به آگهی سرای 118 خوش آمدید

چیلر و هواساز در سیستم های سرمایش و گرمایش

چیلر و هواساز را می توان از رایج ترین تجهیزات صنعتی تهویه مطبوع بشمار آورد. وجود جریان هوای سالم و عاری از هرگونه آلودگی که دارای دما و رطوبت مناسبی باشد، بر روی شرایط فیزیکی و روانی ساکنین بسیار اثرگذار خواهد بود. به دلیل اینکه تامین چنین شرایطی امری تخصصی است، در این گزارش با استفاده از اسناد فنی دستگاه ها و راهنمایی اطلاعات به دست آمده از شرکت مهندسی تهویه نگار سعی می کنیم نکات مربوط به تهویه مناسب ساختمان های مسکونی بر اساس استاندارد ها را به طور کامل بررسی نماییم.

البته سیستم های متنوع دیگری مانند روفتاپ پکیج، سیستم وی آر اف، اسپلیت و داکت اسپلیت هم به عنوان دستگاه های مدرن تهویه در بازار وجود دارند اما در این مقاله تمرکز ما بیشتر بر روی چیلر و هواسازها بوده و کاربرد آن ها را توضیح خواهیم داد.

سیستم های سرمایشی و گرمایشی ساختمان

به منظور تامین دمای آسایش و تنظیم مقدار جریان هوا با رطوبت مناسب، ابتدا باید به این نکته توجه کنیم که بر اساس شرایط محیطی و اینکه در کدام فصل سال هستیم ممکن است تجهیزات تهویه کمی متفاوت از یکدیگر باشند. به طور مثال در زمستان سیستم گرمایشی و در تابستان سیستم سرمایشی نیاز داریم.

سیستم های سرمایشی و گرمایشی ساختمان

شرایط اقلیمی و جغرافیای محل نصب تجهیزات سرمایشی و گرمایشی هم مهم است. ممکن است یک دستگاه سرمایشی برای شهری مثل تهران یا قزوین مناسب باشد اما همان سیستم جوابگوی نیازهای برودتی در شهری مثل اهواز یا بندر عباس نباشد. در نتیجه انتخاب سیستم مناسب نیاز به علم و تجربه دارد و حتما قبل از خرید چنین سیستم هایی با مشاوران و متخصصان حوزه تهویه مطبوع مشورت کنید.

البته برخی از سیستم ها نیز به طور همزمان قادر به تامین سرمایش و گرمایش هستند و به آن ها سیستم های سرمایشی گرمایشی گفته می شود.

هواساز چیست و چه کاربردی دارد؟

هواساز دستگاهی است که از یک سری فن و کویل های آب سرد و گرم ساخته شده و مجهز به فیلترهای مخصوصی است و می تواند ضمن تصفیه و فیلتر نمودن جریان هوا، میزان رطوبت آن را هم تعیین کند. انواع دستگاه هواساز معمولا برای سالن های یکپارچه یا فضاهای مشترک پاساژها و مراکز تفریحی که دارای محیط های مستقل نیستند کاربرد دارد.

به همین دلیل در پروژه های مسکونی، تجاری و یا اداری که برای هر اتاق یک سیستم گرمایشی یا سرمایشی نیاز داریم از هواساز معمولا استفاده نمی کنیم.

به طور کلی 3 نوع هواساز در بازار تعریف شده است:

  • هواساز معمولی
  • هواساز هایژنیک یا بیمارستانی
  • هواساز سقفی تو کار

چیلر و هواساز در سیستم های سرمایش و گرمایش

نوع معمولی اغلب در پروژه های اداری و تجاری استفاده می شود همچنین در پروژه هایی که نیاز به هوای خیلی تمیزی ندارند مانند رستوران ها، از این نوع دستگاه استفاده می شود. هواساز معمولی دارای یک بدنه فلزی از جنس ورق گاوانیزه هست و دارای یک الی دو فیلتر با کویل سرمایشی و گرمایشی است.

اما هواسازهای بیمارستانی به دلیل لزوم رعایت استاندارهای خاص بهداشتی در اتاق عمل بیمارستان ها و مراکز درمانی یا اتاق های تمیز مورد استفاده قرار می گیرد. در این نوع هواساز از فیلترهای حساس تر که قدرت تصفیه بالایی دارند و همچنین قطعاتی که آلودگی کمتری ایجاد می کنند استفاده می شود تا شرایط تهویه بیماران به طور مطلوب تری تامین شود.

چیلر و هواساز در سیستم های سرمایش و گرمایش

همچنین این نوع هواساز هایژنیک برای تولید قطعات صنعتی حساس همانند تجهیزات اندازه گیری دقیق نیز کاربرد دارد. در سال های اخیر با ورود بیماری کووید 19 و انتشار سریع آن در جهان و اعلام پاندامی توسط سازمان بهداشت جهانی، نقش تهویه مطبوع در انتقال بیماری کرونا بیش از پیش مورد توجه قرار گرفت و استفاده از هواساز هایژنیک به شدت گسترش یافت.

هواساز سقفی توکار(Compact AHU) دستگاهی است بسیار مشابه فن کویل سقفی توکار(Concealed fan coil) که صرفا به دلیل کمبود فضای موجود جهت نصب، در سقف کاذب نصب می شود. به دلیل ابعاد کوچک، عملا نمی توان بسیاری از تجهیزات یک هواساز را در آن تعبیهکرد و به عقیده بسیاری از مهندسان یک هواساز اصولی نیست. عواملی مثل قیمت پایین و ابعاد کوچک سبب استفاده از آن در برخی از پروژه ها شده است اما مشکلات زیادی دارند.

چیلر چیست و چه کاربردی دارد؟

چیلر جزو سیستم های سرمایشی است. یعنی دستگاه چیلر اغلب به عنوان تولید کننده آب سرد در محدوه دمایی 7 درجه سانتی گراد مورد استفاده قرار می گیرد. مهندسان مکانیک عنوان می کنند که از چیلر می توان برای تامین گرمایش هم استفاده کرد اما این موضوع بستگی به این دارد که از لحاط فنی و اقتصادی قابل صرفه باشد. .

طبق توضیح فوق باید دقت کنیم که خود چیلر به تنهایی قادر به ایجاد سرمایش نیست و یک دستگاه است که به ما آب سرد تحویل می دهد. این آب سرد توسط تجهیزات دیگری مانند فن کویل یا هواساز استفاده می شوند تا بتوانیم جریان هوا را از طریق جریان آب سرد خنک نماییم.

زمانی که آب سرد در داخل لوله های مبدل های گرمایی (تعبیه شده در داخل فن کویل یا هواساز) جریان می یابد، سیستم به صورت سرمایش عمل می کند. زمانی هم که آب گرم موتورخانه یا پکیج در داخل هواساز یا فن کویل ها جریان یابد، می توانیم جریان هوای گرم داخل فضای اتاق ها ایجاد کنیم.

آب سرد خروجی از چیلر، از طریق ابزاری به نام پمپ، به فن کویل های نصب شده در داخل ساختمان ها ارسال می کنند و در آنجا با ایجاد گردش جریان هوای سرد با دمای کمتر از دمای محیط، سبب ایجاد سرمایش و خنک کاری واحدهای ساختمان می شود. در شکل زیر می توانید فرآیند سرمایش فضای داخلی ساختمان توسط چیلر و فن کویل را مشاهده کنید.

چیلر و هواساز در سیستم های سرمایش و گرمایش

شناخت انواع چیلر(چیلر تراکمی یا جذبی)

برای انتخاب صحیح چیلر، باید بدانیم که بر چه اساسی آن ها توسط فروشندگان یا سازندگان دسته بندی می شوند. اولین و مهم ترین فاکتور آن، نوع سیکل برودتی است. نام این سیکل ها برگرفته از علم ترمودینامیک از رشته مهندسی مکانیک است.

چیلر و هواساز در سیستم های سرمایش و گرمایش

چیلرها بر اساس نوع عملکردشان به دو دسته چیلر تراکمی و چیلر جذبی تقسیم شده اند.

چیلر تراکمی از 4 مولفه اصلی تشکیل می شود:

  1. کمپرسور (واحد متراکم کننده)
  2. کندانسور (واحد تقطیر یا چگالنده)
  3. اواپراتور (واحد تبخیر کننده)
  4. شیر انبساط (اکسپنشن ولو)

چیلرهای تراکمی مجهز به کمپرسور هستند و با فشرده سازی و متراکم نمودن ماده سرمازا در مدار چیلر، سبب به حرکت درآمدن آن بین بخش های مختلف سیکل تراکمی می شود. به همین دلیل به این نوع چیلرها، چیلر تراکمی گفته می شود. کمپرسور به وسیله مصرف جریان برق توسط یک الکتروموتور به حرکت در می آید و عموما چنین چیلری مصرف برق بالایی دارد و در کشورهای اروپایی بعضاً آن را چیلر برقی می نامند.

چیلر و هواساز در سیستم های سرمایش و گرمایش

با وجود مصرف برق بالا، امروزه در اکثر پروژه های صنعتی و مسکونی تا حد ممکن از چیلر تراکمی استفاده می شود.

خود چیلرهای تراکمی هم بر اساس نوع کندانسور به دو دسته رایج تقسیم می شوند:

  • چیلر تراکمی هوا خنک (هوایی)
  • چیلر تراکمی آب خنک (آبی)

چیلرهای هوا خنک به دلیل عدم نیاز به مصرف آب جهت تولید آب سرد، بسیار به صرفه هستند و تها با استفاده از جریان هوای محیط قادر به کارکرد در شرایط آب و هوایی مختلف می باشند اما چیلر تراکمی آب خنک و چیلرهای جذبی باید از برج خنک کننده و جریان آب استفاده کنند و به همین دلیل کاربرد آن ها در برخی اقلیم های شرجی مانند شهرهای شمالی و جنوبی ایران عملا ناممکن می شود

چیلر آبی هم امروزه در اکثر پروژه های زیر صفری مثل سردخانه ها کاربرد بیشتری دارد. اما به دلیل نیاز به کولینگ تاور معمولا نگهداری سخت تری نسبت به چیلر هوایی دارند.

قلب تپنده سیستم های تراکمی، کمپرسور آن است که گران قیمت ترین عضو آن هم محسوب می شود. انواع کمپرسور ها عبارتند از :

  • کمپرسور اسکرو(Screw)
  • کمپرسور اسکرال(scroll)
  • کمپرسور پیستونی(Reciprocating)
  • کمپرسور دورانی(Rotary)
  • کمپرسور سانتریفیوژ(centrifugal)
  • کمپرسورهای توربوکر(oil free)

چیلر جذبی عملکرد متفاوتی نبست به چیلر تراکمی دارد و در ساختار و اجزای آن کمپرسور استفاده نشده است. در چیلرهای جذبی از یک فرآیند شیمیایی با استفاده از آب و نمک مایع(لیتیوم بروماید) توانسته اند آب سرد تولید کنند و تشریح سیکل کاری آن کمی پیچیده تر از چیلر تراکمی است.

امروزه در اکثر موارد از کمپرسورهای اسکرال و اسکرو در ساخت و تولید چیلرهای تراکمی استفاده می شود. معمولا برای ظرفیت های برودتی پایین تر از 100 تن تبرید واقعی، اسکرال جوابگو است و برای بیشتر از این میزان استفاده از کمپرسور اسکرو مناسب تر است. در سال های اخیر شرکت دانمارکی Danfoss از یک سری کمپرسورهای سانتریفیوژ بدون روغن موسوم به توربوکر(oil free turbocor compressor) استفاده کرده که بسیار ضریب اصطکاکی پایینی دارد اما چندان تاکنون رایج نشده اند.

در سیستم جذبی از تجهیزات دیگری مثل ژنراتور و پمپ استفاده شده است.چیلرهای جذبی برای عملکرد خود به انرژی گرمایی نیاز دارند که می توان آن را به طور مستقیم از مشعل های حرارتی با مصرف سوخت های گازی یا گازوییل تامین کرد و یا از طریق آب گرم یا انرژی های اتلافی. اما به طور معمول از مشعل استفاده می شود که در چنین حالتی آن را چیلر جذبی شعله مستقیم(دایرکت فایر) می نامند.

در صورت استفاده از سیستم جذبی شعله مستقیم می توان همزمان سرمایش و گرمایش ساختمان را تامین کرد چرا که از همان مشعل که انرژی مورد نیاز چیلر را تهیه می کند، می توان برای گرم نمودن آب دیگ نیز استفاده کرد

واقعیت این است که امروزه حتی شرکت های بزرگ تولید کننده چیلر نظیر Carrier، York، Trane، Toshiba، Samsung، Hitachi و.. نیز کمتر این محصول را تولید می کنند چون بازدهی انرژی مناسبی ندارد.

به دلیل اینکه چیلر جذبی تحت شرایط خلا(Vacuum) کار می کند، کوچکترین نشتی، کاهش راندمان یا ضریب عملکرد(COP) را در پی دارد. از طرفی به دلیل استفاده از مواد خورنده لیتیوم بروماید، عمر مفید چیلر جذبی بسیار پایین است. به همین دلیل در روند رشد چیلرهای جذبی روش هایی جهت بهبود راندمان دستگاه مثل استفاده از چیلر جذبی دو اثره یا سه اثره و یا استفاده از سیستم هایی مانند پمپ وکیوم جهت اثبات شرایط خلاء استفاده شده اما باز هم به نسبت چیلرهای تراکمی راندمان بسیار پایین دارند.

چگونه چیلر و هواساز انتخاب کنیم؟

 

ابتدا باید کاربری مد نظر شما مشخص شود که دقیقا با چه هدفی قصد استفاده از چیلر یا هواساز را داریم. به طور مثال اگر از یک چیلر قصد داریم برای خنک کاری ماشین آلات خطوط تولید استفاده کنیم و در فصول سرد و گرم سال فارغ از شرایط دمایی تحت شرایط کاری قرار دارد، باید به شرکت تولید کننده اطلاع کافی دهیم که هدف ما برودت صنعتی است.

اما اگر فقط قرار است برای تهویه مطبوع ساختمان تجاری، اداری یا مسکونی قصد تامین جریان هوا و دمای آسایش را داریم، شرایط کمی متفاوت است.

لذا ابتدا باید هدف و کاربری پروژه مشخص باشد. سپس میزان ظرفیت دستگاه باید مشخص باشد که تعیین آن طبق اصولی انجام می شود که وظیفه کارشناسان تاسیسات حرارتی و برودتی است و معمولا این افراد دارای مجوز از نظام مهندسی ساختمان هستند.

تعیین ظرفیت برودتی صحیح دستگاه ها و تجهیزات تهویه مطبوع از دو منظر بسیار مهم است. اول اینکه در صورتی که اشتباه محاسباتی اگر صورت بپذیرد از لحاظ فنی، سرمایش و گرمایش ساختمان دچار مشکل می شود. مورد دوم هم بحث ضرر و زیان مالی است که سبب می شود کارفرما یا مشتری به دنبال اصلاح و یا حتی تعویض دستگاه باشد. برخی اوقات به قدری انتخاب غلطی در مورد سیستم تهویه صورت می گیرد که فقط باید آن را تعویض نمود و جای اصلاح نیز باقی نمانده است. لذا همیشه توصیه اکید ما این است که انتخاب و اجرای سیستم های تهویه مطبوع و برودتی را به کارشناسان و شرکت های خبره این حوزه بسپارید.