تهویه مطبوع

تهویه مطبوع تهویه مطبوع چیست؟ تهویه مطبوع به طور دقیق عبارت است از فن آوری رساندن شرایط طرح داخل به شرایط استاندارد یا آسایش مطلوب. شرایط می تواند شامل کیفیت هوا، دما، رطوبت و فشار باشد. طراحی سیستم تهویه مطبوع را مهندس مکانیک با استفاده از اصول ترمودینامیک، مکانیک سیالات و اصول انتقال حرارت انجام می دهد. در برخی از مواقع لغت تبرید نیز به دنبال تهویه مطبوع می آید.

استاندارد مرجع تهویه مطبوع در کشور آمریکا استاندارد اشری ASHRAE است و به عنوان مرجع طراحی در کنار مباحث چهاردهم و شانزدهم نظام مهندسی مورد استفاده قرار می گیرد. نرم افزار محبوب محاسبه ی بارهای حرارتی و برودتی در بین مهندسین ایران، نرم افزار آنالیز ساعتی کریر Carrier HAP است.

انواع سیستم های تهویه مطبوع با رویکرد های مختلفی می توان سیستم های تهویه مطبوع را طبقه بندی نمود. از نظر کاربر این سیستم ها می توانند مرکزی، مجزا یا ترکیبی باشند.

از سیستم های تهویه مطبوع مرکزی می توان به چیلر و فن کویل اشاره کرد. در سیستم مجزا می توان از کولر آبی یا اسپلیت دیواری به همراه پکیج دیواری مستقل و رادیاتور استفاده کرد. سیستم ترکیبی نیز شامل موتورخانه ی گرمایشی مرکزی به همراه رادیاتورها / کویل های آب گرم برای گرمایش، و سیستم اسپلیت دیواری یا داکت اسپلیت یا کولر آبی جهت سرمایش است. از دیدگاه انرژی مصرفی می توان سیستم های تهویه مطبوع را در زمینه ی سرمایش به دو دسته ی زیر تقسیم بندی کرد:

تمام برقی مانند چیلر های تراکمی، اسپلیت کانالی، وی آر اف VRF ترکیبی گاز و برق همانند چیلرهای جذبی و جی اچ پی GHP یا پمپ حرارتی گازی از دیدگاه طرز خنک سازی کندانسور می توان سیستم های تهویه مطبوع را به دو سیستم تقسیم کرد:

آب خنک همانند چیلرهای جذبی یا تراکمی آب خنک که نیاز به برج خنک کننده دارند سیستم هواخنک مانند چیلر تراکمی هوا خنک، اسپلیت، اسپلیت کانالی، وی آر اف VRF و جی اچ پی GHP یا پمپ حرارتی گازی از نظر سیال انتقال حرارت می توان دو دسته ی زیر را در نظر گرفت:

سیستم های آبی که در آن سیال انتقال حرارت آب است و توسط چیلر یا بویلر و دیگ تولید می شود و با استفاده از پمپ ها به واحد های توزیع هدایت می شود سیستم های با مایع مبرد که در قسمت اواپراتور هوا را سرد می کنند و با استفاده از سیال هوا دما، رطوبت، کیفیت و فشار طرح داخل را تنظیم می کنند. مثال بارز این نمونه سیستم های وی آر اف، اسپلیت کانالی و اسپلیت دیواری هستند. توجه داشته باشید که در اغلب مواقع از سیستم های ترکیبی استفاده می شود. از نظر نوع انتقال سیال انتقال حرارت می توان

با استفاده از لوله های گالوانیزه یا چند لایه آب را و یا با استفاده از لوله های مسی مبرد را انتقال داد. به وسیله ی کانال های هوا و با استفاده از ایرواشر، هوارسان یا کولر آبی هوا را انتقال داد. تجهیزات تهویه مطبوع چیلر چیلر

مولد سرما است و می تواند دارای کمپرسوری یا ژنراتور باشد.

چیلر جذبی چیلر جذبی با استفاده از جاذب لیتیوم بروماید و مبرد آب اقدام به سرد کردن آب می کند که در قسمت ژنراتور می توان با کمک مشعل و به صورت شعله مستقیم یا به کمک لوله های بخار یا آب به رطوبت گیری لیتیوم بروماید اقدام کرد. این چیلر ها آب خنک بوده و با استفاده از برج خنک کننده کندانسوری آنها خنک می شود.

چیلر جذبی

چیلر تراکمی چیلر کمپرسوری می تواند با کمپرسور اسکرو یا اسکرال سیکل تبرید را تکمیل کند. چیلر تراکمی سانتریفیوژ نیز در این دسته بندی قرار می گیرند و شامل انواع سانتریفیوژ با پروانه ی تک مرحله ای، سانتریفیوژ با پروانه ی دو مرحله ای و توربوکر هستند. کندانسور این این چیلر ها می تواند آب خنک یا هوا خنک باشد.

بویلر یا دیگ فولادی مولد گرما است و با استفاده از گاز طبیعی و مشعل آب گرم مورد نیاز را تولید می کند. پکیج های گرمایشی از انواع مستقل و کوچک سازی شده ی بویلر هستند و دیگ های چدنی برای ساختمانهای اداری مسکونی با متراژ متوسط کارایی دارند.

بویلر

فن کویل فن کویل واحد توزیع برودت و حرارت است که با استفاده از لوله های آب متصل به کویل و فن های چند سرعته کار می کند.

هوارسان هواساز یک جعبه ی بزرگ دارای قسمت های مختلفی است که وظیفه ی انجام عملیات متنوع از جمله حفظ کیفیت هوا با فیلتراسیون، سرمایش، گرمایش، رطوبت زنی و رطوبت گیری، بازیافت انرژی و تغییرات فشار را بر عهده دارد. هوارسان می تواند به چیلر، بویلر یا کندانسینگ یونیت متصل گردد.

اسپلیت دیواری کولر گازی از دو بخش یونیت خارجی شامل کمپرسور، کندانسور به همراه فن و لوله مویین یا شیر انبساط و یونیت داخلی شامل اواپراتور و فن اواپراتور و بدنه تشکیل شده است که با استفاده از لوله های مسی رفت و برگشت اتصال بین دو یونیت برقرار می شود. می توان از اسپلیت دیواری که به سیستم دی ایکس DX نیز معروف است و با استفاده از انرژی برق به تولید برودت و حرارت پرداخت.

اسپلیت دیواری

اسپلیت کانالی همان اسپلیت دیواری است با این تفاوت که یونیت داخلی به شکل فن کویل سقفی توکار تعبیه شده است و هوا پس از سرد شدن از طریق کانال و دریچه به فضاهای مختلف می رسد. می توان در جلوی اسپلیت کانالی کویل گرمایی نصب و آنرا به سیستم گرمایش گازسوز مرکزی/ مستقل متصل کرد تا بتوان در زمستان با انرژی گاز طبیعی گرمایش واحد را تامین کرد.

وی آر اف (VRF) VRF ترکیبی از یونیت های داخلی دیواری، کاستی یا کانالی به همراه یونیت های خارجی مرکزی است که برای پروژه متراژ متوسط کاربرد دارد. بدین سان که هر یونیت داخلی به یک یونیت خارجی متصل نمی شود و چند یونیت داخلی به یک یونیت خارجی متصل می گردند.

vrf

تاریخچه تهویه مطبوع تهویه مطبوع یکی از مهمترین اختراعات بشر مدرن است. انجام عملیات مختلف به روی هوا جهت تامین آسایش یا ایجاد شرایط طرح و مورد نظر از عوامل کلیدی زندگی مدرن به شمار می آید. بدون استفاده از سیستم تهویه مطبوع، بسیاری از ساختمانهای امروزی بی استفاده می گردید. تهیه مطبوع مطبوع کمک شایانی به زندگی در مناطق غیر قابل سکونت نموده است و به طور محسوس در پراکندگی جعرافیایی جمعیت کشورها تاثیر داشته است. جالب است بدانیم که تهویه مطبوع در بیمارستانها باعث نجات جان بسیاری از بیماران گردیده است و میزان مصرف آنتی بیوتیک بعد از عمل و در دوره ی بهبودی را به طرز چشمگیری کاهش داده است. تهویه مطبوع و اتاقهای تمیز در صنعت داروسازی با تاثیر مستقیم در تولید انواع دارو در راستای بهبود سلامت بشر گام نهاده است. به جرات می توان گفت که بدون استفاده از تهویه مطبوع دیتا سنتر ها و متعاقب آن اینترنت قابلیت عملکردی نداشت. در ادامه تاریخچه ای مختصر در خصوص اتفاقات تاریخی و اختراع تهیه مطبوع می نویسم:

مهمترین دانشمندی که شروع به نظریه پردازی در این خصوص نمود آقای سعدی کارنو بود که سیکل کارنو را در سال 1890 تئوریزه کرد اگرچه دانشمندان زیادی قبل از ایشان کمک شایانی به پیشرفت علم نمودند ولی نقش کارنوی فرانسوی غیر قابل انکار است.

از نظر تاریخی و بر اساس اشری می توان تاریخ های مهم را به شرح زیر بر شمرد:

G.Richmann مقالات مربوط به تجربه سرما را در آکادمی علوم سنپترزبورگ منتشر کرد 1748 Thomas Moore از مریلند حق ثبت اختراع دستگاه تبرید را دریافت کرد، اولین حق ثبت اختراع تبرید در امریکا 1803 Oliver Evans سیستم سیکل بسته تبرید کمپرسور بخار را در Young Steam Engineer’s Guideمطرح کرد 1805 لاستیک طبیعی، تقطیر لاستیک طبیعی، به عنوان یک مبرد توسط John Hague در اولین مدل از دستگاه تبرید کمپرسور بخار استفاده شد 1834 DR. John Gorrie دستگاه مبرد سیکل هوا برای ساخت یخ را پیشنهاد کرد 1844 John Harrison با فشرده سازی بخار برای ساخت یخ در ویکتوریا استرالیا شروع به کار کرد 1854 اولین ایده تولید یخ با استفاده از تبرید کمپرسور بخار در کلیولند، اوهایو توسط Alexander Twining مطرح شد 1855 Ferdinand Carre ، حق امتیاز انحصاری تبرید جذبی آمونیاکی را ثبت کرد 1860 Peter Van der Weyde کنترل ترموستاتیکی سیستم تبرید را اختراع کرد 1868 Carl Linde مقاله ای را با استفاده از یک روش ترمودینامیکی دقیق برای تبرید: “استخراج گرما در دمای پایین با استفاده از ابزار مکانیکی” منتشر کرد 1870 کارخانه ذخیره سازی سرما با استفاده از یخچال مکانیکی توسط Thomas Mort از استرالیا 1875 Charles Tellier از کشتی یخچالی Le Frigorifique برای حمل گوشت از فرانسه به آمریکای جنوبی استفاده کرد 1879 مجله Ice and Refrigeration شروع به انتشار کرد 1891 اولین خانه مجهز به سیستم تهویه مطبوع در امریکا در سنلرنز توسط M. Dillenberg از سانفرانسیسکو 1892 کمیسیون برای “استاندارد تن تبرید” توسط انجمن مهندسان مکانیک آمریکایی ایجاد شد 1893 سیستم تبرید Hermetically sealed توسط Marcel Audiffren در فرانسه اختراع شد 1894 سیستم تهویه مطبوع 300 تنی در بورس نیویورک نصب شد 1901 در Armor Building، کانزاس سیتی، سیستم تهویه مطبوع دو کاناله نصب شد؛ هر اتاق به صورت مجزا با یک ترموستات کنترل می شد 1902 اولین تهویه مطبوع در ساختمان دولتی میسوری، نمایشگاه Louis World’s 1904 انجمن Refrigerating Engineers آمریکا تاسیس شد 1904 اصطلاح “تهویه مطبوع” توسط Stuart Cramer ابداع شد 1906 اولین بیمارستان مجهز به تهویه مطبوع: بیمارستان Floating بوستون 1906 Willis Carrier سیستم یDew Point Control را برای کنترل دقیق رطوبت در یک اتاق را به ثبت رساند 1906 اولین کنگره بین المللی تبرید. پاریس 1908 انبساط ثابت مبرد سوپرهیت شده در یک سیستم تبرید اواپراتور چندگانه جهت سیکل تبرید توسط Albert Marshall اختراع شد 1911 برگزاری اولین کنگره بین المللی نمایشگاه تبرید در شیکاگو برگزار شد 1913 M. T. Zarotschenzeff آزمایشات را در زمینه انجماد سریع شروع کرد 1913 یک واحد یخچال خانگی خنک کننده خودکار الکتریکی، DOMELRE توسط Fred Wolf Jr به بازار عرضه شد 1914 Clarence Birdseye شروع به آزمایشات انجماد سریع کرد 1916 الکترولوکس سوئد اولین چیلر جذبی گازسوز را اختراع کرد. 1925 Tile Aerologist. اولین مجله بازرگانی تهویه مطبوع توسط E Vemon Hill منتشر شد 1925 کنترل لوله مویین توسط Thomas Carpenterاختراع شد 1926 مبرد های کلروفلوئوروکربن توسط تیم توماس میدگلی در آزمایشگاه تحقیقاتی جنرال موتورز تولید شد. 1928 در خانه ای در توسان، اولین هیت پمپ توسط AZ نصب شد 1930 Frigidaire سیستم تهویه مطبوع مرکزی سالانه “Hot-Kold” را برای خانه ها وارد بازار کرد 1931 Chesapeake & Ohio Railroad شروع به راه اندازی اولین قطار شبانه مجهز به سیستم تهویه مطبوع “جورج واشنگتن” بین نیویورک و واشنگتن کردند 1932 خطوط هوایی امریکا از سیستم تهویه مطبوع در هواپیماهای مسافری “Three mile a minute” استفاده می کند 1936 Albert Henne. مخترع کلر فلوئوروکربن ها، مبرد R134a را اختراع کرد. 1936 سیستم تهویه مطبوع پنجراه ای توسط Philco York وارد بازار شد 1938 Packard اولین سیستم تهویه مطبوع اتوماتیک را وارد بازار کرد 1939 خشک‌کردن انجمادی پنی سیلین. آزمایشات اولیه در بریتانیا. آماده سازی صنعتی در سال 1943. 1939 دستگاه تبرید جذبی با استفاده از لیتیوم بروماید: آب. مطالعات توسط سرول و کریر. اولین Carrier Machine بزرگ در سال 1945 ساخته شد.

1940 لوله گرما ( هیت پایپ) توسط R.S. Gaugler اختراع شد، (ثبت اختراع ایالات متحده در سال 1944) 1942 دستگاه سرد کن سیکلی هوا برای خنک کردن هواپیما مورد استفاده قرار گرفت 1944 – Peltier یخچال فریزر خانگی ترموالکتریکی 1949 شروع توسعه تجاری پمپ های حرارتی ( هیت پمپ ها) که 2000 دستگاه در سال 1954 و 76،000 دستگاه در سال 1963 و 300،000 دستگاه در سال 1976 1950 دو انجمن سازندگان تجهیزات تبرید ( ( REMA انجمن تجهیزات سردخانه ای و تهویه مطبوع (ACRMA)، برای ایجاد موسسه تبرید و تهویه مطبوع (ARI ) در 23 آوریل متحد شدند. 1953 در ماه دسامبر، اعضای ASRE و ASHAE برای رایزنی با انجمن صنایع گرمایی، یخچال و تهویه مطبوع (ASHRAE) رای گیری کردند 1958 اولین مدرسه آموزشی تهویه مطبوع بدون پنجره (نیویورک) 1966 R-22 مبرد استانداردی برای واحد تهویه مطبوع و پمپ های حرارتی شد 1968-72 54٪ از ماشین های جدید مجهز به سیستم تهویه مطبوع شدند 1969 استاندارد اشری ASHRAE Standards 90-75 جهت بهینه سازی مصرف انرژی در طراحی ساختمان های جدید نقش اساسی در کد های ساختمان آمریکا ایفا کرد. 1975 سناتور های آمریکایی پروتکل مونترال را جهت حفاظت از لایه ازن تصویب کردند. 1988 استفاده از مبرد R134a در کولر ماشین 1994 مضرات درجه حرارت بالای محیط در سال 1840 مخترع و فیزیکدان اهل فلوریدای آمریکا ایده ی خنک سازی شهرها و اماکن را جهت جلوگیری از مضرات درجه حرارت بالای محیط مطرح نمود. دکتر جان گوری معتقد بود که سرمایش کلید اصلی مقابله با بیماری مالاریاست و باعث می شود که بیماران راحت تر باشند. اما در آن برهه زمانی ایده ی ایشان مستلزم آوردن یخهای شمال آمریکا به فلوریدا بود که این امر امکان پذیر نبود.

جان گوری

علاوه بر این چالش لجستیکی پر هزینه، دکتر گوری شروع به تحقیقاتی پیرامون ایده ی سرمایش مصنوعی نمود. او یک ماشینی طراحی کرد که با کمپرسوری که توسط اسب، باد یا آب کار می کرد بتواند یخ تولید کند و پتنت ساخت آن را در سال 1851 ثبت نمود. اگرچه ایشان نتوانست ایده ی خود را تجاری سازی نماید و با مرگ پشتیبان اصلی مالی اش همه چیز متوقف گردید ولی اختراع و ایده ی اصلی ایشان پایه گذار تهویه مطبوع و تبرید مدرن گردید.

تاریخچه تهویه مطبوع

صفحات چین دار، ایده انقلابی ایده ی سرمایش مصنوعی برای سالهای متمادی به پستو رفت تا اینکه مهندس جوانی به نام ویلیس کریر در سال 1902 در شرکت بوفالو فورج مشغول به کار شد. آقای کریر به روی حل مشکل رطوبت شرکت چاپخانه و لیتوگرافی ساکت ویلمز متمزکر بود چراکه رطوبت باعث می شد تا صفحات مجلات چین دار شوند.

پس از تحقیقات طولانی آقای کریر یک سیستمی را طراحی کرد که قادر بود با استفاده از کویل های سرمایشی رطوبت را کنترل کند. پتنت ساخت این دستگاه با نام دستگاهی برای عملیات به روی هوا که می تواند رطوبت گیری یا رطوبت دهی انجام دهد ثبت گردید. هماهنطور که ایشان به تست و بهینه سازی فن آوری خودش ادامه می داد، توانست پتنت ساخت سیستم کنترل اتوماتیک رطوبت و دمای هوا را در صنعت نساجی ثبت کند.

ویلیس کریر

طولی نکشید تا آقای کریر متوجه شد که می تواند با کنترل رطوبت و تهویه مطبوع به روی تمامی صنایع تاثیر گذار باشد که در نتیجه از شرکت بوفالو فورج استعفا داد و به همراه ۶ مهندس دیگر شرکت مهندسی کریر را بنا نهاد.

سرمایش ساختمان های عمومی در نمایشگاه جهانی سنت لوییس سال 1904، برگزار کنندگان نمایشگاه از تبرید مکانیکی برای سرمایش ساختمان ایالتی میسوری استفاده کردند. سیستم از 35000 سی اف ام هوا استفاده می کرد تا 1000 صندلی سالن اجتماعات، ساختمان گنبدی و دیگر فضاها را خنک سازد. این اولین باری بود که یک فضای عمومی در معرض تهویه مطبوع قرار می گرفت. پیشرفت بزرگ در صنعت تهویه مطبوع هنگامی در سال 1920 صورت گرفت همان زمان که مردمان آمریکا برای تماشای فیلم های ستاره های هالیوود به سالنهای سینما هجوم می آوردند جالب است بدانیم همزمانی پیشرفت صنعت سینما و تهویه مطبوع در کشور آمریکا هنگامی رخ داد که دیگر صنایع درگیر رکود بزرگ بعد از جنگ جهانی اول بودند. سیستم های اولیه تهویه مطبوع سالنهای سینما عاری از ایراد نبود چراکه اساسا از سیستم های گرمایشی که با مبرد تغییر یافته بود استفاده می کردند تا از طریق ونت ها هوای سرد را توزیع کنند که این سیستم باعث می شد هوای سطوح بالاتر گرم و کثیف باشد و هوای سطوح پایین تر تا حدی سرد می شد که در برخی مواقع شرکت کنندگان مجبور می شدند تا پاهای خود را روزنامه پیچ کنند تا گرم بماند. در سال 1922 شرکت مهندسی کریر اولین سیستم سرمایشی استاندارد را برای سالن نمایش متروپولیتن در شهر لس آنجلس پیاده سازی نمود که قادر بود هوای سرد را در تمام سطوح ساختمان به طور مناسب و همزمان با کنترل دما و رطوبت توزیع نماید.

در ماه مه 1922 شرکت کریر یک سیستم جدید مجهز به چیلر سانتریفیوژ را جهت سالن نمایش ریولی در شهر نیویورک ارائه نمود. با افزایش کاربرد سیستم های تهویه مطبوع هزینه اولیه تولید کاهش یافت و این سیستم ها در سرتاسر کشور آمریکا مورد استفاده قرار گرفت.

استفاده از تهویه مطبوع در ساختمانهای مسکونی علی رغم پیشرفت در فن آوری های سرمایشی، این سیستمها برای خانه ها بسیار بزرگ و گران قیمت بودند. شرکت فریجیدر در سال 1929 یک دستگاه اسپلیت را جهت خنک سازی منازل مسکونی معرفی نمود. این دستگاه کوچک به اندازه ی یک رادیو کابینتی بود ولی سیستم وزن زیادی داشت، گران قیمت بود و یک کندانسور مجزا نیز نیاز داشت. شرکت جنرال الکتریک طراحی ها را توسعه داد و یک کولر یکپارچه ی پنجره ای درست کرد ( از سال 1930 تا 1931 سی و یک دستگاه نمونه مشابه تولید کردند).

در همان زمان مهندسین شرکت جنرال موتور مبرد کلروفلوئورو کربن را ساختند که به عنوان اولین مبرد غیر قابل اشتعال به طور مداوم باعث بهبود عملکرد و ایمنی دستگاههای تهویه مطبوع گردید. اگرچه این مواد شیمیایی در سالهای بعد بخاطر ضرری که برای لایه ازن داشتند به وسیله ی پروتوکل مونترال سال 1990 از رده ی تولید و استفاده خارج گردید. مبرد هیدرو فلوئورو کربن که با لایه ازن سازگار بود محبوب شد ولی امروزه نام این مبرد نیز با تغییرات آب و هوایی گره خورده است.

مهندسی به نام هنری گلسون دستگاه کولر پنجره ای را توسعه داد و توانست قیمت تمام شده ی آن را کاهش دهد تا در سال 1947 در حدود 43000 دستگاه کولر پنجره ای خانگی به فروش رسید و ساکنین منازل از تهویه مطبوع بدون پرداخت هزینه گزاف بهره مند گردیدند.

در تواخر دهه 1960 بیشتر خانه های پیشرفته در کشور آمریکا به سیستم های تهویه مطبوع مرکزی یا مستقل مجهز شده بودند و مردم توانستند در ایالتهایی که آب و هوای گرمی دارند از جمله آریزونا و فلوریدا سکونت داشته باشند.

با افزایش تقاضا در استفاده از سیستم های تهویه مطبوع و در دهه 70 میلادی، بحران انرژی در جهان رخ داد. در پاسخ به این بحران، قانون گزارهای ایالت متحده آمریکا قوانینی را به تصویب رساندند که تولید کنندگان تهویه مطبوع را ملزم به رعایت استاندارد های بهینه سازی مصرف انرژی برنامه ی استانداردهای تجهیزات و اقلام گردیدند.

از سال 1992 دپارتمان انرژی ایالت متحده آمریکا استاندارد جامعی را برای تولید کنندگان دستگاههای تهویه مطبوع خانگی و هیت پمپها منتشر نمود. پیش بینی می شود که این استاندارد در بازه زمانی 1993 تا 2023 بتواند 29 میلیارد دلار در قبوض انرژی صرفه جویی نماید. استانداردی که در سال 2006 تصویب گردید نیز می تواند 70 میلیارد دلار را در بازه ی سالهای 2006 تا 2035 در قبوض ذخیره نماید و همچنین از انتشار 369 تن دی اکسید کربن در سال که معادل 72 میلیون ماشین می باشد جلوگیری می نماید.

نتایج این قوانین منجر به توسعه بهینه سازی مصرف انرژی گردید به طوری که می توان گفت تجهیزات امروزی نسبت به سال 1990 تا 50 درصد کمتر انرژی مصرف می کنند. در ادامه ..... موتورخانه ساختمان مسکونی ، اداری ، تجاری و یا موتورخانه صنعتی ، یک اتاق یا فضایی از ساختمان است که برای استقرار تجهیزات ، تاسیسات 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.

موتورخانه صنعتی

مهمترین اجزای موتورخانه ساختمان و موتورخانه صنعتی اجزای موتورخانه ساختمان ها و صنایع عبارتند از :

1 . تجهیزات و تاسیسات ایجاد کننده آب گرم و سرد

1 . 1 . بویلر ها یا همان دیگ های آبگرم یا بخار داغ با مشعل گازسوز (دستگاه های گرم کننده آب) با راندمانی بین 78 تا 86 درصد

1 . 2 . چیلر ها (دستگاه های سرد کننده آب)

1 . 3 . 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. در واقع برج خنک کننده تنها زمانی به کار گرفته می شود که چیلر یا از نوع تراکمی آب خنک باشد (مثل شکل زیر) و یا از نوع جذبی. زیرا وقتی که چیلر گرمای آب را می گیرد تا آن را سرد کند خود باید به نحوی این حرارت مازاد را به محیط بیرون دفع کند که اگر از نوع تراکمی هوا خنک (هوایی) باشد خود چیلر دارای فن بوده و این حرارت را توسط فن دفع می کند ولی در نوع تراکمی آب خنک یا نوع جذبی این حرارت مازاد توسط آب گرفته می شود و بعد این آب به برج خنک کننده (که معمولا روی بام نصب می گردد) فرستاده شده تا در آنجا این حرارت آب به محیط بیرون دفع شود. بنابرین در انواع تراکمی آب خنک و جذبی باید قیمت برج خنک کننده نیز به قیمت تاسیسات موتورخانه افزوده شود.

مطالعه بیشتر درباره انواع چیلرها و خصوصیات هر یک از آنها در این مقاله ⇐ انواع چیلر

مطالعه بیشتر درباره اجزا ، ساختار و طرز کار انواع برج های خنک کننده در این مقاله ⇐ انواع برج خنک کننده

برج خنک کننده چیلر

بنابرین اگر در ساختمانی از چیلر تراکمی هوا خنک استفاده شود دیگر نیازی به نصب چیلر در موتورخانه نیست و باید در فضای باز مثل پشت بام آن را نصب کرد ولی اگر چیلر مورد نظر از نوع تراکمی آب خنک یا جذبی باشد حتما باید در تاسیسات موتورخانه نصب شود و به برج خنک کننده هم نیاز خواهیم داشت که برج بر روی بام نصب می شود.

فرق چیلر تراکمی و جذبی از نظر اشغال فضا

2 . تجهیزات ایجاد کننده آبگرم بهداشتی

مخازن تهیه آبگرم بهداشتی (قابل آشامیدن و برای شستشو) شامل مخزن دو جداره یا مخزن کویل دار

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.

منبع ذخیره آبگرم در موتورخانه

3 . تجهیزات و تاسیسات جانبی

3 . 1 . منبع انبساط (منبعی برای جبران تغییر حجم آب بر اثر افزایش یا کاهش دما)

3 . 2 . فیلتر شنی و سختی گیر (مخزنی برای گرفتن املاح سخت موجود در آب و جلوگیری از انتقال آن به بویلر)

3 . 3 . 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

3 . 4 . سایر تجهیزات موتورخانه ساختمان و یا صنایع شامل سوپاپ ها و لوله های فرعی ، عایق بندی ها ، پمپ آب آتشنشانی و …

4 . تاسیسات منتقل کننده آب سرد و گرم به ساختمان

4 . 1 . پمپ های سیرکولاسیون آب گرم و سرد

4 . 2 . لوله ها ، کلکتورها و سوپاپ های (شیرهای) توزیع کننده اصلی

5 . 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 از 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.

مطالعه بیشتر درباره ساختار ، طرز کار و انواع فن کویل ها در این مقاله ⇐ فن کویل

موتورخانه فن کویل

6 . تجهیزات تصفیه آب استخر

با در نظر گرفتن استخر (و در کنار آن سونا و جکوزی) باید تجهیزاتی نیز برای تصفیه آب استخر به صورت مجزا در نظر گرفته شود. همچنین آب گرم و آب سرد حوضچه های آب گرم و سرد نیز باید توسط دیگ (بویلر) و چیلر مجزا تامین گردد. سیستم تصفیه آب شامل انواع فیلترهاست که با توجه به کیفیت آب منطقه تعیین می شود.

تاسیسات مکانیکی استخر ، سونا و جکوزی 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 چیلر جذبی مستقر در آن (و یا چیلر تراکمی هوا خنک مستقر بر روی بام)، 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 ضمن از یک لوله کشی مجزا نیز برای ارسال آبگرم بهداشتی از منابع یا همان مخازن ذخیره آبگرم به کل ساختمان استفاده می شود.

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.

مطالعه بیشتر درباره اجزا و طرز کار دستگاه هواساز در این مقاله ⇐ هواساز

هواساز متصل به بویلر و چیلر

البته ممکن است که در ساختمانی صرفا به فن کویل ها و یا صرفا به دستگاه هواساز برای توزیع هوای سرد و گرم نیاز باشد و در برخی ساختمان ها نیز ممکن است از این دو سیستم به صورت ترکیبی استفاده کرد. یعنی اینکه مطابق شکل زیر فن کویل ها به صورت موضعی عمل تهویه هوا را انجام می دهند و هواساز نیز به صورت مرکزی و با کانال کشی هوای مطبوع را در قسمت های مورد نظر ساختمان توزیع می کند.

سیستم سرمایشی گرمایشی چیلر ، بویلر ، هواساز و فن کویل ها

نکات مهم درباره تاسیسات موتورخانه صنعتی و ساختمانی 1 . معمولا تجهیزات و اجزای موتورخانه های بزرگ توسط یک مهندس یا تکنسین ساکن (مقیم) نگهداری می شوند.

2 . 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.

3 . تجهیزات صرفا الکتریکی و الکترونیکی معمولا در موتورخانه نصب نمی شوند و برای آنها مکانی دیگر در نظر گرفته می شود.

4 . 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 و تاسیسات موتورخانه صنعتی و ساختمانی مانند Revit MEP و PDMS و … انجام می شود.

اجزای اصلی موتورخانه ساختمان

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 طرز کار موتورخانه به این شکل است که 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.

مراجع:

https://www.energy.gov/articles/history-air-conditioning

/https://www.ashrae.org