در پاسخ به سوال موتورخانه چیست می توان گفت که موتورخانه ساختمان مسکونی ، اداری ، تجاری و یا موتورخانه صنعتی ، یک اتاق یا فضایی از ساختمان است که برای استقرار تجهیزات و اجزای موتورخانه (تاسیسات مکانیکی و الکتریکی سرمایشی و گرمایشی) در نظر گرفته شده است. ابعاد اتاق یا فضای در نظر گرفته شده متناسب با ابعاد و بزرگی ساختمان یا صنایع مورد نظر است. در ساختمان ها و یا صنایع کوچک معمولا یک اتاق در طبقات پایین برای نصب تجهیزات موتورخانه کافی است ولی در ساختمان های بزرگ مسکونی ، اداری ، تجاری ، صنعتی و غیره اغلب چندین اتاق و یا یک یا چند طبقه از ساختمان برای نصب اجزای موتورخانه در نظر گرفته می شود.
مهمترین اجزای موتورخانه ساختمان و موتورخانه صنعتی
اجزای موتورخانه ساختمان ها و صنایع عبارتند از :
۱ . تجهیزات ایجاد کننده آب گرم و سرد
۱ . ۱ . بویلر ها یا همان دیگ های آبگرم یا بخار داغ با مشعل گازسوز (دستگاه های گرم کننده آب) با راندمانی بین ۷۸ تا ۸۶ درصد
۱ . ۲ . چیلر ها (دستگاه های سرد کننده آب)
۱ . ۳ . برج خنک کننده نصب شده در فضای آزاد مانند بام یا حیاط (در صورت استفاده از چیلر تراکمی آب خنک و یا چیلر جذبی)
نکته : چیلر تراکمی هوا خنک به برج خنک کننده نیازی ندارد.
۲ . تجهیزات ایجاد کننده آبگرم بهداشتی
مخازن تهیه آبگرم بهداشتی شامل مخزن دو جداره یا مخزن کویل دار (قابل آشامیدن و برای شستشو)
۳ . تجهیزات جانبی
۳ . ۱ . منبع انبساط
۳ . ۲ . فیلتر شنی و سختی گیر (مخزنی برای گرفتن املاح سخت موجود در آب و جلوگیری از انتقال آن به بویلر)
۳ . ۳ . تجهیزات الکتریکی و کنترل کننده (تابلو برق) مانند سنسورها، سوپاپ های الکتریکی، پردازشگر مرکزی، تنظیم کننده مقدار شعله در حال سوختن بویلر (متناسب با نیاز مصرف کننده) و سیستم کنترل عملکرد بهینه چیلر
۳ . ۴ . سایر تجهیزات موتورخانه ساختمان و یا صنایع شامل سوپاپ ها و لوله های فرعی ، عایق بندی ها ، پمپ آب آتشنشانی و …
۴ . تاسیسات منتقل کننده آب سرد و گرم به ساختمان
۴ . ۱ . پمپ های سیرکولاسیون آب گرم و سرد
۴ . ۲ . لوله ها ، کلکتورها و سوپاپ های (شیرهای) توزیع کننده اصلی
۵ . دستگاه های توزیع کننده هوای سرد و گرم در ساختمان
استفاده از تجهیزاتی مانند فن کویل ، شوفاژ (رادیاتور) ،هواساز و … برای توزیع هوای سرد و گرم در درون ساختمان (در اثر تبادل حرارت آب سرد و گرم با هوا در این تجهیزات) و یا ارسال آب سرد به تجهیزات صنعتی جهت خنک کاری تجهیزات در موتورخانه کارخانجات
در تصویر زیر نمونه ای ساده مهمترین اجزای موتورخانه ساختمان شامل چیلر ، بویلر ، منبع آبگرم بهداشتی و فن کویل های موجود در هر طبقه برای تهویه (سرمایش و گرمایش هوا) نشان داده شده است.
نکات مهم درباره موتورخانه صنعتی و ساختمانی :
معمولا تجهیزات و اجزای موتورخانه های بزرگ توسط یک مهندس یا تکنسین ساکن (مقیم) نگهداری می شوند.
امروزه اجزای اصلی و تجهیزات موتورخانه توسط سیستم های کنترلی مدرن، کنترل می شوند و در ارتباط با سایر سیستم های کنترلی ساختمان مانند سیستم کنترل روشنایی، تجهیزات ایمنی و … کار می کنند.
تجهیزات صرفا الکتریکی و الکترونیکی معمولا در موتورخانه نصب نمی شوند و برای آنها مکانی دیگر در نظر گرفته می شود.
مهمترین مسئله در طراحی موتورخانه ساختمان ها و صنایع، طراحی اصولی جهت رسیدن به راندمان حداکثری و در عین حال کاهش تجهیزات و پیچیدگی های آن است که این کار معمولا توسط نرم افزارهای مخصوص طراحی تجهیزات موتورخانه صنعتی و ساختمانی مانند Revit MEP و PDMS و … انجام می شود.
برای تهیه آبگرم بهداشتی قابل آشامیدن نیز از مبدل های حرارتی (منابع کویل دار) یا مخازن دو جداره و … استفاده می شود.
موتورخانه چگونه کار می کند ؟
در پاسخ به این سوال که موتورخانه چگونه کار می کند به طور کلی می توان گفت که دستگاه های چیلر تراکمی آب خنک و یا جذبی مستقر در آن، درجه حرارت آب ورودی به دستگاه را کاهش و دستگاه های بویلر یا همان دیگ آبگرم یا بخار داغ مجهز به مشعل گازسوز، درجه حرارت آب ورودی به دستگاه را افزایش می دهند. طرز کار موتورخانه به این شکل است که پمپ های آب، این آب سرد و گرم را با لوله کشی مرکزی و پس از گذراندن از شیرهای تنظیم کننده جریان آب، به قسمت های مختلف ساختمان جهت گرمایش و یا سرمایش هوای ساختمان (توسط شوفاژ، فن کویل، هواساز، سیستم گرمایش از کف و …) و یا سردسازی تجهیزات صنعتی ارسال می کنند.
در شکل زیر نمونه ای از چیلر تراکمی هوا خنک و بویلر نشان داده شده است که آب سرد و گرم را به هواساز نصب شده بر روی بام ارسال می کنند تا فن موجود در هواساز با دمیدن هوا از اطراف لوله های حاوی آب سرد یا گرم، دمای هوا را کاهش یا افزایش داده (متناسب با فصل) و با کانال کشی در کل ساختمان، سالن یا سوله مورد نظر توزیع کند.
تعداد لوله ها، سوپاپ ها و پمپ های بکار رفته در یک موتورخانه صنعتی یا ساختمانی بزرگ آنقدر زیاد است که در نگاه اول، افرادی را که با طرز کار موتورخانه آشنا نیستند، سردرگم می کند. ولی به طور خلاصه چیلر ها دستگاه سرد کننده آب و بویلر های گازسوز دستگاه های گرم کننده آب هستند و آب سرد و گرم از طریق پمپ ها و لوله ها در ساختمان توزیع می شود.
همچنین آبگرمی که برای آشامیدن و شستشو در ساختمان نیاز است در منبعی به نام منبع آبگرم بهداشتی که در انواع دوجداره و یا کویل دار ساخته می شوند، ایجاد می شود. به این شکل که قسمتی از آب داغ یا بخار داغ خروجی از بویلر با پمپ و لوله کشی به منبع آبگرم بهداشتی ارسال و همزمان یک خط آب لوله کشی شهری نیز از سمت دیگر وارد این منبع شده و با هم تبادل حرارتی انجام می دهند تا دمای آبگرم بهداشتی افزایش یابد. سپس این آب با لوله ها و پمپ هایی در سرتاسر ساختمان جهت مصرف روزانه پمپاژ می شود.
اصول طراحی تاسیسات مرکزی سرمایش و گرمایش
تاسیسات مرکزی سرمایشی و گرمایشی یک ساختمان با توجه به پارامترهای متعددی تعیین و انتخاب می شود که ما در این متن به نوع پر کاربرد آن اشاره می کنیم و نکاتی را در خصوص طراحی صحیح آن بیان می کنیم. اجزای تاسیسات مرکزی سرمایش و گرمایش بستگی به نوع خدمات ، نوع سوخت ، مسائل زیست محیطی و تا حدی منابع تامین تجهیزات دارد. پر کاربردترین نوع تاسیسات مرکزی استفاده از دیگ بخار یا آب گرم (بویلر) برای گرمایش و استفاده از دستگاه چیلر سرد کننده آب برای سرمایش است که آبگرم و آب سرد با لوله کشی مرکزی به دستگاه های فن کویل و هواساز درون ساختمان که دارای کویل (لوله های متعدد پر پیچ و خم) آبگرم و آب سرد و نیز فن هستند ، پمپاژ می گردد. سوخت دیگ می تواند گاز ، گازوئیل ، الکتریسیته و یا سایر سوخت های موجود در محل باشد. دستگاه چیلر سرد کننده آب می تواند از نوع چیلر جذبی یا چیلر تراکمی باشد که معمولا از نوع تراکمی به علت مزایای فراوان آن نسبت به نوع جذبی ، بیشتر استفاده می شود. با جاری شدن آب سرد یا گرم در کویل هواساز و فن کویل و چرخش فن آنها ، دمای هوا در اثر برخورد با سطح سرد یا گرم کویل، کاهش یا افزایش یافته و در محل مورد نظر از ساختمان توزیع می شود.
علاوه بر چیلر و دیگ آبگرم از دستگاه های دیگری مانند دستگاه VRF ، GHP ، ایرواشر ، زنت و … نیز می توان به عنوان تاسیسات مرکزی سرمایشی و گرمایشی یک ساختمان استفاده نمود.
ملاحظات طراحی تاسیسات مرکزی
۱ . پمپ های مرکزی توزیع آب سرد
پمپ های مرکزی ، آب سرد شده در چیلر را به درون تجهیزاتی (مانند هواساز ، فن کویل و …) که فاقد شیر کنترل جریان و یا دارای شیر سه راهه کنترل جریان هستند پمپاژ می کنند. در این صورت شاید مشکل توازن جریان وجود داشته باشد زیرا چندین مدار مجزا به یکدیگر ارتباط پیدا می کنند. هنگامی که مدارهای درون هر ساختمانی دارای پمپ جداگانه هستند نیز از سیستم های توزیع اولیه با حجم ثابت استفاده می کنند. با این آرایش ، مشکل تعادل جریان بین ساختمان ها از بین خواهد رفت. در این حالت اگر درجه حرارت رفت در مدار ثانویه ساختمان بیشتر از مدار اولیه باشد ، دبی مدار اولیه توزیع تا حد قابل توجهی کمتر از مجموع جریان های هر یک از مدارهای درون ساختمان خواهد بود. مقدار افزایش درجه حرارت مدار اولیه بستگی به بارهای مدار ثانویه دارد.
در این صورت چنانچه دستگاه های چیلر به صورت موازی نصب شده باشند در هنگام کامل نبودن بار ، درجه حرارت ورود آب کاهش خواهد یافت. بنابرین برای تامین آب سرد کننده مورد نیاز باید چندین دستگاه چیلر به طور همزمان و هر یک با بار ناقص کار کنند. نصب دستگاه های چیلر به صورت سری مناسب تر است زیرا مقدار جریان عبوری از درون چیلرها ثابت خواهد ماند و فقط دستگاه هایی که نیاز است در مدار خواهند بود. در بررسی سیستم های با حجم ثابت (وقتی چندین دستگاه چیلر به صورت موازی نصب شده اند) باید دقت کافی صورت پذیرد چون پمپ های آب کندانسور ، فن های کولینگ تاور (برج خنک کننده) و پمپ های گردش آب در تاسیسات مرکزی درصد مهمی از کل انرژی مصرفی را به خود اختصاص می دهند.
۲ . سیستم گردش جریان مجزا
وقتی سیستم تهویه مطبوع ساختمان ها دارای سیستم گردش جریان مجزا باشند و برای مدار اولیه و ثانویه پمپ جداگانه استفاده شده باشد ، باید اطمینان حاصل کرد که شیرهای کنترلی دو راهه فقط تحت اختلاف فشار پمپ مدار ثانویه قرار دارند. وقتی در مدار ثانویه ساختمان از پمپ استفاده می شود ، تمام ارتباطات سری بین پمپ مدار اولیه و پمپ های درون ساختمان را باید حذف کرد. اگر این اتصالات سری وجود داشته باشند ، فشار مسیر برگشت مدار اولیه بیشتر از فشار رفت سیستم توزیع خواهد شد و الگوی جریان بهم می خورد. معمولا هنگامی که شیرهای سه راهه مخلوط کننده three way mixing valve بین مدار اولیه و ثانویه صحیح استفاده نشده باشد ، سیستم به صورت سری کار خواهد کرد.
۳ . بالاترین نقطه سیستم
در بالاترین نقطه سیستم باید همیشه فشار مثبت باشد. ارتفاع این نقطه تعیین کننده فشار استاتیکی است که منبع انبساط کار می کند. در ساختمان های بسیار مرتفعی که مدارهای اولیه و ثانویه از هم جدا نیستند ، ممکن است مقدار فشار استاتیک وارده بیش از حد مجاز و قابل قبول باشد. برای اینکه فشار کار در سیستم توزیع آب سرد زیاد نباشد با استفاده از یک مبدل حرارتی ، مدار ساختمان را از مدار توزیع جدا می کنند. در این صورت به منظور اطمینان از وجود اختلاف معقول بین درجه حرارت های رفت و برگشت ، باید مقدار جریان مدار اولیه ورودی به مبدل حرارتی را کنترل کرد.
در ساختمان های مرتفع تمام لوله ها ، شیرآلات ، کویل ها و سایر تجهیزات باید فشار زیادی را تحمل کنند. اگر فشار استاتیک سیستم از مقدار فشار ایمن یا اقتصادی بیشتر است برای به حداقل رساندن فشار می توان روش مبدل حرارتی را به کار برد و یا از آرایشی که در آن شیرهای فشار در مسیر برگشت و شیرهای یکطرفه در مسیر رفت قرار می گیرند استفاده کرد.
۴ . تحلیل اقتصادی بین هزینه های لوله کشی و پمپاژ
با تحلیل اقتصادی بین هزینه های لوله کشی و پمپاژ بر حسب توان دستگاه های چیلر ، می توان مناسب ترین درجه حرارت را برای آب رفت تعیین کرد. به منظور افزایش بازده دستگاه چیلر در هنگامی که بار سیستم کاهش می یابد ، بهتر است درجه حرارت آب رفت در تاسیسات مرکزی بتواند در صورت لزوم افزایش یابد. در عین حال باید قبل از انجام این امر ، اثرات بالاتر بودن درجه حرارت آب سرد بر جریان های سیستم توزیع ثانویه آب سردکننده و نیز بر عملکرد (کنترل رطوبت) دستگاه های تهویه مطبوع ( هواساز ، فن کویل و … ) را تخمین زد.
۵ . آرایش تجهیزات
در تاسیسات مرکزی سرمایش و گرمایش ساختمان ها ، آرایش تجهیزات باید به نحوی باشد که بهره برداری صحیح از تجهیزات و تعمیرات آنها میسر شود. در این تاسیسات باید فضای سرویس مناسب برای تجهیزات ، پریزهای برق و کفشور به تعداد کافی در نظر گرفته شود و تجهیزات باید بر روی یک بستر مناسب قرار بگیرند.
مزایا و معایب اقتصادی موتورخانه مرکزی در برابر موتورخانه های کوچک و متعدد :
۱ . تعداد پرسنل بهره بردار
یکی از مزیت های اصلی این است که بتوان پرسنل بهره بردار سیستم های تهویه مطبوع را حذف و یا کاهش داد. طبق اکثر مقررات ، وقتی دیگ بخار پرفشار وجود دارد ، باید در تشکیلات بهره برداری حتما مهندس نیز وجود داشته باشد. در سیستم های قدیمی تر لازم است پرسنل آموزش دیده بهره برداری به صورت تمام وقت در موتورخانه حضور داشته باشد. با توجه به اهدافی که در هنگام طراحی سیستم کنترل تهویه مطبوع مد نظر بوده است، می توان تعداد پرسنل بهره بردار را کاهش داد و یا حذف کرد.
۲ . بیمه
هزینه های بیمه اشیا و بیمه مسئولیت تا حد قابل ملاحظه ای کاهش می یابد زیرا به علت حذف دیگ ها از درون موتورخانه فرعی ، خطر آتش سوزی یا سانحه کاهش خواهد یافت.
۳ . فضای مفید
وقتی دیگ ، دستگاه چیلر و تجهیزات مربوط به آنها وجود نداشته باشد ، فضای مفید ساختمان افزایش خواهد یافت . صدای حاصل از کارکرد این تجهیزات نیز وجود نخواهد داشت . اگرچه از این فضاها نمی توان به عنوان فضای درجه اول اداری استفاده کرد ولی امکان استفاده به عنوان انبار یا سایر نیازهای مشابه وجود دارد.
۴ . تعمیرات تجهیزات
با کم شدن تعداد تجهیزات مکانیکی ، مقدار هزینه ها و پرسنل تعمیرات نیز کاهش می یابد.
۵ . بازده حرارتی
بازده حرارتی موتورخانه مرکزی بیشتر از موتورخانه های متعدد و کوچک است. وقتی رعایت مقررات اجباری است ، در نظر گرفتن تجهیزات کنترل آلودگی برای تاسیسات بزرگ اقتصادی تر خواهد بود. بازده تاسیسات مرکزی سرمایش و گرمایش در هنگام بارهای جزئی بیشتر از سیستم های کوچک و متعدد است زیرا تاسیسات بزرگ به صورت مدولار هستند و بر اساس بار مورد نیاز تعداد مدول های در حال کار تغییر می کتد. در بارهای پایه ، تجهیزات موتورخانه مرکزی بازده بیشتری دارند و هزینه های بهره برداری در شرایط اضطراری یا سخت نیز کمتر خواهد بود.
۶ . تنوع سوخت های مورد استفاده
موتورخانه های کوچک عموما برای استفاده از یک نوع سوخت طراحی می شوند. این سوخت معمولا گازوئیل یا گاز طبیعی است. در موتورخانه مرکزی می توان از ذغال و مواد زاید و زباله ها که ارزانتر هستند استفاده کرد. در اکثر موتورخانه های مرکزی ، امکان استفاده از بیش از یک نوع سوخت در نظر گرفته می شود.
۷ . جنبه های اقتصادی منبع انرژی
اگر از یک تاسیسات موجود به عنوان منبع تامین حرارت استفاده می کنید ، درجه حرارت و فشار سیال ناقل حرارت از قبل مشخص است. چنانچه از بخار خروجی یک توربین مولد برق به عنوان منبع تامین حرارت استفاده می شود ، حداکثر درجه حرارت و فشار سیستم سرمایش و گرمایش مرکزی ، تابع شرایط بخاری است که وارد توربین نمی شود و آن را دور می زند.
هنگامی که تاسیسات مرکزی جدیدی در حال طراحی است ، باید بین سیستم های همزمان تولید انرژی و برق و سیستم های تولید انرژی گرمایی تصمیم گیری کرد. دیزل ها یا توربین های گازی که مولدهای برق را به حرکت وا می دارند و دارای تجهیزات بازیافت حرارت نیز هستند نمونه ای از سیستم های تولید همزمان می باشند. در این مثال ها ، موتور یا توربین گاز مولد برق را می چرخاند و حرارت از سیستم های تخلیه محصولات احتراق ، سیستم سردکننده موتور و سیستم روغن کاری موتور بازیافت می گردد.
انتخاب درجه حرارت و فشار اهمیت زیادی دارد زیرا این موضوع تاثیر شدیدی بر مطالعات امکان سنجی اقتصادی طرح سیستم سرمایش و گرمایش مرکزی خواهد داشت. اگر سطح درجه حرارت یا فشار را خیلی کم در نظر بگیرید ، یعنی به عبارتی دیگر ، اگر دستگاه های چیلر جذبی وجود ندارد و نیازی به آب با درجه حرارت زیاد برای فرآیندهای صنعتی نیست ، معمولا استفاده از سیستم های با درجه حرارت کم ، کمترین هزینه مصرف انرژی را خواهد داشت.
۸ . صرفه جویی در هزینه های سرمایه گذاری
معمولا صرفه جویی در هزینه های سرمایه گذاری اصلی ترین عامل اقتصادی در انتخاب سیستم سرمایش و گرمایش مرکزی است.
صرفه جویی در هزینه های سرمایه گذاری اولیه چهار مرحله دارد :
۸ . ۱ . برنامه ریزی مفهومی
در برنامه ریزی مفهومی باید دو موضوع را بررسی کرد : امکان سنجی فنی و مالی سیستم های سرمایش و گرمایش مرکزی
۸ . ۲ . طراحی
سیستم توزیع بخش مهمی از سرمایه گذاری اولیه را به خود اختصاص می دهد. طرح سیستم توزیع به سیال واسطه ای که برای انتقال حرارت انتخاب شده است ، درجه حرارت و فشار کار آن و مسیر بستگی دارد. برای بهینه کردن خواص عایقی سیستم باید تحلیل دقیقی انجام و ضخامت عایق لوله ها و کانال ها را از نظر اقتصادی تحلیل و بررسی کرد.
۸ . ۳ . ساخت و نصب
هزینه های ساخت و نصب یک تاسیسات مرکزی و سیستم توزیع آن بستگی به کیفیت برنامه ریزی مفهومی و طراحی دارد. تغییرات کارگاهی عموما باعث افزایش هزینه های نهایی و تاخیر در راه اندازی تاسیسات می شود. زمان مورد نیاز برای ساخت سیستم های سرمایش و گرمایش مرکزی را معمولا با توجه به زمان لازم برای سفارش و تهیه تجهیزات مشخص می کنند. زمان لازم برای سفارش و تهیه اجزا اصلی تاسیسات مرکزی ممکن است در برخی از موارد بیش از یک سال طول بکشد. زمان مورد نیاز برای اجرای سیستم توزیع بستگی به مسیر و تلاقی با تاسیسات موجود نیز دارد.
۸ . ۴ . اتصال به مصرف کنندگان
زیاد بودن هزینه های اتصال مصرف کنندگان به سیستم توزیع موجب می گردد که در برخی موارد مصرف کننده از اتصال به سیستم سرمایش و گرمایش مرکزی منصرف شود و از سیستم های با موتورخانه کوچک استفاده کند. به طور مثال اگر یک ساختمان موجود برای سرویس بخار تجهیز شده است ، اتصال آن به یک سیستم آب گرم کننده سرمایش و گرمایش مرکزی شاید آنقدر هزینه بر باشد (حتی اگر هزینه مصرف انرژی آن نیز کمتر شود) که از نظر اقتصادی توجیه نداشته باشد.
موتورخانه هوشمند چیست ؟
در پاسخ به سوال موتورخانه هوشمند چیست می توان گفت که موتورخانه های نسل جدید مجهز به سنسورها و عملگرهایی هستند که هدف آنها کاهش مصرف انرژی و افزایش سطح آسایش برودتی و حرارتی ساکنین ساختمان به صورت خودکار است. موتورخانه هوشمند ساختمان نسبت به موتورخانه های سنتی تفاوت هایی دارد که در ادامه آنها را بررسی می کنیم. بیشتره موتورخانه های هوشمند بر پایه تکنولوژی هایی که در این متن شرح داده شده است، طراحی و ساخته می شوند.
ساختار و تفاوت موتورخانه هوشمند ساختمان با نوع سنتی آن
دو منبع اصلی مصرف کننده انرژی در موتورخانه ها، چیلرها و بویلرها هستند که چیلر معمولا از انرژی برق و بویلر از انرژی گاز طبیعی بهره می برد تا آب در چیلر سرد و در بویلر گرم شود و با پمپ هایی به واحدهای مصرف کننده مانند هواساز و فن کویل ها (جهت سرمایش و گرمایش هوای داخل ساختمان) و نیز آبگرم بهداشتی برای شستشو ارسال گردد. در شکل زیر تجهیزات اصلی یک موتورخانه که در طبقه زیرین ساختمان قرار گرفته است را مشاهده می کنید. چیلر بکار رفته در این سیستم از نوع تراکمی هوا خنک است که در بیرون از ساختمان (حیاط یا روی بام) نصب می شود. آب سرد شده در چیلر (مدار آبی رنگ) و آب گرم شده در بویلر (مدار قرمز رنگ) با لوله به فن کویل های درون ساختمان پمپاژ می شود تا فن کویل ها عمل سرمایش و گرمایش هوا را انجام دهند.
در موتورخانه های سنتی (غیر هوشمند) کنترل دمای آب خروجی از این دستگاه ها توسط یک ترموستات و به صورت دستی انجام می شود و همواره دمای آب سرد یا گرم خروجی از دستگاه ها ثابت است.
ولی در موتورخانه های هوشمند سنسورهای متعددی در نقاط مختلف داخل و خارج ساختمان و نیز سنسورهایی بر روی لوله های ورودی و خروجی آب از این دستگاه ها نصب می گردد و همگی به یک پردازشگر مرکزی متصل می شوند و به صورت دائمی اطلاعات دمایی را در قالب سیگنال هایی به پردازشگر ارسال می کنند.
از طرفی پردازشگر موتورخانه هوشمند ساختمان به عملگرهایی متصل است که به طور اتوماتیک و متناسب با نیاز مصرف کننده و شرایط آب و هوایی، مقدار سوخت مشعل بویلر و یا دوران موتور الکتریکی متصل به کمپرسور چیلر را در بهینه ترین حالت ممکن قرار می دهد تا مصرف انرژی در این دستگاه ها به حداقل ممکن برسد. برای مثال اگر دمای هوای خارج از ساختمان ۴- درجه سانتی گراد باشد، شعله مشعل گازسوز بویلر به اندازه ای تنظیم می شود که دمای آب خروجی از بویلر ۷۵ درجه سانتی گراد و اگر ۴+ باشد، دمای آب خروجی ۶۵ درجه باشد.
از طرفی چون دقیقا متناسب با نیاز مصرف کننده، دمای آب ارسالی تنظیم می گردد، سطح آسایش برودتی و حرارتی ساکنان ساختمان نیز به حداکثر مقدار ممکن می رسد و از ایجاد هوای گرم و سرد در ساعات مختلف شبانه روز جلوگیری می شود.
از دیگر مزایای موتورخانه هوشمند ساختمان این است که استهلاک دستگاه نیز در اثر کارکرد بهینه کاهش یافته و هزینه های مربوط به نگهداری و تعمیرات نیز کاهش می یابد.
مزایای موتورخانه های هوشمند برای ساختمان های غیر مسکونی
چون معمولا در ساختمان های غیر مسکونی (مانند صنعتی، تجاری، آموزشی، اداری و …) فقط در چند ساعت از شبانه روز به هوای سرد یا گرم نیاز است، می توان کارکرد موتورخانه هوشمند ساختمان را به صورت هفتگی و ماهانه برنامه ریزی نمود تا دستگاه ها فقط در ساعات مشخصی و طبق جدول تعریف شده توسط کاربر کار کنند. بدین ترتیب در ساعات تعطیلی به صورت اتوماتیک دستگاه ها یا خاموش می شوند و یا در حالت آماده به کار (stand by) قرار می گیرند تا از اتلاف انرژی جلوگیری گردد.
در سیستم موتورخانه هوشمند ساختمان از یک مانیتور دیواری لمسی جهت مانیتورینگ دمای قسمت های مختلف، نمایش کارکرد مشعل ها و چیلرها به صورت نمودار جهت تحلیل کارکرد صحیح دستگاه، عیب یابی هوشمند و هشدار دهی به کاربر در صورت وجود هر گونه عیب و نیز پیش بینی احتمالی بوجود آمدن عیب در یک قسمت از سیستم و … استفاده می شود. همچنین می توان از راه دور و از طریق اینترنت و با اپلیکیشن نصب شده در تلفن همراه، کارکرد دستگاه را مدیریت و آنها را روشن، خاموش یا تنظیم نمود.
در تصویر زیر مهمترین تجهیزات الکتریکی هوشمندسازی موتورخانه ها نشان داده شده است.
موتورخانه های نسل جدید
امروزه اکثر موتورخانه های نسل جدید مجهز به تجهیزات هوشمندسازی کل سیستم هستند. پایه و اساس موتورخانه های نسل جدید همان تجهیزات قبلی (بویلر ، چیلر ، پمپ و …) است که تنها سیستم های کنترلی و نیز تکنولوژی های پیشرفته به آنها افزوده شده است. چیلر مورد استفاده در موتورخانه های جدید همان نوع چیلر تراکمی آب خنک و مجهز شده به تکنولوژی اینورتر (موتور الکتریکی و کمپرسور دور متغیر) و بویلر مورد استفاده در موتورخانه جدید همان دیگ مشعل دار مجهز به تکنولوژی تنظیم خودکار و نیز تجهیزات افزایش دهنده راندمان است. در تصویر زیر نمونه ای از موتورخانه جدید را مشاهده می کنید.
طراحی سیستم تهویه مطبوع بیمارستان ها
برای طراحی سیستم تهویه مطبوع سرمایشی و گرمایشی در بیمارستان ها ، ابتدا نیاز بخش های مختلف بررسی شده و متناسب با آن ، مناسب ترین تجهیزات انتخاب می گردد.
چند بخش اصلی در یک بیمارستان عمومی عبارتند از :
۱ . جراحی و مراقبت های ویژه
۲ . پرستاری
۳ . فضاهای جانبی
۴ . اداری
۵ . تشخیص و درمان بیماری ها
۶ . قسمت استریل کردن تجهیزات و لوازم
۷ . خدمات پشتیبانی
نکته اینکه در هنگام طراحی و ساخت سیستم سرمایش ، گرمایش و تهویه مطبوع بیمارستان ها و به منظور دستیابی به شرایط مطلوب ، باید هماهنگی نزدیک بین طراح و متخصص تجهیزات پزشکی وجود داشته باشد.
معیارهای طراحی سیستم تهویه در مهمترین بخش ها عبارتند از :
۱ . تهویه بخش جراحی و مراقبت های ویژه
در هیچ یک از بخش های بیمارستانی به اندازه سوئیت های جراحی نیاز به کنترل دقیق شرایط ضد عفونی محیط وجود ندارد. سیستم هایی که برای اتاق های عمل استفاده می شوند نیاز به طراحی خاص دارند تا غلظت ارگانیسم های قابل انتقال به وسیله هوا به حداقل مقدار برسد.
۲ . تهویه بخش اتاق عمل
مطالعه سیستم های توزیع هوا در اتاق عمل و مشاهده نتایج حاصل از اتاق های تمیز موجود در صنایع نشان داده است که برای ثابت ماندن غلظت مواد آلاینده در سطح قابل قبول ، تغذیه هوا از سقف و حرکت آن به سمت چندین دریچه خروجی که بر روی دیوارهای مقابل آنها قرار دارند شاید موثرترین الگوی حرکت هوا باشد که در تصویر زیر به خوبی نمایش داده شده است. برای تخلیه گازهای بیهوشی از درون اتاق عمل ، باید یک سیستم تخلیه هوای مجزا و یا سیستم خلاء مخصوص در نظر گرفته شود. برای انتقال گازهای بیهوشی غیرقابل اشتعال می توان از سیستم های خلاء طبی استفاده کرد. در هر اتاق عمل باید یک یا چند دهانه سیستم خلاء نصب گردد تا بتوان مسیر جمع آوری و تخلیه مواد بیهوشی در نقاط مختلف را به آنها متصل کرد.
پیشنهاد می شود شرایط زیر برای اتاق های عمل ، سونداژ ، سیستوسکوپی و شکسته بندی رعایت گردد :
۱ . قابلیت تغییر درجه حرارت در محدوده ۶۸ تا ۷۶ درجه فارنهایت
۲ . ثابت نگه داشتن رطوبت نسبی بین ۵۰ تا ۶۰ درصد
۳ . مثبت بودن فشار اتاق نسبت به تمام اتاق های مجاور با تغذیه ۱۵ درصد هوای اضافی
۴ . درزبندی مناسب تمام دیوارها ، سقف و کف
۵ . مناسب بودن محل نصب دماسنج و رطوبت سنج
۶ . استفاده از فیلترهای هوا مطابق استاندارد
۷ . تغذیه تمام هوا از سقف و برگشت آن حداقل از دو نقطه نزدیک به کف
۸ . تمام تجهیزات باید مطابق با الزامات استاندارد باشد.
۳ . تهویه بخش اورژانس
در اکثر اوقات این بخش آلوده ترین ناحیه بیمارستان است. زیرا به دلیل ورود بیماران متعدد و تعداد نسبتا زیاد همراهان ، فضا خاک آلود و کثیف است. درجه حرارت و رطوبت قسمت انتظار و دفتر بخش اورژانس باید در محدوده آسایش باشد. در اتاق های عمل اورژانس که در نزدیکی بخش اورژانس قرار دارد باید درجه حرارت و رطوبت و مقدار هوای تازه را مشابه اتاق های عمل در نظر گرفت. اتاق ذخیره مواد بیهوشی باید مطابق استاندارد تهویه گردد. در عین حال ، توصیه می شود فقط از تهویه مکانیکی استفاده شود.
۴ . تهویه بخش مراقبت های شدید (ICU)
در این واحد بیماران بسیار حاد (از بیماران پس از عمل جراحی تا بیماران قلبی) نگهداری می شوند. پیشنهاد می گردد درجه حرارت ها متغیر و در محدوده ۷۵ تا ۸۰ درجه فارنهایت و رطوبت نسبی حداقل ۳۰ درصد و حداکثر ۶۰ درصد و فشار نسبی هوا مثبت در نظر گرفته شود. واحدهای ایزوله حفاظتی (PIU) بیماران مبتلا به اختلال سیستم ایمنی بدن (از قبیل بیماران مبتلا به سرطان خون یا پیوند اعضا ، پیوند مغز استخوان و سوختگی) بسیار مستعد پذیرش بیماری هستند. بایستی دفعات تعویض هوا را ۱۵ مرتبه در ساعت در نظر گرفت. هوای استریل از روی بیماران مکیده و در نزدیک کف (در ناحیه نزدیک به در اتاق) برگشت داده می شود. استفاده از سیستم سیستم هواساز مجزا برای واحدهای ایزوله ، موجب ساده تر شدن کنترل فشار و بهبود کیفیت می گردد.
۵ . تهویه بخش ایزوله بیماران مسری
این اتاق ها برای محافظت سایر قسمت های بیمارستان از سرایت بیماری های مسری استفاده می شود. وجود گونه ای از بیماری سل که در مقابل داروها مقاوم است ، اهمیت تعویض هوا ، تحت فشار قرار دادن اتاق ، تصفیه و توزیع هوا در این اتاق ها را افزایش می دهد. درجه حرارت و رطوبت این اتاق ها باید مشابه اتاق بیماران باشد.
۶ . تهویه بخش استریل کردن تجهیزات
تجهیزات و وسایل آلوده قبل از استفاده مجدد به این واحد آورده می شوند تا تمیز و استریل گردند.
این واحد معمولا دارای سه ناحیه است :
۱ . ناحیه تمیز کردن
۲ . ناحیه استریل کردن
۳ . ناحیه انبار که اجناس استریل تا زمان نیاز در آن نگهداری می شود.
اگر این ناحیه ها در یک فضای بزرگ قرار دارند ، جریان هوا باید از انبار تمیز به سمت ناحیه استریل کردن و از آنجا به سمت ناحیه تمیز کردن باشد.
۷ . تهویه بخش خدمات
بخش های خدماتی عبارتند از :
۱ . محل تهیه غذاهای رژیمی
۲ . رختشویخانه
۳ . تاسیسات مکانیکی
۴ . امکانات رفاهی کارکنان
اگرچه این قسمت ها می توانند دارای سیستم تهویه مطبوع باشند یا نباشند ولی از نظر مراعات اصول بهداشت و بی خطر کردن محیط ، تغذیه مناسب هوای تازه از اهمیت زیادی برخوردار است. تهویه این قسمت ها را نمی توان فقط به سیستم تخلیه هوا محدود کرد بلکه باید سیستمی نیز برای تغذیه هوا در نظر گرفت. این هوا باید تصفیه شده و دارای درجه حرارت تحت کنترل باشد.
۸ . تهویه بخش آزمایشگاه
برای آسایش و ایمنی تکنسین ها باید آزمایشگاه ها دارای سیستم تهویه مطبوع باشند. وجود دود ، بخار ، بوهای شیمیایی و حرارت حاصل از تجهیزات ، همگی در ایجاد این نیاز سهیم هستند. تعیین موثرترین ، اقتصادی ترین و ایمن ترین سیستم تامین هوای تازه برای آزمایشگاه ها ، نیازمند مطالعه و بررسی است. هنگامی که مقدار هوای تازه مورد نیاز فضای آزمایشگاه تقریبا برابر با مقدار هوای تازه مورد نیاز هودهاست ، برای تخلیه تمام هوای تازه تغذیه شونده به آزمایشگاه می توان از سیستم تخلیه هودها استفاده کرد. در مواردی که مقدار تخلیه هودها بیشتر از مقدار تغذیه هوای تازه است ، برای تأمین هوای هودها باید مقداری هوای تازه اضافی به درون آزمایشگاه تغذیه کرد. به کاربردن سیستم های VAV برای تغذیه و تخلیه هوای آزمایشگاه ها موفقیت آمیز بوده است.
مهمترین دستگاه های مورد نیاز برای سرمایش ، گرمایش و تهویه مطبوع بخش های مختلف بیمارستان
در تهویه مطبوع بیمارستان ها چهار نیاز اساسی عبارتند از :
۱ . تنظیم دقیق و مستقل دمای بخش های مختلف
۲ . تنظیم دقیق رطوبت در بخش های مختلف
۳ . ورود و خروج هوا از نقاط صحیح هر بخش با سرعت و جهت کنترل شده
۴ . فیلتر نمودن هوای تازه ورودی و نیز هوای در گردش به موثرترین شکل ممکن
برای رسیدن به این چهار فاکتور مهم در سیستم تهویه مطبوع بیمارستان ها و مراکز درمانی از دستگاه های گوناگونی استفاده می شود که مهمترین آنها عبارتند از :
۱ . دستگاه چیلر به عنوان دستگاه سرد کننده آب و ارسال آن به واحدهای خنک کننده هوا در داخل ساختمان
۲ . دستگاه بویلر به عنوان دستگاه گرم کننده آب (یا ایجاد بخار آب) و ارسال آن به واحدهای گرم کننده هوا در داخل ساختمان
۳ . دستگاه هواساز هایژنیک یا همان هواساز بهداشتی به عنوان واحد خنک کننده و گرم کننده هوا توسط آب سرد و گرم ارسالی از سمت چیلر و بویلر و به عنوان رطوبت زن و رطوبت گیر هوا و تنظیم کننده رطوبت به میزان دلخواه و نیز تصفیه کننده هوا از هر نوع آلودگی با فیلترهای هپا ، اولپا و …
۴ . دستگاه های فن کویل به عنوان واحدهای خنک کننده و گرم کننده موضعی هر اتاق یا سالن با قابلیت تصفیه نمودن هوا از آلودگی ها و نیز کاهش رطوبت هوا در حالت خنک کننده
۵ . فن های خارج کننده هوا به بیرون از ساختمان با مکش و ایجاد فشار منفی در هوا به شکل صحیح
ویژگی ها و ساختار هر دستگاه را می توانید در سایر مقالات مطالعه کنید.
نویسنده: مهندس امیرعلی غیاثوند