انواع تاسیسات حرارتی و برودتی ساختمان، مزایا و معایب آنها

در این مقاله به معرفی برخی از تاسیسات حرارتی و برودتی ساختمان ها می پردازیم و مزایا و معایب آنها را بیان می کنیم. تاسیسات حرارتی و برودتی هر ساختمانی باید بتواند به دقت درجه حرارت محیط را در محدوده آسایش و متناسب با نیازهای افراد و محل ثابت نگه دارد و علاوه بر آن بتواند در صورت نیاز مقدار رطوبت را نیز تنظیم و هوا را از آلودگی ها فیلتر نماید. افراد در خانه و یا محل کار و فعالیت و … بدون وجود تاسیسات حرارتی و برودتی (گرمایشی و سرمایشی) نمی توانند نقش خود را به خوبی ایفا کنند.

یکی از موارد مهم در ساخت هر ساختمان این است که باید به گونه ای ساخته شود که هر گونه اتلافات حرارتی از آن در نظر گرفته شده و راه های موثری برای جلوگیری از آن ارائه شود. همچنین تاسیسات حرارتی و برودتی به گونه ای انتخاب شود که احتیاجات اولویت بندی شده را بتواند به خوبی تامین کند. این اولویت ها شامل موارد اقتصادی، متمایل کردن شرایط محیطی به شرایط استاندارد قابل قبول از نظر درجه حرارت، رطوبت و میزان ذرات آلوده موجود در هوا و … است. دستیابی به این امر مهم نیازمند مهندسان متخصص تهویه مطبوع و انتخاب بهینه ترین سیستم با توجه به نیازهای موجود است.

تاسیسات حرارتی و برودتی در انواع گوناگونی وجود دارند که عمدتا به ۲ دسته واحدی و مرکزی (Central) دسته بندی می شوند که در ادامه پر کاربردترین آنها را معرفی و مزایا و معایب آنها را بررسی می کنیم. مزایا و معایب ۸ نوع از انواع تاسیسات حرارتی و برودتی ساختمان ها و سوله ها عبارتند از :

مزایا و معایب دستگاه های حرارتی و برودتی واحدی

دستگاه های حرارتی و سیستم های برودتی واحدی نمی توانند در ساختمان ها و اماکن متوسط و بزرگ پاسخگوی احتیاجات دمایی ، رطوبتی، تامین هوای با اکسیژن کافی ، فیلتراسیون موثر هوا و … باشند و تنها باید در منازل و اماکن کوچک مورد استفاده قرار بگیرند که تعدادی از آنها عبارتند از :

۱. سیستم های واحدی (مستقل) برای متراژهای کمتر از ۱۰۰ متر مربع :

• سیستم پکیج گازسوز و رادیاتور برای گرمایش و اسپلیت (کولر گازی) برای سرمایش
•  کولر آبی برای سرمایش و بخاری گازسوز برای گرمایش

۲. سیستم های حرارتی و برودتی واحدی (مستقل) برای متراژهای بین ۱۰۰ تا ۳۰۰ متر مربع:

دستگاه داکت اسپلیت

این دستگاه سومین دستگاه از ۸ نوع از انواع تاسیسات حرارتی و برودتی ساختمان های مختلف است که مزایا و معایب خاص خود را دارد. نکته کلیدی در رابطه با این سیستم این است که دمای هوا در هر نقطه ای از محیط مورد نظر که توسط این دستگاه تهویه می شود، به یک میزان برابر است. به این خاطر که همه نقاط از راه کانال به یک یونیت سردکننده و گرم کننده هوا متصل می شوند و وقتی هوا در این یونیت تهویه شد، به همه اتاق ها انتقال داده می شود. حال موضوع مهمی که مطرح می شود.

این است که چنین حالتی چه مزایا و معایبی دارد که مهمترین عیب آن این است که ایجاد دماهای متفاوت به طور همزمان در همه اتاق ها و سالن ها شدنی نیست و هوای سرد یا گرم همزمان و با یک دما در همه جا توزیع می شود. همچنین این دستگاه حرارتی و برودتی مزایا و معایب دیگری دارد که پیشنهاد می کنیم آن را به طور کامل در مقاله زیر مطالعه بفرمایید.

دستگاه مینی چیلر

دستگاه مینی چیلر از دیگر پرکابردترین دستگاه های حرارتی و برودتی مستقلی است که مزایای زیادی دارد. مینی چیلر یک سیستم آبی محسوب می شود. یعنی اینکه از یک طرف آب با دمای نرمال یا بالا وارد آن شده و از سمت دیگر آب سرد خارج می شود. درست مثل یک آب سردکن عمل می کند و بعد از اینکه آب مورد نیاز سرد شد، باید برای سرمایش استفاده شود که این کار بر عهده فن کویل ها است. فن کویل ها با دریافت آب سرد باعث سرمایش هوا می شوند.

همانطور که از نام آن پیداست این دستگاه ها از یک فن و یک کویل ساخته شده اند که با ورود آب سرد به کویل و روشن شدن فن، هوا با برخورد به کویل، خنک می شود و برعکس آن حالتی است که آبگرم وارد آن شود و با روشن شدن فن، هوا اینبار گرم می شود. آبگرم توسط یک دستگاه گرم کننده آب مثل پکیج یا موتورخانه باید تامین شود. این سیستم حرارتی و برودتی مزایای زیادی در سیستم تهویه ساختمان ایجاد می کند که پیشنهاد می کنیم برای آشنایی بیشتر با خصوصیات و طرز کار آن مقاله زیر را از آراد هیتر مطالعه کنید.

۲ . مزایا و معایب تاسیسات حرارتی و برودتی Central یا مرکزی

تاسیسات حرارتی و برودتی Central یا مرکزی در ساختمان ها و مکان های متوسط تا بزرگ به خوبی پاسخگوی احتیاجات افراد و محیط هستند و چنانچه به همراه یونیت هایی مانند هواساز استفاده شوند علاوه بر تامین احتیاجات حرارتی برودتی، نیازهای به کنترل درآوردن میزان رطوبت هوای داخل، عمل فیلتر کردن موثر هوا و گرفتن ذرات معلق و آلودگی ها از آن، بازیابی انرژی هوای خروجی از ساختمان و … را نیز به خوبی برآورده می کنند. سیستم های مرکزی معمولا برای متراژهای بالاتر از ۳۰۰ متر مربع استفاده می شوند که در ادامه مزایا و معایب ۴ نوع اصلی و پرکاربرد از انواع سیستم های حرارتی و برودتی مرکزی را بررسی می کنیم.

برای مثال تعدادی از دستگاه های حرارتی و برودتی مرکزی عبارتند از:

هیت پمپ یا پمپ حرارتی گازسوز GHP

یونیت های خارجی این دستگاه یکپارچه گرمایشی و سرمایشی در بیرون از ساختمان (همانند شکل زیر) و معمولا بر روی بام نصب شده و با سیستم لوله کشی مسی مستقیما به فن کویل های موجود در فضای داخل ساختمان و یا هواساز متصل شده و مبرد (گاز فریون) را در آنها به گردش در می آورد تا عمل کاهش یا افزایش درجه حرارت هوا توسط مبرد صورت بگیرد. هر یونیت بیرون از ساختمان به چندین فن کویل درون ساختمان وصل شده و هر فن کویل را می توان جداگانه خاموش و روشن و دمای هوای خروجی از آن را کنترل و تنظیم کرد.

نکته اینکه این سیستم آبی نیست (بر خلاف سیستم چیلر و مینی چیلر که سیستم های آبی هستند) و در ضمن منظور از یکپارچه این است که به تنهایی هم دستگاه حرارتی و هم برودتی است. این دستگاه برای کار به گاز شهری نیاز دارد و هم برای ایجاد برودت و هم حرارت گاز مصرف می کند (به همراه اندکی مصرف برق) که همین موضوع مزایای زیادی را سبب می شود.

پمپ حرارتی الکتریکی VRF

این دستگاه کاملا مشابه GHP بوده و تفاوت این دو در این است که در VRF قوای محرکه کمپرسورها یک موتور الکتریکی و در GHP قوای محرکه کمپرسورها یک موتور احتراق داخلی گازسوز است. در VRF نیز سرمایش و گرمایش هوا در یونیت های داخل ساختمان (فن کویل ها) انجام و این فن کویل ها با لوله کشی مسی به یونیت های بیرون از ساختمان متصل می شوند.

سیستم چیلر و بویلر (موتورخانه)

این سیستم بر پایه آب سرد و گرم کار می کند. چیلرها دستگاه های ایجاد آب سرد و بویلرها دستگاه های ایجاد آبگرم هستند که آب سرد و گرم با لوله کشی به فن کویل ها یا هواسازهای ساختمان پمپاژ شده و با به گردش درآمدن در لوله های (کویل) فن کویل ها و هواسازها و چرخش هوا توسط فن از اطراف لوله ها ، هوا را سرد یا گرم می کنند. چیلرها خود در انواع متنوع چیلر تراکمی آب خنک (آبی)، چیلر تراکمی هوا خنک (هوایی) و چیلر جذبی طراحی و تولید می شوند. بویلرها نیز در انواع سیستم های آبگرم یا بخار داغ که توسط مشعل گازسوز ایجاد می شود، طراحی و تولید می گردند. چیلر تراکمی و بویلر به همراه فن کویل و هواساز پر کاربردترین سیستم تاسیسات برودتی و حرارتی ساختمان ها هستند.

در ضمن یک دستگاه به نام پکیج یونیت (روفتاپ پکیج) نیز وجود دارد که ترکیبی از چیلر تراکمی هوا خنک و هواساز در یک دستگاه یکپارچه است که همان عمل سیستم چیلر و هواساز را انجام می دهد. همچنین همانطور که اشاره کردیم در برخی کاربردها (متراژهای بین ۱۰۰ تا ۳۰۰ متر مربع) به جای چیلر از مینی چیلر تراکمی استفاده می شود که عملکرد آنها عینا مشابه هم است ولی ابعاد مینی چیلر کوچک تر است.