن‌ها در مقابل سیستم‌های یکسری مرحله تلاش و راندمان تحت‌تری دارا‌هستند و برای به کار گیری در طی دوران مقطع زیاد، سیستم‌های گران محسوب میگردند.

سبک سوم از سیستم‌های تهویه مطبوع و HVAC «سیستم‌های حیطه‌ای» (Zoned Systems) میباشند. این سیستم‌ها برای گرمایش و سرمایش قسمت خاصی از منزل گزینه به کار گیری قرار می گیرند.

این فعالیت را مهندسان مکانیک با پباده سازی و قرار دادن دمپرهایی داخل روزنه یا این که داکت انجام می دهند. این دمپرها بضاعت و توان این را دارا‌هستند که به طور انتخابی جریان هوا را مسدود و یا این که آزاد نمایند.

در واقع این سبک از سیستم‌های تهویه مطبوع و HVAC از گرمایش و سرمایش بخشی از منزل که کسی در أن حضور ندارد، پرهیز می‌نماید و این یکی خصوصیت‌های بسیار ارزشمند این سیستم به حساب می‌آید.

نوع آخری از سیستم‌های تهویه مطبوع و HVAC نیز سیستم‌هایی میباشند که علاوه بر گزینش دما و ساخت و ساز گرمایش و سرمایش در سیستم، رطوبت را نیز در دست گرفتن می‌نمایند. در بنا شده در این سیستم‌ها از ساخت و ساز کننده رطوبت و از میان غالب آن نیز به کار گیری میگردد. استفاده از این نوع از سیستم‌های تهویه مطبوع برای عده ای که در گوشه و کنار‌های بسیار کم آب یا این که بخشها گرمسیر معاش می‌نمایند بسیار ضروری میباشد.

بعضی از این اشخاص ترجیح می دهند که یکسری عدد وسیله تولید کننده رطوبت یا این که از میان موفق رطوبت را نصب نمایند. بدین ترتیب با به کارگیری از این وسایل و سوای پر‌نور کردن دستگاه تهویه مطبوع، می‌توان رطوبت مو جود در سیستم را کنترل کرد.

سیستم سرمایش

تعداد متعددی از سیستم‌های تهویه مطبوع طوری پباده سازی گردیده‌اند که قابلیت و امکان نصب به وسیله مشتری را دارا‌هستند و شایسته ترین گزینش از دربین این نوع از سیستم‌های تهویه مطبوع کولر‌های کوچک میباشند.

نوع دیگری از سیستم‌های سرمایش نیز حضور دارا‌هستند که برای آب و هوای کم آب مطلوب می باشند. این نوع از سیستم‌ها را «کولرهای آبی‌رنگ» (Evaporative Coolers) می‌نامند. دقت نمایید که‌این نوع از کولرها، هوا را از خارج می‌مکند و آن را از روی پوشال‌ها و مقاطع تر عبور میدهند و در غایت هوای مرطوب و خنک گردیده را به گوشه و کنار اتاق منتقل می‌نمایند.

نحوه عملکرد سیستم‌های تهویه مطبوع و HVAC

صورت زیر به طور پایه‌ای و ظریف، طرز کوشش یک سیستم خاص تهویه مطبوع و HVAC را نشان میدهد. دقت فرمائید که در سیستم‌های تهویه مطبوع و HVAC معمولا یک دستگاه تهیه و تنظیم اتوماتیک وجود داراست که انتخاب می‌نماید فضای اتاق بایستی گرم یا این که سرد خواهد شد. همینطور این دستگاه وظیفه انتخاب سکو حرارتی که دمای اتاق بایستی به آن رسد را نیز به عهده داراست.

نکته مهمی که در شکل بالا مشاهده می شود این میباشد که سیستم فوق طوری پباده سازی شده‌است که سیم پیچ‌ها یا این که کویل‌های مو جود در گروه، امکان گرم یا این که سرد شدن را داشته باشند.

دقت فرمائید که مطابق صورت، سیم پیچ‌ها به وسیله بویلر، گرم و بوسیله چیلر، سرد می شوند. با تمرکز به شکل بالا متوجه می شوید که هوا در آغاز از خارج به داخل سیستم می آید و بعد از روی سیم‌پیچ یا این که کویل‌ها عبور می‌نماید و در غایت بعد از گرم یا این که سرد شدن، به داخل اتاق منتقل میشود.

اعتنا نمائید که به طور همزمان با ورود هوا از سیستم تهویه مطبوع و HVAC به باطن اتاق، قسمتی از هوای اتاق از روش یکی خروجی‌ها به سیستم تهویه مطبوع گشوده میشود. در واقع با به کارگیری از این مراحل، هوای اتاق با هوای نو جایگزین می‌گردد.

نوع دیگری از سیستم‌های تهویه مطبوع حضور دارا‌هستند که‌این سیستم‌ها، سیستم‌های تهویه مطبوع کوچک می‌باشند. طریق سعی این سیستم کلاً اینگونه میباشد که، در آغاز گرما از داخل یک اتاق گردآوری میشود و آنگاه این گرما به خارج از اتاق منتقل می‌گردد و در نتیجه این روند، دمای هوای اتاق کاهش می یابد. این سیستم را می‌توان در جای ‌هایی مانند خودروها دید. مکانیزم تلاش این سیستم به طور ظریف در صورت زیر به تصویر کشیده شده‌است.

مکانیزم بالا نشان میدهد که چه‌گونه یک سیستم گرما را از یک اتاق دریافت می‌نماید و بعد از آن گرمای دریافتی را داخل یک تیم ذخیره می‌نماید و در غایت این گرما را به هوای خارج از اتاق انتقال می دهد.

سیستمی که در صدر نشان داده گردیده، از پنج قسمت اساسی درست شده میباشد و برای سعی درست این شرکت، بایستی مجموع این پنج نصیب به طور درست و هماهنگ کار نمایند.

شیر انبساط

این وسیله باعث تولید یک محدودیت و توقف در مسیر جریان سیال داخل سیستم میشود. نکته دیگر این میباشد که‌این وسیله افت فشار متعددی را نیز در سیستم تولید می‌نماید.

اواپراتور یا تبخیر کننده

اواپراتور یا این که تبخیر کننده این وسیله دربردارنده مبردی میباشد که با استفاده از تبخیر این مبرد، دستگاه کار کشته خواهد بود تا گرمای مو جود در دور و اطراف را از دربین چیره شود. اعتنا نمائید که تبخیر یک فرآیند گرماگیر میباشد. براین اساس مبرد داخل اواپراتور، طی مراحل تبخیر، از فضا گرما می گیرد.

کمپرسور

می‌توان به طور کلی تحت عنوان دسته‌ای از توربوماشین‌ها معرفی کرد. کمپرسور در سیستمی که در ابتدا معرفی شد، قلب تپنده سیستم را تشکیل میدهد. کمپرسور درین سیستم تهویه مطبوع، انرژی و نیروی پیشرانش یا این که تراست ساخت می‌نماید و در نتیجه این نیرو، مبرد درون سیستم به تکان در می آید.

کندانسور

همان طور که اشاره شد گرمای اتاق بوسیله مبرد موجود در تبخیر کننده یا این که اواپراتور اخذ می‌گردد. برای تکمیل چرخه نشان داده گردیده، نیاز می‌باشد که مبرد تبخیر گردیده مجدد و طی فرآیند میعان به حالت مایع بازگردد. این مراحل در کندانسور انجام میشود.

نکته مهمی که می بایست به آن توجه فرمایید این میباشد که فرآیند میعان، یک فرآیند گرماده یا این که گرمازا میباشد. براین اساس کندانسور در‌این پروسه، تحت عنوان وسیله‌ای به حساب می‌آید که گرما را از مبرد به گوشه و کنار خارج منتقل می‌نماید.

بیتزر – فراسکلد – سانیسو – کستل – کوپلند – دانفوس – آلکو