مقدمه
ایرواشر (Air washer) یکی از سیستم‌های پیشرفته و کارآمد در صنعت تهویه مطبوع است که به دلیل عملکرد چندمنظوره خود، از جایگاه ویژه‌ای در بازار برخوردار است. این دستگاه با بهره‌گیری از فناوری سرمایش تبخیری، علاوه بر تصفیه و فیلتر کردن هوا، به تنظیم دما و رطوبت محیط نیز کمک می‌کند. ایرواشر به عنوان یک گزینه مقرون‌به‌صرفه و کارآمد در مقایسه با سایر سیستم‌های سرمایشی و گرمایشی، مورد استقبال بسیاری از کاربران قرار گرفته است. در این مقاله به بررسی عملکرد، مزایا، معایب و کاربردهای این سیستم خواهیم پرداخت تا شناخت کاملی از قابلیت‌های آن ارائه شود.
ایرواشر چیست؟
ایرواشر (Air washer) یک سیستم ساده و کارآمد برای خنک‌سازی در صنعت تهویه مطبوع است که بر پایه سرمایش تبخیری عمل می‌کند. این سیستم قادر است به عنوان یک واحد رطوبت‌زنی در دستگاه‌های هواساز یا هواسازهای هوازن نیز استفاده شود.
ایرواشر یک دستگاه گرمایشی و سرمایشی با عملکرد چهار فصلی است که علاوه بر افزایش رطوبت هوا، به تصفیه و فیلتر کردن آلودگی‌ها نیز کمک می‌کند. این سیستم در تهویه سوله‌ها و ساختمان‌ها کاربرد دارد. اجزای اصلی ایرواشر شامل فن و موتور الکتریکی متصل به آن، کویل‌های آبگرم متصل به بویلر موتورخانه یا پکیج گازسوز، فیلترها، بدنه و شاسی، سیستم خنک‌کاری تبخیری (شامل افشانک‌ها و پمپ)، حسگرها و کنترلرها است.
قطعات ایرواشر معمولاً از قیمت مناسبی برخوردارند و در مقایسه با سایر سیستم‌های سرمایشی که نیاز به تجهیزات پیچیده‌ای چون چیلر، کمپرسور و کندانسور دارند، ایرواشر مصرف برق کمتری دارد و هزینه‌های پایین‌تری در نصب و نگهداری به همراه دارد. از این رو، این سیستم به عنوان یکی از مزایای برجسته خود شناخته می‌شود. مهم‌ترین اجزای ایرواشر عبارتند از: پمپ، افشانک‌های تزریق آب، فیلترها و نوع فن مورد استفاده در آن.
اجزایی تشکیل دهنده ایرواشر
• فن دمنده
• پمپ سیرکولاسیون
• نازل‌های آب پاش
در ایرواشر، هوای محیط توسط فن دمنده وارد محفظه می‌شود و پمپ سیرکولاسیون آب موجود در تشتک را به سمت کلکتور نازل‌های آب پاش هدایت می‌کند. نازل‌ها آب را به صورت اتمیزه در جریان هوا پاشیده و بخش زیادی از این آب به دلیل جذب گرمای نهان تبخیر از هوای عبوری، بخار می‌شود. این فرآیند باعث می‌شود هوا با دریافت رطوبت بخار آب، تا حد زیادی خنک شود و به دمای مرطوب نزدیک گردد.
ایرواشر همچنین قابلیت تأمین هوای گرم در فصل سرما را نیز دارد. برای این کار کافی است که یک کویل گرمایشی در مسیر جریان هوا قرار گیرد. با استفاده از آب یا بخار آب گرم، دمای هوای عبوری به طور مشابه به فرایند گرمایش در هواسازها یا هوارسان‌ها، افزایش می‌یابد. همچنین، معمولاً ایرواشرها دارای یک لایه فیلتر فلزی هستند که برای فیلتراسیون جریان هوا تعبیه شده‌اند.
همچنین ایرواشر به عنوان سیستم رطوبت‌زنی در دستگاه‌های هواساز یا هوارسان مورد استفاده قرار می‌گیرد. به‌ویژه در فصول سرد سال که هوا خشک است، ایرواشر روشی ساده و مؤثر برای تنظیم رطوبت هوا، بهبود راحتی تنفسی و حفظ سلامتی پوست افراد فراهم می‌آورد.
دسته بندی ایرواشر
معیار اصلی برای دسته‌بندی ایرواشرها، میزان رطوبت‌زنی آن‌ها است.
ایرواشرها معمولاً در سه کلاس 4، 6 و 8 دسته‌بندی می‌شوند. به این معنا که در دستگاه‌های با کلاس 8، میزان رطوبت‌زنی و کاهش دمای هوا نسبت به کلاس‌های 6 و 4 بیشتر است. بنابراین، بسته به نوع کاربری فضا، دمای مورد نیاز و محدودیت‌های تأمین آب مصرفی، انتخاب کلاس مناسب ایرواشر برای هر پروژه انجام می‌شود.
به همین ترتیب، برای دستگاه‌های با کلاس 8، معمولاً پمپ بزرگتر و تعداد نازل‌های بیشتری مورد نیاز خواهد بود. به‌طور تقریبی، دبی پمپ سیرکولاسیون ایرواشرها بر اساس کلاس دستگاه به شرح زیر است :
• کلاس 4 : به ازای هر 1000 cfm هوای عبوری، 1.5 متر مکعب در ساعت
• کلاس 6 : به ازای هر 1000 cfm هوای عبوری، 1.8 متر مکعب در ساعت
• کلاس 8 : به ازای هر 1000 cfm هوای عبوری، 2.3 متر مکعب در ساعت
مزایا و معایب ایرواشر
در تحلیل ویژگی‌های ایرواشر، می‌توان مزایا، معایب و کاربردهای آن را به شرح زیر بیان کرد :
مزایا :
• قیمت بسیار پایین‌تر نسبت به سیستم‌های مشابه مانند روفتاپ پکیج یا ترکیب چیلر و هواساز
• وزن سبک و نیاز به زیرسازی کمتر برای نصب دستگاه
• تأمین هوای تازه و ایجاد فشار مثبت در فضا
• ساده‌ترین مکانیزم رطوبت‌زنی برای دستگاه‌های هواساز یا هوارسان
معایب :
• کاهش کمتر دمای هوا در مقایسه با سیستم‌های مشابه مانند روفتاپ پکیج یا ترکیب چیلر و هواساز
• عدم کارایی در شرایط اقلیمی مرطوب
• عدم مناسب بودن برای فضاهایی مانند سالن‌های ورزشی که در آن‌ها فعالیت بدنی باعث افزایش گرمای نهان می‌شود، همچنین در مکان‌های عمومی مانند تالارها که جمعیت زیاد باعث دفع گرمای نهان بالایی می‌شود
• عدم قابلیت کنترل دمای هوای خروجی در فصل گرما، بر خلاف دستگاه‌های هواساز یا هوارسان
• مصرف بالای آب
تفاوت ایرواشر با هواساز
تفاوت اصلی بین ایرواشر و هواساز در روش خنک‌سازی محیط است. در ایرواشر، خنک‌سازی هوا از طریق تبخیر آب و تماس هوا با ذرات آب انجام می‌شود، در حالی که در هواساز، هوای خنک از طریق کویل‌های سرمایشی و چیلرها تولید می‌شود که قادر است دمای هوا را به میزان قابل توجهی پایین‌تر از ایرواشر کاهش دهد.
عملکرد ایرواشر در حالت گرمایش
سیستم ایرواشر در حالت گرمایشی از کویل‌های آبگرم یا بخار داغ استفاده می‌کند که به دستگاه‌های دیگ آبگرم، پکیج یا دیگ بخار (بویلر) متصل هستند. در دستگاه‌های ایرواشر با سایز کوچک، ممکن است به پکیج‌های گازسوز دیواری یا زمینی وصل شود. در این سیستم، با جریان آبگرم در لوله‌های مارپیچی کویل، فن هوا را از روی این لوله‌ها عبور می‌دهد و با افزایش دما، هوای گرم را به فضای داخلی منتقل می‌کند. این سیستم در حالت گرمایشی عملکرد خوبی دارد و قدرت گرمایی بالایی ارائه می‌دهد. ساختار آن مشابه سیستم گرمایشی هواسازها است. از مزایای این سیستم می‌توان به این نکته اشاره کرد که در ساختمان‌ها یا سوله‌ها، به سیستم‌های گرمایش جانبی نیازی نیست و توان سرمایشی و گرمایشی آن بسیار مناسب است. همچنین، با حذف سیستم‌های گرمایشی جانبی، هزینه‌های کلی تجهیزات سرمایشی و گرمایشی کاهش می‌یابد.
در فرآیند گرمایش، هوا همزمان فیلتر شده و در صورت لزوم با نصب تجهیزات رطوبت‌زنی می‌توان از خشکی هوای زمستان و مشکلات ناشی از آن بر سیستم تنفسی و پوست جلوگیری کرد. این قابلیت، امکان کنترل سطح رطوبت هوا را فراهم می‌آورد. بنابراین، یکی از مزایای برجسته این سیستم، توانایی تنظیم دقیق دما و رطوبت هوا به همراه حذف آلاینده‌ها و ایجاد محیطی سالم‌تر است.
عملکرد ایرواشر در حالت سرمایش
عملکرد سیستم سرمایش ایرواشر کاملاً متفاوت از گرمایش آن بوده و بر اساس مکانیزم سرمایش تبخیری، مشابه کولرهای آبی، عمل می‌کند. این روش به دلیل حذف کمپرسور و مکانیزم تبریدی، هزینه‌های تولید را کاهش داده و قیمت تمام‌شده دستگاه را به میزان قابل‌توجهی کمتر می‌کند که از مزایای رقابتی آن محسوب می‌شود. فرآیند به این صورت است که نازل‌های پرفشار، آب را به صورت اسپری به جریان هوای عبوری تزریق کرده و آن را به ذرات بسیار ریز تبدیل می‌کنند. این ذرات ریز، با تمایل بالایی برای تبخیر، حرارت هوا را جذب کرده و باعث کاهش دمای آن می‌شوند.
هوای خنک شده در حالت سرمایشی نیز مانند حالت گرمایش از فیلتر عبور کرده و به دلیل ترکیب با بخار آب حاصل از تبخیر، رطوبت نسبی آن افزایش می‌یابد. با این حال، امکان تنظیم رطوبت در این حالت وجود ندارد و همواره سطح رطوبت بالا می‌رود. این ویژگی، ایرواشر را برای استفاده در مناطق مرطوب نامناسب می‌سازد و از معایب این سیستم به شمار می‌رود. بنابراین، ایرواشر بهترین عملکرد را در مناطق با اقلیم خشک و نیمه‌خشک دارد که با آب‌وهوای اکثر مناطق ایران سازگار است.
به طور کلی، عملکرد ایرواشر در حالت گرمایش بسیار کارآمد بوده و نیازمند تجهیزاتی مکمل مانند بویلر یا پکیج برای گرم کردن آب و ارسال آن به کویل تعبیه‌شده در دستگاه است. اما در حالت سرمایش، کارایی آن به میزان رطوبت هوای محیط وابسته است. این دستگاه برای مناطق مرطوب، مانند شهرهای ساحلی، گزینه‌ای مناسب به شمار نمی‌آید؛ چرا که توانایی کاهش رطوبت هوا و خنک‌سازی مؤثر در چنین شرایطی را ندارد.
میزان ظرفیت سرمایش ایرواشر
ظرفیت سرمایشی ایرواشر مستقیماً به شرایط اقلیمی شهر محل نصب بستگی دارد. به طور کلی، دستگاه‌های تبخیری مانند ایرواشر، کولر آبی یا زنت، قادرند دمای هوا را حداکثر تا حدود ۳ درجه بالاتر از دمای مرطوب (حباب تر) آن منطقه کاهش دهند. با توجه به تنوع گسترده شرایط آب‌وهوایی در ایران، حتی شهرهای نزدیک به یکدیگر ممکن است دمای مرطوب متفاوتی داشته باشند که بر عملکرد و کارایی ایرواشر تأثیر می‌گذارد.
نتیجه‌گیری
ایرواشر با ترکیبی از قابلیت‌های سرمایشی، گرمایشی، و تصفیه هوا، یک راه‌حل جامع برای ایجاد محیطی راحت و سالم در ساختمان‌ها و سوله‌ها ارائه می‌دهد. مزایای این سیستم شامل هزینه پایین، مصرف انرژی کمتر، و سهولت نصب و نگهداری، آن را به انتخابی مناسب برای بسیاری از اقلیم‌ها تبدیل کرده است. با این حال، محدودیت‌هایی مانند کاهش کارایی در مناطق مرطوب و عدم تنظیم دقیق دمای هوای خروجی در فصل گرما، باید در نظر گرفته شود. انتخاب ایرواشر به عنوان یک راهکار تهویه مطبوع، مستلزم ارزیابی دقیق نیازهای پروژه و شرایط اقلیمی محل نصب است تا حداکثر بهره‌وری و کارایی حاصل شود.