تهویه مطبوع که به اختصار HVAC نامیده میشود، یک شاخه بسیار مهم از علم مهندسی مکانیک به حساب می آید و اینگونه تجهیزات، محیطی مطلوب و دلپذیر را برای زندگی و کار انسان ایجاد میکنند. محیط لذت بخش یا همان دمای آسایش برای انسان باید دارای دمای 22 درجه سانتیگراد و رطوبت 50 درصد باشد. شرایطی که بوسیله‌ی انواع تجهیزات تهویه مطبوع محقق میشود. همچنین انواع سیستمهای تهویه‌ای قادرند که علاوه بر تخلیه هوای راکد، بوهای ناخوشایند و آلاینده‌های معلق فضایی را نیز حذف کنند.
بمنظور خرید انواع تجهیزات تهویه مطبوع بایستی بدانید که دقیقاَ از این سیستمها چه میخواهید. حرارت یا برودت و یا سرمایش-گرمایش همزمان؟!. خروج هوای آلوده یا از بین بردن آلایندگیها و بوهای نامطبوع؟ دمندگی هوای تازه به فضاهای داخلی و یا ایجاد پرده‌های هوای نگهدارنده دما؟!. خبر خوب اینجاست که به‌لطف وجود انواع تجهیزات نوین، تمامی نیازهای فوق قابل تحقق خواهد بود که در ادامه به دسته‌بندی‌ها و کارکردهای متنوع آنها خواهیم پرداخت.
دسته بندی سیستمهای تهویه مطبوع
تجهیزات HVAC یا همان سیستمهای تهویه مطبوع انواع مختلفی دارند و براساس پارامترهای گوناگونی دسته بندی میشوند. بعنوان مثال این سیستمها براساس نوع سیال به 3 دسته:
- تمام هوا،
- تمام آب و
- ترکیب کارکرد مبتنی بر آب و هوا
تقسیم بندی میشوند. همچنین براساس درجه حرارت نیز انواع تجهیزات تهویه مطبوع در 3 دسته:
- زمستانی (کولرهای تک منظوره)،
- تابستانی،
- و دو فصلی (اسپلیت‌ها و…)
قابل دسته‌بندی هستند. گونه‌ای دیگر از تقسیم‌بندی ها نیز وجود دارد که مربوط به دمندگی و مکندگی هوای تازه و کهنه می‌باشد. برهمین اساس سیستمهای تهویه مطبوع میتوانند در دسته‌های متنوعی همانند:
- خارج کننده هوا (کانالهای خروج هوا، داکت اسپلیت و…)،
- دستگاه‌های دمنده هوای تازه به محیط،
- هواسازها،
- و نگهدارنده‌های هوا و دمای محیط و سیستمهای پارتیشن بندی فضا (نظیر پرده هوا)،
جای گیرند.
ارزش بازار جهانی تجهیزات تهویه مطبوع
افزایش ساخت بناهای تجاری، مسکونی و ادارای، بکارگیری موثر سیستمهای نوآورانه و جدید، نیاز جامعه‌ی امروز به فراهم‌سازی سریع شرایط آسایش انسان، افزایش صنعت توریسم و ساخت هتلها و مراکز اقامتی در سرتاسر جهان، پاندمی کرونا ویروس و نیاز به حذف آلاینده‌های ویروسی از فضاهای داخلی و…، همه و همه موجب شده تا شاهد رشد ارزش بازار جهانی تجهیزات تهویه مطبوع در سالهای گذشته و پیش‌بینی برای افزایش ارزش این مارکت در سالیان آتی باشیم.
در همین زمینه بایستی به بررسی اطلاعات ارائه‌شده از سوی بنگاه آمار و ارزیابی گرند ویو ریسرچ بپردازیم که مطابق آن، ارزش بازار جهانی تجهیزات تهویه مطبوع در سال 2020 میلادی، در حدود 127.5 میلیارد دلار ارزیابی شد. بطور تقریبی تا سال 2022، در حدود 12.500.000 نفر در شرکتهای مرتبط با ساخت سیستمهای تهویه به کار میپردازند. ضمن اینکه برآورد میشود تا سال 2030 میلادی، نرخ رشد این گلوبال مارکت با روند 5.9 درصدی ادامه یابد که عدد قابل توجهی برای این حوزه بشمار میرود.
علاوه بر پیشتازی آمریکا و چین در این حوزه، بایستی به نقش موثر آلمان و فرانسه نیز در اتحادیه اروپا اشاره داشت. کشورهای آسیای شرقی نیز باتوجه به رشد صنعت ساخت و همچنین رشد صنعت گردشگری خود، در سالیان آتی بطور موثرتری در این بازار عرض اندام خواهند کرد.
انواع سیستمهای تهویه مطبوع
بسته به نوع استفاده و کاربرد، میزان ظرفیت هوادهی، کاربری مورد نظر، انتظارات متفاوت از میزان حراردت‌دهی و ایجاد برودت و…، انواع تجهیزات تهویه مطبوع در دهه‌های اخیر وارد بازارهای عمرانی و صنعتی شده‌اند. ازجمله‌ی مهمترین سیستمهای تهویه مطبوع میتوان از دستگاه‌های کاربردی زیر نام برد:
- پرده‌های کنترل هوا،
- کولر تک منظوره،
- منبع کویلی و آبگرمکنها،
- سیستمهای گرمایش از کف،
- دستگاه چیلر صنعتی،
- مدلهای مختلف برج خنک کننده مدارباز، مداربسته، هیبریدی، جریان متقاطع، جریان مخالف، هذلولی و…،
- کولرهای گازی اسپلیت،
- هواسازها،
- سیستم تهویه مطبوع فن کویل،
- Air Washer،
- رادیاتورهای گرمابخش،
- هیترهای تابشی،
- پلاسمای برودتی سرد،
- جت هیترها،
- EXHAUST FAN رادیال و سانتریفیوژ سقفی، دیواری، پنجره‌ای و…،
- FAN COILها،
- مبدل حرارتی،
- دیگ بخار و بویلرهای آبگرم،
- اکسیژن ساز،
- ازن ژنراتور و غیره.
کاربردهای تجهیزات تهویه مطبوع
بطورکلی امروزه انواع کاربریهای مسکونی، تجاری، اداری، رستورانی و… را نمیتوان بدون تجهیزات تهویه مطبوع تصور نمود. این تجهیزات در تمامی کاربریهای فعال جامعه همانند: کارخانه‌های صنعتی، محیطهای پزشکی مانند بیمارستان ها، درمانگاه‌ها و کلینیک ها، آسمان خراشهای بزرگ، مجتمعهای مسکونی، تجاری و اداری مورد استفاده قرار میگیرند. زیرا مدلهای گوناگون سیستمهای تهویه‌ای قادرند برنامه‌های کاربردی زیر را پیاده سازی کنند:
- همواره هوایی پاک و سالم به وجود می آورند،
- بوهای نامطبوع و گازهای سمی را از بین میبرند،
- هوا را ضدعفونی و ایزوله می‌نمایند،
- دمای فضا را تنظیم میکنند،
- رطوبت محیط و سرعت وزش هوا را کنترل خواهند کرد،
- با خنکسازی سیال، از مصرف بی رویه‌ی آب در صنعت جلوگیری میکنند،
- تأمین گرمایش و سرمایش محیط بر عهده‌ی آنهاست،
- ریزگردهای موجود در هوا را حذف میکنند،
- هوای راکد و پخته‌شده‌ی فضاهای داخلی را به بیرون انتقال میدهند،
- تجهیزات تهویه مطبوع در مکندگی هوای تمیز بیرونی و هدایت هوای تمیز به محیطهای داخلی (توسط قابلیت دمندگی) نقش دارند،
- بوسیله‌ی ایجاد پرده هوا، از خارجسازی هوای گرم/سرد داخلی به محیط بیرون و همچنین ورود گرد و غبار و حشرات موذی به فضای داخلی جلوگیری خواهند کرد،
- تأمین آب خنک چیلرها را بر عهده دارند،
- تأمین آب گرم مصرفی ساختمانها توسط تجهیزات تهویه مطبوع قرار گرفته در موتورخانه رخ میدهد،
- و البته هدایت هوای گرم و سرد به جهات مختلف ساختمان، توسط سیستمهای تهویه‌ای عملیاتی میشود.
همچنین برخی از تجهیزات این حوزه، کاربردهای خاصتری را نیز ارائه میدهند. به‌عنوان مثال با دستگاه پلاسمای سرد میتوان به درمان اگزماها و مشکلات پوستی اقدام نمود. دستگاه ازن ژنراتور نیز علاوه بر پاکسازی هوا و تولید اکسیژن بیشتر، در ضدعفونی آب نقش موثری خواهد داشت.
مهمترین تجهیزات تهویه مطبوع
بخاطر داشته باشید که عمده‌ی تجهیزات تهویه مطبوع، بیشتر بر روی هواسازی، تخلیه هوای راکد و اکسیژن‌سازی متمرکز میباشند. ذیلاَ به بررسی اجمالی اینگونه سیستمهای HVAC می پردازیم:
- هیترهای تابشی: چنانچه برای گرمسازی فضاهای داخلی با ارتفاع بیش از 3.5 متر نیاز به تجهیزات گرمایشی دارید، هیتر تابشی یک انتخاب کم‌نظیر خواهد بود. چراکه علاوه بر قدرت و سرعت حرارتدهی بالا، کمترین جای‌گیری ممکن را نیز دارند. گرمایش این سیستمها کاملاَ یکنواخت بوده و به هیچ وجه آسایش افراد را مختل نمیکنند. ضمن اینکه مصرف گاز و برق در آنها، 60% کمتر از دیگر تجهیزات گرمایشی بوده و گردوغبار را در فضا به چرخش درنمی‌آورند.
- دستگاه‌های اکسیژن ساز: این تجهیزات دارای پمپهای اختصاصی هستند که پس از مکش هوای فضای موردنظر، اکسیژن هوا از نیتروژن تفکیک میگردد. بوسیله‌ی Compressor تعبیه‌شده در دستگاه اکسیژن ساز، درصد و میزان فشار اکسیژن در محفظه‌های مربوطه افزایش یافته و خلوص این نوع گاز (اکسیژن) در دستگاه، به بیشتر از 95% ارتقا می‌یابد. نیتروژنهای موجود در سیستم نیز غالباَ بنا به نظر کارفرما حذف میشود.
- فن کویلها: یکی دیگر از تجهیزات تهویه مطبوع ترکیبی، FAN COIL است که از یک یا چند فن، کانالهای هوا و مبدل حرارتی تشکیل یافته است. فن کویلها نیز بسته به نحوه هوادهی و انتقال هوا یا گرمایش و سرمایش، در مدلهای مختلفی قابلیت طراحی و تولید دارند. مثلاَ اگر هوادهی چهار جهته مدنظر باشد، گونه‌های فن کویل صنعتی 4جهته مورد استفاده قرار میگیرند که بسیار پرقدرت بوده و از 4 کانال انتقال هوای مجزا بهره میبرند.
همچنین درصورت نصب توکار و سقفی برای هدایت برودت و حرارت، از سیستم تهویه مطبوع فن کویل کاستی بهره گرفته میشود. قیمت کم و ابعاد کوچک، از مهمترین مزیتهای این دستگاه‌ها بشمار می‌آید.
- کولرهای گازی ایستاده: یکی از خاصترین سیستمهای گرمایش-سرمایش صنعتی، بدون شک کولر گازی ایستاده است. چراکه علاوه بر ظاهر زیبا، با خرید کولر گازی ایستاده هم میتوانید به گرمایش و هم میتوانید به سرمایش فضای داخلی مدنظرتان بپردازید. باتوجه به تولید اینگونه اسپلیتهای ایستاده در ظرفیت‌های کاری مختلف، آنها مناسب استفاده در خانه‌ها و ادارات و البته سالنهای تولید صنعتی هستند. علاوه بر این ویژگی، پروسه‌ی فیلترینگ و گندزدایی هوا و یون‌زدایی نیز توسط کولرهای گازی ایستاده قابل‌انجام است. برطرف سازی رطوبت شدید فضای داخل، از دیگر ویژگی اینگونه تجهیزات تهویه هوا خواهد بود.
- اگزاست فن‌های دمشی و مکشی: اینگونه سیستمهای تهویه مطبوع که با نام هواکش صنعتی نیز شناخته میشوند، عمدتاَ دارای کانالهای تخلیه و ورود هوا بوده و به سیستمهای تهویه مرکزی و هواسازها متصل میشوند. بسته به محل نصب و نوع مکانیزم مکش و دمش، انواع اگزاست فن هوا در قالب مدلهای سانتریفیوژ و آکسیال (و دیگر مدلهای زیرمجموعه‌ای یوتیلیتی، سقفی، دیواری، پنجره‌ای و…) قابلیت طراحی و ساخت خواهند داشت. نوع مکنده‌ی آنها با مکش هوای گرم و ساکن محیط، به تهویه هوای فضای داخلی می‌پردازد. ضمن اینکه تجهیزات تهویه مطبوع اگزاست فن دمنده نیز هواهای تازه‌ی تولیدشده را به محیطهای موردنظر هدایت میکنند.
- دستگاه‌های وی آر اف: از خاصترین سیستمهای تهویه مطبوع یک دهه اخیر، میتوان به دستگاه VRF (وی آر اف) اشاره نمود که امکان گرمایش و سرمایش همزمان محیط را دارند. بدین ترتیب که با تعبیه‌ی چندین کانال انتقال هوای مجزا، میتوان همزمان یک محیط داخلی را گرم کرده و فضای داخلی دیگری را برودتدهی نمود. سیستمهای وی آر اف از 2 یونیت داخلی و خارجی تشکیل شده‌اند. مزیت اصلی این سیستمها بگونه‌ایست که چنانچه یکی از یونیتها با آسیب روبرو شود، یونیت دیگر موقتاَ تمامی فعالیتها را به عهده گرفته و بطورکلی سیستم از فعالیت باز نمی‌ایستد.
- دستگاه هواساز: هواسازها به عنوان یکی از مهمترین تجهیزات تهویه مطبوع، قادر به ارائه چندین مزیت برتر هستند:
- آنها میتوانند به تولید و هدایت هواهای تازه اقدام نموده و به تهویه هوای فضاهای داخلی بپردازند.
- بخصوص در محیطهای آلوده بیمارستانی، نقش دستگاه هواساز پررنگ‌تر شده و محیطی تمیزتر را برای پرسنل و بیماران به ارمغان می‌آورند.
- اگرچه تولید گرما و سرما بوسیله‌ی هواسازها صورت نمی پذیرد. اما به‌لطف کانالهای هوای متصل به دستگاه هواساز، عملیات انتقال هوای گرم و سرد از دیگر تجهیزات تولید برودت/حرارت به فضاهای موردنظر، انجام میشود.
- اینگونه تجهیزات تهویه مطبوع، سرعت فرآیندی بالایی داشته و مصرف انرژی پایینی دارند.
- امکان تنظیم جهت و سرعت هوادهی در آنها وجود دارد.
نحوه کارکرد انواع تجهیزات تهویه مطبوع
بمنظور آشنایی با کاربردهای عملیاتی سیستمهای تهویه مطبوع مبتنی بر آب، به کارکرد این تجهیزات بصورت خلاصه‌وار خواهیم پرداخت:
- برجهای خنک کننده: این دستگاه‌ها در مدلهای مختلف مداربسته و مدارباز، در بیش از 95% صنایع جهان بکار گرفته میشوند. دلیل این میزان کاربرد اینست که با خرید برج خنک کننده، قادر خواهید بود تا آبهای داغ صنعتی را خنکسازی نموده و مجدداَ به سیکل تولید بازگردانید. بدین ترتیب از مصرف بی‌رویه‌ی آب و افزایش فشارها به منابع آب موجود در طیعت جلوگیری میگردد. آب خنک موردنیاز برای چیلر تراکمی و برخی دیگر از سیستمهای تهویه هوا نیز بوسیله‌ی برجهای خنکساز تأمین میشود.
- منابع کویل‌دار: جهت تأمین آب گرم موردنیاز ساختمانها (چه برای مصارف شستشو/استحمام و چه تأمین آبگرم موردنیاز رادیاتورها) ، از انواع منبع کویل دار در موتورخانه استفاده میشود. اینگونه منابع که نوعی از تجهیزات تهویه مطبوع مبتنی بر آب محسوب میشوند، میتوانند آب سرد را به دمای مناسب 50-65 درجه سانتیگراد برسانند.
- منابع انبساط: در زمان گرم شدن آب، آبها منبسط میشوند و شاهد افزایش فشار قابل‌توجهی خواهیم بود که میتواند آسیب‌های جدی را به سیستمهای تهویه مطبوع گرمایش/سرمایش و لوله‌های انشعاب یافته وارد آورد. به‌لطف قابلیت تنظیم فشار سیال با خرید منبع انبساط، میزان ماندگاری سیستمهای تهویه هوا و تجهیزات حرارتی/و برودتی، افزایش می‌یابد. مخزن قرارگرفته در این تجهیزات، بصورت تحت فشار می‌باشد.
- چیلرهای تراکمی و جذبی: چیلر دستگاه پرقدرتی است که خدماتدهی گسترده‌ای به انواع تجهیزات تهویه مطبوع از طریق آنها صورت می‌پذیرد. دستگاه چیلر از یکسو به یکی از 3 روش آب‌خنک، تبخیر و یا هواخنک به خنکسازی آب پرداخته و آبهای سرد مورد نیاز سیستمهای تهویه مطبوع سرمایشی را تأمین مینماید. و از سوی دیگر گرمایی را که توسط چیلرها از سیال جذب میشود، میتوان به فضاهای داخلی مختلف هدایت کرد.
قیمت تجهیزات تهویه مطبوع
اگرچه که نحوه قیمت گذاری هریک از سیستمهای تهویه مطبوع مسلماَ متفاوت از دستگاه دیگر است. اما ذیلاَ ما میخواهیم به این سوال پاسخ دهیم که قیمت تجهیزات تهویه مطبوع بر اساس چه فاکتورهای اساسی تعیین میشود؟!. درپاسخ بایستی به موارد زیر بعنوان مهمترین پارامترهای موثر بر اعلام هزینه‌ی تمام‌شده‌ی این تجهیزات اشاره نماییم:
- مدل دستگاه،
- ابعاد و اندازه،
- میزان تنظیم‌پذیری فرآیندها،
- جنس بدنه و اجزای داخلی دستگاه تهویه مطبوع HVAC،
- تعداد و متریالهای بکاررفته برای برنرها و ریزسیستمهای حرارتی و برودتی،
- کارکرد 2منظوره و چندمنظوره سیستمهای گرمایشی/سرمایشی،
- امکان منعکس سازی،
- زیبایی و پیچیدگی طراحی،
- متراژ و تعداد کانالهای خروج و ورود هوا،
- لوله‌های بکار رفته و متریال ساخت آنها،
- مدل استقرار و قرارگیری،
- مارک سازنده و وارداتی یا داخلی بودن آنها،
- توان کارکردی،
- ظرفیت هوادهی،
- میزان جهت دهی و میزان پرتاب باد،
- ضخامت ورق مورد استفاده،
- وجود/ عدم وجود عدسیهای محدب،
- تعبیه شیرآلات صنعتی،
- تعداد دریچه‌های هوا،
- کیفیت ساخت،
- متریال مخزن و COIL،
- صنعتی یا غیرصنعتی بودن. (مشخصاَ انواع تجهیزات تهویه مطبوع صنعتی دارای قیمت به مراتب بیشتری در مقایسه با سیستمهای با ظرفیت و توان خانگی تهویه‌ای هستند)
- فشار عملیاتی و غیره.
درمجموع اما نمیتوان بر مبنای پارامترهای فوق، به قیمت دقیق انواع سیستم تهویه مطبوع دست یافت. ضمن اینکه با توجه به نوسانات دلار و ارز نمی توان قیمت دقیقی برای این سیستمها مشخص کرد. بنابراین پیشنهاد میشود که به جهت کسب آگاهی از هزینه دقیق این تجهیزات، با کارشناسان مجرب ما در گروه صنعتی ناب زیست تماس حاصل فرمایید. بهتر است هنگام انتخاب و خرید سیستمهای تهویه مطبوع به محل نصب آن، شرایط آب و هوایی و میزان درجه آبرسانی منطقه توجه کنید.
اجزای تشکیل دهنده سیستمهای تهویه هوا
طیفهای گوناگون سیستمهای تهویه مطبوع از قسمت ها و اجزای مختلفی تشکیل شده اند؛ که برخی از مهمترین آنها عبارتند از:
- پمپ: این قطعه باعث حرکت سیال ها میشود.
- کویل: کویل ها در سیستمهای گرمایشی و سرمایشی حرارت را تبادل میکنند و یک نقطه حساس و مهم میباشند.
- رطوبت گیر: این قطعه رطوبت هوا را گرفته و دمای محیط را سرد می‌کند. سپس رطوبت را به صورت قطره‌های ریز خارج می‌کند.
- هواکش و فن: این قطعه‌ها هوای گرم یا سرد عبوری از کویل ها را جا به جا میکنند و به عنوان قلب تپنده این سیستم ها شناخته میشوند.
- منبع انبساط: این قطعه فقط در سیستمهای تمام آب موجود است.
- کندانسور، کمپرسور و اواپراتور: غالباَ ریزقطعاتی نظیر کمپرسور، کندانسور و اواپراتور در تجهیزات برودتی تهویه مطبوع بکار گرفته میشوند که با به چرخش درآوردن مبردها و تبدیل حالات آن از گاز به مایع/و بالعکس و ایجاد تونل انجماد، به ایجاد برودت کمک میکنند.
- دریچه: چه با کانالهای تخلیه و ورود هوا و چه با خود ساختار دستگاه روبرو باشیم، همواره نمیتوان از نقش کارکردی موثر دریچه‌های هوا برای تجهیزات تهویه مطبوع چشم پوشی کرد.
- مشعل‌ها و لوله‌های انتقال سیال و هوا.
