سیستم گرمایش مرکزی یک ساختمان
تمام فضای داخل ساختمان را گرم کرده و به طور اختیاری می تواند آب گرم خانگی را از یک منبع اصلی گرما گرم کند ، برخلاف سیستم گرمایش ، تهویه و تهویه مطبوع که می تواند فضاهای داخلی را هم خنک و هم گرم کند. گرمایش مرکزی با گرمایش فضا تفاوت دارد ،
زیرا تولید گرما در یک مکان اتفاق می افتد مانند یک اتاق کوره یا زیرزمین در یک خانه یا یک اتاق مکانیکی در یک ساختمان بزرگ ( البته نه لزوما در نقطه ” مرکزی ” هندسی آن ساختمان ). گرما در سرتاسر ساختمان توزیع میشود ، معمولا از طریق هوای-تحت فشار از طریق کانال ها با گردش آب از طریق لوله ها یا بخار تغذیه شده از طریق لوله ها. رایج ترین روش تولید گرما شامل احتراق سوخت فسیلی در یک کوره یا دیگ بخار است. این تاسیسات و تجهیزات مولد گرما در قسمتی بیرون از فضای تهویهشونده و یا واحد آپارتمانی قرار میگیرند. مثلاً در موتورخانه و یا روی پشت بام نصب میشوند.
- اشغال فضای کم
- ایمنی بالا
- گرمایش مناسب و یکنواخت در تمام ساختمان
- بهرهوری مناسب
- عمر مفید بالا
- نیاز به فضایی مجزا برای احداث موتورخانه
- نیاز به لولهکشی زیاد در واحدها
- تقسیم هزینه مصرف انرژی بین واحدها و عدم استقلال هر واحد
بویلرهای مورد استفاده برای گرم کردن سیستم های گرمایشی و فن کویل ها را می توان بر اساس فاکتورهای مختلفی دسته بندی نمود. به عنوان مثال، این تجهیزات بر اساس مسیری که گازهای احتراق درون مخزن طی می کنند به گروه های مختلفی از جمله موارد زیر تقسیم بندی میشوند:
دیگ آب گرم تک پاس
در دیگ های تک پاس (1 pass) همان طور که از نام آنها مشخص است، گازهای حاصل از سوختن گازوئیل و سایر مواد سوختی تنها یک مرتبه اطراف مخزن را طی نموده و در نهایت از لوله های دودکش به خارج انتقال پیدا خواهند کرد. این مدل از بویلرها بسیار قدیمی بوده و به دلیل راندمان کم در حال حاضر کاربرد زیادی نداشته و استفاده از آنها توجیه اقتصادی ندارد.
بویلر آبگرم دو پاس
به منظور افزایش راندمان دیگ های تک پاس، در طراحی های بعدی لوله کشی و ساختار داخلی بویلر به گونه ای تغییر پیدا کرد که گازهای درون لوله ها دو مرتبه اطراف مخزن چرخیده و سپس از مخزن خارج میشوند.
بویلر آب گرم برگشتی
در حالت کلی هر چه تعداد دفعات چرخیدن گازهای درون لوله به اطراف مخزن بیشتر باشد، به همان اندازه نیز راندمان دیگ افزایش پیدا خواهد کرد. در دیگ های برگشتی آب گرم طراحی به گونه ای می باشد که پس از دو مرتبه چرخیدن گاز درون لوله ها به اطراف مخزن، به انتهای دیگ برخورد نموده و به دلیل محدب بودن ساختار آن برگشت داده شده و پس از رسیدن به نقطه ابتدایی مخزن در نهایت به سمت دودکش هدایت میشوند.
دیگ آب گرم سه پاس
در نوع دیگری از این مخازن طراحی به گونه ای می باشد که گازهای درون لوله سه مرتبه اطراف مخزن حرکت نموده و سپس از آن خارج میشوند. در یک مقایسه کلی می توان گفت که مخازن سه پاس بیشترین کارایی را نسبت به نوع تک و دو پاس و برگشتی دارند.
بویلر آب گرم واتر تیوپ
همان طور که اشاره شد، عملکرد دیگ های آب گرم به گونه ایست که بر اثر حرارت ایجاد شده از سوخت، آب درون مخزن افزایش دما پیدا نموده و به سیستم گرمایشی انتقال پیدا خواهد نمود. در برخی از بویلرها آب درون لوله های بسیار مقاوم قرار گرفته و گازهای ایجاد شده از سوخت در اطراف آن می باشند و از این طریق افزایش دمای آب درون لوله ها صورت میگیرد. به این گروه از دیگ های آب گرم اصطلاحا واترتیوپ گفته میشود.
این سیستم تقریبا شبیه چیلر تراکمی است و با این تفاوت که در مدار آن، آب وجود ندارد و مبرد (گاز فریون) مستقیما حمل کننده انرژی گرمایی بین یونیت های داخلی و خارجی است.
در چیلرها ، آب درون یک مبدل جاسازی شده در چیلر ، سرد شده و با پمپ به فن کویل های درون ساختمان ارسال می شود
ولی در سیستم VRF ، مبرد (گاز فریون) مستقیما به فن کویل های درون ساختمان ارسال می شود تا در فصل گرم عمل سرمایش هوا و در فصل سرد عمل گرمایش هوا انجام شود.
اگر بخواهیم به شکلی بسیار ساده و قابل فهم ساختار این دستگاه را شرح دهیم، بهتر است که به ساختار دستگاه اسپلیت (کولر گازی) توجه کنیم که چطور گاز فرئون (مبرد) با جریان یافتن بین یونیت دیواری داخل ساختمان و یونیت بیرون از ساختمان می تواند هم عمل سرمایش و هم گرمایش هوا را انجام دهد، دقیقا در وی آر اف ها نیز با چنین روشی (البته به صورت مرکزی و تهویه چندین بخش به صورت همزمان و با کنترل بهتر) گرمایش و سرمایش هوا انجام می گیرد.
وی آر اف ها به دو دسته کلی EHP و GHP تقسیم بندی می شوند. EHP مخفف Electric Heat Pump و GHP مخفف Gas Heat Pump است که EHP تماما با انرژی برق و GHP با انرژی گاز شهری (گاز طبیعی) کار می کند.
در یونیت خارجی وی آر اف نوع EHP یک یا چند الکتروموتور و در یونیت خارجی وی آر اف نوع GHP یک موتور احتراق داخلی گازسوز پیستونی (شبیه موتور اتومبیل) وجود دارد که یک یا چند کمپرسور اسکرال را به گردش در آورده و کمپرسور نیز عمل متراکم کردن مبرد و چرخش آن در مدار را بر عهده دارد. مبرد در مدار با لوله کشی به اواپراتورهای (مبدل های حرارتی) جاسازی شده در یونیت های داخلی (فن کویل ها) منتقل می شود و در اثر تبادل حرارت با هوای محیط داخل ساختمان، دمای هوای داخل ساختمان را کاهش یا افزایش می دهد.
در حالت گرمایشی ، آبگرم با پمپ از سمت بویلر موتورخانه یا پکیج گازسوز به درون کویل های دستگاه زنت ارسال می شود. سپس با کارکردن فن سانتریفیوژ ، هوا از روی کویل های آبگرم عبور کرده و حرارت کویل را به خود می گیرد و از طریق کانال وارد ساختمان یا سوله مورد نظر می شود. همزمان با عمل گرمایش هوا می توان با آب موجود در تشتک که بر روی پدها پمپاژ می شود ، رطوبت به هوا اضافه نمود. اضافه کردن رطوبت در حالت زمستانی این دستگاه به صورت آپشن می باشد.
روف تاپ پکیج در واقع ترکیبی از چیلر و هواساز در یک مجموعه یکپارچه است. روفتاپ پکیج ها عمل گرمایش ، سرمایش ، فیلتراسیون و تنظیم رطوبت هوا را انجام می دهند. اجزای داخلی دستگاه شامل یک چیلر هوا خنک، کویل حاوی مبرد، کویل آبگرم، فن، فیلتر و تجهیزات رطوبت زنی می شود. در حالت گرمایش آبگرم باید از موتورخانه یا دستگاه پکیج دیواری و … به کویل آبگرم ارسال و فن با چرخش خود دمای هوا را افزایش دهد. روفتاپ پکیج نیز سه کانال هوای رفت، هوای برگشت و هوای تازه دارد. به دستگاه روفتاپ پکیج ، دستگاه پکیج یونیت نیز گفته می شود.
ایرواشر نوعی دستگاه هواساز تهویه مطبوع است. این دستگاه از سیستم تهویه تبخیری بر پایه سایکومتری استفاده میکند که هم قابلیت سرمایشی دارد و هم گرمایشی و همچنین میتواند هوا را به وسیلهی فیلترهای مخصوص از نظر آلودگیهایی مثل گرد و غبار، دود، بوی بد و … فیلتر کرده و هوای پاک خارج کند.
ایرواشر میتواند در آب و هوایی که هوای آن بسیار خشک است برای افزایش رطوبت فعالیت کند. هوای خشک میتواند برای افراد آزار دهنده باشد و هم چنین باعث خشکی پوست شده و ممکن است به اشیا نگهداری شده در محیط آسیب برساند.
ایرواشر ذرات را از هوا پاک میکند و با تزریق رطوبت، سطح رطوبت برای افزایش آسایش، کنترل میکند. مانند شکل، در یک ایر واشر، هوا در تماس مستقیم با اسپری آب است و تبادل گرما و جرم (بخار آب) بین هوا و آب وجود خواهد داشت. شرایط خروجی هوا به دمای آب اسپری شده در این دستگاه بستگی دارد.
از این رو، با کنترل دمای آب به صورت خارجی امکان کنترل شرایط خروجی هوا وجود دارد که پس از آن میتواند برای اهداف تهویه هوا مورد استفاده قرار گیرد. این دستگاه در مقایسه با کولر آبی، دمای میانگین قطرات آب در تماس با هوا، جهت انتقال گرما و جرم را تعیین میکند. در نتیجه انتقال حرارت بین قطرات آب و هوا در جهت کاهش گرادیان دما خواهد بود. به طور مشابه، انتقال جرم نیز در جهت کاهش گرادیان فشار بخار قرار خواهد گرفت.
ترکیبی از سیستم ایرواشر (تبخیری) با کوره هوای گرم هستند. یعنی عمل گرمایش، سرمایش و تامین و توزیع هوای تازه را در یک واحد یکپارچه و بدون نیاز به تجهیزات گرمایی و سرمایی موتورخانه انجام میدهد.
سیستم سرمایشی آن به دو شکل متفاوت می تواند طراحی و تولید شود :
۱ . سیستم سرمایش تبخیری (همانند ایرواشر و یا دستگاه زنت):
اگر مسئله تنظیم رطوبت برای ساختمان یا سوله مورد نظر اهمیت نداشته باشد،
به علت ارزان تر بودن قیمت اولیه (مانند کولر آبی یا دستگاه ایرواشر یا دستگاه زنت) و نیز هزینه های جاری سیستم سرمایش تبخیری، پیشنهاد می شود که این روش در دستگاه اکونوپک به کار رود.
۲ . سیستم سرمایش کویل آب سرد:
در این روش کویل (لوله های) حاوی آب سرد در دستگاه نصب شده و آب سرد شده توسط چیلر درون آن جریان می یابد. دمای هوای عبوری در اثر برخورد با سطح لوله های سرد، کاهش یافته و در ساختمان یا سوله مورد نظر توزیع می شود. پس این روش به چیلر نیاز دارد و قیمت چیلر نیز به قیمت سیستم اضافه می شود. مزیت این روش این است که می توان در حالت سرمایشی نیز به دقت رطوبت هوا را میزان نمود. در مناطق با آب و هوای مرطوب باید از این روش سرمایشی در دستگاه استفاده شود زیرا کویل های آب سرد منجر به کاهش رطوبت هوا نیز می شوند.
فن کوئل یا فن کویل یکی از اجزای سیستم تهویه مطبوع می باشد
که برای سرمایش و گرمایش ساختمان های مسکونی، تجاری، اداری، صنعتی، بیمارستان ها، کارخانجات، و غیره استفاده می شود
و وظیفه انتقال حرارت و تهویه مطبوع در ساختمان را بر عهده دارد. عموما این تجهیزات دارای کاربرد سرمایشی و گرمایشی می باشند
به همین دلیل با نام فن کویل سرمایشی و گرمایشی نیز شناخته می شوند. این دستگاه ها می توانند به صورت تک کاربردی نیز مورد استفاده قرار گیرند
به عنوان مثال در کارخانجات ریسندگی در فصل زمستان برای جلوگیری از کاهش دما از یک دمای خاص از فن کویل صرفا به عنوان وسیله ای جهت افزایش دما استفاده می شود
و در فصول گرم کاربردی ندارند.
فن کویل ها توانایی مکش هوا و عبور از فیلترهای تعبیه شده در آنها را نیز دارند که باعث فیلتراسیون هوا جهت ارائه هوای مطبوع تر می باشند.
بویلرهای فایر تیوپ عملکردی عکس نوع واتر تیوپ دارند؛
به طوریکه درون لوله ها گازهای گرم قرار گرفته و آب در اطراف لوله حرکت نموده و دمای آن افزایش پیدا می کند.
علاوه بر دسته بندی های فوق، همچنین می توان بر اساس جنس و متریال به کار رفته برای بدنه مخزن نیز آنها را با دو گروه کلی زیر تقسیم بندی کرد:
- بویلر فولادی آب گرم
- بویلر چدنی آب گرم
دیگ های چدنی قیمت ارزان تری داشته و حمل و جا به جایی و نصب آنها نیز آسان تر از نوع فولادی می باشد.