هواساز

هواساز

هواساز دستگاهی برای تامین هوای مطبوع و سالم با دست یافتن به دما و رطوبت مناسب است . هواساز یکی از اصلی‌ترین دستگاه‌های تهویه مطبوع است که در مسیر چیلر و بویلر با کانال هوا قرار می‌گیرد.

هواساز برای سرمایش و گرمایش و تازه کردن هوای اماکن عمومی ( مانند :  رستوران ، مسجد T ورزشگاه ، تالار عروسی ،) یا تجاری ( مانند : بورس، پاساژ ، بانک ) یا سالن های تولید کارخانجات و بیمارستان ها و هتل ها و ادرات از هواساز استفاده می شود که بعنوان بهترین روش تهویه مطبوع مرکزی در سطح جهان مرسوم شناخته شده است . کویل گرمایی هواساز که با آب گرم یا بخار تغذیه می شود وظیفه گرمایش هوا را در ماه های سرد به عهده دارد و کوئل سرمایی هواساز که با آب سرد یا گاز مبرد تغذیه میگردد وظیفه سردکردن هوا را عهده دار است.

به طور کلی هواساز ها ، هوای تازه و هوای برگشتی از ساختمان پس از اختلاط از فیلتر آلومینیومی اولیه عبور کرده و در تابستان با عبور از میان فین های کویل آب سرد ( یا مبرد ) خنک شده و در زمستان نیز با عبور از میان فین های کویل آب گرم( یا بخار )، گرم می شود .سپس این هوا توسط فن هوادهی از درون کانال های نصب شده تا فضاهای مختلف ساختمان هدایت می گردد. همچنین عمل رطوبت زنی هوا توسط آب یا بخار در داخل هواساز و قبل از کویل سرمایش یا گرمایش و توزیع هوا در کانال ها در مواقع لازم انجام می پذیرد.

ساختار هواساز

معمولا دور تا دور هواساز را با فریم های فلزی و پانل های توپر با توجه به پیکر بندی اجزای سیستم می سازند. بخش های داخلی از کانال های فلزی تک لایه که با پانل توپر فلزی روکش شده، ساخته می شوند. فلزها در بدنه سیستم جهت کارکرد طولانی مدت گالوانیزه می شوند. در واحد های فضای باز برای جلوگیری از نفوذ آب از صفحات ضد آب در محل های اتصال استفاده می کنند

اصولا در هواسازها کنترل دما به سه روش زیر انجام می پذیرد:

روش اول :

با استفاده از شیر سه راه برقی یا موتوری که روی لوله رفت و برگشت کویل آبسرد و آبگرم هواساز نصب شده و به وسیله ترموستاتی که در کانال برگشت هوا به هواساز نصب می شود ، عمل قطع و وصل و یا کم و زیاد کردن جریان آب گرم یا آب سرد کویل جهت امکان تنظیم دمای محیط انجام می گیرد.

روش دوم:

به وسیله ترموستات نصب شده در اتاق یا راهرو یا مکان مناسب دیگر (مانند حالت فن کویل) به فن دستگاه هواساز فرمان تغییر دور موتور و فن ، خاموش و روشن داده می شود . سیستم کنترل لازم است به گونه ای طراحی شود که ابتدا مجموعه ترموستات کانالی وشیر سه راهی عمل نماید و سپس در مرحله بعد در صورت لزوم ترموستات اتاقی به بادزن دستگاه دستور تغییر دور دهد.

روش سوم:

کنترل ظرفیت هواساز به وسیله موتور دمپر هوای تازه ورودی و برگشتی که با توجه به دمای محیط و فرمان ترموستات میزان اختلاط هوای تازه با هوای برگشتی از ساختمان کنترل می گردند.

هواساز به عنوان یکی از مهم ترین دستگاه ها سیکل تهویه مطبوع محسوب می شود، عملکرد هواساز عموما وابسته به صحیح عمل کردن سایر قطعات سیکل تهویه مطبوع از جمله بویلر ، چیلر و برج خنک کننده می باشد و از طرفی دیگر چون در ارتباط مستقیم با محیط زیست انسان و یا قطعات حساس می باشد از اهمیت بالاتری نسبت به سایر دستگاه ها سیکل تهویه برخوردار است

وظیفه هواساز در واقع تولید و توزیع هوای مطبوع می باشد . در تعریف هوا مطبوع می توان بیان کرد که هوایی مطبوع محسوب می شود که  دارای دما مطلوب با توجه به شرایط فصلی (هوای گرم در زمستان و هوای سرد در تابستان ) ، رطوبت مناسب  و عاری از آلودگی – گرد و غبار باشد .

هواساز در واقع به عنوان مهم ترین دستگاه در انواع سیکل تهویه مطبوع  با بهره گیری از آب گرم تولید شده در بویلر ، آب سرد تولید شده در چیلر و با استفاده از سیستم ها افزایش و کاهش رطوبت و نیز با بکارگیری انواع فیلتراسیون مطرح می شود که با کمک دستگاه ها مذکور هر هواساز قادر است هوا مورد نیاز را با دما ، رطوبت و بدون آلاینده و گرد و غبار ارائه دهد 

فن دستگاه هواساز یکی از اصلی ترین سیستم های آن به شمار می رود. در واقع، گردش جریان هوا در هواساز از طریق فن (Fan) صورت می گیرد که خود می تواند به دو صورت گریز از مرکز یا سانتریفیوژ (Centrifugal Fan) و محوری یا اکسیال (Axial Fan) باشد.

 استفاده از دو نوع فن هواساز:

1. مکنده (Draw Through Fan)
2.  دمنده (Blow Through Fan)

همان گونه که از نام این دو سیستم نیز بر می آید، تنها تفاوت در نوع حرکن جریان هوا توسط فن است. در هواسازهایی با فن مکنده، فن جریان هوا را از کویل ها و باکس میکسینگ یا اختلاط (Mixing Box) مکیده و به کانال های مربوطه انتقال می دهد. لیکن در هواسازهای دارای فن دمنده، جریان هوا با استفاده از فن دمنده به داخل باکس میکسینگ و کویل ها دمیده می شود

چیلر

انواع چیلرها

همانطور که اشاره شد چیلرها به دو دسته چیلرهای تراکمی و چیلرهای جذبی تقسیم می‌شوند. شکل دیگر تقسیم بندی چیلرها بر اساس شکل خنک شدن ماده مبرد است که به سه دسته آب خنک، هوا خنک وتبخیری تقسیم بندی می‌شوند. چیلرهای تراکمی با استفاده از انرژی الکتریکی و چیلرهای جذبی با استفاده از انرژی حرارتی باعث ایجاد برودت و سرما می‌شوند 

چیلر تراکمی

در چیلرهای تراکمی گاز ابتدا توسط کمپرسور، متراکم می‌گردد. این گاز سپس به کندانسور وارد شده توسط آب یا هوای محیط، خنک شده و به مایع تبدیل می‌گردد این مایع با عبور از شیر انبساط یا لوله موئین وارد خنک‌کننده (اواپراتور) می‌شود که در فشار کمتری قرار دارداین کاهش فشار باعث تبخیر مایع گردیده و در نتیجه مایع سردکننده با گرفتن حرارت نهان تبخیر خود از محیط خنک‌کننده، باعث ایجاد برودت در موادی که با قسمت خنک‌کننده در ارتباطند می‌گردد. سپس گاز ناشی از تبخیر، به کمپرسور منتقل می‌شود. با عبور بخار با سرعت در یک مسیر هوای کندانسور مکیده می‌شود. خلاء در کندانسور به علت تبدیل بخار به اب و اختلاف حجم بین بخار و اب ایجاد می‌گردد.

انواع چیلر تراکمی:

1. چیلر تراکمی رفت و برگشتی
2. چیلر تراکمی اسکرو
3. چیلرهای تراکمی اسکرال Scroll
4. اصول کار چیلر تراکمی

چیلر جذبی

در چیلر جذبی برخلاف چیلرهای تراکمی از جذب کننده (Absorber) و مولد حرارتی (ژنراتور) بجای کمپرسور استفاده می‌گردد. عمومی‌ترین خنک‌کننده در چیلرهای جذبی سیستم برمید لیتیم (لیتیوم برماید) است. در این سیستم، در قسمت جذب کننده، بخار آب توسط لیتیوم برماید غلیظ جذب شده و در قسمت مولد حرارتی، آب بر اثر حرارت تبدیل به بخار می‌شود. بخار آب در کندانسور که دارای فشار ۱/۰ اتمسفر است به حالت مایع در می‌آیدو سپس در خنک‌کننده که تحت فشار ۰۱/۰ اتمسفر دوباره به بخار تبدیل می‌گردد و آب برای اینکه تبخیر گردد گرمای نهان خود رااز محیط خنک‌کننده می‌گیرد و باعث ایجاد برودت می‌گردد سپس بخار آب ایجاد شده در خنک‌کننده به جذب کننده منتقل می‌گردد و دوباره این چرخه تکرار می‌شود

انواع چیلر جذبی

1. تک اثره (Single effect): به سه دسته چیلرهای تک اثره با تغذیه بخار، تک اثره با تغذیه آب داغ (دمای بالای ۱۰۰ درجه سانتیگراد) و تک اثره با تغذیه آب گرم (دمای زیر۱۰۰ درجه سانتیگراد) تقسیم می‌شوند که نحوه کار آنها مشابه بوده و همگی دارای حداقل یک مولد حرارتی می‌باشند
2. دو اثره (Double effect): که به دو دسته دو اثره با تغذیه بخار و دو اثره با شعله مستقیم طبقه‌بندی می‌شوند. این چیلرها، جز نسل جدید چیلرهای جذبی بوده و دارای سیکل تبرید کاملتری نسبت به چیلرهای جذبی تک اثره‌است.

چیلر تراکمی آب خنک 

در چیلرهای تراکمی آب خنک ، معمولا آب خروجی از کولینگ تاور باعث میعان مبرد چیلر تراکمی می شود

در یک چیلر تراکمی آب خنک با پمپ کردن آب خروجی از برج خنک کننده به کندانسور ، مبرد کندانس می شود.

هزینه و راندمان دو عامل تعیین کننده در انتخاب چیلر آب خنک و چیلر هوا خنک می باشد

در چیلر آب خنک علاوه بر پمپ آب ، نیاز به افزودن مواد شیمیایی جهت جلوگیری از رسوب  گرفتگی کندانسور می باشد. هر چند چیلرهای آب خنک از راندمان بیشتری برخوردارند و هزینه های عملیاتی آنها به مراتب پایین تر است.

دمای میعان مبرد در یک چیلر تراکمی هوا خنک بستگی به دمای خشک هوای محیط دارد ولی در یک چیلر تراکمی آب خنک ، دمای میعان مبرد به دمای آب خروجی از برج خنک کننده و بالطبع  به دمای مرطوب  هوای محیط و دبی بستگی دارد.

چون دمای مرطوب هوا به مراتب کمتر از دمای خشک هوای محیط است بنابراین در یک چیلر آب خنک دما و فشار میعان مبرد بطور چشمگیری کمتر از دما و فشار میعان مبرد در یک چیلر تراکمی هوا خنک می باشد. و این دلیل بالا بودن راندمان چیلر آب خنک است.

چیلرهای تراکمی آب خنک در شرایط معمولی تا ظرفیت 3000 تن تبرید و در طراحی های خاص تا ظرفیت 10.000 تن تبرید قابل تولید می باشند

طول عمر چیلر تراکمی آب خنک بیشتر از چیلر های تراکمی هوا خنک است. چیلرهای هواخنک معمولاً حداکثر 20 سال عمر دارند در صورتیکه چیلر های آب خنک 23 سال و بیشتر دوام دارند. شاید دلیل این امر آن است که معمولاً چیلر های آب خنک در داخل محیط  سر بسته نصب می شوند ولی در چیلرتراکمی هوا خنک اکثر تجهیزات در فضای سرباز و محیط بیرون نصب می گردد. از طرف دیگر اکثر چیلر تراکمی آب خنک با ظرفیت های بالا تولید می شوند و تجهیزات  مورد استفاده از نو ع صنعتی  و با دوام می باشد

چیلر تراکمی هوا خنک

در چیلرهای تراکمی  هوا خنک معمولا توسط یک فن هوا بر روی کندانسور دمیده می شود و عملیات میعان مبرد صورت می گیرد.

چیلرهای تراکمی هوا خنک هزینه های نصب و نگهداری کمتری دارند چون نیاز به نصب کندانسور آبی نیست.

معمولاً زمانی از یک چیلر هواخنک استفاده می شود که از نظر فرآیندی نتوان از یک چیلر آب خنک استفاده کرد. به عنوان مثال زمانی که استفاده از کولینگ تاور یا برج خنک کننده بدلیل کمبود آب یا خورندگی آن میسر نباشد.

در شرایط عادی چیلرهای هوا خنک تا ظرفیت 500 تن تبرید موجود است.

 

تفاوتهای اصلی چیلرهای جذبی وتراکمی:

چیلرهای تراکمی برای گردش مبرد از کمپرسوراستفاده می کنند در حالی که چیلرهای جذبی فاقد کمپرسور بوده وبه جای آن از انرژی گرمایی منابع مختلف استفاده کرده و غلظت محلول جاذب را تغییر میدهند ، همچنان که غلظت تغییر می کند، فشار نیز در اجزای مختلف چیلر تغییر می کند .این اختلاف فشار باعث گردش مبرد در سیستم می گردد.

ژنراتور و جذب کننده درچیلرهای جذبی جایگزین کمپرسور در چیلرهای تراکمی شده است.

درچیلرهای جذبی از یک جاذب استفاده می شود که معمولا آب یا نمک لیتیوم بروماید است.

مبرد در چیلر تراکمی یکی از انواع کلروفلئوروکربن ها یا هالوکلروفلئوروکربن ها است در حالی که در چیلرهای جذبی مبرد معمولا آب یا آمونیاک است

چیلرهای تراکمی انرژی مورد نیاز خود را از انرژی الکتریکی تأمین می کنند در حالی که انرژی ورودی به چیلرهای جذبی از انرژی گرمایی منابع مختلف به ژنراتور تأمین می شود

ویژگی ها : 

1. قابل استفاده در ظرفیت های پایین
2. مدیریت مصرف برق در نمونه های پیشرفته
3. امکان انتخاب آپشن های متعدد برای مناطق گوناگون
4. امکان کنترل کلیه قسمتها بوسیله دستگاه های الکترونیکی
5. امکان استفاده از بخشی از ظرفیت دستگاه و مصرف کمتر انرژی
6. قابلیت نصب در کلیه فضاها بسته به نوع انتخابی

کولینگ تاور

برج خنک کننده : COOLING TOWER

برج خنک کن دستگاهی است که با ایجاد سطح وسیعی در تماس آب با هوا ، عمل تبخیر را آسان نموده و در نتیجه باعث خنک شدن سریع آب می گردد.

عمل خنک شدن در اثر از دست دادن گرمای نهان تبخیر انجام می گیرد در حالی که مقدار کمی آب بخار می شود و سبب خنک شدن آب می گردد.باید توجه داشت که آب مقدار اندکی از گرمای خود را از طریق تشعشع (Radiation) ودر حدود 4 1آن را از راه هدایت (Conduction) و جابجائی (Convection) و بقیه را از راه تبخیر از دست می‌دهد

انواع برجهای خنک کننده :

1. برجهای خنک کننده مرطوب
2. برجهای خنک کننده مرطوب- خشک
3.  برجهای خنک کننده خشک

در برجهای خنک کننده مرطوب، آب نقش اصلی و اساسی را داشته و هدف نیز همان خنک کردن آب است. این نوع دستگاهها که خود به چند گروه و دسته تقسیم می شوند 

از برجهای خنک کننده خشک بیشتر در مکانهای که آب کافی برای خنک کردن برج وجود ندارد استفاده می شود. عمل خنک کردن آب را نیز میتوان از برجهای سینی دار بصورت مرحله ای انجام داد.ولی عملاً بعلت وجود هزینه های زیاد ساخت ،نگهداری و کنترل سیستم این روش ، معمول نمی باشد

سیستم برج خنک کننده :

در سیستم برج خنک کننده آب گرم کندانسور از برج خنک کننده عبور می کند و با هوا تماس می یابد. در برجهای خنک کننده با کشش طبیعی ،پوسته خارجی برج از بتن مسلح ساخته شده ودر روی پایه ها تکیه دارد . هوا از قسمت پائین وارد برج خنک کننده می شود و به طرف بالا جریان می یابد و از دهانه بالای برج خارج می گردد.

انواع دیگری از برجهای خنک کننده که از چوب و سایر مصالح ساخته می شود نیز وجود دارد.در برجهای خنک کننده با کشش طبیعی هوا شکل برج طوری طراحی می شود که جریان سریع هوا در داخل برج بوجود آید.

آب گرم از کندانسور در ارتفاع 10 تا 15 متر بالاتر از سطح استخر به سیستم پخش کننده آب وارد می شود . در برجهای قدیمی تر صفحه ای که آب خروجی از کندانسور به آن ریخته می شود دارای سوراخهای منظمی در قسمت پائین است که آب از داخل این سوراخها به فنجانهای زیرین می ریزد. این فنجانها باعث پاشش آب و تبدیل آنها به قطرات کوچک می شوند. یک سیستم خیلی جدید برای پخش آب در برج خنک کننده بکار بردن لوله هایی است که در سطح بالای آن شیپوره هایی برای پاشش آب تعبیه شده است.

تبادل حرارت بین هوای بالارونده از برج و آبی که از برج سرازیر است با تغییر حرارت محسوس در اثر اختلاف درجه حرارت بین آب و هوا انجام می شود. سهم این قسمت از تبادل حرارتی خیلی کم است و قسمت عمده تبادل در اثر تبخیر مقدار کمی آب که پیوسته همراه هوا می باشد،انجام می شود. در اثر این عمل مقدار زیادی گرما از آب سرازیر شده در برج خنک کننده ( بستگی به مقدار آبی که تبخیر شده است) به هوا منتقل می گردد(Evaporating loss). ضمناً مقداری از قطرات آب بوسیله هوا بخارج از برج پراکنده می شود(Windage loss). برای جلوگیری از خروج قطرات آب یک شبکه چوب در اطراف برج و حدود 3 متر بالاتر از توده تخته ها قرار دارد . کمبود آب تبخیر شده در سیستم برج خنک کننده باید از منبع خارجی جبران شود که به آن ،آب تکمیلی یا آب جبرانی(Makeup) گویند . برای این منظور در صورت امکان از آب رودخانه استفاده کرد یا فاضلابها را تا حد امکان صاف و تصفیه کرده و استفاده نمود

انواع کولینگ تاور

انواع کولینگ تاور از نظر جهت جریان هوای سرد با آب گرم:  

•   مخالف   
• جریان متقاطع 
•   جریان موافق  

طبقه بندی کولینگ تاور از نظر وزش هوای درون آن : 

• اجباری با فن  
•  طبیعی بدون فن

انواع کولینگ تاور از نظر نحوه چرخش فن : 

• کولینگ تاور دارای فن گریز از مرکز  
•  کولینگ تاور با فن جریان محوری

انواع  کولینگ تاور از نظر گردش آب درون کولینگ تاور یا عدم استفاده از آب: 

• کولینگ تاور باز  
•  کولینگ تاور بسته.

انواع کولینگ تاور از نظر ساختار : 

• کولینگ تاور مکعبی 
•  کولینگ تاور فلزی 
•  کولینگ تاور ذوزنقه مارلی 
•  کولینگ تاور چوبی 
•   کولینگ تاور مکعبی 
•  مخروطی فایبرگلاس

از نظر مدار بسته یا باز بودن: 

در کولینگ تاور مدار باز دمای آب در تماس مستقیم با هوا کاهش می یابد. شامل کلیه سیستمهای مورد استفاده در تاسیسات سرمایش و تهویه مطبوع ساختمانهای می شود. در اینگونه دستگاه ها، آب خنک کننده کندانسورها به طور مستقیم با هوای موجود در تماس قرار می گیرد و بخشی از ان تبخیر می شود.

سطوح خنک کننده

مهم ترین جزء در برج خنک کننده، سطح تبادل حرارت می باشد. هر چه سطح تبادل حرارت بیشتر باشد، میزان حرارت منتقل شده به تبع آن افزایش می یابد. به دلیل محدویت فضا در برج خنک کننده، سطوح خنک کننده باید دارای مساحت زیاد در حجم پایین باشد. بنابراین یکی از ویژگی های سطوح تبادل حرارتی خوب، داشتن سطح ویژه (سطح در واحد حجم) زیاد است. سطح ویژه با واحد m2/m3  می باشد.

در ابتدا اختراع سطوح خنک کننده برج خنک کننده، از جنس چوب، پوشال، سفال یا بلوکه های بتنی ساخته می شد. با پیشرفت دانش و علم طراحی برج خنک کننده، سطوح تبادل حرارتی فشرده از جنس سرامیک، پی وی سی، پلی اتیلن و پلی پروپیلن ساخته شد. متداول ترین سطوح برج خنک کننده از نوع لانه زنبوری و از جنس پی وی سی می باشد

پکینگ مدیا فیلمی

به این سطوح خنک کننده به اصطلاح پکینگ مدیا فشرده گفته می شود. سطح تبادل حرارتی در پکینگ مدیای لانه زنبوری تابعی از گام پکینگ ها (فاصله بین دو مرکز هر شش ضلعی بر حسب میلیمتر) است. پکینگ مدیا لانه زنبوری مورد استفاده در کولینگ تاور های شرکت مهتاب گستر از نوع فیلمی و در سه رنگ سفید، خاکستری و مشکی تولید می شود. گام پکینگ مدیا 14 یا 19 می باشد. پکینگ مدیا گام 14 دارای سطح ویژه 270 مترمربع بر متر مکعب و پکینگ مدیا گام 19 دارای سطح ویژه 200 متر مربع بر متر مکعب است. پکینگ مدیای سفید خشک تر است و دما تا حدود 60 درجه را تحمل می کند ولی پکینگ مدیا مشکلی نرم تر است و دما تا 45 درجه را تحمل می کند.

جهت تحمل دمای بیشتر از 60 درجه از پکینگ مدیا از جنس پلی پروپیلن استفاده می شود. این پکینگ مدیا ها در دو تیپ رندوم اسپلش و نت اسپلش تولید می شوند. پکینگ رندوم اسپلش قابلیت رسوب زدایی را دارد ولی از سطح ویژه حدود 120 متر مربع بر مترمکعب برخوردار است. پکینگ مدیا نت اسپلش در عوض رسوب زدایی سخت تر است ولی دارای سطح ویژه 170 متر مربع بر متر مکعب می باشد

عوامل مؤثر در طراحی برج خنک کننده :

1. میزان افت درجه حرارت (اختلاف دمای ورودی وخروجی برج)
2. اختلاف بین درجه حرارت آب سرد و درجه حرارت مرطوب هوا
3. دمای مرطوب محیط : اصولاً خنک کردن آب زیر این دما غیر ممکن است .
4. شدت جریان آب
5. شدت جریان هوا
6. نوع آکنه های برج
7.  روش پخش آب