صفر تا صد هوا ساز (Air handling unit)
در این بخش پیرو آن چه که در بخش اول این مبحث گفته شد به بررسی دقیق دستگاه های هواسازو قسمت های مختلف آن می پردازیم.
سر فصل هایی که در این بخش مورد بررسی قرار می گیرند عبارتند از:
توصیه می شود به منظور درک بهتر مطالب این بخش در صورت عدم مطالعه بخش اول این مبحث ابتدا به آن مراجعه شود.
پیش گرمایش (Preheating)
در صورتی که دمای هوای بیرون در نقطه ی انجماد (Freezing point) یا نزدیک به آن باشد، یک پیش گرما (Preheater) در ورودی محفظه تغذیه بعد از دمپر قرار خواهد گرفت. این پیش گرما معمولا یک هیتر الکتریکی است. هنگامی که دمای هوای بیرون به 6 درجه سانتیگراد برسد هیتر گرمایی روشن می شود تا دمای هوا را افزایش دهد و از اجرای داخل هواساز در مقابل برفک (Frost) محافظت کند.
کنترل رطوبت
در برخی از ساختمان ها نیاز است که رطوبت هوای ورودی به ساختمان کنترل شود. در این موارد یک سنسور رطوبت سنج در انتهای محفظه تغذیه قرار می گیرد تا میزان رطوبت هوارا اندازه گیری کند. اگر میزان رطوبت کمتر از مقدار مورد نظر باشد، با استفاده از یک رطوبتزن (Humidifier) به رطوبت هوا افزوده خواهد شد (شکل1).
رطوبت زن معمولا در انتهای محفظه و قبل از فن قرار می گیرد. عمل رطوبت زنی بوسیله اضافه کردن بخار یا اسپری کردن قطرات آب به درون هوا انجام می گیرد.
در بیشتر ساختمان های اداری استاندارد در شمال اروپا و شمال آمریکا قسمت رطوبت زن دستگاه هواساز خاموش یا بطور کلی از دستگاه حذف شده است تا در مصرف انرژی صرفه جویی شود. هرچند که وجود رطوبت زن در مواردی مانند اتاق های بایگانی و اتاق کامپیوتر ضروری است.
در مواردی که جریان هوا دارای رطوبت بالاتر از سطح دلخواه باشد از کویل های سرمایش برای کاهش رطوبت استفاده می شود. با برخورد جریان هوا به سطح سرد کویل ها، رطوبت موجود در آن میعان شده و از قسمت تخلیه زیر کویل ها خارج می شود (شکل2).
می توان با کاهش دمای کویل های سرد مقداری بیشتری از رطوبتهوا را گرفت. البته این امکان وجود دارد که با کاهش بیش از حد کویلها دمای هوا به پایین تر از دمای طرح افت پیدا کند. این اقدام عملی است که در صورتی که دما به مقدار کمتر از دمای طرح رسید دمای آن را بعد از گرفته شدن رطوبتش دوباره با استفاده از کویل های گرمایشی به مقدار دلخواه افزایش داد اما این روش بسیار غیر بهینه و هدر دهنده انرژی است.
شکل1
شکل2
بازیابی انرژی
به منظور صرفه جویی در مصرف انرژی می توان از انرژی گرمایی یا هوای برگشتی از ساختمان قبل از این که به بیرون از ساختمان تخلیه شود استفاده کرد. روش های مختلفی برای انجام این عمل به کار گرفته می شود که در ادامه چند نمونه از این روش ها شرح داده می شود.
کویل های انتقال گرما
در مواقعی که محفظه تغذیه و بازگشت هواساز در مناطق جدا و مختلفی از ساختمان قرار داشته باشند، یک راه معمول برای بازیابی مقداری از انرژی گرمایی، استفاده از کویل هایی گرمایی بین دو محفظه و یک پمپبرای گردش سیال کاری بین آن هاست.
کاربرد این روش زمانی است که دمای هوای بیرون کمتر از دمای طرح داخل ساختمان و دمای هوای بازگشتی به هواساز بیشتر از دمای هوای بیرون باشد و هواساز در حالت گرمایش کار کند. به این صورت سیال با گردش درون کویل های درون محفظه بازگشت، از هوای گرم بازگشتی از ساختمان گرما جذب کرده و آن را به هوای ورودی به هواساز در محفظه تغذیه می دهد.
بنابراین از گرمایی که قرار بود به بیرون تخلیه شود برای پیش گرمایش هوای ورودی استفاده شده و در مصرف انرژی صرفه جویی می شود. پمپی که برای گردش سیال استفاده می شود انرژی الکتریکی مصرف می کند پس زمانی این روش صرفه اقتصادی دارد که صرفه جویی در انرژی گرمایی بیشتر انرژی الکتریکی مصرفی پمپ باشد (شکل3).
شکل3
مخلوط کردن جریان هوای برگشتی از ساختمان با هوای تازه
موردی که به فراوانی در دستگاه های هواساز دیده می شود، قرار گرفتن یک کانال بین قسمت ورودی در محفظه تغذیه و قسمت خروجی در محفظه بازگشت است. مقداری از هوای برگشتی از ساختمان از طریق این کانال وارد محفظه تغذیه شده و با هوای تازه ورودی مخلوط می شود تا از بار گرمایشی و سرمایشی کاسته شود (شکل4).
یک دمپر اضافی درون کانال ارتباطی قرار دارد تا میزان ورود هوای برگشتی به درون محفظه تغذیه را کنترل کند.
استفاده از این روش معمولا بی خطر است و مشکلی در کارکرد سیستم به وجود نمی آورد. تنها باید توجه داشت که میزان CO2 موجود در هوای برگشتی از ساختمان خیلی بالا نباشد. برای چک کردن این مسئله از سنسورهای اندازه گیری غلظت گاز CO2 استفاده می شود. اگر غلظت CO2 از حد مجاز بالاتر باشد، دمپر درون کانال ارتباطی بسته شده و اجازه مخلوط شدن هوای برگشتی با هوای تازه را نخواهد داد.
زمانی که هوای برگشتی از ساختمان اجازه بازگشت مجدد به چرخه هوا را داشته باشد، دریچه های اصلی درون محفظه تغذیه و محفظه بازگشت به طور کامل بسته نمی شوند زیرا همواره نیاز است که مقداری هوای تازه وارد چرخه شود.
در هر دو حالت گرمایش و سرمایش هواساز می توان از این روش استفاده کرد زیرا در فصل گرم دمای هوای برگشتی از ساختمان همیشه کمتر از دمای بیرون و در فصل سرد دمای هوای برگشتی همواره دمایی بالاتر از دمای هوای بیرون خواهد داشت.
در برخی از ساختمان ها لازم است که صد در صد هوای تازه وارد ساختمان شود و این روش غیر قابل استفاده است. گاهی اوقات قوانین محلی و استانداردهای هر کشور محدودیت هایی برای برخی از اقدامات نظیر این روش لحاظ می کند.
شکل4
چرخ گرمایی (Thermal Wheel)
استفاده از چرخ گرمایی در دستگاه های هواساز فشرده جدید رایج شده است. در این دستگاه ها یک چرخ دوار بزرگ وجود دارد که نصف آن در مسیر جریان هوای تازه محفظه تغذیه و نصف دیگر آن در مسیر جریان هوای برگشتی در محفظه بازگشت قرار می گیرد.
این چرخ توسط یک موتور الکتریکی کوچک دوران می کند. در حین این دوران گرما از جریان هوای گرم بازگشتی از ساختمان به چرخ گرمایی منتقل می شود. سپس با ادامه چرخش قسمتی از چرخ که گرما جذب کرده وارد جریان هوای سرد ورودی به محفظه تغذیه شده و این گرما را به هوای سرد می دهد. با چرخش مداوم چرخ تمام قسمت های آن عمل انتقال گرما را انجام می دهد و باعث پیش گرمایش هوای تازه می شود (شکل5).
در حین گردش چرخ مقداری از هوای برگشتی وارد جریان هوای تازه می شود پس در مواقعی که نیاز به صد در صد هوای تازه است این روش غیرقابل استفاده می شود.
شکل 5
استفاده از مبدل گرمایی صفحه ای
شیوه دیگری که ممکن است با آن مواجه شوید، استفاده از مبدل گرمایی صفحه ای (Plate Heat Exchanger) ایست. در این روش یک مبدل صفحه ای مطابق شکل 6 طوری بین دو محفظه قرار می گیرد که جریان های هوای تازه و هوای برگشتی از ساختمان در مسیر خود از داخل مبدل بدون مخلوط شدن از کنار هم عبور کنند.
با عبور دو جریان هوا از کنار یکدیگر به دلیل اختلاف دمای آن ها انتقال گرما صورت می گیرد.
شکل6
انتخاب هواساز
برای انتخاب دستگاه هواساز مناسب نیاز به اطلاعات زیر می باشد:
- افت فشار استاتیکی طولانی ترین مسیر کانال یا هد استاتیکی فن
- حجم هوایی که در واحد زمان از هواساز عبور می کند
- بارهای گرمایی و سرماییکل ساختمان ( اگر برای ساختمان بیش از یک هواساز استفاده می شود باید سهم هر هواساز از بار گرمایی و سرمایی کل حساب شود)
با داشتن اطلاعات بالا و مراجعه به کاتالوگ شرکت های مختلف سازنده می توان مدل مناسب را انتخاب کرد. پس از انتخاب مدل هواساز بقیه مشخصات دستگاه نظیر نوع فیلترها، ظرفیت حرارتی کویل پیش گرمایش، سیال کاری، ظرفیت رطوبت زن ( اگر از نوع بخاری است پوند در ساعت بخار و نیز فشار بخار که اغلب 15 پوند بر اینچ مربع است)، قدرت موتور فن و … تعیین می شود.
منابع:
کارگشا، سامانه جامع صنعت ساختمان
[1] http://www.youtube.com/channels/engineeringmindset
[2] http://www.danfoss.sabacloud.com/learningcatalog
مطالب مرتبط:
معرفی تجهیزات انتقال هوا (به همراه نکات اجرایی)
هر آنچه که باید در مورد دستگاه هواساز (Air handling unit) بدانید!
