بخش دوم :
جهت کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه، بخش قبلی را مطالعه کنید.
مقدمه
هواسازها با کویل باز گرم‌کن، یکی از اجزای حیاتی و کلیدی در سیستم‌های تهویه مطبوع محسوب می‌شوند که نقش محوری در تأمین شرایط آسایش حرارتی و رطوبتی فضاهای داخلی دارند. این دستگاه‌ها با ترکیب فرآیندهای سرمایش و گرمایش، قادرند دمای هوا و رطوبت نسبی را به صورت کنترل شده و مطابق با نیاز فضا تنظیم کنند. در واقع، هواساز با کویل باز گرم‌کن، نه تنها به کاهش دما در فصل تابستان و تأمین بار برودتی کمک می‌کند، بلکه در فصل زمستان، با گرم کردن هوای ورودی، شرایط آسایش حرارتی مطلوب را برای ساکنان ساختمان ایجاد می‌نماید. عملکرد این نوع هواسازها مبتنی بر عبور جریان هوا از کویل سرمایی و سپس کویل گرمایی است. هوای سرد شده توسط کویل سرمایی پس از آنکه وارد کویل گرمایی می‌شود، دمای آن افزایش یافته و رطوبت نسبی کاهش می‌یابد. این فرآیند باعث می‌شود کنترل دما و رطوبت به شکلی دقیق و پایدار انجام شود، به طوری که هر فضا بتواند شرایط آسایش حرارتی و رطوبتی مورد نظر خود را داشته باشد. در کنار این فرآیندهای حرارتی، فن‌های دمنده هواساز نیز نقش بسیار مهمی در انتقال هوای تهویه شده به تمام فضاهای ساختمان ایفا می‌کنند. انتخاب دقیق نوع و مشخصات فن‌ها، شامل فن‌های سانتریفیوژ و فن‌های پلاگ، با توجه به حجم هوادهی، فشار استاتیک و شرایط مسیر کانال‌ها، از عوامل تعیین‌کننده در بهره‌وری و کارایی کل سیستم تهویه است. با توجه به افزایش هزینه‌های انرژی و اهمیت بهره‌وری، ملاحظات مصرف انرژی در هواسازهای با کویل باز گرم‌کن بسیار مهم هستند. فرآیند عبور هوا از کویل سرمایی و سپس گرم شدن مجدد توسط کویل گرمایی، بخشی از انرژی مصرفی را دوباره به سیستم بازمی‌گرداند و بنابراین می‌تواند مصرف انرژی را افزایش دهد. این مسئله اهمیت طراحی بهینه و انتخاب صحیح تجهیزات، شامل کویل‌ها و فن‌ها، را دوچندان می‌کند تا ضمن تأمین بار حرارتی و برودتی مورد نیاز، مصرف انرژی به حداقل برسد و بهره‌وری سیستم ارتقا یابد. علاوه بر این، فن‌ها، به ویژه فن‌های سانتریفیوژ و فن پلاگ، با توانایی کنترل دقیق جریان هوا و فشار، نقش اساسی در عملکرد صحیح هواساز دارند. فن‌های با طراحی خمیده به عقب یا آئرودینامیکی، اتصال مستقیم یا تسمه‌ای، بهینه‌سازی مصرف انرژی و افزایش راندمان سیستم را ممکن می‌سازند و می‌توانند جایگزین مناسبی برای فن‌های سنتی با راندمان پایین باشند. به طور کلی، ترکیب فرآیندهای سرمایش، گرمایش، کنترل رطوبت و فن‌های مناسب، باعث می‌شود هواساز با کویل باز گرم‌کن، بخشی جدایی‌ناپذیر از سیستم‌های تهویه مطبوع پیشرفته و کارآمد باشد.
هواساز با کویل پیش گرم‌کن
در هواساز با کویل باز گرم‌کن، هوا پس از عبور از کویل سرمایی و قبل از ورود به فضاهای مورد تهویه، از کویل گرمایی عبور می‌کند. این فرآیند باعث می‌شود که با گرم کردن هوا، رطوبت نسبی کاهش یابد و به این ترتیب بتوان دمای خروجی و رطوبت نسبی هوا را به صورت کنترل شده تنظیم کرد.
• عملکرد در تابستان و زمستان :
o در تابستان، کویل سرمایی دمای هوا را کاهش می‌دهد.
o در زمستان، کویل گرمایی دمای هوا را افزایش می‌دهد تا شرایط آسایش حفظ شود.
• کنترل دمای
یک حسگر دما در مسیر هوای خروجی از کویل نصب می‌شود. این حسگر با اندازه‌گیری دمای هوا، فرمان به شیر سه راهه روی مسیر آب تغذیه کویل می‌دهد تا میزان جریان آب تنظیم شده و دمای هوای خروجی ثابت بماند.
• کنترل فضای مورد نظر :
برای کنترل دمای هر فضا، شیر سه راهه‌ای روی مسیر جریان آب کویل باز گرم‌کن نصب می‌شود. با فرمان حسگر، جریان آب کویل باز گرم‌کن تنظیم می‌شود و در نتیجه دمای هوای خروجی و رطوبت نسبی مطابق با نیاز فضا کنترل می‌گردد.
ملاحظات انرژی در هواساز با کویل پیش گرم‌کن
در هواساز با کویل باز گرم‌کن، ابتدا هوای ورودی از کویل سرمایی عبور کرده و سرد می‌شود تا بار برودتی فضا تامین گردد. سپس همان هوا از کویل گرمایی عبور می‌کند تا دمای آن افزایش یابد و رطوبت نسبی کنترل شود. به دلیل این فرآیند، بخشی از انرژی مصرف شده برای سرمایش هوا در کویل سرمایی، دوباره توسط کویل گرمایی مصرف می‌شود تا هوا گرم شود. در نتیجه، این روش باعث خنثی شدن بخشی از انرژی مصرفی می‌گردد. از این منظر، هواساز با کویل باز گرم‌کن از نظر مصرف انرژی سیستم، چندان بهینه نیست و در ساختمان‌هایی که هدف کاهش مصرف انرژی است، گزینه‌ای با صرفه به شمار نمی‌رود.
هواده‌ها (فن‌ها) در سیستم‌های تهویه مطبوع
در دستگاه‌های هواساز، فن‌کویل‌ها و کولرهای آبی، معمولاً از فن‌های سانتریفیوژ برای جابجایی هوا استفاده می‌شود. در این نوع فن‌ها، جریان هوا به صورت شعاعی یا دایره‌ای نسبت به محور فن حرکت می‌کند.
فن‌ها در پنج نوع اصلی طراحی می‌شوند :
1. خمیده به جلو (Forward Curved)
2. خمیده به عقب (Backward Curved)
3. خمیده به عقب به صورت اریب (Backward Inclined)
4. آئرودینامیکی (Airfoil)
5. شعاعی (Radial)
طراحی این فن‌ها به گونه‌ای است که باید هم مقدار جریان هوا مورد نیاز برای تامین بار حرارتی یا برودتی فضا و هم افت فشار استاتیک و فشار دینامیک (سرعتی) را پوشش دهد. فشار کل در این سیستم‌ها برابر با جمع فشار استاتیک و فشار دینامیکی است تا عملکرد بهینه سیستم تهویه تامین گردد.
فن‌های هواساز بر اساس نوع عملکرد
فن دمنده (Supply Fan)
فن دمنده یکی از اجزای کلیدی در دستگاه هواساز است که هوای تولید شده توسط هواساز را به سیستم کانال‌کشی منتقل می‌کند. عملکرد این فن شبیه یک پمپ است؛ با ایجاد اختلاف فشار مناسب، جریان هوای لازم را فراهم می‌کند تا هوا به طور مؤثر به تمامی فضاهای مورد نیاز برسد.
انتخاب فن دمنده مناسب بر اساس حجم هوادهی مورد نیاز (Flow Rate) و کل افت فشار استاتیکی سیستم (Total Static Pressure) انجام می‌شود. افت فشار کل شامل مقاومت‌های داخلی هواساز و همچنین سخت‌ترین مسیر کانال است که فن باید بر آن غلبه کند تا عملکرد بهینه سیستم تهویه تأمین شود.
اهمیت انتخاب فن دمنده مناسب
فن دمنده نه تنها نقش حیاتی در عملکرد هواساز دارد، بلکه یکی از بزرگ‌ترین مصرف‌کنندگان انرژی برق در سیستم محسوب می‌شود. بنابراین انتخاب صحیح فن دمنده، هم برای تأمین دبی هوای مورد نیاز و فشار کافی و هم برای حداقل‌سازی مصرف انرژی حیاتی است. این موضوع مستقیماً بر بهره‌وری سیستم و کاهش هزینه‌های عملیاتی تأثیر می‌گذارد.
برای تضمین انتخاب دقیق، اغلب از نرم‌افزارهای تخصصی تولیدکنندگان فن استفاده می‌شود. این ابزارها با تحلیل پارامترهای پروژه، شرایط محیطی و نیازهای عملکردی، نوع و مشخصات بهینه فن دمنده را مشخص می‌کنند. نتیجه این فرآیند، عملکرد بهینه سیستم هواساز و افزایش راندمان کلی آن است.
فن سانتریفیوژ
فن‌های سانتریفیوژ از پرکاربردترین انواع فن‌ها در سیستم‌های تهویه مطبوع هستند و با استفاده از نیروی گریز از مرکز جریان هوا را به حرکت درمی‌آورند. در این فن‌ها، هوا ابتدا به صورت موازی با محور پروانه (Impeller) وارد شده و سپس توسط نیروی گریز از مرکز به سمت خارج و عمود بر محور پروانه تخلیه می‌شود. این فن‌ها به دلیل توانایی بالا در ایجاد فشار استاتیک زیاد، گزینه‌ای ایده‌آل برای هواسازها و سیستم‌هایی هستند که نیازمند هوادهی با فشار بالا می‌باشند.
انواع فن‌های سانتریفیوژ بر اساس معیارهای مختلف
1. شکل پره‌های پروانه
برای کاربردهایی که نیازمند هوادهی با فشار بالا (معمولاً بالاتر از 2 in.wg) هستند، از پره‌های خمیده به عقب (Backward) استفاده می‌شود. این پره‌ها به دلیل بازده بالاتر و توانایی تولید فشار زیاد، در هواسازها بسیار متداول هستند.
2. نوع مکش
در بسیاری از هواسازها، استفاده از فن‌های سانتریفیوژ با مکش دوطرفه رایج است، به‌ویژه در سیستم‌هایی که هوادهی با حجم بالا مورد نیاز است. این طراحی موجب افزایش کارایی و بهبود جریان هوا می‌شود.
3. روش راه‌اندازی پروانه
فن‌های سانتریفیوژ می‌توانند به وسیله اتصال مستقیم (Direct Drive) یا تسمه‌ای (Belt Drive) راه‌اندازی شوند.
o اتصال مستقیم : کاهش اتلاف انرژی و نیاز کمتر به نگهداری
o اتصال تسمه‌ای : انعطاف در تنظیم دور پروانه و تطبیق با نیازهای خاص
فن پلاگ (Plug Fan)
فن پلاگ نوعی فن شعاعی (Centrifugal) است که مشابه فن سانتریفیوژ هوا را به حرکت درمی‌آورد، اما نحوه ورود و خروج هوا در آن متفاوت است :
• هوا از یک طرف وارد فن شده و پس از حرکت شعاعی به اطراف پرتاب می‌شود.
ویژگی‌ها و مزایا :
1. راندمان بالا : به دلیل طراحی پروانه‌های خمیده به عقب (Backward) و اتصال مستقیم به الکتروموتور، اتلاف انرژی کاهش یافته و عملکرد بهبود می‌یابد.
2. کنترل دقیق جریان هوا : مناسب برای سیستم‌هایی که نیاز به حجم زیاد هوا و فشار مشخص دارند.
3. جایگزین فن سانتریفیوژ : با پیشرفت تکنولوژی، فن پلاگ به عنوان گزینه‌ای کارآمدتر برای فن‌های سانتریفیوژ معرفی شده است.
4. صرفه‌جویی در انرژی : اتصال مستقیم به موتور و طراحی بهینه پروانه موجب کاهش مصرف انرژی می‌شود.
نتیجه‌گیری
هواسازهای با کویل باز گرم‌کن، به عنوان یک راهکار کارآمد برای کنترل دما و رطوبت نسبی فضاهای داخلی، نقش مهمی در بهبود کیفیت هوای داخل ساختمان و افزایش آسایش ساکنان ایفا می‌کنند. این دستگاه‌ها با عبور هوای ورودی از کویل سرمایی و سپس کویل گرمایی، قادرند بار حرارتی و برودتی لازم را تأمین کرده و رطوبت نسبی هوا را به شکل قابل کنترل کاهش دهند. چنین مکانیسمی نه تنها فرآیند سرمایش و گرمایش را به صورت هماهنگ انجام می‌دهد، بلکه امکان تنظیم دقیق شرایط آسایش هر فضا را فراهم می‌آورد، حتی زمانی که سیستم تهویه مرکزی برای کل ساختمان عمل می‌کند. ملاحظات انرژی در هواسازهای با کویل باز گرم‌کن، یکی از چالش‌های اصلی مهندسان طراح است. فرآیند عبور هوا از کویل سرمایی و سپس گرم شدن توسط کویل گرمایی باعث مصرف مضاعف انرژی می‌شود، بنابراین انتخاب بهینه و طراحی صحیح تجهیزات، از جمله کویل‌ها و فن‌ها، اهمیت ویژه‌ای دارد. استفاده از فن‌های دمنده مناسب، از جمله فن‌های سانتریفیوژ با پره‌های خمیده به عقب یا فن پلاگ با راندمان بالا، می‌تواند ضمن تأمین جریان هوای مورد نیاز، مصرف انرژی را بهینه کند و کارایی سیستم را افزایش دهد. علاوه بر این، کنترل دقیق دما و رطوبت با استفاده از حسگرها و شیرهای سه‌راهه، امکان مدیریت مستقل شرایط هر فضا را فراهم می‌کند و باعث می‌شود هواسازهای با کویل باز گرم‌کن، حتی در ساختمان‌های با کاربری‌های متنوع، پاسخگوی نیازهای متفاوت محیطی باشند. در نهایت، ترکیب فرآیندهای سرمایش، گرمایش، رطوبت‌گیری و فن‌های مناسب، به همراه کنترل‌های دقیق، این هواسازها را به راهکاری جامع، کارآمد و قابل اعتماد برای سیستم‌های تهویه مطبوع پیشرفته تبدیل می‌کند که ضمن ارتقای آسایش و کیفیت هوای داخل، بهینه‌سازی مصرف انرژی و افزایش راندمان کلی ساختمان را نیز تضمین می‌نماید.