سامانه هوارسان (بخش دوم:سامانه تک کانالی)

۶ ماه قبل ۲۶۸ ۰

سامانه‌های تهویه مطبوع تمام هوا، به دو دسته اصلی تقسیم‌بندی می‌شوند:

1. سامانه‌های  تک کانالی (Single Duct): در این سامانه‌ها هوا با دمای یکسان، توسط یک سامانه کانال‌کشی به تمام فضاهای تهویه شده انتقال می‌یابد و کویل‌های سرمایش و گرمایش به صورت سری در مسیر جریان هوا قرار می‌گیرند.

2. سامانه‌های  دو کانالی (Dual Duct): در این سامانه‌ها نوع چیدمان کویل‌ها بدین صورت است که کویل سرد و گرم به صورت موازی یا سری در مسیر جریان تعبیه می گردد که سامانه کانال‌کشی آن به دو صورت زیر قابل اجرا می‌باشد:

* کانالی مجزا برای توزیع هوای گرم و سرد، که در تجهیزات پایانه با یکدیگر مخلوط می‌گردد.

* کانالی مجزا برای هر منطقه در نظر گرفته شود، که در آن مخلوط هوای گرم و سرد با درجه حرارت مورد نظر آن منطقه به درون کانال جریان یابد (واحدهای چند منطقه‌ای).

نکته ای که باید در کانال کشی سامانه هوارسان بایستی به آن توجه داشت، تفاوت منطقه با اتاق است. منطقه، فضایی است که درجه حرارت آن به طور مجزا کنترل می شود، اما اتاق قسمتی از یک منطقه محسوب می شود که توسط یک دیوار یا پارتیشن جدا شده و در صورت نیاز می تواند قابلیت کنترل اختصاصی درجه حرارت را داشته باشد. برای کنترل شرایط مورد نیاز هر منطقه می‌توان از دو سامانه استفاده نمود:

1. سامانه حجم ثابت، دما متغیر (CAV)

2. سامانه حجم متغیر، دما ثابت (VAV)

در سامانه حجم ثابت یا همان CAV، دور موتور فن ثابت بوده و حجم هوای عبوری از روی کویل ها ثابت می باشد. در نتیجه برای تامین، درجه حرارت هوای فضای مورد نظر، باید دمای کویل را تغییر دهیم تا به دمای مورد نظر برسیم. اما در سامانه حجم متغیر یا همان VAV، دور موتور فن اینورتری (قابلیت تغییر فرکانس/ دور موتور فن)، متغیر بوده و سبب می‌شود حجم هوای عبوری از روی کویل نیز متغیر باشد. پس در این سامانه دمای کویل را ثابت نگه داشته و با تغییر حجم هوای عبوری از روی کویل‌ها به دمای مطلوب می‌رسیم. سامانه حجم متغیر (VAV)، با داشتن قابلیت تغییر دور موتور فن باعث می‌شود، در هزینه برق مصرفی صرفه جویی شود. زیرا در سامانه حجم ثابت (CAV)، فن همواره در حداکثر توان خود در حال کار کردن است. از دیگر مزایای آن می توان به این نکته اشاره کرد که دقت سامانه VAV در رسیدن به دمای مورد نظر، بیشتر از سامانه CAV است. در شکل 1، انواع پایانه‌های سامانه VAV نشان داده شده است. با توجه به موارد فوق می‌توان سامانه‌های  هوارسان را به صورت زیر دسته‌بندی نمود:

1. سامانه تک کانالی حجم ثابت یک منطقه‌ای

2. سامانه تک کانالی حجم ثابت چند منطقه‌ای با کویل دوباره گرمکن(Reheat)

3. سامانه تک کانالی حجم ثابت با جعبه کنارگذر(Bypass)

4. سامانه تک کانالی حجم متغیر با کویل دوباره گرمکن

5. سامانه تک کانالی حجم متغیر اندکسیونی(Induction)

6. سامانه تک کانالی حجم متغیر با جعبه دارای فن(Fan Powered)

7. سامانه تک کانالی حجم متغیر با جعبه دوکانالی(Dual Conduit)

8. سامانه دوکانالی حجم ثابت

9. سامانه دوکانالی حجم متغیر

هوارسان حجم متغیر

 

هوارسان حجم ثابت و حجم متغیر

 

سامانه تک کانالی حجم ثابت یک منطقه‌ای

در سامانه‌های حجم ثابت تک کانالی، حجم هوای عبوری از روی کویل‌ها ثابت بوده اما درجه حرارت هوای رفت با تغییر دمای کویل، بر اساس مقدار بار فضای تهویه شده تغییر می‌کند. ساده‌ترین سامانه تمام هوا، سامانه‌ای است که در آن هوا با یک درجه حرارت در مناطق توزیع می‌شود. این سامانه می‌تواند در داخل یا دور از فضای تهویه شده نصب گردد و ممکن است دارای کانال‌کشی باشد یا نباشد. با توجه به ظرفیت سامانه و اینکه در برخی از اوقات در طول سال از ۱۰۰% هوای تازه استفاده می‌شود (سرمایش رایگان)، این سامانه ممکن است دارای فن هوای برگشت با تخلیه فشار نیز (Relief) باشد. با در نظر گرفتن وسایلی چون دمپرهای ثقلی (gravity dampers) ، می‌توان فشار اضافی درون فضای تهویه شده را تخلیه و فن تخلیه فشار را حذف کرد.

هوارسان حجم ثابت

 

سامانه تک کانالی حجم ثابت چند منطقه‌ای با کویل دوباره گرمکن

در این سامانه با نصب یک کویل دوباره گرمکن در ورودی کانال‌کشی هر منطقه، حرارت طی یک فرآیند ثانویه به طور همزمان به هوای اولیه مطبوع شده (primary air) و یا هوای در حال گردش درون اتاق، اضافه می‌شود. سامانه چند منطقه‌ای با کویل دوباره گرمکن، تکامل یافته سامانه تک منطقه‌ای است. با استفاده از این دستگاه:

1. می‌توان شرایط درون منطقه‌ها و فضاهایی که بارهای مشابه ندارند را کنترل کرد.

2. فضاهای پیرامونی که در اضلاع مختلف ساختمان قرار دارند را می‌توان بر حسب نیاز به طور همزمان سرد و گرم کرد.

3. شرایط تحت کنترل در فرآیند یا کاربردهای تامین آسایش دارای نوسان بسیار اندکی خواهد بود.

معمولا در این سامانه‌ها از هوایی که در یک دستگاه مرکزی سرد می‌شود و درجه حرارت آن ثابت است، استفاده می‌گردد. با کنترل صحیح درجه حرارت هوای سرد شده می‌توان مقدار بار دوباره گرم کردن و مصرف انرژی را کاهش داد. در مواردی چون فصل پاییز و بهار که می‌توان درجه حرارت هوای خروجی از کویل سرمایش را افزایش داد، باید دقت شود که رطوبت داخل فضای تهویه شده از حد مطلوب بیشتر نگردد.

سامانه تک کانالی حجم متغیر

در داخل پایانه‌های سامانه حجم متغیر (VAV) هر منطقه، مقدار هوای تغذیه تغییر می‌کند ولی درجه حرارت آن، بسته به شرایط هر فصل، تقریباً ثابت باقی می‌ماند. سامانه‌های حجم متغیر را می‌توان برای منطقه‌های داخلی و پیرامونی ساختمان با در نظر گرفتن فن مشترک یا جداگانه طراحی کرد. 

بیشترین صرفه جویی انرژی در سامانه‌های حجم متغیر (VAV)، در مورد منطقه‌های پیرامونی است، که به دلیل تغییر مقدار بار ناشی از تابش خورشید و دمای محیط بیرون، می‌توان مقدار هوای تغذیه را کاهش داد. در این سامانه کنترل رطوبت یک مشکل همیشگی است و در مواردی که کنترل رطوبت اهمیت دارد، مثلاً در برخی از آزمایشگاه‌های تحقیقاتی، فرآیندها و ...، شاید لازم باشد مقدار جریان هوا ثابت نگه داشته شود. به عنوان نمونه: در اتاق کنفرانس که نسبت حرارت محسوس به حرارت کل آن کم است، باید احتیاط شود، زیرا در این گونه موارد معمولاً نقطه تنظیم حداقل جریان جعبه (VAV)  در حدود ۵۰ درصد تنظیم می‌شود و برای کنترل رطوبت در هنگام کم بودن بار، باید از دوباره گرمکن استفاده گردد. مطابق شکل 1، پایانه‌های سامانه‌ حجم متغیر (VAV) دارای پیکربندی های مختلف هستند از جمله:

1. پایانه با کویل دوباره گرمکن

در این سامانه‌ ساده، فرآیند گرمایش در واحد پایانه (VAV) کامل خواهد شد. این سامانه‌ در مواردی استفاده می‌شود که در منطقه‌های داخلی و خارجی نیاز به انعطاف پذیری کامل گرمایش و سرمایش باشد. پایانه‌های سامانه حجم متغیر را بر اساس کمترین مقدار هوا که از قبل تعیین شده است تنظیم می‌کنند. کمترین مقدار هوا به حدی است که:

* بار گرمایشی را تامین کند.

* مقدار حداکثر رطوبت را محدود کند.

* مقدار جابجایی هوا در داخل فضا در حد کفایت باشد.

* هوای تازه لازم را تامین کند.

در سامانه‌های حجم متغیر  (VAV)مجهز به دوباره گرمکن، در اولین مرحله کنترل، مقدار جریان هوا کاهش می‌یابد. در مرحله دوم حرارت به آن افزوده می‌شود. هزینه بهره‌ برداری این سامانه‌ در مقایسه با سامانه‌های حجم ثابت (CAV) مجهز به دوباره گرمکن، به مقدار قابل توجهی کمتر است. زیرا مقدار هوای اولیه‌ای که بایستی سرد شود و مقدار هوای ثانویه‌ای که بایستی گرم شود، کاهش خواهد یافت.

2. پایانه با جعبه دارای فن

فن را در این پایانه‌ می‌توان به صورت سری یا موازی نصب کرد (شکل1). در پایانه‌‌های با جریان موازی، برای استفاده از فن به صورت متناوب، آن را در خارج جریان هوای اولیه قرار می‌دهند. در پایانه‌های سری، فن در داخل جریان هوای اولیه نصب می‌شود و هنگامی که افراد در فضا حضور دارند، به طور پیوسته کار خواهد کرد. غالبا سامانه‌‌های دارای فن (سری یا موازی) را به این دلیل انتخاب می‌کنند، که در هنگام کم شدن مقدار بارها نیز گردش هوای داخل اتاق به حد کافی باشد و بتوان از مزایای سامانه‌ (VAV) سود برد.

وقتی شیر جریان هوای سرد اولیه از وضعیت حداکثر به حداقل یا حتی بسته تغییر می‌کند، مقدار هوای برگشتی افزایش خواهد یافت. در منطقه‌‌های پیرامونی ساختمان برای جبران اتلاف حرارتی خارجی می‌توان از کویل‌های گرمایش با آب بویلر، گرمکن الکتریکی و یا حتی گرمکن‌های تشعشعی استفاده کرد. در حد فاصل کارکرد گرمایشی و کارکرد سرمایشی، معمولاً یک منطقه مرده در نظر گرفته می‌شود که در آن، فن فقط هوای درون سقف را به گردش در می‌آورد. در این صورت می‌توان از حرارت حاصل از لامپ‌ها برای گرمایش فضای مورد نظر استفاده کرد و مقدار صرفه جویی در مصرف انرژی را به حداکثر رساند. در زمان‌هایی که فضا خالی است و افراد حضور ندارند، دستگاه اصلی هوارسان خاموش می‌شود و پایانه‌های گرمایشی دارای فن روشن می شوند تا درجه حرارت فضا را در حد لازم تثبیت کنند و بدین ترتیب هزینه مصرف انرژی کاهش خواهد یافت.

 

هوارسان تک کاناله حجم متغیر

3. پایانه با جعبه دوکانالی

در سامانه‌‌های کانال دوگانه، دو مسیر تغذیه هوا وجود دارد، یک جریان بارهای سرمایش و گرمایش خارجی را تامین نموده و جریان دیگر سرمایش را در کل سال تامین خواهد کرد. جریان هوای اولیه، از نوع سامانه‌ حجم ثابت بوده و درجه حرارت آن فقط با توجه به بارهای خارجی تغییر می‌کند. در عین حال برای صرفه جویی بیشتر در مصرف انرژی، غالباً فن هوای اولیه فقط در هنگام پیک بار سرمایش و گرمایش کار می‌کند. هنگام محاسبه بار گرمایش در این سامانه‌، باید اثر تبرید هوای ثانویه را نیز در نظر داشت. جریان هوای ثانویه در تمام سال سرد است و حجم آن بر اساس مقدار حرارت حاصل از خورشید، روشنایی‌ها، تجهیزات و تعداد افراد تغییر خواهد کرد. این جریان هر دو فضای داخلی و پیرامونی را تغذیه می‌کند.

 

لینک های مرتبط

سامانه هوارسان (بخش اول:کلیات)

 

نگارش : محمد جعفر نیری، پیمان ابراهیمی ناغانی

منبع : بخشی از کتاب روشهای تولید و توزیع برودت در سیستم‌های تهویه مطبوع - مولف : پیمان ابراهیمی ناغانی، سید علیرضا ذوالفقاری، محمد جعفر نیری - انتشارات نوآور


۰ دیدگاه