تهویه مطبوع یعنی انجام عملیاتی روی هوا تا بتوان شرایط هوای محل مورد نظر را برای زیستن، کار کردن یا عملیات صنعتی معین، راحت و بهداشتی کرد و به حد مطلوب برسانیم. تهویه مطبوع باعث میشود شرایط هوا طبق روش خاصی به صورت اتوماتیک ثابت بماند یا تغییر کند. سیستم HVAC خلاصه شده عبارت گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع است. بنابراین همانطور که از نام آن پیداست، این سیستم از سه مجموعه گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع تشکیل میشود. امروزه به سبب گسترش زندگی ماشینی و افزایش آلاینده ها و ویروس های متعدد، سلامت هوای محیط تاثیر مهمی بر زندگی انسان داشته و بسیار حائز اهمیت است. به همین منظور استفاده از تهویه مطبوع هوای ساختمان، محل کار، مجتمع ها و… می تواند بر بهبود سبک زندگی و سلامتی انسان ها بسیار تاثیرگذار باشد.
اصول و پایه اساس صنعت گرمایش توسط تلاش ها و اختراعات و اکتشافات افرادی مانند مایکل فارادی، ویلیس کریر، روبن‌ترین، جیمز ژول، ویلیام رانکین و نیکولا سعدی کارنو گذاشته شده است. بعد ها با انقلاب صنعتی و پیشرفت علم و روش های بهروی و روش های نوسازی توسط شرکت ها و مخترعان پیشرف کرد.
مجموعه وظایف سیستم تهویه مطبوع
کنترل کننده ی سرعت وزش هوا
از بین برنده ی گازها و بو های سمی
تصفیه کننده هوا و ایجاد کننده ی هوای پاک و سالم
کنترل کننده ی رطوبت به کمک خشک کردن و رطوبت دهی
ضدعفونی و ایزوله کننده ی هوا در بیمارستان‌ها و کلینیک ها
کنترل کننده ی دمای محیط به کمک سرمایش و گرمایش دهی
انواع سیستم های تهویه مطبوع
تهویه مطبوع به سیستمی گفته میشود که بتواند سه فاکتور، رطوبت ،دما و سرعت جریان هوا را کنترل کند. به صورت کلی تمام سیستم‌های تهویه مطبوع بر یک اصل استوارند که گرما و سرما را به محل مورد نظر منتقل می‌کنند. بر اساس نوع سیال می‌توان سیستم‌های تهویه مطبوع را به سه دسته ۱- سیستم تهویه مطبوع تمام هوا ۲- سیستم های آب و هوا – آب ۳- سیستم تهویه مطبوع تمام آب تقسیم کرد.
سیستم های هوا آب
این سیستم‌ها مزیت‌ها و معایب هر دو سیستم قبل را خواهند داشت در این در این سیستم ،آب گرم و یا آب سرد تهیه شده در دستگاههایی که دور از فضای مورد تهویه قرار دارند ،به داخل مبدل حرارتی اتاق ارسال گردیده بخش اعظم بار حرارتی اتاق را جبران می کنند. از طرف دیگر مقداری هوای گرم یا سرد که آن نیز در یک دستگاه هواساز مرکزی تهیه شده ،به اتاق فرستاده میشود که وظیفه تامین تنها اندکی از بار حرارتی اتاق را بر دوش دارد ولی در عوض نیاز اتاق را به هوای تازه بر آورده می کند.
سیستم تهویه مطبوع تمام آب
این سیستم‌ها نمی‌توانند میزان رطوبت هوا را تغییر دهند اما به لحاظ حجم کم تأسیسات و همچنین هزینه کم راه‌اندازی و نگهداری بر سایر سیستم‌ها مزیت دارد. در این سیستم سیال ناقل حرارت و برودت آب می‌باشد. آب در موتور خانه در دستگاه‌های حرارتی مانند دیگ بخار یا دیگ آبگرم، گرم می‌شوند و برای گرمایش ساختمان در فصول سرد مورد استفاده قرار می‌گیرد.
برای فصول گرم مثل تابستان در موتورخانه از چیلر یا آبسرد کن برای تهیه آب سرد استفاده میشود و برای سرمایش ساختمان از این آب سرد استفاده می‌گردد. آبگرم و آبسرد تهیه شده به داخل کویل‌های مبدل حرارتی اتاق‌ها (مثل فن کویل) ارسال میشود. بادبزن یا فن متعلق به این دستگاه هوا را از روی کویل عبور داده و باعث گرمایش یا سرمایش اتاق‌های داخلی ساختمان می‌گردد.
سیستم تهویه مطبوع تمام هوا
تنها سیستمی است که می‌تواند یک سیستم تهویه مطبوع کامل را فراهم کند. مهمترین ایراد این سیستم حجم زیاد تجهیزات و کانال های انتقال هوا می‌باشد. در این سیستم نیز در موتور خانه دستگاه های تهیه آبسرد (چیلر) و آبگرم (دیگ آبگرم) با تجهیزات مربوط فعالیت می‌کنند و برای تهیه و ارسال هوای گرم یا سرد از دستگاه هایی به نام هواساز مرکزی (a.h.u) استفاده میشود. دستگاه هواساز دور از موتورخانه و در محلی نزدیکتر به فضای تهویه شونده در اتاقکی نصب میشود.
سیال ناقل حرارت و برودت به داخل کویل دستگاه هواساز پمپ میشود و هوایی که توسط فن با سرعت از روی این کویل عبور می‌کند سرد یا گرم شده و بوسیله کانال های هوای سقفی بداخل فضاهای تهویه شونده توزیع میشود. توضیح اینکه هوای عبوری از روی کویل تصفیه فیزیکی شده و رطوبت زنی یا رطوبت گیری میشود و بعد به داخل فضاها ارسال میشود.
هدف از تهویه مطبوع
تهویه ی مطبوع از طرق مختلف این شرایط را در محیط های مسکونی، صنعتی، تجاری، پزشکی، اداری و بدون در نظر گرفتن شرایط آب و هوایی برای انسان فراهم می‌کند که عبارتند از:
بوجود آوردن هوای پاک و سالم
کنترل سرعت وزش هوا و تصفیه ی هوا
کنترل رطوبت به وسیله ی خشک کردن ورطوبت دهی
کنترل دمای محیط به وسیله ی سرمایش و گرمایش دهی
ضد عفونی و ایزوله کردن هوا در محیط های پزشکی و بیمارستان ها
همچنین تهویه ی مطبوع نقش مهمی در آسمان خراش های بزرگ و محیط های دریایی مانند آکواریوم ها که ایمنی و سلامت محیط اشان وابسته به تغییرات دما و رطوبت است ایفا می‌کند.
اجزا سیستم تهویه مطبوع
در این مرحله خلاصه ای از اجزای تشکیل دهنده سیستم های تهویه مطبوع معرفی می‌شوند. این اجزا در انواع سیستم های تهویه به گونه ای به کار رفته اند.
منابع حرارت
منابع حرارت معمولاً با مصرف سوخت یا الکتریسیته حرارت تولید می‌کنند که بر اساس نوع سیالی که گرم میشود با نام‌های دیگ (منابع حرارتی که سیال مایع را گرم می‌کنند) و کوره (منابع حرارتی که سیال گاز را گرم می‌کنند) شناخته می‌شوند.
منابع برودت
در همه سیستم های مکانیکی تهویه مطبوع ایجاد سرمایش تنها از طریق برودت تبخیری امکانپذیر است و هرچه سرعت تبخیر یک ماده بیشتر باشد میزان سرمایش ایجاد شده توسط آن نیز بیشتر خواهد بود. منابع برودت در سیستم های معمول گرمایش و سرمایش به نام چیلر شناخته می‌شوند و به دو نوع ضربه‌ای یا معمولی و چیلر جذبی تقسیم می‌شوند. در هر دو نوع سرمایش در اثر بخار شدن ماده‌ای به نام ماده مبرد که معمولاً گازی شکل است ایجاد می‌گردد.
مخزن انبساط
این قسمت فقط در سیستم های تمام آب وجود دارند. در سیستم‌های تمام آب چون مدار حرکت سیال بسته می‌باشد با تغییر دمای سیال موجود در سیستم و تغییر حجم آن به اتصالات سیستم و کل مدار فشار وارد شده و ممکن است باعث ایجاد اشکال در سیستم شود. منبع انبساط قطعه‌ای است که وظیفه کنترل تغییر حجم سیال را به عهده دارد. فقط یک نمونه از منبع انبساط مدل دیاگرامی در دنیا موجود است.
پمپ ها
این دستگاه ها وظیفه به حرکت درآوردن سیال را به عهده دارند. پمپ هایی که سیال مایع را به حرکت درمی‌آورند معمولاً از نوع پمپ های حلزونی هستند و پمپ‌هایی که سیال گاز را به حرکت درمی‌آورند، فن یا بادزن نامیده می‌شوند و در دو نوع جریان محوری و جریان عمودی بکار می‌روند. دستگاه های رطوبت زن دستگاه هایی هستند که برای افزایش رطوبت محیط از آن‌ها استفاده میشود. این دستگاه با سیستمای مختلف و متفاوتی کار می‌کنند؛ که برخی از آن‌ها عبارتند از:
تشتکی
فراصوت
دیسکی
بستر متخلخل
بستر صلب
پاششی
دستگاه های رطوبت گیر
این دستگاه‌ها به صورت معمول با استفاده از پدیده فیزیکی تعرق رطوبت هوا را از بین می‌برد. بدین معنی که با سرد کردن هوا دمای آن به پایین‌تر از نقطه شبنم می‌رسد و رطوبت هوا به صورت قطرات ریز آب از هوا خارج می‌شوند. این دستگاه‌ها در حالت عادی بوسیله یک منبع برودت یک کویل را سرد کرده (کویل سرمایش ایجاد می‌کند) و با عبور هوا از روی کویل رطوبت آن گرفته میشود.
کویل ها
کویل‌ها در واقع محل های تبادل حرارت در سیستم های تهویه مطبوع سرمایشی و گرمایشی هستند. کویل‌ها را بر اساس عملکرد می‌توان به دو نوع سرمایشی گرمایشی تقسیم کرد. همین‌طور کویل‌ها را بر اساس سیال به سه دسته زیر تقسیم می‌کنند:
هوا به هوا
آب به هوا یا بالعکس
آب به آب
بیشترین کاربرد کویل در سیستم برقی ماشین های اشتعال جرقه ای است.
فن و هواکش ها
هواکش‌ها نیز به عنوان یکی از اجزا دستگاه های تهویه مطبوع نقش مهمی در آن‌ها داشته و به نوعی قلب تپنده این دستگاه‌ها به‌شمار می‌روند. اصولاً وظیفه جابجایی هوای گرم یا سرد عبوری از کویل های یا هوای تمیز شده توسط فیلتر ها در دستگاه های تهویه مطبوع بعهده هواکش ها است. هواکش های بکار رفته در دستگاه های تهویه مطبوع از دو نوع هواکش‌های گریز از مرکز یا هواکش‌های جریان محوری است.
تقسیم بندی سیستم های تهویه مطبوع بر اساس درجه حرارت
زمستانی و تک فصلی گرم کننده
شوفاژ با دیگ آب گرم و پکیج دیواری از جمله سیستم هایی هستند که توانایی گرمایش در زمستان را دارند.همچنین سیستم های دارای حرارت مرکزی، بخاری و شومینه ها نیز از این قابلیت برخوردار هستند که کیفیت پاسخگویی پایین تر و نواقص بیشتری نسبت به سیستم های حرارت مرکزی دارند.
تابستانی و تک فصلی سرد کننده
اسپلیت (سرد کننده)، کولر گازی و کولر آبی از جمله سیستم های تک فصلی سرد کننده هستند که کارکرد آن ها بر اساس چرخه های تبرید بوده و سیستم های متفاوتی دارند.
دو فصلی گرم و سرد کننده
چیلر، مینی چیلر، فن کویل، سیستم VRF و هواساز از جمله سیستم هایی هستند که در دو فصل گرم و سرد سال قابل استفاده هستند. کاکرد آن ها به این صورت است که یا از سیستم یکپارچه ی دو فصلی و یا از دو سیستم مجزای زمستانی و تابستانی به صورت همزمان استفاده شده است. این نوع از سیستم ها در مناطق سردسیر یا گرمسیر کاربرد ندارد و باید از سیستم های تک فصلی استفاده شود. ولی در سایر مناطق استفاده از سیستم دو فصلی رواج بیشتری داشته زیرا قابلیت بیشتری دارد و در برخی هزینه ها صرفه جویی می شود.
