در پاسخ به سوال دستگاه هوارسان چیست می توان گفت که در هر سیستم تهویه گرمایشی و سرمایشی به یک دستگاه دارای دمنده (فن) نیاز است که بتواند دمای هوای ورودی به ساختمان یا سالن مورد نظر را کاهش یا افزایش داده (توسط برخورد دادن هوا با سطح کویل یا لوله های سرمایشی و گرمایشی) و پس از گرفتن آلاینده ها از هوا (توسط فیلتر) و در صورت لزوم تغییر مقدار بخار آب موجود در هوا (تغییر رطوبت) ، هوایی سالم و مطبوع برای ساکنان ساختمان فراهم کند که این کار توسط سیستم هوارسان یا همان اتاق هوارسان انجام می شود. نام دیگر هوارسان ، دستگاه هواساز است که در صنعت تهویه با این نام ها شناخته می شود. انواع هوارسان ها تقریبا از اجزایی مشابه ساخته می شوند که خصوصیات مربوط به آنها را در ادامه متن بررسی می کنیم.
برای اینکه بدانیم دستگاه هوارسان چیست و چگونه دما و رطوبت هوا را تغییر می دهد کافی است که به دقت به شکل زیر نگاهی بیندازیم که به چه شکل اجزای اصلی آن درون باکسی فلزی جاسازی شده است.
اتاق هوارسان چگونه دما و رطوبت هوا را تغییر می دهد؟
دلیل بکارگیری کلمه اتاق قبل از کلمه هوارسان این است که این دستگاه ابعادی شبیه یک اتاق مکعب مستطیلی دارد و همه اجزای آن درون اتاقی فلزی (همانند شکل زیر) قرار می گیرند. یک فن بزرگ به همراه متعلقات آن ، مبدل های حرارتی یا همان کویل های لوله مسی فین دار (شبیه رادیاتور خودرو) ، دریچه ها و کانال های ورودی و خروج هوا ، فیلترهای پشت سر هم ، وسایل و اجزای رطوبت زنی و رطوبت زدایی ، متعلقات مربوط به سیستم کنترل کننده از جمله سیستم تغییر دهنده دور موتورفن ، موتور الکتریکی باز و بست کننده دریچه های ورودی و خروجی ، سنسورها و شیرهای الکتریکی و … درون اتاق هوارسان قرار می گیرند.
نحوه کاهش دمای هوا در دستگاه هوارسان به این شکل است که یک سیال (معمولا آب با درجه حرارت پایین یا مبرد) داخل لوله های کویل به چرخش در می آید و موجب کاهش دمای لوله های مسی کویل می شود. دمای هوا که توسط فن وارد اتاق هوارسان شده در نتیجه ی تماس با لوله های سرد ، کاهش یافته و پس از خروج از دریچه خروجی با کانال کشی به مکان مورد نظر در ساختمان یا سالن مورد نظر هدایت می شود. در طی فرآیند گرمایش و برای افزایش دمای هوا به جای آب سرد ، آب گرم در لوله های مسی جاری می شود. انواع هوارسان ها از نظر اینکه چه نوع سیالی درون کویل جریان می یابد به دو دسته آبی و مبردی (یا همان کویل D دسته بندی می شوند. مبرد یا همان گاز فریون نیز خاصیت کاهش یا افزایش دمای لوله های مسی کویل را دارد.
لازم به ذکر است که آب سرد معمولا توسط چیلر یا مینی چیلر و آب گرم توسط پکیج یا بویلر در موتورخانه ایجاد و با پمپ به سیستم هوارسان منتقل می شود.
بنابرین تا اینجا دانستیم که چگونه دستگاه هوارسان دمای هوا را تغییر می دهد و اکنون می خواهیم بدانیم که رطوبت هوا چگونه در آن کنترل می شود.
نحوه افزودن رطوبت به هوا در صورت نیاز (مخصوصا در اقلیم گرم و خشک) معمولا به یکی از اشکال زیر انجام می شود :
۱ . دمیدن بخار آب داغ به هوا که منجر به افزایش مقدار بخار آب موجود در هوا یا همان رطوبت می شود.
۲ . پاشش آب با فشار زیاد در هوا به وسیله یک یا چند انژکتور
۳ . روش اولتراسونیک که در آن با جریان الکتریسیته و توسط پیزو الکتریک ها ، آب مایع به گاز یا همان بخار آب تبدیل و با هوا مخلوط می شود.
ولی برای کم کردن مقدار رطوبت در صورت نیاز (مخصوصا در اقلیم گرم و مرطوب) از روش کویل و فین های سرد استفاده می شود. در واقع همانطور که گفته شد در نتیجه ی تماس هوای گرم با سطح سرد کویل ها که دمای هوا کاهش می یابد ، همزمان با آن پدیده چگالش (تغییر فاز دادن از حالت گاز یا بخار به مایع) بخار آب موجود در هوا نیز اتفاق افتاده و بخار آب به شکل قطرات مایع در سطح کویل ظاهر شده و شروع به چکه کردن می کند که این قطرات آب در کف دستگاه هوارسان جمع و با یک لوله خارج می شود. در مناطق مرطوب با اضافه نمودن کویل های سرد و فین های آن (افزایش سطح تماس) و کنترل مایع سرد جاری در آن ، می توان رطوبت را تا حد دلخواه و به طور اتوماتیک کاهش داد.
بنابرین دستگاه هوارسان مناسب ترین دستگاه تهویه ای است که ضمن تغییر و کنترل دمای هوا می تواند رطوبت هوا را نیز به طور خودکار تغییر داده و همواره آن را تحت کنترل درآورد. در شکل زیر یک رطوبت ساز التراسونیک (افزایش دهنده رطوبت) را مشاهده می کنید که درون دستگاه هوارسان جاسازی شده است.
دیگر اجزای این سیستم چیست و چگونه به تغییر دما و رطوبت کمک می کنند؟
دیگر اجزای سیستم هوارسان عبارتند از :
۱ . کانال و دمپر (دریچه) ورود هوای تازه اتمسفر (Fresh Air)
۲ . کانال و دمپر ورود هوای برگشتی از درون ساختمان (هوای سیرکوله)
۳ . کانال و دمپر خروج هوای مطبوع از سیستم هوارسان و ارسال آن با کانال هایی به پارتیشن های مختلف ساختمان
۴ . در برخی از هوارسان ها با توجه به نیاز ، قسمتی از هوای برگشت داده شده از درون ساختمان که توسط فن های اگزاست از ساختمان یا سالن مورد نظر خارج می شود با هوای تازه ورودی در محفظه ای تحت عنوان محفظه اختلاط مخلوط می شود.
۵ . ردیفی از فیلترهای پشت سر هم که با توجه به نیاز پروژه تعدادی از آنها درون اتاق هوارسان نصب می گردد که لایه اول آن فیلتر فلزی دانه درشت و قابل شستشو برای گرفتن ذرات درشت موجود در هوا مانند گرد و غبار و پرز (Washable Pre Filter) و در ردیف های بعد از آن فیلترهای لانه زنبوری و الکترواستایک (Electrostatic Particle Filter) برای جذب دوده و ذرات آلرژی زا و فیلترهای دیگری مانند فیلترهای کیسه ای (Bag Filter) ، فیلتر چین خورده یا کیسه ای ، فیلترهای راندمان بالا هپا و اولپا (HEPA and ULPA) با قدرت جذب ذراتی با قطر ۰٫۳ تا ۰٫۱ میکرون (توان جذب ۹۹٫۹ درصدی) ، فیلتر کربن فعال (Activated Carbon Filter) به منظور جذب بوهای نامطبوع و گازهای مضر و در برخی موارد استفاده از لامپ های UV که با تشعشع نور ماوراء بنفش موجب از بین رفتن میکرو ارگانیسم های موجود در هوا مانند باکتری و ویروس می شود و کاربردهای خاصی دارد. بنابرین سیستم هوارسان علاوه بر اینکه دما و رطوبت هوا را تغییر می دهد ، می تواند به بهترین شکل ممکن هوا را فیلتر کند.
البته همه این فیلترها در کنار هم در کمتر مواردی (مواردی مانند هوارسان بیمارستانی) مورد نیاز است و برای کاهش قیمت هوارسان تنها با توجه به نیاز و میزان آلودگی محل نصب دستگاه ، فیلترها انتخاب و نصب می شوند. در شکل زیر انواع مختلفی از این فیلترها را مشاهده می کنید.
۶ . موتور الکتریکی (دور ثابت یا دور متغیر) و فن سانتریفیوژ به همراه متعلقاتی مانند تسمه ، لرزه گیرها و سیستم برق ورودی
۷ . تجهیزات کنترل کننده دما ، رطوبت و مقدار جریان هوای ورودی و خروجی از اتاق هوارسان که مجموعه ای از سنسورها و عملگرهای الکتریکی به همراه یک پردازشگر مرکزی است که با ایجاد تغییراتی در دور موتور فن، باز و بست نمودن دمپر (دریچه) هوای ورودی و خروجی، راه اندازی و کنترل تجهیزات رطوبت زنی و رطوبت گیری و تغییر مقدار و دمای جریان سیال جاری در کویل و در تعامل با سایر دستگاه های سیستم تهویه مانند چیلر و بویلر و … این سه پارامتر دما ، رطوبت و جریان هوا را به صورت هوشمند و یا دستی کنترل می کند.
۸ . بدنه اصلی دستگاه هوارسان ، چارچوب نگهدارنده تجهیزات و …
انواع هوارسان ها کدامند و چگونه دما و رطوبت هوا را تغییر می دهند؟
انواع هوارسان ها را می توان بر اساس موارد زیر دسته بندی نمود :
۱ . انواع هوارسان ها از لحاظ داشتن یا نداشتن کانال و دمپر هوای برگشتی
در برخی از کاربردها نیازی نیست که هوای داخل ساختمان دوباره به هوارسان برگردانده شود و باید صد در صد هوای تازه از اتمسفر وارد هوارسان گردد. به این نوع، هوارسان فول فرش گفته می شود که به همان نحوی که توضیح دادیم، دما و رطوبت هوا را تغییر می دهد و فقط دریچه هوای برگشتی (سیرکوله) در آن حذف شده است.
۲ . انواع هوارسان ها از لحاظ آبندی بودن بدنه و استفاده از فیلترهای با درصد فیلتراسیون بالا در آن
که از این نظر انواع هوارسان ها به نوع معمولی و نوع بهداشتی (هایژنیک) دسته بندی می شوند. نوع هایژنیک هم دقیقا از همین اجزایی که توضیح دادیم تشکیل شده و به همین شکل دما و رطوبت هوا را تغییر می دهد و آن را کنترل می کند ولی طراحی بدنه آن خاص تر بوده و فیلترهای بیشتری در آن استفاده می شود که برای اطلاع دقیق از نحوه عملکرد و ویژگی های هوارسان هایژنیک.
۳ . از نظر دارا بودن کویل آب سرد یا کویل انبساط مستقیم DX کویل مبرد
همانطور که بیان کردیم، سیستم هوارسان یا دارای کویل آب سرد و گرم است و یا کویل انبساط مستقیم (DX) که مبرد در آن جریان می یابد. نحوه تغییر دمای هوا در هر دو یکسان است ولی این تغییر دما یا توسط آب انجام می شود (مطابق آنچه که اشاره کردیم) یا توسط خود مبرد.
۴ . هوشمند بودن سیستم و تجهیزات کنترل الکتریکی و یا معمولی بودن سیستم
از نظر اینکه کنترلر هوارسان چگونه دما و رطوبت هوا را تغییر می دهد می توان گفت که این سیستم در دو نوع هوشمند (اتوماتیک) یا غیر هوشمند (دستی) طراحی و ساخته می شود.
۵ . نحوه توزیع هوا توسط کانال های توزیع کننده هوای خروجی از سیستم هوارسان (یک منطقه ای یا چند منطقه ای بودن سیستم)
۶ . از نظر داشتن یا نداشتن قابلیت بازیافت انرژی حرارتی هوای خروجی از ساختمان
چنانچه سیستم هوارسان به صورت دو طبقه ساخته شود می توان گرمای هوای برگشتی از ساختمان را بازیافت و آن را به هوای تازه ورودی منتقل کرد که در این صورت مصرف انرژی سالانه سیستم هوارسان کاهش و قیمت اولیه آن افزایش می یابد که در شکل زیر نمونه ای از آن نشان داده شده است.
کاربردهای این دستگاه
در کنار فن کویل ها ، دستگاه هوارسان از جمله پر کاربردترین دستگاه های سرمایش ، گرمایش و توزیع هوا است که در اکثر ساختمان های مسکونی ، تجاری ، اداری ، سوله های صنعتی ، ورزشی و … مورد استفاده قرار می گیرد. در واقع انواع هوارسان ها و فن کویل ها به صورت ترکیبی یک سیستم تهویه کامل سرمایشی و گرمایشی را فراهم می کنند.
ویژگی های هوارسان های ساخته شده در گروه تهویه مطبوع ماخ
اکنون که به پرسش مهم دستگاه هوارسان چیست پاسخ دادیم و متوجه شدیم که چگونه دما و رطوبت هوا را تغییر می دهد به مهمترین ویژگی های هوارسان های ساخته شده در شرکت ماخ اشاره می کنیم.
۱ . طراحی و تولید هوارسان ها از ظرفیت ۱۰۰۰ CFM تا ۶۰۰۰۰ CFM به صورت استاندارد و ظرفیت های بالاتر به صورت خاص و یا ترکیبی
۲ . طراحی و تولید در انواع تک منطقه ای و چند منطقه ای ، معمولی و هایژنیک ، با یا بدون سیستم بازیافت انرژی ، طراحی عمودی و افقی و …
۳ . استفاده از انواع فیلترهای ذکر شده با توجه به نیاز پروژه و قیمت تمام شده دستگاه
۴ . ساخت شاسی دستگاه هوارسان با مقاطع ناودانی استاندارد و دارای پوشش رنگ اپوکسی
۵ . دارای اتصالات ۹۰ درجه پلی آمید تقویت شده (طرح AROSIO ایتالیا) و مقاوم در برابر نور خورشید
۶ . ساخت بدنه اتاق هوارسان از ورق گالوانیزه Hot Dip با ضخامت ۱٫۲۵ میلی متر و به صورت دو جداره و پوشش رنگ ۸۰ تا ۱۰۰ میکرون
۷ . کویل های مهندسی شده از نظر انتقال حرارت و سیالات (راندمان بالا) با فین های موج دار سینوسی با چیدمان ۸ تا ۱۲ فین در هر اینچ و …
هوارسان در چه ساختمان هایی کاربرد دارد؟
وظیفه اصلی آن در اکثر کاربردها تامین هوای تازه با اکسیژن کافی است و هر جا و در هر ساختمان یا سالن یا سوله ای که به اکسیژن تازه نیاز باشد، مناسب ترین دستگاه همین هوارسان است که به تکامل هر چه بهتر سیستم تهویه کمک می کند.
چه زمانی از هوارسان به صورت ترکیبی با فن کویل ها استفاده می شود؟
زمانی که در طراحی سیستم تهویه ساختمانی به این نتیجه برسیم که فن کویل ها به تنهایی قادر به هوارسانی به تمام قسمت ها (هوای با دمای کنترل شده) و با مقدار اکسیژن کافی نیستند، به صورت ترکیبی از یک هوارسان هم در کنار آنها استفاده می شود تا هوای تازه با کانال کشی در قسمت های مورد نظر توزیع شود.
اجزای هواساز :
در این مقاله قصد داریم که مهمترین اجزای هواساز را نام برده و نقش آنها را تشریح کنیم. در ادامه هم به موارد کاربرد دستگاه هواساز خواهیم پرداخت.
مهمترین اجزای هواساز در تصویر زیر نشان داده شده است و به ترتیب شامل موارد زیر می شود.
۱ . کویل سرمایشی (که آب سرد یا مبرد ارسالی از طرف چیلر در آن جریان می یابد.)
۲ . کویل گرمایشی (که آب گرم یا بخار داغ ارسالی از طرف بویلر در آن جریان می یابد.)
۳ . فیلترها (که شامل انواع فیلترهای کیسه ای، قابل شستشو، هپا و … و متناسب با نیاز هر پروژه می شود.)
۴ . بدنه اصلی (که معمولا بدنه اصلی و پوشش دهنده اجزای هواساز از چارچوب آلومینیومی با پنل های دو جداره از فولاد گالوانیزه ساخته می شود. پنل ها از داخل با عایق های حرارتی و صوتی عایق کاری می شوند.)
۵ . مجموعه موتور و فن که فن هواساز معمولا از نوع گریز از مرکز و وابسته به فشار و مقدار هوا و به صورت کوپل مستقیم direct driven و یا محرک تسمه ای belt driven است
۶ . تجهیزات رطوبت گیری و رطوبت زنی (که رطوبت هوای عبوری از دستگاه را به دقت تنظیم می کند.)
۷ . و تجهیزات کنترلی الکتریکی و مکانیکی (که از جمله مهمترین اجزای هواساز محسوب می شوند.)
۸ . سه دمپر یا دریچه آلومینیومی (که یکی از آنها برای خروج هوا و دو دمپر دیگر برای ورود هوای تازه و برگشتی در نظر گرفته می شود.)
مهمترین نقش اجزای تشکیل دهنده دستگاه هواساز
مهمترین نقش اجزای تشکیل دهنده هواساز این است که از آن برای تنظیم رطوبت و دمای هوا و توزیع آن با سرعت و جهت مناسب استفاده می شود. در واقع نحوه کار هواساز به شکلی است که هوا را از بیرون ساختمان تامین و پس از تهویه نمودن آن (شامل کاهش یا افزایش دما، رطوبت و فیلتراسیون) و به عنوان هوای تازه به درون ساختمان می فرستد. علاوه بر آن بخشی از هوای برگشتی از داخل ساختمان نیز مجددا وارد هواساز شده و با هوای تازه مخلوط می شود. نسبت مخلوط شدن هوای برگشتی (هوایی که سیرکوله می شود) و تازه بستگی به نوع کاربری و نیاز هر پروژه به طور خاص دارد. در شکل زیر که اجزای دستگاه هواساز را مشاهده می کنید، یک دریچه (دمپر) ورود هوای تازه در سمت چپ و یک دمپر هوای برگشتی هم در کف دستگاه (سمت چپ) تعبیه شده است که محفظه ای تحت عنوان محفظه اختلاط را شکل می دهند.
نحوه کار هواساز متصل به چیلر
چیلر یک دستگاه سرمایشی است که به دو شکل به هواساز متصل می شود.
۱ . اتصال غیر مستقیم
نحوه کار هواساز چیلر در این حالت بدین شکل است که چیلر دمای آب را در یک مدار کاهش داده و این آب سرد با لوله کشی و پمپ به هواساز منتقل می شود تا با جاری شدن در کویل های هواساز ، دمای هوای عبوری (که توسط فن دمیده می شود) از اطراف کویل ها را کاهش دهد.
۲ . اتصال مستقیم
نحوه کار هواساز چیلر در حالت اتصال مستقیم که به آن دستگاه پکیج یونیت پشت بامی گفته می شود بدین شکل است که دیگر نیازی به سرد کردن آب و ارسال آن به هواساز نیست و گاز فریون (مبرد) جاری در لوله های چیلر، مستقیما به هواساز متصل و دمای هوای عبوری را کاهش می دهد.
کاربرد هواساز
دستگاه هواساز معمولا به ۲ شکل در انواع کاربری ها می تواند کاربرد داشته باشد :
۱ . کاربرد هواساز در کنار فن کویل ها
کاربرد هواساز تنها به بخش کوچکی از صنعت تهویه مطبوع محدود نمی شود و از آن به همراه یونیت های فن کویل در اکثر ساختمان ها به عنوان دستگاه تامین کننده هوای تازه ، تصفیه کننده هوا ، تنظیم کننده رطوبت و دمای هوای ورودی به ساختمان و توزیع کننده هوا از طریق کانال با جهت و سرعت کنترل شده، استفاده می شود که برخی از این کاربردها عبارتند از :
۱ . ساختمان های اداری
۲ . ساختمان های تجاری
۳ . ساختمان های مسکونی
۴ . بیمارستان ها (از نوع هواساز هایژنیک یا همان بهداشتی)
در واقع در این نوع از طراحی به ازای هر اتاق یا بخش از یک یا تعدادی فن کویل استفاده شده تا هر فرد بتواند هوای اتاق یا بخش خود را مستقلا تهویه کند و در کنار آن از یک یا تعدادی هواساز هم استفاده می شود تا هوای تازه با کانال در سرتاسر ساختمان تامین شود. علت اینکه در چنین ساختمان هایی هم از فن کویل ها و هم هواساز استفاده می شود این است که افراد ساکن در هر اتاق یا در هر بخش بتوانند اولا دمای هوای اتاق خود را با فن کویل موجود در آن اتاق، به مقدار دلخواه تنظیم کنند و یا حتی در صورت عدم نیاز به تهویه هوا، آن را خاموش نمایند (تا در مصرف انرژی صرفه جویی شود) و دوما اینکه دستگاهی به نام هواساز (هوارسان) وجود داشته باشد تا بتواند همواره یک جریان هوای تازه و تهویه شده را از طریق کانال ها به همه جای ساختمان برساند.
نکته اینکه فن کویل ها هم دقیقا مثل هواساز دارای کویل هستند و به آب سرد چیلر و آب گرم موتورخانه متصل می شوند که برای آشنایی بیشتر با اجزا و انواع آنها مقاله زیر را مطالعه بفرمایید.
۲ . کاربرد هواساز به شکل مستقل
منظور از کاربرد دستگاه هواساز به شکل مستقل این است که دیگر از فن کویل ها در کنار آن استفاده نمی شود. چونکه فضایی که قرار است تهویه شود (برای مثال در کاربردهایی مشابه کاربردهای که در زیر به آنها اشاره کرده ایم) بخش به بخش (اتاق به اتاق) نبوده و معمولا سالنی یک تکه هستند. برخی از مهمترین موارد کاربرد هواساز به شکل مستقل (بدون فن کویل ها) عبارتند از :
۱ . سوله های صنعتی
۲ . سوله های ورزشی
۳ . سالن های کنفرانس ، سینما ، رستوران و … در این نوع از طراحی که معمولا برای فضاهای یکپارچه و بزرگ (همانند موارد اشاره شده) کاربرد دارد، تنها از هواساز استفاده می شود.
نویسنده : مهندس امیرعلی غیاثوند