بخش هفتم :
جهت کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه، بخش‌های قبلی و بعدی را مطالعه کنید.
مقدمه
هواسازهای هایژنیک یکی از اجزای حیاتی در سیستم‌های تهویه مطبوع برای فضاهایی با الزامات بهداشتی خاص هستند. این دستگاه‌ها برای حفظ کیفیت هوای محیط و جلوگیری از آلودگی‌های میکروبی طراحی شده‌اند و اجزای مختلفی چون کویل‌های انتقال حرارت، چراغ‌های UV-C و فن‌های خاص در آنها به کار می‌رود. این تجهیزات در کنار هم به بهبود شرایط هوای محیط، کاهش آلودگی‌ها و افزایش عمر سیستم کمک می‌کنند.
کویل‌های انتقال حرارت در هواسازهای هایژنیک
در هواسازها، برای تنظیم دمای هوای وارد شده به فضا، از مبدل‌هایی به نام "کویل‌های انتقال حرارت" استفاده می‌شود. این کویل‌ها در مسیر جریان هوا قرار دارند و وظیفه آنها تغییر دما از طریق تبادل حرارت است. انواع مختلفی از کویل‌ها برای این منظور طراحی شده‌اند که شامل کویل‌های آبی و کویل‌های DX می‌شوند.
نوع کویل‌ها و مواد مورد استفاده
کویل‌های معمول در هواسازها از نوع Fin & Tube هستند که دارای لوله‌های مسی و فین‌های آلومینیومی می‌باشند. این ترکیب، توانایی بالایی در انتقال حرارت و ایجاد تماس بیشتر میان جریان هوا و سطح کویل دارد. در مناطقی که هوای محیط آلوده به مواد شیمیایی و خورنده است، از فین‌های مسی به جای فین‌های آلومینیومی برای ساخت این کویل‌ها استفاده می‌شود. با این حال، به دلیل هزینه بالای مس، اغلب از پوشش‌های ضد خوردگی مانند Gold fin یا Blue fin که مقاوم‌تر و با قیمت مناسب‌تری هستند، برای افزایش دوام و کارایی کویل‌ها استفاده می‌شود.
انواع کویل‌ها در هواسازهای هایژنیک
• کویل‌های آبی : در این نوع کویل‌ها، جریان آب سرد یا گرم از درون لوله‌های مسی عبور کرده و از طریق تبادل حرارت، دمای هوای عبوری از کویل تغییر می‌کند. این نوع کویل‌ها در هواسازهای هایژنیک بسیار رایج هستند.
• کویل‌های DX : این کویل‌ها برای تبادل حرارت از مبرد استفاده می‌کنند. جریان مبرد به طور مستقیم وارد لوله‌های کویل می‌شود و تنها برای خنک‌سازی هوا کاربرد دارد. به طور کلی، این نوع کویل‌ها در سیستم‌های تهویه برای کاهش دمای هوا به کار می‌روند و بیشتر در مناطقی با نیاز به سرمایش شدید مورد استفاده قرار می‌گیرند.
الزامات در ساخت هواسازهای هایژنیک
برای اطمینان از عملکرد مطلوب هواسازهای هایژنیک، لازم است که برخی از اجزای سیستم در برابر خوردگی و آسیب‌دیدگی مقاوم باشند :
• فریم و ریل کویل‌ها : این قسمت‌ها باید از فولاد ضد زنگ ساخته شوند تا در برابر شرایط سخت و خوردگی مقاوم باشند.
• سینی درین (تشت تخلیه آب‌های چگالیده) : این سینی که زیر کویل‌های سرمایشی نصب می‌شود، باید از فولاد ضد زنگ ساخته شود تا از رشد باکتری‌ها و سایر آلاینده‌ها جلوگیری کند و به خوبی آب چگالیده را تخلیه کند.
• قطره‌گیرها : این قطعات که بعد از کویل‌های سرمایشی نصب می‌شوند، باید از ورق فولاد ضد زنگ ساخته شوند تا از انتقال رطوبت اضافی همراه با جریان هوا جلوگیری کرده و شرایط بهداشتی را حفظ نمایند.
نکات طراحی و ساخت
در هواسازهای هایژنیک، تمامی بخش‌های مرتبط با کویل‌ها باید از نظر طراحی به گونه‌ای باشند که به راحتی قابل تمیز کردن و نگهداری باشند، زیرا تمیزی و جلوگیری از آلودگی‌های میکروبی از اهمیت بالایی برخوردار است. علاوه بر این، باید از مواد ضد خوردگی استفاده شود تا طول عمر سیستم و عملکرد بهینه آن در شرایط سخت محیطی تضمین گردد.
چراغ UV-C در هواسازهای هایژنیک
چراغ UV-C، که به طور عمومی به عنوان لامپ UV شناخته می‌شود، یکی از اجزای اساسی و الزامی در هواسازهای هایژنیک به شمار می‌رود. این لامپ‌ها با تولید نور ماوراء بنفش (UV) قادر به پیشگیری از رشد کپک‌ها، قارچ‌ها، باکتری‌ها و ویروس‌ها در مسیر جریان هوا هستند، و به همین دلیل نقش حیاتی در حفظ بهداشت محیط ایفا می‌کنند.
ویژگی‌های اشعه UV-C
اشعه UV-C، که در طول موج 100 تا 280 نانومتر قرار دارد، از نوع تابش‌های موج کوتاه است و قدرت آن نسبت به دیگر انواع اشعه ماوراء بنفش (مانند UV-A و UV-B) دو برابر بیشتر است. اشعه UV-C به دلیل توانایی بالای خود در از بین بردن میکروارگانیسم‌ها (کپک‌ها، باکتری‌ها و ویروس‌ها) به عنوان یک ضدعفونی‌کننده بسیار موثر شناخته می‌شود.
یکی از ویژگی‌های برجسته این نوع تابش، فیلتر شدن آن توسط لایه اوزن است که باعث می‌شود این اشعه به سطح زمین نرسد. با این حال، در شرایط کنترل‌شده و به کمک دستگاه‌های مخصوص مانند لامپ‌های فلورسنت، می‌توان این اشعه را تولید و به‌طور مصنوعی در محیط‌های مختلف به کار برد.
کاربردهای چراغ UV-C در هواسازهای هایژنیک
لامپ‌های UV-C در هواسازهای هایژنیک به دو روش اصلی استفاده می‌شوند :
1. ضدعفونی جریان هوا : لامپ‌های UV-C معمولاً در قسمت‌هایی از هواساز قرار می‌گیرند که جریان هوا از آنجا عبور می‌کند. این تابش ماوراء بنفش قادر است میکروارگانیسم‌ها را از بین ببرد و هوای تمیز و عاری از آلودگی را به محیط تزریق کند. این کار باعث بهبود کیفیت هوای محیط و پیشگیری از آلودگی‌های زیستی می‌شود.
2. ضدعفونی سطح داخلی هواساز : در برخی از هواسازهای هایژنیک، لامپ‌های UV-C در داخل دستگاه نصب می‌شوند تا از تشکیل کپک‌ها و رشد باکتری‌ها در سطوح داخلی سیستم تهویه جلوگیری کنند. این کار عمر مفید هواساز را افزایش داده و عملکرد آن را به طور دائم بهبود می‌بخشد.
مزایای استفاده از چراغ UV-C در هواسازهای هایژنیک
• افزایش کیفیت هوا : با از بین بردن میکروارگانیسم‌ها و آلاینده‌های بیولوژیکی، لامپ‌های UV-C کمک می‌کنند تا هوای داخل محیط سالم‌تر و ایمن‌تر باشد.
• افزایش عمر هواساز : جلوگیری از رشد کپک و باکتری‌ها در داخل دستگاه، عمر مفید هواساز را افزایش داده و نیاز به تعمیرات و نگهداری را کاهش می‌دهد.
• کاهش مصرف انرژی : تمیز کردن مداوم هوا به وسیله لامپ‌های UV-C باعث کاهش بار سیستم‌های دیگر تهویه و در نتیجه بهبود بهره‌وری انرژی می‌شود.
• عملکرد دائمی و پایدار : لامپ‌های UV-C به صورت مداوم و بدون نیاز به مواد شیمیایی خاص، میکروب‌ها و ویروس‌ها را از بین می‌برند.
موقعیت قرارگیری لامپ‌های UV-C در هواساز
لامپ‌های UV-C بسته به کاربرد آنها در دو موقعیت مختلف قرار می‌گیرند :
• در مسیر جریان هوای در این حالت، لامپ‌ها برای ضدعفونی کردن هوای خروجی از دستگاه به کار می‌روند تا از انتقال آلودگی به محیط جلوگیری کنند.
• در داخل هواساز : در این موقعیت، لامپ‌های UV-C برای تمیز کردن و ضدعفونی کردن سطوح داخلی هواساز، از جمله کویل‌ها، فیلترها و سایر اجزای سیستم، نصب می‌شوند.
در نهایت، استفاده از چراغ‌های UV-C در هواسازهای هایژنیک یک راهکار موثر و عملی برای بهبود کیفیت هوای محیط و اطمینان از شرایط بهداشتی مناسب در محیط‌های حساس است.
اساساً لامپ‌های UV-C در هواسازهای هایژنیک دو کاربرد اصلی دارند که به نوع استفاده و موقعیت قرارگیری آنها بستگی دارد :
1. ضد عفونی کردن سطوح (Surface Decontamination)
این کاربرد برای حفظ بهداشت و جلوگیری از رشد میکروارگانیسم‌ها در سطوح داخلی هواساز به کار می‌رود. لامپ‌های UV-C برای ضدعفونی کردن کویل‌های سرمایشی و سینی‌های درین در هواسازهای هایژنیک نصب می‌شوند. در این سیستم، لامپ‌ها به طور مستقیم به قلاب‌هایی که در نزدیکی کویل‌ها و سینی درین قرار دارند، متصل می‌شوند تا این قسمت‌ها به طور مداوم در معرض نور UV-C قرار گیرند. در نتیجه، این تابش نور باعث از بین رفتن قارچ‌ها، باکتری‌ها و کپک‌هایی می‌شود که ممکن است در این بخش‌ها رشد کنند.
نکته مهم : در این حالت، هوای سرد و رطوبت نسبی بالا می‌توانند تأثیر منفی بر کارایی لامپ‌های UV-C بگذارند. رطوبت بالا ممکن است توان تابش UV-C را کاهش دهد و کارایی آن را تحت تأثیر قرار دهد. برای جبران این مشکل و اطمینان از اثر بخشی بیشتر، معمولاً تعداد بیشتری لامپ UV-C در این قسمت‌ها نصب می‌شود. این لامپ‌ها به طور مستمر هوای سرد و رطوبت در این بخش‌ها را ضدعفونی کرده و از رشد میکروارگانیسم‌ها جلوگیری می‌کنند.
به طور کلی، استفاده از لامپ‌های UV-C در این بخش‌ها به بهبود عملکرد دستگاه، کاهش نیاز به تعمیرات و افزایش طول عمر اجزای داخلی هواساز کمک می‌کند.
2. غیر فعال‌سازیِ عوامل مضر هوا (Airborne Inactivation)
این کاربرد مخصوصاً برای مقابله با ویروس‌ها و میکروب‌های موجود در جریان هوا طراحی شده است. در این سیستم، لامپ‌های UV-C به گونه‌ای نصب می‌شوند که هنگام عبور هوا از کنار آنها، میکروارگانیسم‌ها از بین می‌روند یا ضدعفونی می‌شوند. این لامپ‌ها معمولاً در بالا دست یا پایین دستِ کویل سرمایشی نصب می‌شوند، و عملکرد آنها در دماهای بالاتر به مراتب بهتر است. به عنوان مثال، انتقال لامپ‌های UV از بخش پایین‌دست (با دمای 55 درجه فارنهایت) به قسمت بالا دست (با دمای 95 درجه فارنهایت در هواسازهای Full fresh) می‌تواند توان تابشی لامپ‌ها را تا 40 درصد افزایش دهد.
ویژگی کلیدی این کاربرد این است که برای از بین بردن میکروب‌ها در هوا، نیاز به تولید UV بیشتری وجود دارد. چرا که در این فرآیند، میکروب‌ها تنها برای مدت محدودی در معرض تابش UV قرار می‌گیرند، و سرعت جریان هوا می‌تواند تاثیر زیادی بر کارایی این سیستم داشته باشد. بنابراین، به طور معمول، تعداد بیشتری لامپ UV برای این کاربرد نصب می‌شود تا توان تابشی کافی برای غیرفعال‌سازی میکروب‌ها فراهم گردد.
نتایج این سیستم ضدعفونی می‌تواند تا 99.99% از میکروب‌ها و عوامل بیماری‌زا را از بین ببرد. این امر می‌تواند به صورت مؤثر با کمک فیلترهای HEPA و لامپ‌های UV انجام شود، زیرا برخی از میکروب‌ها به دلیل اندازه کوچک خود حتی نمی‌توانند توسط فیلترهای HEPA با راندمان 99.99% به دام بیفتند، در حالی که تحت تابش UV به راحتی از بین می‌روند.
ترکیب فیلترهای HEPA و نور UV در این سیستم به طور همزمان می‌تواند به ضدعفونی کامل هوا منجر شود و نه تنها میکروب‌های معلق در هوا را از بین ببرد، بلکه سطوح محلی نیز به صورت غیر مستقیم ضدعفونی شوند. این ترکیب، امنیت و بهداشت محیط را تا حد زیادی تضمین می‌کند و خطر آلودگی میکروبی را به حداقل می‌رساند.
فن‌های مورد استفاده در هواسازهای هایژنیک
فن‌ها در هواسازهای هایژنیک نقش مهمی در انتقال جریان هوا و حفظ کیفیت هوای محیط ایفا می‌کنند. این فن‌ها باید به گونه‌ای طراحی شوند که علاوه بر تأمین حجم هوای مورد نیاز، از انتشار آلاینده‌ها و گرد و غبار در جریان هوا جلوگیری کنند. به همین دلیل، در هواسازهای هایژنیک، استفاده از فن‌های Direct Drive و پلاگ از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.
1. فن‌های Direct Drive
یکی از الزامات مهم در ساخت هواسازهای هایژنیک استفاده از فن‌های Direct Drive است. این فن‌ها به طور مستقیم به موتور متصل می‌شوند و هیچ‌گونه تسمه یا پولی برای انتقال حرکت ندارند. این ویژگی باعث می‌شود که خطر انتشار مواد آلاینده ناشی از تسمه‌ها و پولی‌ها به طور کامل از بین برود و هوای تمیزتر و سالم‌تری در فضا جریان یابد.
2. فن‌های پلاگ (Plug Fans)
فن‌های پلاگ، که به نوعی از فن‌های سانتریفیوژ شباهت دارند، از جمله فن‌های رایج در هواسازهای هایژنیک هستند. این فن‌ها برای انتقال هوا از یک طرف ورودی و خروجی با نیروی گریز از مرکز عمل می‌کنند و هوا را به اطراف پرتاب می‌کنند. این فن‌ها به دلیل طراحی خاص خود می‌توانند حجم بالای هوا را با افت فشار کم جابجا کنند.
در هواسازهای هایژنیک، پروانه فن‌های پلاگ معمولاً از نوع Backward Curved (منحنی شده به عقب) طراحی می‌شود. این طراحی باعث می‌شود که جریان هوا با کمترین اختلال و در کمترین زمان ممکن حرکت کند و احتمال تجمع ذرات و میکروب‌ها در داخل دستگاه به حداقل برسد.
3. فن‌های برگشتی (Exhaust Fans)
در برخی از هواسازها، به ویژه در هواسازهای هایژنیک، علاوه بر فن‌های دمنده، از فن‌های برگشتی نیز استفاده می‌شود. این فن‌ها به عنوان فن اگزاست عمل می‌کنند و وظیفه دارند هوای آلوده را از محیط خارج کنند و هوای تمیز و تصفیه‌شده را وارد محیط نمایند. این امر به حفظ تعادل فشار و کیفیت هوای داخلی کمک می‌کند.
ویژگی‌های کلی فن‌ها در هواسازهای هایژنیک :
• استفاده از فن‌های Direct Drive به منظور جلوگیری از آلودگی هوا توسط مواد ناشی از تسمه و پولی
• فن‌های پلاگ با پروانه Backward Curved برای کاهش افت فشار و افزایش راندمان
• فن‌های برگشتی برای بهبود سیستم تهویه و خروج هوای آلوده
این ویژگی‌ها کمک می‌کنند که هواسازهای هایژنیک به طور مؤثر هوای داخل اتاق‌ها یا محیط‌های حساس را تصفیه کرده و به شرایط بهداشتی ایده‌آل دست یابند.
انواع فن‌های پلاگ در هواسازهای هایژنیک
فن‌های پلاگ در هواسازهای هایژنیک به دلیل توانایی‌های خاص خود در ارائه هوای تمیز و بهداشتی و کاهش آلودگی‌های موجود در جریان هوا، نقش مهمی ایفا می‌کنند. این فن‌ها با توجه به نوع موتور و ویژگی‌های عملکردی، به دو دسته عمده تقسیم می‌شوند :
1. فن پلاگ با موتور AC
در این نوع فن‌های پلاگ، پروانه (بلوور) به صورت مستقیم بر روی شفت موتور نصب می‌شود. از ویژگی‌های این نوع فن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
• راندمان : این فن‌ها راندمانی در حدود 75 درصد دارند که قابل قبول است.
• صدای کم : در فرکانس‌های پایین‌تر، صدای تولیدی این فن‌ها کم است.
• موتور یک سرعته : این موتور دور ثابتی دارد، بنابراین برای تنظیم سرعت چرخش و کنترل جریان هوا، نیاز به مکانیزم مبدل فرکانس (اینورتر) است.
• محدودیت‌ها : تنظیم سرعت به صورت پیوسته با استفاده از اینورتر انجام می‌شود که ممکن است هزینه‌های اضافی به همراه داشته باشد.
2. فن پلاگ با موتور EC
فن‌های پلاگ با موتور EC (Electronically Commutated) به دلیل تکنولوژی به کار رفته در موتور خود، نسبت به فن‌های پلاگ با موتور AC مزایای بیشتری دارند :
• راندمان بالاتر : این فن‌ها از راندمان بالاتری برخوردارند و می‌توانند مصرف انرژی را به نحو مؤثری کاهش دهند.
• موتور روتور خارجی : این موتورها قابلیت کنترل دور را بدون نیاز به اینورتر مجزا دارند.
• عدم نیاز به هوزینگ : به دلیل طراحی خاص موتور EC، این فن‌ها به هوزینگ نیاز ندارند. در حالی که در فن‌های پلاگ با موتور AC، هوزینگ ممکن است محل تجمع ذرات و آلودگی‌ها شود.
• انحنای پره‌ها : فن‌های پلاگ با موتور EC، مانند فن‌های AC، از پره‌های خمیده رو به عقب (Backward Curved) برخوردارند که باعث افزایش راندمان و کاهش افت فشار هوا می‌شود.
مقایسه و انتخاب مناسب برای هواسازهای هایژنیک
فن پلاگ با موتور EC انتخاب بهتری برای هواسازهای هایژنیک است، زیرا به دلیل وجود موتور EC که قابلیت کنترل دور را بدون نیاز به اینورتر فراهم می‌کند، کارایی انرژی بالاتری دارد. همچنین، عدم نیاز به هوزینگ که خود می‌تواند محل تجمع ذرات و آلودگی‌ها باشد، این فن‌ها را برای محیط‌های بهداشتی و حساس، مناسب‌تر می‌کند.
به طور کلی، انتخاب فن مناسب در هواسازهای هایژنیک بستگی به نیازهای خاص سیستم تهویه و الزامات بهداشتی دارد.
نتیجه‌گیری
در هواسازهای هایژنیک، ترکیب دقیق تجهیزات مختلف مانند کویل‌های انتقال حرارت، چراغ‌های UV-C و فن‌های با طراحی خاص، به بهبود کیفیت هوای محیط و کاهش آلودگی‌ها می‌انجامد. با استفاده از مواد ضد خوردگی و طراحی‌های مدرن، این سیستم‌ها قادرند در شرایط سخت محیطی عملکردی بهینه ارائه دهند و از انتشار آلاینده‌ها جلوگیری کنند. در نتیجه، این دستگاه‌ها نقش حیاتی در حفظ بهداشت و ایمنی محیط‌های حساس ایفا می‌کنند.