تاسیسات سرمایشی

تاسیسات سرمایشی چیست ؟

تاسیسات تهویه مطبوع یا تاسیسات سرمایشی، دستگاه یا مجموعه‌ای از دستگاه‌های مورد استفاده برای خارج کردن حرارت، کنترل رطوبت و بهبود کیفیت هوای داخل ساختمان هستند. چیلر، کولر آبی، کولر گازی، هواساز و فن کویل از شناخته‌شده‌ترین مثال‌های تاسیسات سرمایشی ساختمان به شمار می‌روند. این تاسیسات، نقش مهمی را در تامین محیط مناسب برای افراد ساکن یا مقیم در ساختمان و عملکرد بهتر دیگر تاسیسات مکانیکی و الکتریکی ایفا می‌کنند. تاسیسات سرمایشی تجهیزات و سیستم‌های مختلفی دارند که در ادامه به آن‌ها خواهیم پرداخت.

انواع تاسیسات سرمایشی کدام هستند؟

تاسیسات سرمایشی به دو نوع سیستم‌های مبتنی بر سیکل تبرید و سیستم‌های مبتنی بر تهویه تقسیم می‌شوند. در سرمایش مبنی بر تهویه، کنترل حرارت و بهبود کیفیت هوای داخل ساختمان با صرف کمترین انرژی ممکن یا حتی بدون صرف انرژی (مانند ساختمان انرژی صفر) توسط روش‌های طبیعی، مکانیکی یا ترکیبی از این دو روش انجام می‌گیرد. این سیستم‌ها بر روی طراحی ویژه ساختمان و بهره‌مندی از عوامل طبیعی (باد، رطوبت، حرارت زیر زمین، تابش) یا مصنوعی (فن) تمرکز می‌کنند. سیستم‌های مبتنی بر سیکل تبرید، از تجهیزاتی بهره می‌برند که با جریان ماده مبرد، باعث جذب حرارت محیط و کاهش دما می‌شوند.

اجزای تاسیسات سرمایشی چه هستند؟

اغلب تاسیسات سرمایشی از اجزایی نظیر کمپرسور، کندانسور، اواپراتور، دمنده، فن و یا هواساز، ترموستات، فیلتر و وسیله انبساطی (مانند شیر اختناق) تشکیل می‌شوند. هر یک از این اجزا به منظور اجرای بخشی از فرآیندهای سیکل تبرید مورد استفاده قرار می‌گیرند.

عملکرد اجزای تاسیسات سرمایشی به صورت زیر است:

• متراکم کننده یا «کمپرسور» (Compressor): افزایش فشار، افزایش دما و انتقال مبرد به کندانسور (گاز داغ)
• «فن» (Fan) و «هواساز» (Air Handler): کاهش دمای مبرد و تامین نیروی مکانیکی مورد نیاز برای تنظیم و گردش هوا در سیستم
• چگالنده یا «کندانسور» (Condenser): تبدیل گاز به مایع و هدایت مبرد با فشار بالا به سمت فیلتر یا شیر انبساط (مایع گرم)
• تصفیه کننده یا «فیلتر» (Filter): جلوگیری از ورود ذرات اضافی و رطوبت
• شیر اختناق یا «شیر انبساط» (Expansion Valve): کاهش فشار، کاهش دما، تبدیل مبرد به مایع دو فازی و انتقال آن به اواپراتور
• تبخیر کننده یا «اواپراتور» (Evaporator): تبدیل مبرد به گاز سرد و هدایت آن به کمپرسور برای تکرار چرخه تبرید
• «دمنده» (Blower): هدایت هوای خنک به فضای داخل ساختمان

کندانسور و اواپراتور با عنوان کویل‌های مبدل حرارتی نیز شناخته می‌شوند. تغییر حالت مبرد از گاز به مایع یا برعکس توسط این کویل‌ها صورت می‌گیرد. علاوه بر این اجزا، پمپ‌های مخصوص نیز برای به حرکت در آوردن مبرد درون سیستم به کار می‌روند.

تاسیسات سرمایشی چگونه کار می کنند ؟

تاسیسات سرمایشی با بهره‌گیری از اصول ترمودینامیک (رفتار فازی سیالات) در سیستم‌های تبرید کار می‌کنند. از سیستم‌های تبرید متداول برای تهویه مطبوع ساختمان می‌توان به تبرید تراکمی (کولر گازی، چیلر)، تبرید جذبی (چیلر) و تبرید تبخیری (کولر آبی) اشاره کرد.

به دلیل کاربرد گسترده سیستم‌های تبرید تراکمی، در این بخش، به معرفی اصول کاری این سیستم‌ها می‌پردازیم. در طول مقاله نیز، سیستم‌های دیگر را مورد بررسی قرار می‌دهیم. سیستم‌های تبرید تراکمی از چهار جز اصلی کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و شیر انبساطی تشکیل می‌شوند.

مراحل سیکل تبرید به صورت زیر هستند:

1. ورود مبرد (معمولا گاز فرون) به درون کمپرسور و افزایش فشار و دمای آن طی فرآیندهای تراکمی
2. ورود گاز پر فشار و داغ به درون کویل‌های کندانسور و تبدیل آن به مایع طی فرآیند کاهش دما در فشار ثابت
3. ورود مایع فشرده با دمای معمولی به درون شیر انبساطی، کاهش فشار، کاهش دما و تبدیل شدن آن به مخلوط دوفازی (گاز و مایع) طی یک فرآیند آنتالپی ثابت
4. ورود مبرد دو فازی با فشار و دمای پایین به درون اواپراتور، جذب حرارت محیط (سرمایش)، تبدیل شدن به گاز و بازگشت به مرحله اول

نکته: با عوض کردن محل کمپرسور و کندانسور، عملکرد تاسیسات از سرمایش به گرمایش تغییر می‌کند.

کاربرد تاسیسات سرمایشی چیست؟

تاسیسات سرمایشی در نگهداری مواد غذایی، تهویه مطبوع، صنایع شیمیایی و بسیاری از صنایع دیگر کاربرد دارند. از کاربردهای مختلف سیستم‌های سرمایشی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• نگهداری مواد غذایی
  • نگهداری مواد غذایی نظیر سبزیجات، لبنیات و میوه‌ها در سردخانه
  • منجمد کردن مواد غذایی نظیر گوشت
• تهویه مطبوع
  • ساختمان‌های مسکونی، تجاری و اداری
  • بیمارستان‌ها
  • مجتمع‌های صنعتی
• صنایع شمیایی
  • جداسازی گازها
  • تقطیر گازها
  • رطوبت‌گیری از هوا
  • جامدسازی ماده از محلول
  • فرآیندهای سردسازی
• کاربردهای دیگر
  • داروسازی
  • ریخته گری (نظیر دایکاست) و قالب گیری (ساخت قطعات و قالب های صنعتی)
  • شیرین کردن آب دریا

انواع تجهیزات سرمایشی ساختمان کدام هستند؟

تاسیسات سرمایشی مورد استفاده برای تهویه مطبوع و تنطیم دمای داخل ساختمان انواع مختلفی دارند که از متداول‌ترین آن‌ها می‌توان به کولر آبی، کولر گازی، چیلر، هواساز و فن کویل اشاره کرد. در ادامه به معرفی این تجهیزات، اجزا، نحوه عملکرد و ویژگی‌های آن‌ها می‌پردازیم.

 

کولر آبی چیست ؟

«کولر آبی» (Swamp Cooler) یا «کولر تبخیری» (Evaporative Cooler)، یکی از تاسیسات سرمایشی متداول است که اغلب در نواحی گرم و خشک (با رطوبت پایین) مورد استفاده قرار می‌گیرد. کولر آبی بر اساس سیستم‌های سرمایش تبخیری به انواع مستقیم، غیر مستقیم و دو مرحله ای تقسیم می‌شود. توان هوادهی این کولرها بین 3000 تا 25000 متر مکعب بر دقیقه است. با توجه شرایط اقلیمی، ظرفیت کولر آبی در هر ساعت استفاده مداوم کاهش می‌یابد.

اجزای کولر آبی چه هستند؟

کولرهای آبی از اجزایی نظیر موتور، دمنده، یاتاقان، پمپ آب، لوله تخلیه/سرریز، شیر شناور (فلوتر)، واسطه تبخیر (پوشال) و لوله توزیع تشکیل می‌شود. تصویر زیر، بخش‌های مختلف کولر آبی را نمایش می‌دهد.

بخش‌های نمایش داده شده در تصویر بالا عبارت هستند از:

1. موتور
2. پولی موتور
3. تسمه پروانه
4. پولی‌های دمنده
5. یاتاقان، طوقه و شفت
6. سه راهی لوله
7. محفظه
8. کیت آند (محافظ محفظه و قطعات کولر در برابر زنگ‌زدگی و تخریب)
9. لوله‌های تخلیه و سر ریز
10. سبد پمپ و فیلتر
11. رسوب گیر آب و فیلتر هوا
12. شیر شناور
13. پوشال یا پد واسطه تبخیری
14. پمپ
15. صفحه تقسیم
16. لوله‌های توزیع آب
17. لوله ورود آب

کولرهای آبی دارای انواع مختلف با ابعاد و قطعات متنوع هستند. به همین دلیل، امکان دارد برخی از موارد بالا در بعضی از انواع کولرهای آبی وجود نداشته یا قطعات متفاوتی در ساختار این کولرها تعبیه شده باشند.

کولر آبی چگونه کار می کند ؟

طرز کار کولر آبی بسیار ساده است. این کولر از اصول تبرید تبخیری بهره می‌برد. به این ترتیب، آب با ورود به درون محفظه کولر و جذب توسط پوشال، با هوای خارج از محفظه برخورد کرده و شروع به تبخیر می‌کند. تبخیر، یک واکنش فیزیکی گرماگیر است که با جذب حرارت، دمای سیستم (آب) را افزایش و دمای محیط (هوای محفظه کولر) را کاهش می‌دهد. موتور کولر، پره‌ها را به حرکت در می‌آورد و هوای خنک را از طریق شبکه تاسیسات سرمایشی به درون ساختمان منتقل می‌کند. آب سطح خارجی پوشال بخار شده و آب جدید دوباره به درون پوشال جذب می‌شود. تاز زمانی که محفظه کولر دارای آب کافی باشد، فرآیند خنک‌سازی ادامه می‌یابد. تصویر زیر، فرآیند تبرید تبخیری در کولرهای آبی را به خوبی نمایش می‌دهد.

 

سیستم تبرید تبخیری دارای انواع مستقیم، غیر مستقیم و دو مرحله‌ای است:

• سرمایش تبخیری مستقیم: ساده‌ترین و محبوب‌ترین روش سرمایش تبخیری است که هوای خنک در اطراف آب در حال تبخیر را توسط فن به محیط مورد نظر انتقال می‌دهد. خیس کردن سطح پوست و قرارگیری در مقابل باد، مثال ساده‌ای از سرمایش تبخیری مستقیم است.
• سرمایش تبخیری غیر مستقیم: سیستمی که به سرمایش تبخیری مستقیم شباهت دارد. با این تفاوت که در سیستم غیر مستقیم، فرآیند سرمایش با دمیدن هوای گرم خارجی به درون مبدل حرارتی (معمولا مجموعه‌ای از لوله‌ها)، تبخیر آب، خنک شدن سطح لوله‌های مبدل، مکش هوای گرم به درون لوله‌ها، خنک شدن هوا و دمیدن آن به درون کانال تهویه انجام می‌گیرد.
• سرمایش تبخیری دو مرحله ای: پیشرفته‌ترین سیستم سرمایش تبخیری به حساب می‌آید که از ترکیب سیستم‌های مستقیم و غیر مستقیم ایجاد می‌شود. کولرهای آبی، مثال خوبی از سرمایش تبخیری دو مرحله‌ای هستند.

مزایا و معایب کولر آبی چه هستند؟

کولرهای آبی از ارزان‌ترین تاسیسات سرمایشی موجود هستند که در تهویه و خنک کردن هوای ساختمان‌های مسکونی، ساختمان‌های اداری، آشپزخانه‌های تجاری، کارخانه‌های بزرگ، انبارهای بزرگ، مراکز فروشگاهی، مجموعه‌های ورزشی سرپوشیده، گلخانه‌ها، رستوران‌ها، هتل‌ها و فضاهای زیرزمینی کاربرد دارند. هزینه پایین نصب، فضای اشغال‌شده کم، بازدهی قابل قبول، این نوع کولر را به گزینه مناسبی برای کاربردهای مذکور تبدیل می‌کند.

کولرهای آبی فقط برای شرایط اقلیمی گرم و خشک مناسب هستند. در صورت وجود رطوبت بالا، عملکرد کولرهای آبی به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. کنترل دما در این کولرها بر خلاف کولرهای گازی بسیار پایین و مصرف آب آن‌ها بالا است. فیلترهای مورد استفاده نیز قادر به جذب بسیاری از آلاینده‌های هوایی نیستند. به طور کلی، استفاده از این کولرها برای افراد دارای آسم یا دیگر بیماری‌های تنفسی توصیه نمی‌شود.

اسپلیت یا کولر گازی چیست ؟

کولر گازی یا «تهویه کننده هوای اسپلیت» (Split Air Conditioner)، یکی از محبوب‌ترین دستگاه‌های مورد استفاده در تاسیسات سرمایشی و گرمایشی ساختمان است. عنوان «Split»، به جدا بودن واحدهای مختلف این سیستم اشاره دارد. از انواع کولرهای گازی می‌توان به سیستم اسپلیت مرکزی، بدون داکت هوا (مینی اسپلیت)، پنجره‌ای، قابل حمل و هیبریدی اشاره کرد. ظرفیت کولرهای گازی بدون داکت (رایج‌ترین نوع کولرهای گازی مورد استفاده در ساختمان‌ها)، معمولا بین 0.5 تا 2 تن تبرید است. به این ترتیب، انواع مختلف این کولرها می‌توانند فضاهایی با مساحت 14 تا 140 متر مربع را به خوبی خنک کنند. به طور کلی، ظرفیت کولرهای گازی با توان کمپرسور آن‌ها نمایش داده می‌شود.

اجزای کولر گازی کدام هستند؟

کولر گازی دارای دو واحد مجزا است که یکی از آن‌ها در فضای نیازمند تهویه و دیگری در فضای آزاد نصب می‌شود. از اجزای اصلی واحد داخلی می‌توان به فیلتر هوا، دمنده و اواپراتور (تبخیر کننده) اشاره کرد. کمپرسور، فن و کندانسور نیز از مهم‌ترین بخش‌های واحد خارجی هستند. تصویر زیر، قطعات واحد داخلی کولر گازی را نمایش می‌دهد.

بخش‌های علامت‌گذاری شده در تصویر بالا عبارت هستند:

1. پایه (قاب کف)
2. محور فن جریان متقاطع
3. فن جریان متقاطع یا فن لوله ای
4. صفحه ضد لغزندگی فن جریان متقاطع
5. هیتر برقی
6. مجموعه اواپراتور
7. سنسور تشخیص دمای اتاق
8. بادگیر
9. مجرای خروج هوا
10. کاور پیچ‌ها
11. قاب میانی
12. شبکه فیلتر
13. صفحه پوششی (قاب بالایی)
14. استپ موتور
15. محافظ کناری
16. صفحه
17. محفظه موتور
18. صفحه موتور
19. موتور
20. صفحه جعبه الکتریکی
21. پوشش جعبه الکتریکی
22. صفحه کنترل جعبه الکتریکی
23. جعبه الکتریکی
24. صفحه پرس لوله

بخش‌های مختلف واحد خارجی کولر گازی نیز در تصویر زیر آورده شده‌اند.

بخش‌های نمایش داده شده در تصویر بالا عبارت هستند از:

1. جلو پنجره روبه‌رویی
2. گیره جلو پنجره روبه‌رویی
3. محل قرارگیری جلو پجره روبه‌رویی
4. دستگیره کوچک کناری
5. پره فن
6. موتور
7. تکیه‌گاه موتور
8. قاب کف کولر
9. کمپرسور
10. صفحه جداکننده
11. کندانسور
12. قاب بالایی
13. شبکه پشتی
14. برد الکتریکی
15. دستگیره بزرگ
16. قاب کناری
17. شیر فشار پایین
18. شیر فشار بالا
19. پنل نصب شیر

اجزای واحدهای کولر گازی به نوع آن‌ها بستگی دارد. تصاویر نمایش داده شده در این بخش، اجزای متداول‌ترین نوع این کولرها را ارائه می‌کنند.

کولر گازی چگونه کار می کند ؟

طرز کار کولر گازی، ترکیبی از سیکل تبرید تراکمی با هواساز ساده است. در این فرآیند، گاز فرون به عنوان مبرد، وارد کمپرسور در واحد بیرونی کولر گازی می‌شود و تحت فشار بالا قرار می‌گیرد. بالا رفتن فشار، دمای گاز را افزایش می‌دهد و آن را در حین حرکت به حالت مایع در می‌آورد. مایع به دست آمده از درون کویل‌های کندانسور عبور می‌کند تا به شیر انبساطی برسد. عبور ماده مبرد از شیر انبساطی، کاهش سریع فشار و تبدیل دوباره آن به حالت گاز را به همراه دارد. این فرآیند، باعث آزاد شدن مقدار قابل توجهی از حرارت و کاهش بسیار زیاد دمای سیستم می‌شود.