دستگاه هواساز

اجزای  اصلی دستگاه هواساز  :

کویل

يک کويل سرمايش خاص بر اين اساس انتخاب مي شود که با توجه به بارهاي سرمايش محسوس ، نهان و کل که براي فضاي مورد نظر محاسبه شده اند و با توجه به شرايط هوا در هنگام ورود به کويل ، کويل انتخابي قادر باشد در هنگام عبور هوا از درون خود تاثيرات مطلوب و مورد نظر را بر آن بگذارد. در عين حال انتخاب نهايي مشخص کننده ميزان جريان آب سرد مورد نياز، افت فشار اين جريان و درجه حرارت موردنياز آب سرد ورودي مي باشد و در حالتهايي که از کويل انبساط مستقيم استفاده مي شود نمايانگر درجه حرارت سيال مبرد نيز خواهد بود.

لذا در هنگام انتخاب کويل بايستي عملکرد سمت آب سرد کننده يا سيال مبرد نيز مورد توجه واقع شود.، همانگونه که عملکرد سرعت هوا مدنظر قرار مي گيرد .

بنابراين انتخاب هر کويلي داراي دو واقعيت است که امکان دارد مستقل از يکديگر مورد توجه واقع شوند. عملکردهاي سمت هوا و سيال مبرد را بايستي مستقل از يکديگر مد نظر قرار داد و در نهايت انتخابي بهينه از نظر اقتصادي را فراهم نمود. استفاده از روش نقطه شبنم دستگاه در هنگام انتخاب کويل، به معناي سازگاري عملکردهاي سمت هوا و سمت سيال مبرد مي باشد . 

مفهوم عبارت ( دو – مرحله ) در هنگام انتخاب کويل در زير بيان شده است :

• • بر اساس ضريب باي پسي که توسط شرايط هوا تعيين و تحميل شده کويلي را که تعداد رديف ها و فضاي بين پره آن مشخص است بطور آزمايشي انتخاب کنيد.
  • با استفاده از نقطه شبنم دستگاه که در مرحله 1 بدست آمد ، عملکرد سمت سيال مبرد را تعيين کنيد . تعيين اين عملکرد محتاج به يافتن درجه حرارت موردنياز سيال مبرد در هنگامي که از کويلهاي انبساط مستقيم استفاده مي شود و يا يافتن مقدار آّ سرد شده و درجه حرارت آن و افت فشار حاصله در هنگامي که از کويلهاي آبي استفاده گردد ، مي باشد.

بنابراين مي توان بدون توجه به انتخاب نهايي دستگاه برودتي ، کويل را بطور آزمايشي انتخاب کرد . اگر با اولين انتخاب کويل ، عملکرد سمت سيال مبرد رضايتبخش نباشد بايستي کويل ديگري را که داراي عملکرد مناسبي در سمت هوا است، امتحان کرد . با انتخاب بهينه ، از دستيابي به عملکرد و هزينه عملياتي مناسب اطمينان حاصل مي شود.

غالبا در کاربردهاي چند منطقه اي ، نقطه شبنم دستگاه در فضاهاي مختلف تفاوت مي کند . اگر چه هزينه سيستم توسط نقطه شبنم پايين وسايل اطاق نظير شبنم کويل ، مشخص مي شود ، ولي نقطه شبنم بالاتري را مي توان انتخاب کرد و يک مصالحه قابل قبولي بين رطوبت نسبي اطاق در شرايط طراحي با درجه حرارت نقطه شبنم پايين تر ايجاد نمود.

مقدار افزايش رطوبت نسبي بوسيله کاهش درجه حرارت نقطه شبنم پايين تر ايجاد نمود.

مقدار افزايش رطوبت نسبي بوسيله کاهش درجه حرارت حساب خشک جبران خواهد شد .

در مورد اطاق کنفرانس که بار نهان آن نسبتا زياد است امکان دارد اتخاذ چنين تصميمي لازم باشد. اگر براي اين کاربرد چنين مصلحتي غير قابل قبول است. مي توان با مجهز کردن اين فضاي خاص به سيستم جداگانه به حداکثر جنبه اقتصادي دست يافت.

استفاده مستقيم يا استنتاجي از يکي از دو روش ، همراه با مواجه با دسته بنديهاي گوناگون کويل و تکنيکهاي انتخاب کويل خواهد بود. اين روش ها، روش نقطه شبنم دستگاه ( درجه حرارت موثر سطح) و روش اطلاعات اساسي تصحيح شده مي باشند .

روش دومي در ارتباط با محاسبه عملکرد کويل از روي معادلات و اطلاعات اساسي انتقال حرارت است ، با آميختن تعيين عملکرد سمت هوا و عملکرد سمت سيال مبرد، اين روش تبديل به يک عمل خواهد شد . در عين حال روش اطلاعات اساسي محتاج به فرضهايي است که هميشه بعد از انتخاب کردن تجهيزات اصلاح مي گردد . و بنابراين يک روش سعي و خطا خواهد بود. ممکن است تعداد رديف هاي کويل که نتيجه محاسبات است ، اعشاري باشد که بايستي به عدد صحيح تبديل شود، و اين به نوبه خود باعث لزوم محاسبه مجدد عملکرد مي گردد . روش نقطه شبنم دستگاه استنتاج شده از مفهوم ( دو – مرحله) در انتخاب کويل و پارامترهاي مورد نياز آن است .

رديف هاي کويل بدست آمده تنها ناشي از بررسي ارقام صحيح واستاندارد رديف هاي کويل مي باشد.نمودارهاي مختلفي هستند که براي ارزيابي عملکرد سمت هواي کويلهاي سرمايش استفاده مي شوند، براي استفاده از اين نمودارها بايستي با شرايط ورودي و خروجي هوا وارد آنها شد . عملکرد حاصل از نمودارهاي مذکور بر اساس ضريب باي پس کويل و نقطه شبنم دستگاه خواهد بود.يک زاويه قائمه را که در درجه حرارت حباب خشک ورودي ثابت شده و حول آن مي چرخد در نظر بگيريد. با چرخاندن اين زاويه قائمه از تقاطع هاي گوناگون ضريب باي پس کويل و خط ارتباطي بين درجه حرارت حباب تر هواي ورودي و خروجي عبور کنيد، ضريب باي پس حاصل نمايانگر ضريب باي پس است که درجه حرارت حباب خشک را برآورده مي سازد . نقطه شبنم دستگاه را مي توان در نقطه تقاطع انتخابي خواند.وقتي ضريب باي پس يک کويل مشخص نباشد، عملکرد کويل را مي توان در روي نمودار رسم کرد و ضريب باي پس را در محل تقاطع خط ارتباطي بين درجه حرارتهاي حباب تر ورودي و خروجي با خط ارتباطي بين درجه حرارتهاي حباب خشک ورودي و خروجي خواند . بنابراين ميتوان مستقيما ضرايب باي پس کويلهاي مختلف را با يکديگر مقايسه نمود.هنگامي که انتخاب کويل سرمايش بعد از تهيه فرم تخمين بار تهويه مطبوع صورت گيرد، ضريب باي پس کويل انتخابي بايستي تا حد معقولي با ضريب باي پس تخمين زده شده در فرم مطابقت داشته باشد . اگر اين تطابق وجود نداشته باشد بايستي ضريب باي پس را مجددا تخمين زد .

فن

هنگامي که در يک کاربرد تهويه مطبوع احتياج به سيستم کانال باشد، فن هاي لوله محوري، برد محور ي و يا سانتريفوژ را مي توان مورد استفاده قرار داد. در مواردي که سيستم کانال وجود نداشته و مقاومت کمي در مقابل جريان هوا وجود دارد ، فن پروانه اي مي تواند به کار برده شود. در عين حال هنگامي که تجهيزات آماده نصب براي کاربردهايي که احتياج به شبکه کانال ندارند مورد استفاده قرار مي گيرند اغلب فن هاي سانتريفوژ بکار برده ميشود .

فن سانتريفوژ به دليل بي صدا بودن و عملکرد مناسبش در فشارهاي بالا، در بيشتر کاربردهاي تهويه مطبوع بمنظور فراهم نمودن شرايط آسان بکار برده مي شود .

علاوه بر اين دهانه ورودي فن سانتريفوژ را ميتوان به وسائلي که سطح مقطع بزرگ دارند وصل کرد، در حالي که دهانه تخليه آن را مي توان به کانالهاي نسبتا کوچک متصل نمود. براي برآورده ساختن احتياجات سيستم توزيع هوا مي توان جريان هوا را تغيير داد ، اين عمل با تنظيمات ساده محرک فن يا تنظيم وسايل کنترل صورت مي گيرد .

استفاده از فن هاي جريان محوري براي مواردي که احتياج به حجم زيادي از هوا داريم و صداي زياد فن نيز در درجه دوم اهميت قرار دارد ، عالي خواهد بود. بنابراين اينگونه فن ها اغلب براي تهويه مطبوع و تجديد هواي بخشهاي صنعتي مورد استفاده قرار مي گيرند . اين فن ها که داراي سرعتهاي بالا مي باشند، احتياج به پره هايي دارند تا هنگامي که تحت فشارهايي که براي سانتريفوژ عادي است ، کار مي کنند داراي بهترين بازده باشند . در عين حال اين فن ها مي توانند بدون پره هاي هادي نيز مورد استفاده قرار گيرند .

 مفهوم سرعت مخصوص در تشريح کردن کاربردهاي گوناگون انواع فن ، مفيد و سودمند مي باشد . سرعت مخصوص يک شاخص عملکرد فن مي باشد که بستگي به سرعت ، ظرفيت و فشار استاتيکي فن دارد .

فن هاي سانتريفوژ با پره هاي انحنا، به جلو در سرعتهاي کم ، ظرفيت هاي کم و فشارهاي استاتيکي زياد ، داراي حداکثر بازده مي باشند . در عين حال فن هاي پروانه اي حداکثر بازده را در سرعتهاي و ظرفيتهاي بالا و فشارهاي استاتيکي پايين خواهد داشت مشخصات توان مصرفي فن هاي گوناگون طوري است که امکان دارد يک نوع فن تحت بار اضافي قرار گرفته و يا اينکه تحت چنين بار اضافي واقع نگردد . فن سانتريفوژ با پره هاي انحنا به عقب از نوعي است که تحت بار اضافي واقع نمي شود. در حاليکه فن هاي سانتريفوژ با پره هاي انحنا به جلو ممکن است تحت بار اضافي قرار بگيرند . فن هاي جريان محوري ممکن است تحت بار اضافي قرار بگيرند و يا اينکه تحت چنين بار اضافي واقع نشوند . تمام انواع فن ها را مي توان براي تخليه مورد استفاده قرار داد . فن هاي ديواري بر عليه مقاومت صفر يا بر عليه مقاومت کم، عمل مي کنند و بنابراين هميشه از نوع پروانه اي مي باشند. فن هاي پروانه اي در داخل کلاهک هاي روي بام يا اطاقکهاي روي بام استقرار مي يابند . فن هاي تخليه اي که داراي هود هستند و فن هاي تخليه ايستگاه مرکزي عموما از نوع سانتريفوژ مي باشند . ممکن است فن هاي محوري براي کاربردهاي تخليه مناسب باشند ، بويژه براي نصب در کارخانجات .

عملکرد فن پايدار است اگر بعد از اغتشاش جزئي موقتي نقطه عملکرد فن تغيير نکند ايا هنگام اغتشاش جزئي دائمي نقطه عملکرد خيلي کم تغيير يابد .ناپايداري حالتي است که جريان موجدار و يا داراي ضربان باشد امکان دارد چنين حالتي در هنگامي رخ دهد که منحني مشخصه سيستم منحني فن را در دو نقطه يا بيشتر قطع کند چنين حالتي به ندرت در مواردي که تنها از يک فن استفاده مي شود رخ مي دهد. هنگامي که دو يا چند فن که داراي پره هاي انحنا به جلو هستند به طور موازي بهم متصل مي گردند ممکن است منحني مرکب حاصل داراي ناحيه نا پايدار. اگر نقطه عملکرد در اين ناحيه قرار گيرد کاهش يا افزايش مقاومت سيستم صورت مي گيرد در هنگامي که فقط يک نقطه تقاطع بين منحني سيتم و منحني فن وجود داشته باشد بهره برداري در شرايط پايدار صورت خواهد گرفت.تشديد در سيستم کمياب است ولي امکان دارد در مواقعي که در سيستم کانال کشي اي که براي فرکانس خاصي تنظيم شده از فن هاي فشار بالا استفاده گردد رخ بدهد همانند تشديد در لوله کشي ساختمان در هنگامي که نقطه عملکرد سمت چپ پيک فشار قرار داشته باشد افزايش فشار ناشي لز افزايش ظرفيت به نوبه خود تمايل به افزايش فشار بيشتري دارد با تغيير منحني مشخصه سيستم بنحوي که عملکرد بين پيک فشار و نقطه تخليه آزاد ببافته مي توان بر چنين شرايطي غلبه کرد.

 علاوه بر مقادير استاندارد سطح متداول صدا يا استفاده از فضاي به خدمت گرفته شده فضاي در دسترس و طبيعت بار ، نيازهاي ديگر سيستم که بر انتخاب فن تاثير مي گذارند عبارتند از : مقدار هوا ، فشار استاتيکي و دانسيته هوا .

هنگامي که اين نيازها شناخته گردد ، انتخاب فن براي تهويه مطبوع هميشه متکي بر انتخاب ارزانترين ترکيب اندازه و گروه ساخت فن که سطح قابل قبولي از صدا و بازده را نيز به همراه داشته باشد، خواهد بود.

نمي توان در هنگام انتخاب فن ، سرعت خروجي را بعنوان شاخص صداي توليد شده بکار برد . بهترين مشخصه صدا در هنگامي که فن حداکثر بازده را دارد، حاصل مي گردد . سرعت خروجي مجاز براي فن هايي که در فشارهاي استاتيکي بالا کار مي کنند بيشتر است، زيرا حداکثر بازده در دبي هاي زياد رخ مي دهد . بنابراين هر محدوديتي که در ارتباط با صداي توليد شده بر سرعت خروجي اعمال شود، علاوه بر اينکه متکي بر حدود صداي محيط و مساحت فضاي مفيد در دسترس مي باشد . متکي بر فشار به نقطه حداکثر بازده انتخاب شود. بعلاوه شبکه کانال مربوطه نيز بايستي صحيح طراحي گردد .

معمولا بهترين توازن بين هزينه اوليه و بازده فن درهنگامي حاصل مي شود که فن انتخابي کمي کوچکتر از فني باشد که داراي حداکثر بازده است . در عين حال شايسته است براي مواقعي که زمان بهره برداري طولاني است . از فن هايي بزرگتر که بازده بيشتر دارند استفاده شود. در مواقعي که انتخاب فن کوچکتر باعث مي شود که محتاج به موتور ، محرک و راه انداز بزرگتر و ساختمان ضخيم تر باشيم ، انتخاب فن بزرگتر از نظر اقتصادي ترجيح داده مي شود.

چگونگي انتخاب فن و محرک  آن مي تواند بر شرايط سايکرومتريکي فضاي مربوطه تاثير بگذارد . اگر فن انتخابي باعث گردد مقدار هوا کمتر از احتياجات شرايط طراحي باشد درجه حرارت حباب خشک اطاق بزرگتر از احتياجات شرايط طراحي باشد، کنترل هاي موجود در اطاق از افت درجه حرارت جلوگيري خواهند کرد.

انواع  فیلتر ها  قابل استفاده در هواساز 

• پیش فیلتر فلزی ( قابل شست شو )
  

پاین نوع فیلتر ها در اولین مرحله قرار میگیرند و با توجه به ابعاد روزنه های آخرین صفحه مشبک ، قادر به گرفتن اجسام و ذرات معلق در فضا از یک یا دو میلیمتر به بالا هستند . این نوع فیلترها از ورق های توری فلزی که به صورت چین خورده و صاف بر روی هم قرار داده شده است ، ساخته می شود.

• فیلتر کیسه ای :

• فیلترهای کیسه ای در طیف و راندمان های گسترده استفاده می شوند .جنس آنها از پلی استر بوده و با فشردگی های مختلف استفاده می شوند .قاب دور این فیلترها از ورق  گالوانیزه و یا آلومینیوم می باشد  .
• فیلتر هپا :

این فیلتر ها به منظور گرفتن ذرات 0.3 میکرون به بالا طراحی و تولید می گردد . این فیلتر ها دارای سطح فیلتر کننده زیادی بوده و کاغذ میکرو فایبر گلاس مصرفی در آن توسط فویل آلومینیوم که دارای چین های با عمق کم می باشد از یکدیگر جدا می شوند تا امکان عبور هوا از فیلتر را به راحتی ایجاد نماید  .

• فیلتر پلیتد :

جنس این فیلتر ها از الیاف مصنوعی است که همواره با با محافظ 50-100mm به صورت کاردئونی در داخل قاب مقوایی یا فلزی قرار می گیرند  .

• فیلتر کربن اکتیو  :

این نوع فیلتر به منظور جذب بوهای مختلف نظیر سرخ کردن سبزیجات و مواد غذایی ،  مواد شیمیایی نظیر بنزین ، گازولین و نفتالین و همچنین جذب گازهای خطرناک جوشکاری مورد استفاده قرار می گیرد .کاغذ این فیلتر  با توجه به سطح کربن اکتیو مورد نیاز به صورت چین خورده در داخل قاب فلزی و یا چوبی قرار می گیرد .

براي انتخاب دستگاه هواساز نياز به اطلاعات زير مي باشد :

• بارهاي سرمايي و گرمايي كلي ساختمان (اگر براي ساختمان بيش از يك هواساز استفاده مي شود بايد سهم هر هواساز از بارهاي سرمايي و گرمايي كلي مشخص شود).
• حجم هوايي كه در واحد زمان از هواساز عبور مي كند
• افت فشار استاتيكي طولاني ترين مسير كانال يا هد استاتيكي فن

با اطلاعات فوق ساير مشخصات دستگاه مانند : نوع فيلترها ، ظرفيت حرارتي كويل پيش گرم كن و اينكه با بخار آب يا آب داغ گرم مي شود ، ظرفيت حرارتي كويل گرم كننده و اينكه با بخار يا آب داغ گرم مي شود، ظرفيت رطوبت زن (اگر از نوع بخاري است پوند در ساعت بخار و نيز فشار بخار كه اغلب 15 پاوند بر اينچ مربع است) ، قدرت موتور بادزن و غيره تعيين مي شوند .

همانگونه که اصطلاح بکار برده شده نشان مي دهد ، اجزاء اصلي که اساس   دستگاه را تشکيل مي دهند، عبارتند از يک فن که توليد جريان هوا مي کند و يک کويل آب سرد کننده يا انبساط مستقيم که هوا را سرد و رطوبت زدايي مي نمايد . معمولا متعلقاتي چون کويل گرمايش ، رطوبت زن و بخش فيلتر نيز در اختيار قرار مي گيرند تا در صورت لزوم اهداف باقيمانده تهويه مطبوع را برآورده سازند .اجزا مورد نياز ممکن است در درون محفظه پيش ساخته اي که بشکل کابينت مي باشد نصب گردند.

کاربرد تجهيزات تهويه مطبوع متاثر از مشخصه هاي بار سرمايش فضاي مورد نظر و ميزان کنترل لازم براي درجه حرارت و رطوبت آن است .واحد يک منطقه اي بطور موثرتري بارهاي فضايي که داراي مشخصه هاي نسبتا ثابت يا بارهايي با تغييرات يکنواخت است را جبران مي کند . مثال ايده آل چنين فضايي يک اتاق بزرگ است . در عين حال استفاده از اين سيستم براي کاربردهاي چند اطاقه نيز عملي است ، مشروط بر اينکه تغييرات بار د رتمام اطاقها مشابه بوده و به يک نسبت باشد . اگر لازم باشد ميتوان با قرار دادن کنترل به طريق گرمايش مجدد يا کنترل حجم هوا در کانالهاي انشعابي سيستم منطقه اي بوجود آ ورد .

در کاربرد چند اطاقه که مولفه هايي بار تابعي از زمان بوده و بطور مستقل از يکديگر تغيير مي کنند، دستگاه چند منطقه اي که داراي يک فن باشد، قادر است کنترل خاص هر منطقه را انجام دهد . براي اينگونه بارها استفاده از واحد چند منطقه اي ارزانتر از واحد يک منطقه اي که در کانالهايش از کويلهاي گرمايش مجدد استفاده شده باشد، خواهد بود.

چون واحد چند منطقه اي اين امکان را مي دهد که در هنگام بار جزئي هواي تازه از اطراف کويل سرمايش باي پس شود . از اين واحد بويژه در مواردي که نسبت حرارت احتياج به کنترل رطوبت باشد، مي توان يک کويل پيش سرمايش را در کانالي که حداقل هواي تازه را تامين مي کند قرار داد.