معرفی انواع سیستم تهویه مطبوع (بررسی جامع)

برای درک بهتر انواع سیستم تهویه مطبوع ابتدا باید با مفهوم تهویه آشنا شویم

تهویه چیست

تهویه (Ventilation) به معنای فرایند تهویه هوا در یک محیط است. در واقع، تهویه به تعویض هوای داخلی یک مکان با هوای بیرونی و کنترل شرایط حرارتی، رطوبتی و ترکیبات شیمیایی آن، اشاره دارد.

تهویه مهمترین عاملی است که برای حفظ کیفیت هوای داخلی محیط های ساختمانی اهمیت دارد. هدف اصلی تهویه، حفظ کیفیت هوا، کاهش غلظت آلودگی ها (از جمله ذرات معلق، ترکیبات شیمیایی، دود و بو) و رطوبت محیط، کنترل دما و رطوبت هوا، و ایجاد شرایط راحتی برای افراد است.

سیستم های تهویه می توانند از طریق مکانیسم های مختلفی مانند تهویه طبیعی (باز و بسته شدن پنجره ها و درها)، تهویه مصنوعی (استفاده از سیستم های مکانیکی مانند هواساز) یا ترکیبی از هر دو نوع انجام شوند. علاوه بر این، سیستم های تهویه معمولاً شامل فیلترهای هوا هستند که برای حذف ذرات آلوده از هوا استفاده می شوند.

تهویه در مکان های مختلفی مانند ساختمان های مسکونی، دفاتر، بیمارستان ها، فضاهای صنعتی و غیره اهمیت دارد.

انواع روش های تهویه

روش های مختلفی برای تهویه محیط ها وجود دارند. در ادامه، به برخی از اصلی ترین روش های تهویه اشاره خواهیم کرد:

تهویه طبیعی: در این روش، تهویه هوا از طریق باز و بسته شدن درها و پنجره های موجود در ساختمان صورت می گیرد. این روش باعث ایجاد جریان هوای طبیعی و تعویض آن با هوای بیرون می شود. از مزایای این روش می توان به سادگی، کم هزینه بودن و عدم نیاز به سیستم های پیچیده اشاره کرد. اما محدودیت هایی نیز دارد، مانند عدم کنترل دقیق بر روی شرایط حرارتی و رطوبتی و وابستگی به شرایط آب و هوایی خارجی.

تهویه مصنوعی: در این روش، از سیستم های مکانیکی مانند تهویه گرها، کولر ها، هواساز و... برای تهویه استفاده می شود. این سیستم ها هوای بیرونی را جذب کرده، آن را تصفیه و توسط شبکه ای از لوله کشی ها و داکت ها به سراسر ساختمان منتقل می کنند. این روش امکان کنترل دقیق تر شرایط حرارتی، رطوبت و ترکیبات شیمیایی هوا را فراهم می کند.

انواع سیستم تهویه مطبوع ساختمان

سیستم های تهویه ساختمان می توانند به شکل های مختلفی طراحی و پیاده سازی شوند. در زیر، به برخی از اصلی ترین انواع سیستم های تهویه ساختمان اشاره می کنیم:

سیستم تهویه مطبوع تمام هوا

سیستم تهویه مطبوع تمام هوا (All-Air System) یکی از رایج ترین سیستم های تهویه ساختمان است. در این سیستم، تهویه هوا و ارائه حرارت و سرمایش به منطقه هدف از طریق یک سیستم مرکزی انجام می شود. در اینجا هوای بیرون توسط یک واحد تهویه (مانند کولر یا چیلر) افزایش و یا کاهش دما داده می شود و سپس توسط یک فن مرکزی توزیع می شود.

در سیستم تهویه مطبوع تمام هوا، هوای بیرونی وارد ساختمان می شود، سپس به طریقی از داکت ها و کانال ها به اتاق ها و فضاهای مختلف ساختمان منتقل می شود.

مزایای سیستم تهویه مطبوع تمام هوا شامل قابلیت کنترل دما، رطوبت و کیفیت هوا، توزیع یکنواخت هوا در ساختمان و امکان سفارشی سازی بر اساس نیازهای ساختمان است. همچنین، این سیستم قابلیت تأمین حجم بالای هوای تازه را دارد که به تهویه و کنترل آلودگی ها در ساختمان کمک می کند.

با این حال، معایب این سیستم شامل نیاز به فضای اضافی برای نصب داکت ها و کانال ها، مصرف انرژی بالا برای عملکرد طولانی مدت و پیچیدگی در نصب و نگهداری می باشد.

سیستم تهویه مطبوع تمام آب

سیستم تهویه مطبوع تمام آب (All-Water System) یکی از انواع سیستم های تهویه ساختمان است که در آن آب به عنوان ماده ای برای حمل و انتقال حرارت در سیستم استفاده می شود. در این سیستم، آب به عنوان یک منبع سرمایش یا گرمایش استفاده می شود و توسط یک منبع اصلی حرارتی (مانند چیلر یا دیگ بخار) تأمین می شود.

آب سرد یا گرم در سیستم تهویه مطبوع تمام آب به طور مستقیم به داکت ها یا کانال ها منتقل می شود. در اتاق ها و فضاهای ساختمان، از طریق واحدهای تهویه، هوا با آب سرد یا گرم تماس می گیرد و حرارت را جذب یا تحت تأثیر قرار می دهد. سپس هوا توسط فن ها به سراسر ساختمان توزیع می شود.

مزایای سیستم تهویه مطبوع تمام آب شامل قابلیت کنترل دما و رطوبت بالا، قدرت انتقال حرارت بالا، عملکرد صامت و کاهش سطح صدا، و عدم نیاز به هوای خارجی برای تهویه می باشد. علاوه بر این، استفاده از آب به عنوان ماده خنک کننده باعث کاهش مصرف انرژی و افزایش بهره وری می شود.

با این حال، معایب سیستم تهویه مطبوع تمام آب شامل نیاز به شبکه پیچیده لوله کشی برای حمل و انتقال آب، هزینه نصب و نگهداری بالا و حساسیت به تغییرات در فشار آب و دما می باشد. همچنین، این سیستم در مناطق کم آب، قابل استفاده نیست.

سیستم های تهویه مطبوع هوا-آب

سیستم های تهویه مطبوع هوا-آب (Air-Water HVAC Systems) نوع دیگری از سیستم های تهویه مطبوع هستند که هوا و آب را به عنوان دو عامل اصلی برای انتقال حرارت و تهویه در ساختمان استفاده می کنند. در این سیستم، هوا و آب به صورت جداگانه و به شکل های مختلف استفاده می شوند.

در سیستم تهویه مطبوع هوا-آب، هوا توسط واحدهای تهویه هوا (مانند فن) انتقال می یابد و در مناطق مختلف ساختمان توزیع می شود. و در عین حال، آب به عنوان یک ماده خنک کننده استفاده می شود که حرارت را از هوا جذب یا تحت تأثیر قرار می دهد.

مثالی از سیستم تهویه مطبوع هوا-آب سیستم چیلر و فن کویل می باشد. در این سیستم، آب سرد توسط یک چیلر تولید می شود و به واحدهای فن کویل در اتاق ها منتقل می شود. فن کویل ها حرارت را از هوا جذب کرده و آب سرد را گرم می کنند تا هوا را خنک کنند. سپس هوا توسط فن های داخلی در اتاق ها توزیع می شود.

مزایای سیستم های تهویه مطبوع هوا-آب شامل امکان کنترل دما و رطوبت هوا، انتقال حرارت بالا، کاهش نیاز به فضای داکت برای توزیع هوا و افزایش انعطاف پذیری در طراحی سیستم می باشند. همچنین، این سیستم ها قابلیت ارائه سرمایش و گرمایش همزمان در مناطق مختلف ساختمان را دارند.

با این حال، معایب سیستم های تهویه مطبوع هوا-آب شامل هزینه نصب و نگهداری بالا، پیچیدگی در سیستم لوله کشی آب، وابستگی به تأمین منابع آب و انرژی، و نیاز به فضای اضافی برای نصب واحدهای تهویه می باشند. همچنین، این سیستم ها ممکن است نسبت به تغییرات در فشار هوا و آب و نوسانات دما حساس باشند.

سیستم های تهویه مطبوع تمام مبرد یا انبساط مستقیم

سیستم های تهویه مطبوع تمام مبرد (All-Refrigerant System) یا انبساط مستقیم (Direct Expansion) نوع دیگری از سیستم های تهویه مطبوع هستند. در این سیستم، مبرد (مانند فرآیند خنک کننده یا گاز مبرد) مستقیماً در واحدهای تهویه مطبوع استفاده می شود و به طور مستقیم حرارت را از هوا جذب یا تخلیه می کند.

در سیستم تهویه مطبوع تمام مبرد، واحدهای تهویه (مانند چیلر آب خنک یا یکپارچه، دستگاه های حرارتی و یا پکیج یونیت) به عنوان سیستم اصلی تهویه استفاده می شوند. این واحدها حاوی مبرد هستند و با عبور هوا از آنها، حرارت را جذب یا تخلیه کرده و سپس هوای خنک یا گرم شده را به فضاهای ساختمان توزیع می کنند.

در این سیستم، هوای بیرونی به سیستم واحد تهویه وارد نمی شود. بلکه، هوای داخل ساختمان به واحدهای تهویه مطبوع منتقل می شود و در آنجا با مبرد تعامل دارد. این سیستم به دلیل استفاده مستقیم از مبرد در واحدهای تهویه، به طور معمول مصرف انرژی کمتری نسبت به سیستم های تهویه مطبوع دیگر دارد.

مزایای سیستم های تهویه مطبوع تمام مبرد شامل بهره وری انرژی بالا، سادگی در طراحی و نصب، انعطاف پذیری در استفاده و کنترل دما، و کاهش هزینه های نصب و نگهداری می باشند. همچنین، این سیستم ها قابلیت سفارشی سازی بر اساس نیازهای ساختمان را دارند.

با این حال، معایب سیستم های تهویه مطبوع تمام مبرد شامل احتیاج به واحدهای تهویه جداگانه در هر فضا، افزایش هزینه نصب اولیه و پیچیدگی در لوله کشی مبرد می باشد.

انواع دستگاه های تهویه مطبوع مرکزی

دستگاه های تهویه مطبوع مرکزی معمولاً به منظور تأمین تهویه و سرمایش یا گرمایش ساختمان های بزرگ و مجتمع ها استفاده می شوند. در ادامه به معرفی برخی از انواع دستگاه های تهویه مطبوع مرکزی معمول می پردازیم:

چیلر ها: چیلر ها دستگاه هایی هستند که آب را خنک می کنند و سپس آب سرد را از طریق سیستم لوله کشی به واحدهای تهویه مطبوع منتقل می کنند. چیلر ها از مبرد‌ های خنک کننده مانند آمونیاک استفاده می کنند.

فن کویل ها: فن کویل ها واحدهایی هستند که درون اتاق ها نصب شده و هوای آنها را خنک یا گرم می کنند. آب سرد یا گرم از چیلر به فن کویل ها منتقل می شود و هوای اتاق را تهویه می کند.

پکیج یونیت ها: پکیج یونیت یا روفتاپ پکیج، واحدهای کوچکتری هستند که در ساختمان های کوچکتر مورد استفاده قرار می گیرند. این واحدها شامل یک چیلر و هواساز داخلی است که در یک واحد ترکیب شده اند.

سیستم های VRF : سیستم های VRF یا سیستم های چندگانه، سیستم هایی هستند که بر اساس نیازهای تهویه مطبوع فضاها، قابلیت تغییر ترکیب ورودی را دارند. این سیستم ها از یک یا چند چیلر با قابلیت تنظیم ظرفیت و تعدادی فن کویل با قابلیت تهویه هر فضا استفاده می کنند.

مهمترین ویژگی این دستگاه ها این است که از یک کنترل مرکزی برای کنترل و تنظیم دما و تهویه مطبوع در سراسر ساختمان استفاده می کنند. همچنین، این دستگاه ها می توانند با استفاده از سیستم های هوشمند و کنترل خودکار، به بهره وری انرژی بالا و کاهش هزینه های انرژی کمک کنند.

نکات مهم هنگام راه اندازی انواع سیستم های تهویه مطبوع

به هنگام راه اندازی انواع سیستم تهویه مطبوع، توجه به موارد زیر بسیار مهم است:

بررسی دقیق نقشه ها و طرح ها: اطمینان حاصل شود که نقشه ها و طرح های سیستم تهویه مطبوع به درستی تهیه و بررسی شده اند و همه جزئیات و مشخصات مورد نیاز را شامل می شوند.

تنظیم و بررسی تجهیزات: تمام تجهیزات سیستم تهویه مطبوع باید قبل از راه اندازی بررسی و تنظیم شوند. از جمله بررسی سیستم چیلر ها، فن کویل ها، فن ها و کلیدهای کنترل.

آزمایش ها و اعتبار سنجی: برنامه ریزی و اجرای آزمایش های مربوط به سیستم تهویه مطبوع بسیار حیاتی است. این آزمایش ها باید شامل عملکرد چیلر ها، فن کویل ها، دستگاه های تهویه و کنترل سیستم باشد.

تعیین پارامترهای عملیاتی: در این مرحله، تعیین پارامترهای عملیاتی برای سیستم تهویه مطبوع انجام می شود. که شامل دما، رطوبت، سرعت هوا و تنظیمات دیگر مورد نیاز است.

آموزش و اطلاع رسانی: عملکرد و نحوه استفاده صحیح از سیستم تهویه مطبوع به کاربران آموزش داده شود. شامل کاربردهای کنترل سیستم، تنظیمات دما و رطوبت، استفاده از سنسورها و تجهیزات دیگر.

نگهداری و تعمیرات: برنامه ریزی و تعیین برنامه نگهداری و تعمیرات دوره ای برای سیستم تهویه مطبوع اهمیت دارد. شامل تعویض فیلترها، بررسی و تعمیر تجهیزات، بررسی سیستم مبادله حرارتی و اجرای سرویس های دوره ای است.

رصد و کنترل مداوم: سیستم تهویه مطبوع باید مداوم رصد و کنترل شود تا از عملکرد صحیح و بهینه برخوردار باشد. استفاده از سامانه های کنترل خودکار و سنسورهای مناسب می تواند در این رصد و کنترل کمک کند.

توجه به این موارد کمک می کند تا سیستم تهویه مطبوع به طور کامل عمل کرده و تأمین نیازهای تهویه مطبوع ساختمان را به خوبی انجام دهد.

معرفی انواع انواع سیستم تهویه مطبوع سرمایشی و گرمایشی

سیستم های سرمایشی (برودتی)

سیستم های سرمایشی یا برودتی در ساختمان ها برای خنک کردن هوا و رساندن آن به دمای مطلوب به کار می روند. در زیر، به معرفی برخی از انواع سیستم های سرمایشی معمول می پردازیم:

سیستم های هوای خنک کننده مستقیم (DX): در این سیستم ها، هوا با استفاده از یک واحد خنک کننده (معمولاً یک کمپرسور) مستقیماً خنک می شود و سپس به فضاهای داخلی ساختمان منتقل می شود. این سیستم ها به طور معمول در ساختمان های کوچک و مراکز کامپیوتری کوچک استفاده می شوند.

سیستم‌های چیلر: در این سیستم ها، از آب یا مبرد دیگری به عنوان وسیله ای برای خنک کردن هوا استفاده می شود. چیلرها یک یا چند واحد دارند که آب یا مبرد را خنک می کنند و سپس آب سرد را از طریق سیستم لوله کشی به واحدهای تهویه مطبوع منتقل می کنند.

سیستم های گرمایشی (حرارتی)

سیستم های گرمایشی یا حرارتی در ساختمان ها برای ایجاد حرارت و رساندن آن به دمای مطلوب در فضاهای داخلی به کار می روند. در زیر، به معرفی برخی از انواع سیستم های گرمایشی رایج می پردازیم:

سیستم های بخار: در این سیستم ها، آب یا سایر مایعات تبدیل به بخار شده و سپس برای گرم کردن هوا و ساختمان استفاده می شود. این دستگاه ها می توانند از منابع سوختی مختلفی مانند گاز طبیعی، نفت، ذغال سنگ و چوب استفاده کنند.

سیستم های رادیاتور: در این سیستم ها، آب یا سایر مایعات گرم در یک بویلر تولید می شود و سپس از طریق لوله ها به رادیاتورها یا پنل های گرمایشی در فضاهای داخلی ساختمان منتقل می شود. رادیاتورها گرمایش را از طریق تابش حرارتی به اطراف منتقل می کنند.

سیستم های گرمایش زمینی (استرادیاتور): در این سیستم، لوله های گرمایشی در زیر کف ساختمان قرار می گیرند. از طریق این لوله ها، آب یا مایع دیگر گرم می شود و سپس حرارت خود را از طریق انتقال گرمایشی به کف ساختمان و اتاق ها منتقل می کند.

انواع سیستم های تهویه مطبوع دو فصلی گرم و سرد کننده

سیستم های دو فصلی گرم و سرد کننده، به عنوان سیستم های همزمان گرمایش و سرمایش در ساختمان ها عمل می کنند. این سیستم ها به طور معمول در مناطقی با تغییرات دمایی فصلی گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. در زیر، به برخی از انواع سیستم های دو فصلی گرم و سرد کننده می پردازیم:

سیستم های پمپ حرارتی: این سیستم ها از یک واحد پمپ حرارتی استفاده می کنند تا در فصل سرما، گرما را از خارج به داخل منتقل کنند و در فصل گرما، حرارت را از داخل به خارج منتقل کنند. این سیستم ها می توانند از هوا، آب یا زمین به عنوان منبع حرارت استفاده کنند.

سیستم های VRF (جریان متغیر خنک و گرم): این سیستم ها از یک واحد مرکزی برای تولید گرما و سرما استفاده می کنند و از طریق لوله کشی ها به واحدهای داخلی ساختمان منتقل می شوند. سیستم VRF اجازه می دهد که هر واحد داخلی مستقل از سایر واحدها باشد و دارای کنترل جداگانه دما باشد.

سیستم های مبتنی بر آب: در این سیستم ها، از آب یا مایع دیگر به عنوان وسیله ای برای انتقال حرارت در فصل گرما و سرما استفاده می شود. این نوع از سیستم های آبی می تواند شامل چیلرها، فن کویل ها و پمپ های حرارتی باشند.

سیستم های دو منبع: این سیستم ها دارای دو منبع مستقل برای گرمایش و سرمایش هستند. به عنوان مثال، در فصل سرما، سیستم از یک بخاری استفاده می کند و در فصل گرما، از یک سیستم سرمایشی مانند چیلر استفاده می کند.

همه این سیستم ها متناسب با نیازهای ساختمان و شرایط محیطی مورد استفاده قرار می گیرند و امکاناتی را فراهم می کنند که در طول سال، همزمان گرمایش و سرمایش را ارائه دهند.