کنترل هوای داخل ساختمان، یک صنعت مهم در کل دنیا به شمار میرود. حال تهویه مطبوع چیست؟ تهویه مطبوع یا همان HVAC، مخفف واژه های Heating (گرمایش)، Ventilation (تعویض هوا) و Air Conditioning (تهویه مطبوع) می باشد. در واقع تهویه مطبوع یعنی صنعتِ استفاده از فناوری های مختلف برای کنترل دما، رطوبت و خلوص هوا در یک فضای بسته. در ادامه به بررسی بیشتر تهویه مطبوع خواهیم پرداخت.
تهویه مطبوع، انواع و کاربرد آن ها
همانطور که گفته شد، تهویه مطبوع به فرآیندی گفته میشود که در طی آن شرایط محیط اطراف از نظر کیفیت هوا، دما، رطوبت و فشار به حالت استاندارد و ایدهآل میرسد.
در تعریفی دیگر تهویه مطبوع عبارت است از ایجاد شرایط آسایش انسان در محیطهای مختلف از طریق اجرای عملیات بر روی هوا از قبیل افزایش و کاهش دما، تغییر رطوبت و کاهش میزان گازها و ترکیبات مضر موجود در هوا.
طراحی سیستم تهویه مطبوع را مهندس مکانیک با استفاده از اصول ترمودینامیک، مکانیک سیالات و اصول انتقال حرارت انجام می دهد.
HVAC چیست؟
حال برگردیم به بررسی کلمه (HVAC). این کلمه همانطور که گفتیم، مخفف کلمه های گرمایش (Heating)، تعویض هوا (Ventilation)، تهویه مطبوع (Air Conditioning) است. در ادامه به بررسی هر یک می پردازیم.
گرمایش (Heating):
یک سیستم HVAC شامل انواعی از تجهیزات – مانند کوره، دیگ بخار یا پمپ حرارتی – برای تولید گرما است که برای گرم کردن فضای داخلی استفاده می شود. این تجهیزات ممکن است یک اتاق، منطقه یا کل ساختمان را هدف قرار دهد. تجهیزات گرمایشی از روشهای مختلفی برای گرم کردن یک فضا (رسانایی، همرفت یا تشعشع) استفاده میکنند و از انواع مختلفی از منابع برای تولید گرما مانند برق، پروپان، روغن گرمایشی یا گاز طبیعی استفاده میکنند. اگرچه گرمایش معمولاً دغدغه اصلی در HVAC مراکز داده (Data center) نیست، اما همچنان یک عامل مهم به شمار می رود، به ویژه در آب و هوای سرد.
اساساً سیستم های گرمایشی در دو دستۀ کلی می توان بررسی نمود: تولید گرما و توزیع گرما
تعویض هوا (Ventilation):
یک سیستم جامعِ تعویض هوا برای داشتن HVAC مؤثر ضروری است. تعویض هوا مکانیزمی جدا از گرمایش یا تهویه مطبوع است، اما در ارتباط با هر دو کار می کند و جریان هوای لازم برای گرم کردن یا خنک کردن مؤثر ساختمان را حفظ می کند. علاوه بر این، هوای داخل را با هوای بیرون مبادله می کند تا از تأمین هوای تازه اطمینان حاصل شود. تعویض هوا همچنین می تواند در فیلتر کردن هوا یا حفظ سطح مناسب رطوبت، بسته به سیستم گرمایش یا سرمایش، نقش داشته باشد.
تعویض هوای مناسب به ویژه در مراکز داده مهم است، جایی که از آن در هماهنگی با تهویه مطبوع برای خنک کردن زیرساخت های فناوری اطلاعات استفاده می شود. مراکز داده بسته به نوع تجهیزات و چیدمان آنها، از استراتژی های مختلفی برای تعویض هوا و خنک سازی سیستم های خود استفاده می کنند.
در کل، تعویض هوا فرآیند تغییر یا جایگزینی هوا در هر فضایی جهت کنترل دما یا حذف هرگونه ترکیبی از رطوبت، بو، دود، گرما، گرد و غبار، باکتری های موجود در هوا یا دی اکسید کربن و سپس دوباره پر کردن اکسیژن است.
تهویه مطبوع (Air Conditioning)
یک سیستم HVAC شامل نوعی از تجهیزات برای خنک کردن هوای در گردش است. یک سیستم تهویه مطبوع یا یک تهویه کنندۀ مطبوع مستقل، کنترل خنک کاری ویا رطوبت را برای تمام یا بخشی از ساختمان فراهم می کند. ساختمانهای دارای تهویه مطبوع اغلب دارای پنجرههای مهر و موم شده هستند، زیرا پنجرههای باز برخلاف سیستمی که برای حفظ شرایط هوای داخل ساختمان در نظر گرفته شده است، عمل میکنند.
هوای تازه (هوای بیرون) به طور کلی توسط دریچه ای به داخل یک محفظه اختلاط برای مخلوط شدن با هوای برگشتی به داخل سیستم کشیده می شود. بعد هوای مخلوط از یک مبدل حرارتی داخلی یا خارجی عبور کرده تا به این ترتیب خنک شود، سپس به سمت فضای مورد نظر هدایت می گردد که فشار هوای مثبت ایجاد می کند. درصد هوای برگشت و هوای تازه را که در مجموع، هوادهی سیستم را تشکیل می دهند، معمولاً با تنظیم دهانه دریچه های مربوطه (دمپرها) قابل تنظیم است. ورودی هوای تازه، معمولاً حدود 10 درصد از کل هوادهی سیستم است.
تهویه مطبوع و تبرید از طریق حذف گرما فراهم می شود. گرما را می توان از طریق تشعشع، همرفت یا رسانش حذف کرد. واسطۀ انتقال حرارت یک سیستم تبرید است، مانند آب، هوا، یخ و مواد شیمیایی که به عنوان مبرد شناخته می شوند. مبرد یا در یک سیستم پمپ حرارتی که در آن از کمپرسور برای هدایت سیکل ترمودینامیکی تبرید استفاده میشود، یا در یک سیستم خنک کنندۀ آزاد که از پمپها برای گردش مبرد خنک (معمولاً آب یا مخلوط گلیکول) استفاده میکند، استفاده میشود.
انواع سیستم های تهویه مطبوع
با رویکرد های مختلفی می توان سیستم های تهویه مطبوع را طبقه بندی نمود.
از دیدگاه انرژی مصرفی می توان سیستم های تهویه مطبوع را در زمینه ی سرمایش به دو دسته ی زیر تقسیم بندی کرد:
- تمام برقی مانند چیلر های تراکمی، اسپلیت کانالی، وی آر اف VRF
- ترکیبی گاز و برق همانند چیلرهای جذبی و جی اچ پی GHP یا پمپ حرارتی گازی
از دیدگاه طرز خنک سازی کندانسور می توان سیستم های تهویه مطبوع را به دو سیستم تقسیم کرد:
- آب خنک همانند چیلرهای جذبی یا تراکمی آب خنک که نیاز به برج خنک کننده دارند
- سیستم هواخنک مانند چیلر تراکمی هوا خنک، اسپلیت، اسپلیت کانالی، وی آر اف VRF و جی اچ پی GHP یا پمپ حرارتی گازی
از نظر سیال انتقال حرارت می توان دو دسته ی زیر را در نظر گرفت:
- سیستم های آبی که در آن سیال انتقال حرارت آب است و توسط چیلر یا بویلر و دیگ تولید می شود و با استفاده از پمپ ها به واحد های توزیع هدایت می شود
- سیستم های با مایع مبرد که در قسمت اواپراتور هوا را سرد می کنند و با استفاده از سیال هوا دما، رطوبت، کیفیت و فشار طرح داخل را تنظیم می کنند. مثال بارز این نمونه سیستم های وی آر اف، اسپلیت کانالی و اسپلیت دیواری هستند. توجه داشته باشید که در اغلب مواقع از سیستم های ترکیبی استفاده می شود.
کاربرد و مزایای سیستم تهویه مطبوع
تهویه مطبوع از طریق ایجاد شرایط مطلوب دما و رطوبت در فضاهای داخلی، به طور قابل توجهی زندگی بشر را تحت تأثیر قرار میدهد. این فناوری تأثیرات بسیاری بر روی کیفیت زندگی افراد دارد و در موارد زیر نقش مهمی ایفا میکند. در ادامه برخی از مزایای این سیستم اشاره می کنیم.
- راحتی و خواب بهتر: تهویه مطبوع با ایجاد دمای مناسب و کنترل رطوبت، فراهمکنندهی شرایط بهتری برای استراحت و خواب بهتر میشود. این امر بهبود کیفیت زندگی و سلامت روحی و جسمی افراد را تسهیل میکند.
- کارایی در محیط کار: در محیطهای کاری، تهویه مطبوع به حفظ نشاط و کارایی کارکنان کمک میکند. در فصول گرم سال، حفظ دمای مناسب در فضای کار، از افت توجه و افزایش خستگی کارکنان جلوگیری میکند.
- حفظ سلامتی: تنظیم دما و رطوبت در محیطهای داخلی میتواند به کاهش خطر ابتلا به بیماریها مانند حساسیتها، آسم و سایر بیماریهای مرتبط با شرایط آبوهوایی کمک کند.
- محافظت از تجهیزات الکترونیکی: تهویه مطبوع با کنترل دما و رطوبت محیط، میتواند به حفاظت از تجهیزات الکترونیکی و کامپیوترها در محیطهای کاری و خانهها کمک کند.
- با توجه به این مزایا، تهویه مطبوع امروزه یکی از عوامل مهم در بهبود کیفیت زندگی افراد و تسهیل فعالیتهای روزانهشان میباشد.
امیدواریم این مطلب برای شما مفید بوده باشد.
