امروزه تهویه مطبوع یکی از مهمترین اجزای طراحی یک واحد ساختمانی است. فرقی نمی‌کند یک آپارتمان مسکونی باشد یا اداری یا تجاری، بیمارستان باشد یا مدرسه، به‌طور کلی هر فضای بسته‌ای نیاز به تهویه مطبوع دارد، در غیراینصورت تحمل شرایط آن غیرممکن است. برای تامین تهویه مطبوع، از دستگاه‌های مختلفی استفاده می‌شود که این دستگاه‌ها ممکن است از شهری به شهر دیگر و یا حتی از ساختمانی به ساختمان دیگر متفاوت باشند و طراح با توجه به شرایط آن را انتخاب می‌کند. هواساز یا هوارسان یکی از این تجهیزات است که امروزه کاربرد فراوانی در ساختمان‌های متوسط و بزرگ دارند. در ادامه با تهویه آسمان همراه باشید تا دستگاه هواساز و انواع آن را مورد بررسی قرار داده و به شما بگوییم که عملکرد آن چگونه است و درنهایت چه مزایا و معایبی دارد.
فهرست مطالب
هواساز چیست؟
هواساز یا هوارسان همانطور که از نامش پیداست، دستگاهی است که وظیفه دارد هوای یک محیط بسته را تحت کنترل خود در آورده و آن را برای انسان مطبوع نماید. بدین‌صورت که هوای بیرون و هوای اتاق را جمع‌آوری می‌کند، گردوغبار و سایر ذرات را از هوای جمع‌آوری شده حذف می‌کند، دما و رطوبت را تنظیم می‌کند و سپس هوای مطبوع راحت و با طراوت را از طریق کانال‌ها به اتاق‌ها می‌رساند. هواساز که در انگلیسی با نام AUH یا Air Handling Unit شناخته می‌شود، دارای ساختار بسیار ساده‌ای است و هیچ مکانیسم پیچیده‌ای در طراحی آن وجود ندارد.
باتوجه به نوع عملکرد هواساز و مساحت بزرگی که از نظر تامین هوای مطبوع باید پوشش بدهد، این دستگاه دارای ابعاد بزرگی است که معمولاً نیز بر روی پشت بام نصب می‌شوند. تجهیزات AHU معمولاً در ساختمان‌های تجاری و صنعتی متوسط تا بزرگ یافت می‌شوند. هواساز ممکن است خدمات خود را تنها به بخشی از ساختمان ارائه دهد، برای مثال به کلیه دستشویی‌های ساختمان و یا به کل ساختمان خدمت‌رسانی کند. ممکن است حتی در یک ساختمان چند هواساز وجود داشته باشد که هر کدام مسئول تهویه بخشی از ساختمان باشند.
در طراحی‌های قدیمی معمولاً از یک هوارسان برای تهویه کل ساختمان استفاده می‌شد. اما امروزه دیگر این روش رایج نیست و از چندین هوارسان برای بخش‌های مختلف استفاده می‌شود. بررسی‌ها نشان داده که روش جدید دارای کارایی بیشتری نیز می‌باشد.
نحوه کار هواساز
هواساز هوای تازه محیط را از بیرون می‌گیرد، از طریق فیلترهای خود، آن را تمیز می‌کند، سپس آن را گرم و یا خنک کرده، در صورت نیاز شاید آن را مرطوب کند و درنهایت آن را از طریق کانال‌های اطراف خود به مناطق طراحی شده در یک ساختمان راهنمایی می‌کند. مناطق مختلف ساختمان نیز احتمالاً دارای یک مجرای اضافی هستند تا هوای کثیف مصرف شده را از اتاق‌ها بیرون کشیده و به AHU برگردانند. جایی که یک فن در آنجا قرار گرفته تا هوای آلوده را به بیرون هدایت نماید. ممکن است مقداری از این هوای برگشتی به منبع هوای تازه بازگردانده شود تا در مصرف انرژی صرفه‌جویی شود.
گفتیم که هواساز هوای تازه محیط را سرد و یا گرم می‌کند. اما چگونه این کار را انجام می‌دهد؟ از طریق اتصال به یک منبع سرمایشی (مانند چیلر) یا گرمایشی (مانند پکیج) این کار انجام می‌شود. در فصل تابستان آب سرد چیلر و در زمستان آب گرم منبع گرمایشی، وارد کویل‌های هواساز شده و فن هواساز با مکش هوا و عبور آن ابتدا از فیلتر و سپس از روی کویل‌ها باعث تبادل دما بین آنها می‌شود و این هوا تغییر دما پیدا کرده و وارد محیط می‌شود.
در مناطق بسیار خشک معمولاً سیستم رطوبت زن به هواساز اضافه می‌شود که به آن ایرواشر گفته می‌شود.
اجزای تشکیل دهنده دستگاه هواساز
داخل باکس بزرگ دستگاه هواساز، اجزای مختلفی تعبیه شده‌اند که هر کدام وظیفه‌ای برعهده دارد. این اجزا عبارتند از:
- محفظه هوای ورودی و هوای برگشتی
- دمپر
- فیلتر
- کویل سرمایشی
- کویل گرمایشی
- فن
واحد هواساز (AHU) قلب سیستم تهویه مطبوع مرکزی به شمار می رود. این سیستم، هوای بیرون و داخل ساختمان را جمع آوری می کند، گرد و غبار و سایر ذرات را از هوای جمع آوری شده حذف می کند، دما و رطوبت را تنظیم کرده و سپس هوای مطبوع و خنک را از طریق کانال ها به داخل اتاق ها هدایت می کند.
به طور خلاصه، AHU یک واحد داخلی بزرگ در تجهیزات تهویه مطبوع تجاری است. این “واحد داخلی” عظیم بر روی پشت بام یا در امتداد دیوار خارجی ساختمان نصب می شود. AHU هوای خنک/گرم را تولید کرده و برای خنک کردن/گرم کردن به اتاق ها ارسال می کند. برخلاف سیستم های تهویه مطبوع تجاری معمولی، AHU ها معمولاً برای ساختمان های خاص به صورت سفارشی ساخته می شوند. علاوه بر این، AHU ها را می توان با نصب فیلتر، دستگاه رطوبت ساز و سایر دستگاه ها به صورت داخلی برای کنترل دما، رطوبت، جریان هوا و پاکیزگی هوا، سفارشی سازی کرد.
یک واحد هواساز به طور کلی در محفظه خود دارای فیلتر، رطوبت ساز، دمنده (فن) و مبدل حرارتی (فین) است. در واقع هیچ مکانیزم پیچیده ای وجود ندارد. این سیستم بسیار ساده است. برای درک صحیح عملکرد واحد هواساز (AHU)، درک مفهوم سیستم تهویه مطبوع مرکزی ضروری است.
سیستم تهویه مطبوع مرکزی به سیستمی گفته می‌شود که از تجهیزاتی برای تولید حرارت یا سرما در یک مکان مشخص در ساختمان استفاده می‌کند و آب سرد یا گرم شده را برای خنک‌سازی یا گرمایش اتاق‌ها به واحد هواساز (AHU) می‌فرستد. در مقایسه، سیستمی که نیاز به نصب توزیع‌شده‌ی چندین دستگاه تولید گرما (مانند یک دستگاه در هر طبقه یا هر منطقه) دارد، «تهویه مطبوع انفرادی» نامیده می‌شود.
سیستم تهویه مطبوع مرکزی برای خنک‌سازی و گرمایش از ترکیبی از تجهیزات تولید گرما (سردکننده، دیگ بخار و غیره) و تجهیزات تهویه مطبوع (واحد هواساز، فن کویل) استفاده می‌کند. از آنجایی که تمامی دستگاه‌های تولید گرما در یک مکان در ساختمان نصب می‌شوند و آب سرد/گرم برای خنک‌سازی/گرمایش اتاق‌ها به واحدهای تهویه مطبوع فرستاده می‌شوند، سیستم تهویه مطبوع مرکزی را سیستم تهویه مطبوع متمرکز نیز می‌نامند. این نوع سیستم‌ها به طور معمول در ساختمان‌ها و تأسیسات بزرگ نصب و استفاده می‌شوند.
مزایای سیستم تهویه مطبوع مرکزی
سیستم تهویه مطبوع مرکزی مزایای متعددی دارد، از جمله:
- انعطاف‌پذیری در انتخاب محل نصب: این سیستم به انتخاب انعطاف‌پذیر محل نصب چیلرها و واحدهای هواساز (AHU) و همچنین طراحی انعطاف‌پذیر مسیرهای لوله‌کشی آب کمک می‌کند.
- محدودیت کم برای سیستم لوله‌کشی: محدودیت کمی در خصوص لوله‌کشی آب سرد/گرم و فاصله‌ی انتقال هوا از طریق کانال‌ها وجود دارد.
- راندمان بالا: برای مثال، هنگامی که سیستم تهویه مطبوع مرکزی در حالت خنک‌سازی کار می‌کند، چیلر آب سرد تولید می‌کند و واحد هواساز (AHU) آب سرد را به کویل آب سرد می‌فرستد که در آنجا تبادل حرارت بین آب و هوا رخ می‌دهد. سپس هوای خنک توسط فن‌ها از طریق کانال‌ها منتقل می‌شود. بنابراین، با توجه به ترکیب تجهیزات و دستگاه‌ها یا طراحی سیستم، سیستم تهویه مطبوع مرکزی می‌تواند فضاها و تأسیسات بزرگ را به طور مؤثر گرم یا خنک کند.
- عدم محدودیت در ارتفاع و طول لوله: بر خلاف سیستم‌های تهویه مطبوع انبساط مستقیم، نیازی به نگرانی در مورد محدودیت‌های بالایی در اختلاف ارتفاع لوله‌های مبرد، طول لوله، جریان هوا یا فشار استاتیک وجود ندارد، زیرا از پمپ‌های آب بزرگ و فن‌های دمنده هوا استفاده می‌شود.
اجازه دهید ببینیم واحدهای هواساز در سیستم تهویه مطبوع مرکزی چه عملکردهایی دارند. همانطور که قبلا ذکر شد، واحد هواساز به اختصار یک واحد داخلی بزرگ تهویه مطبوع تجاری است. این “واحد داخلی” عظیم در خارج از ساختمان نصب می شود. واحد هواساز، هوای سرد یا گرم را از طریق کانال ها تولید، ارسال و به داخل اتاق ها هدایت می کند. واحدهای هواساز معمولا به صورت سفارشی ساخته می شوند و همچنین با توجه به کاربرد و ویژگی های ساختمان قابل سفارشی سازی هستند.
واحدهای هواساز به طور گسترده در تأسیسات بزرگ با تعداد زیادی بازدیدکننده، مانند تئاترها و مراکز خرید، مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از دلایل این امر این است که تأسیسات بزرگی که مورد بازدید مردم قرار می گیرند، تحت مقررات سختگیرانه ای در مورد خروج دی اکسید کربن و پاکیزگی هوا قرار دارند. یک تأسیسات بزرگ نیاز به ورود حجم زیادی از هوای تازه به ساختمان و استفاده از فن های دمنده زیادی برای گردش هوا دارد. از آنجایی که واحدهای هواساز هوای تازه را به داخل اتاق ها می رسانند، می توانند تعداد فن های دمنده مورد نیاز را کاهش دهند.
واحدهای هواساز همچنین در کارخانه ها و سایر محیط های کاری که با گازهای قابل اشتعال سروکار دارند استفاده می شوند. در مکان هایی که با گازهای قابل اشتعال سروکار دارند، جرقه های ناشی از وسایل برقی می تواند باعث انفجار شود. بنابراین در چنین مکان هایی از تجهیزات ضد انفجار یا واحدهای هواساز استفاده می شود.
مکانیزم و روش تهویه مطبوع واحد هواساز
در بخش قبلی واحد هواساز به عنوان یک واحد داخلی بزرگ توصیف شد، اما واحدهای هواساز به تنهایی قادر به خنک کردن یا گرم کردن اتاق ها نیستند. آنها به دستگاه های مختلفی مانند تجهیزات تولید گرما (مانند یک واحد خارجی) نیاز دارند. برای تأمین آب سرد/گرم برای تهویه مطبوع از واحدهای خارجی تهویه مطبوع تجاری (VRF)، چیلرها یا برج های خنک کننده استفاده می شود.
داخل یک واحد هواساز، یک کویل آب سرد/گرم، کویل گرمایش مجدد، رطوبت ساز، فیلتر هوا، فن های دمنده و سایر موارد قرار گرفته است. واحدهای هواساز در اتاق های دستگاه اختصاصی نصب می شوند. از آنجایی که تمام دستگاه های داخلی در واحد هواساز یکپارچه و یکجا قرار گرفته اند، نگهداری و بازرسی آنها آسان است.
نگهداری واحد هواساز
یک واحد هواساز از فیلتر، رطوبت‌ساز، دمنده‌ها (فن‌ها) و مبدل حرارتی (فین) تشکیل شده است. برخی واحدهای هواساز به اندازه‌ای بزرگ هستند که فردی می‌تواند برای تعمیر و نگهداری وارد آنها شود. در واحد هواساز می‌توان از فیلترهای مختلفی از فیلتر درشت تا فیلتر ظریف به نام فیلتر هپا استفاده کرد. با این حال، فیلتر با گرد و غبار پوشانده می‌شود، بنابراین باید با استفاده از جاروبرقی یا مواد شیمیایی تمیزکننده، تمیز شود. رسوب کلر در رطوبت‌ساز ایجاد می‌شود، بنابراین برای سهولت جدا شدن رسوب از مواد شیمیایی استفاده می‌شود. همچنین در فن‌های دمنده نیز گرد و غبار جمع می‌شود. برای تمیز کردن و پاک کردن آلودگی‌های سخت از فن‌ها از مواد شیمیایی استفاده می‌شود. در طول عملکرد خنک‌سازی، بخشی از مبدل حرارتی از بخار آب پوشیده شده و ممکن است باعث رشد قارچ شود. بنابراین، مبدل حرارتی باید با مواد شیمیایی تمیز شود. نگهداری در فصل بهار یا پاییز، زمانی که از سیستم‌های تهویه مطبوع استفاده نمی‌شود، انجام می‌شود.
نقش فیلترها در هواساز
فیلترها نقش بسیار با اهمیتی را در هواسازها دارند. وظیفه آنها پاکسازی هوای ورودی به دستگاه از هرگونه آلودگی است. این فیلترها قبل از کویل‌های سرمایشی و گرمایشی نصب می‌شوند. به همین دلیل است که هوای کاملاً پاک از بین کویل‌ها رد شده و باعث آلودگی آنها نمی‌شود و سپس این هوای پاک وارد محیط می‌شود. انواع مختلفی از فیلتر در هواسازها استفاده می‌شوند که هر کدام بخشی از آلودگی‌ها را فیلتر می‌کنند. این فیلترها عبارتند از:
- فیلتر 5 لایه آلومینیومی
- فیلتر کیسه‌ای
- فیلتر پلیتد (Plated Filter)
- فیلتر هپا (Hepa Filter)
- لامپ‌های UV
به‌دلیل وجود این تعداد فیلتر، هواساز نیاز به فن‌های قدرتمند برای عبور هوا از آنها را دارد. در مواردی دیده شده که افراد برای بیشتر شدن فشار هوا، اقدام به برداشتن تعدادی از این فیلترها می‌کنند. این موضوع در بلندمدت آسیب بسیار جدی به هواساز وارد می‌کند و گاهی حتی دیگر هواساز بعد از چند سال قابل استفاده نبوده و باید با نمونه‌ای جدید جایگزین شود. هر کدام از این فیلترها درصدی از آلودگی‌ها را می‌گیرند. برای مثال هرگونه مو، سنگ ریزه و یا شن نمی‌توانند از فیلتر کیسه‌ای عبور کنند و یا فیلتر هپا 99/99 درصد از آلودگی‌ها را دفع می‌کند و عملاً هیچ ذره‌ای نمی‌تواند از آن عبور کند. حذف هر کدام از این فیلترها باعث می‌شود که میزانی از آلودگی‌ها در هوا باقی مانده و به کویل برسند. کویل‌ها نیز به مرور زمان پر از آلودگی شده و عملاً بعد از مدتی کارایی خود را از دست می‌دهند.
