بخش سوم :
جهت کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه، بخش قبلی و بعدی را مطالعه کنید.
مقدمه
هواسازهای چندمنطقهای از جمله تجهیزات حیاتی در سیستمهای تهویه مطبوع مدرن به شمار میروند که با هدف تأمین هوای مطبوع و سالم برای فضاهای متعدد یک ساختمان طراحی شدهاند. این نوع هواسازها قادرند با دقت بسیار بالا، شرایط دمایی، رطوبتی و کیفیت هوای هر زون یا منطقه از ساختمان را بهصورت مستقل کنترل کنند و از این طریق آسایش ساکنان را در تمامی فضاها تضمین نمایند. طراحی چنین سیستمی مبتنی بر اصول مهندسی دقیق است؛ چرا که هر بخش از هواساز وظیفه مشخصی دارد و هماهنگی میان اجزا، کلید دستیابی به راندمان عملکردی مطلوب و کاهش مصرف انرژی محسوب میشود. یکی از اولین مراحل در هواسازهای چندمنطقهای، محفظه اختلاط هوا است که وظیفه ترکیب هوای تازه با هوای برگشتی را بر عهده دارد. این فرآیند نه تنها به کنترل شرایط اولیه هوا کمک میکند، بلکه با استفاده از فیلترهای اولیه، ذرات معلق و آلایندههای اولیه حذف میشوند و کیفیت ابتدایی هوا برای مراحل بعدی تضمین میگردد. پس از آن، اتاق فن یا محفظه بادبزن وارد عمل میشود؛ جایی که فنها با ایجاد فشار و سرعت مناسب، هوا را به سمت کویلهای گرمایی و سرمایی هدایت میکنند. کیفیت عملکرد فنها و طراحی دقیق پرهها نقش مستقیم در توزیع یکنواخت هوا و کاهش لرزش و نویز سیستم دارد و کوچکترین اختلال در این بخش میتواند کارکرد کل سیستم را مختل کند. در اتاق کویلها، هوا با عبور از کویلهای گرمایی و سرمایی، دما و رطوبت خود را مطابق با نیاز هر فضا تغییر میدهد. عملکرد بهینه این بخش، علاوه بر کنترل دما، به کاهش رطوبت اضافی و پیشگیری از رشد میکروارگانیسمها کمک میکند و تضمین مینماید که هوای خروجی با شرایط آسایشی استاندارد مطابقت داشته باشد. در نهایت، دمپرهای خروجی امکان توزیع دقیق هوای گرم و سرد را در زونهای مختلف فراهم میآورند و با کنترل هماهنگ آنها، سیستم قادر است دمای هر فضا را بهصورت مجزا تنظیم نماید. یکی از بخشهای حساس و حیاتی در هواساز، سیستم فیلتراسیون است. فیلترها با کارکرد مرحلهای، از پیشفیلترهای ساده تا فیلترهای پیشرفته HEPA، ذرات درشت و ریز، میکروبها و آلایندههای شیمیایی را از هوا جدا میکنند. این فیلتراسیون پیشرفته به ویژه در محیطهای حساس مانند بیمارستانها، آزمایشگاهها و صنایع دارویی اهمیت حیاتی دارد؛ زیرا کوچکترین میزان آلودگی میتواند سلامت افراد یا کیفیت فرآیندهای حساس را به خطر بیندازد. بهطور کلی، هماهنگی میان اجزا و کیفیت هر بخش، نقش مستقیم در بهرهوری انرژی، کیفیت هوا و رضایت کاربران دارد و طراحی دقیق هر جزء، از ضرورتهای اساسی در مهندسی هواسازهای چندمنطقهای به شمار میرود.
اجزای اصلی یک هواساز چندمنطقهای
هواسازهای چندمنطقهای از مجموعهای از بخشهای هماهنگ تشکیل شدهاند که هر کدام نقشی مشخص در تنظیم و انتقال جریان هوا بر عهده دارند. در این نوع سیستمها، هوا پس از عبور از مراحل مختلف پردازش، با شرایط دمایی و کیفی مطلوب به فضاهای متفاوت ساختمان ارسال میشود. در ادامه، مهمترین بخشهای تشکیلدهنده این تجهیزات معرفی شدهاند.
۱. محفظه اختلاط هوا
این بخش که اغلب شامل دمپرهای هوای تازه، دمپرهای هوای برگشتی و مجموعه فیلترهاست، وظیفه دارد نسبت مناسب هوا را از بیرون و داخل ساختمان ترکیب کند. در این مرحله، آلودگیهای اولیه و ذرات معلق توسط فیلترها جذب شده و کیفیت ابتدایی جریان هوا تنظیم میشود. عملکرد صحیح دمپرها در این قسمت نقش زیادی در بهینهسازی مصرف انرژی و کنترل شرایط محیطی دارد.
۲. اتاق فن یا محفظه بادبزن
هستهٔ محرک هواساز در این بخش قرار دارد. فن با ایجاد فشار و سرعت کافی، هوا را از یک مرحله به مرحله بعدی هدایت میکند. انتخاب نوع و ظرفیت فن به حجم هوادهی، تعداد زونها و کاربری ساختمان بستگی دارد و عملکرد دقیق آن باعث توزیع یکنواخت هوا در شبکه کانالکشی میشود.
۳. محفظه کویلها (بخش گرمایش و سرمایش)
در این قسمت کویل گرمایی و کویل سرمایی نصب شدهاند تا دمای هوا را متناسب با نیاز فضا تنظیم کنند. هوا پس از عبور از کویلها یا گرم میشود یا خنک، و سپس با شرایط حرارتی مطلوب به سمت مناطق مختلف ارسال میگردد. کیفیت تبادل حرارت در این مرحله نقش مهمی در مصرف انرژی و رسیدن به دمای دقیق تنظیمشده دارد.
۴. دمپرها و خروجیهای اصلی دستگاه
در انتهای هواساز دمپرهایی تعبیه شدهاند که هوا از طریق آنها وارد شبکه کانالها و نهایتاً به بخشهای مختلف ساختمان هدایت میشود. این دمپرها میتوانند میزان جریان ورودی به هر قسمت را کنترل کنند و بهعنوان نقطه آغاز توزیع نهایی هوا شناخته میشوند.
جعبه مخلوطکننده (MIXING BOX)
جعبه مخلوطکننده معمولاً نخستین بخشی از هواساز است که جریان هوا وارد آن میشود و فرآیند آمادهسازی هوا از همین نقطه آغاز میگردد. این محفظه بهگونهای طراحی شده که از یک سمت به کانال هوای تازه خارج ساختمان متصل است و از بخش بالایی یا کناری نیز با کانال هوای برگشتی در ارتباط قرار میگیرد. بدین ترتیب، دو جریان مستقل هوا در داخل جعبه وارد شده و پس از ترکیب، در مسیر تصفیه قرار میگیرند. درون این بخش، فیلترهای قابل شستشو نصب شدهاند تا آلودگیهای اولیه، گردوغبار و ذرات معلقِ حاصل از جریان هوای تازه یا برگشتی را جذب کرده و کیفیت اولیه هوا را ارتقا دهند. هماهنگی و کنترل میزان اختلاط هوا توسط دمپرهایی انجام میشود که روی ورودی هوای برگشتی و هوای تازه تعبیه شدهاند. این دمپرها با تنظیم موقعیت خود، نسبت ورود دو جریان را مشخص میکنند و این امکان را فراهم میآورند که بسته به نیاز محیط، هوا کاملاً تازه، کاملاً برگشتی یا ترکیبی از هر دو باشد. مجموعه جعبه مخلوطکننده همراه با دمپرهای مرتبط، در کارخانه و بهصورت یکپارچه ساخته و مونتاژ میشود تا عملکرد هماهنگ، هوابندی مناسب و راندمان پایدار دستگاه تضمین شود. این بخش بهعنوان نقطه شروع فرآیند تهویه، نقشی کلیدی در کیفیت، حجم و شرایط اولیه هوای ورودی به هواساز دارد.
اتاق بادبزن (FAN SECTION)
اتاق بادبزن بخشی از هواساز است که وظیفه ایجاد جریان اصلی هوا را بر عهده دارد. در این بخش، بسته به ظرفیت و طراحی دستگاه، معمولاً یک یا دو فن از نوع سانتریفیوژ یا ایرفویل نصب میشود. این فنها توسط الکتروموتورهای متناسب با توان موردنیاز به حرکت درمیآیند و هوای ترکیبشده در محفظه اختلاط را مکش کرده و با فشار لازم آن را به سمت بخش کویلها هدایت میکنند. فنهای سانتریفیوژ به دلیل ویژگیهایی مانند صدای کم، راندمان مناسب در فشارهای بالا و قابلیت کارکرد پایدار در شرایط متفاوت یکی از رایجترین گزینهها در تجهیزات تهویه مطبوع محسوب میشوند. ساختار پرهها و محفظه حلزونی شکل این نوع فنها باعث میشود هوا با سرعت و فشار کنترلشده در مسیر حرکتی خود هدایت شود، بدون اینکه لرزش یا آلودگی صوتی زیادی ایجاد کند. بهطور کلی، عملکرد دقیق و بینقص بخش بادبزن، تضمینکننده توزیع یکنواخت هوا در تمامی مراحل هواساز است و کوچکترین نقص در این قسمت، میتواند بر کل سیستم تهویه ساختمان اثر بگذارد. به همین دلیل، انتخاب صحیح نوع فن، بالانس مناسب و نصب دقیق آن اهمیت ویژهای دارد.
اتاق کویلها (COIL SECTION)
بخش کویلها در هواساز بهعنوان ناحیهای کلیدی برای تنظیم دمای هوا شناخته میشود و معمولاً به دو قسمت مجزا تقسیم میگردد: ناحیه اختصاصی کویل گرمایی در بخش بالایی و ناحیه کویل سرمایی در قسمت جلویی محفظه. در این مکان، هوا پس از عبور از فن، وارد شبکهای از لولهها و فینها میشود تا دمای آن مطابق نیاز فضا تغییر یابد.
کویل گرمایی
در قسمت گرمایش، سیالی مانند بخار یا آب گرم به داخل لولههای کویل تزریق میشود. عبور جریان هوا از روی پرههای این کویل باعث انتقال حرارت از سیال گرم به هوا میشود و بدین ترتیب، دمای هوا افزایش یافته و برای تأمین گرمایش فضاهای مختلف ساختمان آماده میشود. کیفیت طراحی فینها، دمای سیال ورودی و دبی جریان هوا سه عامل اساسی در راندمان این بخش هستند.
کویل سرمایی
در بخش سرمایش، آب سرد تولیدشده توسط چیلر وارد کویل سرمایی میگردد. هوایی که توسط فن به این ناحیه هدایت شده، با برخورد به سطح سرد کویل، حرارت خود را از دست میدهد و دمای آن کاهش مییابد. این هوای خنکشده سپس از طریق شبکه کانالها به بخشهای مختلف ساختمان انتقال مییابد. علاوه بر کاهش دما، این مرحله باعث کاهش رطوبت هوا نیز میشود زیرا بخار آب موجود در هوا بر روی سطح سرد کویل تقطیر شده و جمعآوری میگردد. بهطور کلی، اتاق کویلها مرکز اصلی عملیات گرمایش و سرمایش در هواساز است و عملکرد صحیح آن تضمین میکند که هوای خروجی دقیقاً مطابق شرایط تهویه مطبوع مورد نیاز ساختمان باشد.
دمپرهای خروجی دستگاه (DAMPER SECTION)
در بخش خروجی هواسازهای چندمنطقهای، جریان هوا به دو مسیر مستقل تقسیم میشود: مسیر هوای گرم که به آن Hot Deck گفته میشود و مسیر هوای سرد که Cold Deck نام دارد. هر یک از این مسیرها مجهز به مجموعهای از دمپرهای تیغهای است که امکان تنظیم مقدار عبور هوا را فراهم میکنند. این دمپرها معمولاً در حالتهای مخالف یکدیگر عمل میکنند تا دبی هوای سرد و گرم بهصورت دقیق قابل مدیریت باشد. زمانی که یک فضا نیاز به سرمایش دارد، دمپر شاخه گرم محدود یا کاملاً بسته میشود و دمپر بخش سرد باز میگردد تا هوای خنک در حجم بیشتری وارد کانال گردد. در شرایط گرمایش، روند کاملاً برعکس است؛ دمپر مسیر سرد بسته شده و دمپر مسیر گرم باز میشود تا هوای گرم به مقدار لازم در دسترس باشد. میزان دمای موردنیاز هر منطقه از ساختمان از طریق ترکیب کنترلشده هوای گرم و سرد تأمین میشود. این روش امکان میدهد هر زون، دمای مخصوص خود را داشته باشد و سیستم با دقت بالایی شرایط آسایشی فضاهای مختلف را فراهم کند. استفاده از دمپرهای دقیق و تنظیمشونده در این بخش، یکی از عوامل مهم در عملکرد پایدار و کارآمد هواسازهای چندمنطقهای به شمار میآید.
فیلترهای هواساز
یکی از مهمترین وظایف سیستمهای تهویه مطبوع، فراهم کردن محیطی سالم و قابلتنفس برای ساکنان ساختمانهای مسکونی، مراکز درمانی، فضاهای اداری، صنایع و محیطهای عمومی است. در میان این کاربردها، بیمارستانها و مراکز پزشکی بیشترین حساسیت را دارند؛ زیرا کوچکترین میزان آلودگی در هوا میتواند بر سلامت افراد تأثیر بگذارد. به همین دلیل، در هواسازهای مورد استفاده در چنین فضاهایی، بخش فیلتراسیون از اهمیت ویژهای برخوردار است. هوای ورودی به ساختمان معمولاً حاوی انواع مختلفی از آلایندهها مانند گردوغبار، ذرات معلق، میکروارگانیسمها، الیاف، دود، بو و حتی بخارات شیمیایی است. برای جلوگیری از ورود این ذرات به محیطهای داخلی، فیلترهای هوا در مسیر جریان قرار میگیرند تا پیش از توزیع هوا در فضا، آلودگیها را جذب کرده و کیفیت هوا را ارتقا دهند. این فیلترها باید در بازههای زمانی مشخص بررسی، تمیز یا تعویض شوند تا راندمان و کارایی سیستم تهویه حفظ شود. فیلترهای مورد استفاده در هواسازها در مدلها و کلاسهای مختلف ساخته میشوند و هر نوع از آنها برای شرایط و کاربردهای خاصی مناسب است. برخی از فیلترها برای حذف ذرات درشت طراحی شدهاند، در حالیکه انواع پیشرفتهتر قادرند ریزترین آلایندهها و حتی میکروبها را به دام بیندازند. انتخاب نوع فیلتر، به سطح تمیزی مورد نیاز، نوع کاربری ساختمان و حساسیت محیط بستگی دارد.
انواع فیلترهای هواساز
۱- پیشفیلترها (Pre-Filters)
پیشفیلترها نخستین ردیف فیلتراسیون در بسیاری از هواسازها هستند و معمولاً از نوع قابل شستوشو ساخته میشوند. این فیلترها عمدتاً ساختاری فلزی داشته و قاب و توری آنها از جنس آلومینیوم یا آلیاژهای مشابه تولید میشود. لایههای توری بهصورت چینخورده یا ورقهای روی یکدیگر قرار میگیرند تا حجم بیشتری از ذرات درشت را به دام اندازند. قرارگیری پیشفیلترها اغلب در ناحیه جعبه مخلوطکننده انجام میشود و نقش آنها افزایش عمر فیلترهای مرحله بعدی و جلوگیری از ورود ذرات بزرگ مانند گردوغبار، الیاف و حشرات به بخشهای حساستر دستگاه است. این فیلترها به دلیل قابلیت شستوشو، هزینه نگهداری پایینی دارند و برای کاربردهای عمومی گزینهای مناسب به شمار میروند.
۲- فیلترهای کیسهای (Bag Filters)
فیلترهای کیسهای یا بگفیلترها برای جذب ذرات ریزتر طراحی شدهاند و معمولاً بهصورت کیسههای چندلایه با عمق و راندمان متفاوت تولید میشوند. این فیلترها قادرند ذراتی در اندازه حدود ۰٫۳ میکرون را به دام بیندازند و به همین دلیل در سیستمهای تهویهای با نیاز به فیلتراسیون دقیقتر مورد استفاده قرار میگیرند.
قاب فیلترهای کیسهای غالباً از گالوانیزه یا آلومینیوم ساخته میشود. جنس مدیای فیلتر نیز بسته به نوع کاربری متفاوت است :
• برای راندمانهای حدود ۳۰ تا ۴۰ درصد از الیاف مصنوعی،
• و برای راندمانهای ۷۰ تا ۹۵ درصد از الیاف فایبرگلاس استفاده میشود.
محل نصب این نوع فیلتر معمولاً بین محفظه اختلاط (Mixing Box) و بخش کویلها است تا قبل از ورود هوا به قسمت گرمایش یا سرمایش، ذرات معلق ریزتر حذف شوند.
۳- فیلترهای هِپا (HEPA Filters – High Efficiency)
فیلترهای هپا از پیشرفتهترین انواع فیلتراسیون بوده و برای محیطهایی با حساسیت بسیار بالا تولید میشوند. ساختار لانهزنبوری این فیلترها باعث میشود که ریزترین ذرات هوا با اندازه حدود ۰٫۳ میکرون و حتی کوچکتر نیز در آنها به دام بیافتند. قاب این فیلترها میتواند از چوب مقاوم، ورق گالوانیزه یا آلومینیوم ساخته شود و پیرامون آنها معمولاً با یک نوار آببندی ویژه پوشانده میشود تا هیچ نشتی در اطراف فیلتر وجود نداشته باشد.
فیلترهای هپا بهدلیل راندمان بسیار بالا، در فضاهایی استفاده میشوند که کوچکترین آلودگی قابل قبول نیست، از جمله :
• اتاقهای عمل بیمارستانها
• اتاقهای تمیز (Clean Rooms)
• آزمایشگاهها
• مراکز داروسازی و صنایع حساس
بسیاری از فیلترهای هپا دارای خاصیت ضدباکتری نیز هستند که نقش مهمی در جلوگیری از انتشار عوامل بیماریزا دارد.
نتیجهگیری
هواسازهای چندمنطقهای نمونهای بارز از تلفیق مهندسی دقیق، تکنولوژی پیشرفته و مدیریت هوشمند انرژی هستند که نقش کلیدی در تأمین آسایش حرارتی و کیفیت هوای داخلی ایفا میکنند. عملکرد صحیح هر بخش، از محفظه اختلاط هوا گرفته تا اتاق فن، کویلها، دمپرهای خروجی و فیلترها، تعیینکننده کیفیت نهایی هوا و کارایی سیستم است. محفظه اختلاط با مدیریت هوای تازه و برگشتی و فیلترهای ابتدایی، شرایط اولیه هوا را آماده میسازد، در حالی که فنها با ایجاد فشار مناسب، مسیر جریان هوا را به سمت کویلها هدایت میکنند. اتاق کویلها با تبادل حرارت دقیق و کنترل رطوبت، دمای هوای خروجی را در محدوده مطلوب حفظ میکند و دمپرهای خروجی امکان مدیریت مستقل جریان هوای گرم و سرد را برای هر زون فراهم مینمایند. سیستم فیلتراسیون نیز با ارائه لایههای متنوع و تخصصی، از ذرات درشت تا ریزترین میکروبها، محیطی سالم و مطبوع را برای ساکنان و کاربران فضاهای حساس ایجاد میکند. استفاده از فیلترهای HEPA در محیطهای پزشکی و آزمایشگاهی نشاندهنده اهمیت این بخش در پیشگیری از انتشار آلایندهها و حفظ سلامت افراد است. از سوی دیگر، طراحی دقیق اجزای هواساز و هماهنگی میان آنها، علاوه بر تضمین کیفیت هوا، موجب کاهش مصرف انرژی و افزایش بهرهوری سیستم میشود؛ امری که در ساختمانهای بزرگ و با کاربری متنوع اهمیت ویژهای دارد. در نهایت، هواسازهای چندمنطقهای نه تنها ابزار کنترل دما و رطوبت هستند، بلکه به عنوان قلب سیستم تهویه مطبوع، تضمینکننده شرایط آسایش، کیفیت هوا و سلامت محیطی در فضاهای مختلف ساختمان محسوب میشوند. موفقیت در طراحی، نصب و نگهداری این سیستمها مستلزم درک عمیق عملکرد هر جزء، انتخاب صحیح تجهیزات و برنامهریزی مناسب برای بهرهبرداری طولانیمدت است؛ زیرا هر تصمیم مهندسی میتواند تأثیر مستقیم بر آسایش ساکنان، راندمان انرژی و عمر مفید تجهیزات داشته باشد.