دو بخش عمده ی تهویه مطبوع که میخواهیم مورد بررسی قرار دهیم بخش های سرمایش و گرمایش است که معمولا به دو دسته کلی و مهم تقسیم میگردد.
1- سیستم های مرکزی:
در این سیستم ها تولید کلیه برودت و حرارت مورد نیاز ساختمان به صورت یک پارچه (معمولا در موتورخانه) صورت می پذیرد و این سرما یا گرمای تولید شده توسط یک واسط انتقال حرارت(HTF) که معمولا به دلیل ظرفیت حرارتی مناسب، فراوانی و غیرسمی بودن از آب استفاده می شود، صورت می گیرد حال آنکه کلیه مناطق ساختمان به انتقال دهنده های حرارتی(convector) مجهز می باشند.
در سرمایش مرکزی استفاده از چیلر به عنوان تولید کننده ی برودت و آب به عنوان سیال واسط و فن کویل به عنوان کنوکتور حرارتی مرسوم است که مزایا و معایب این سیستم به طور غالب وابسته به نوع چیلر مورد استفاده می باشد .
به عنوان مثال در کشور ما معمول ترین نوع گرمایش مرکزی استفاده از دیگ به عنوان تولید کننده ی حرارت،آب به عنوان سیال انتقال دهنده ی حرارت و رادیاتور به عنوان کنوکتور حرارتی می باشد.این سیستم بنا بر مشخصات فنی دیگ از بازده خوبی برخوردار است و می توان بازده مجموعه را توسط کنوکتور های حرارتی مانند فن کویل و گرمایش از کف ارتقاء بخشید.
در مورد انواع چیلر، مزایا و معایب هر کدام شما می توانید از مقالات مربوط به تهویه مطبوع استفاده نمایید .
2- سیستم های مستقل:
این سیستم ها معمولا نمونه ی کوچک شده ی سیستم های مرکزی خود می باشند. به طور مثال یک پکیج حرارتی در واقعیت یک موتورخانه ی کوچک است که قسمت های مربوط به دیگ، مشعل، منبع کویلدار و پمپ را در داخل خود و در سایز کوچک شده دارا می باشد. همچنین کولر گازی (اسپیلت یونیت) در واقع کلیه قسمت های حیاتی یک چیلر(اواپراتور، کندانسور، کمپرسور و شیر اختناق) را در سایز کوچک در یک پکیج داراست. همچنین در این سیستم دیگر نیاز به سیال واسط نبوده و سرمای تولید شده به صورت مستقیم توسط فن های موجود در یونیت داخلی به فضا انتقال داده میشود.
از دیگر سیستم های تهویه ای مستقل می توان به داکت اسپیلت اشاره کرد که در حقیقت یک اسپیلت یونیت بزرگ با قابلیت کانال کشی برای فضاهای مختلف است. حسن این سیستم نسبت به اسپیلت یونیت دارا بودن بازده بالاتر و دست رسی به دمای یکپارچه تر می باشد.
سیستم دیگر سرمایش مستقل که گاها به دلیل هزینه اولیه بالا کمتر مورد استقبال عمومی قرار گرفته است، مینی چیلرها هستند. این سیستم کاملا مشابه چیلر بوده و تفاوت تنها در سایز و ظرفیت برودت پایین آنهاست. این سیستم ها معمولا به صورت هوا خنک طراحی می شوند و به دلیل ظرفیت برودتی پایین آنها میتوان هر یک را برای یک واحد مسکونی یا اداری استفاده نمود.
سیال واسط انتقال دهنده ی حرارت (HTF)
همانگونه که در بخش گذشته توضیح داده شد برخی سیستم های سرمایش مرکزی و مستقل نیازی به سیال انتقال دهنده ی حرارت نمی باشند؛ مانند اسپیلت یونیت و داکت اسپیلت، چرا که در آنها تولید برودت در داخل یونیت داخلی صورت می پذیرد ولی در سایر سیستم های سرمایشی و گرمایشی معمولا از آب به دلیل خواص خوب انتقال حرارتی، ارزانی و غیر سمی بودن به عنوان سیال انتقال حرارت استفاده میگردد وظیفه این سیال انتقال حرارت یا برودت تولید شده به انتقال دهنده های محیطی می باشد.
انتقال دهنده ی حرارت محیطی (کنوکتور حرارتی)
1- فن کویل:
در این کنوکتور حرارتی، سیال واسط (معمولا آب) از داخل یک کویل (لوله مارپیچ) از جنس آلومینیوم یا مس عبور داده میشود. این کویل معمولا دارای فین (پره) جهت بالا بردن سطح انتقال حرارت می باشد. همچنین یک فن عبور هوا از روی این کویل را افزایش داده و حرارت توسط همرفت اجباری به محیط منتقل می شود. از این کنوکتور جهت سرمایش و گرمایش می توان استفاده نمود.
2- رادیاتور:
این کنوکتور حرارتی که به جرئت مرسوم ترین نوع کنوکتور می باشد از نظر کاربرد دقیقا مشابه فن کویل بوده با این تفاوت که سطح انتقال حرارت در آن به نسبت دبی آب در گردش کمتر است و به دلیل استفاده نکردن از فن انتقال حرارت از طریق همرفت طبیعی صورت می پذیرد. وجود همرفت طبیعی در این سیستم، باعث شده که از آن فقط برای گرمایش استفاده شود. (اختلاف درجه حرارت سیال در حالت گرمایش بیشتر است همچنین محل قرار گیری رادیاتور در نزدیک زمین است و با همرفت طبیعی سازگار تر است.)
3- گرمایش از کف:
این سیستم همانطور که از اسم آن مشخص است، فقط برای گرمایش کاربرد دارد. این سیستم را می توان یکی از با قدمت ترین سیستم های انتقال دهنده ی حرارت دانست. چراکه که در معماری باستانی ایران نیز وجود دارد، در حمام های قدیمی گازهای حاصل از احتراق مورد نیاز برای تامین آبگرم حمام از زیر محوطه ای که افراد در آن حضور داشتند عبور می دادند و در نهایت پس از انتقال حرارت خود به محیط از کف، به فضای آزاد سپرده می شد. این سیستم به ((گربه رو)) شهرت داشته و در معماری حمام های قدیمی کاملا قابل رؤیت است.
تهویه مطبوع به عنوان یک لفظ جامع همانگونه که در ابتدا تعریف شد علاوه بر شرایط آسایش دمایی که در بالا به عنوان سیستم های سرمایشی و گرمایشی مورد بررسی قرار گرفت دو قسمت عمده دیگر نیز دارد که تحت عنوان میزان رطوبت و هوای تازه بیان می گردند
رطوبت زنی و رطوبت گیری
رطوبت هوای اطراف انسان تاثیر بسیاری بر روی میزان تعرق، سرعت تبخیر عرق از روی بدن و کیفیت تنفس و همچنین بهداشت محیط از منظر بیولوژی و رشد باکتری و جلبک و امثالهم دارد بنابراین می بایست در محیط های مختلف بنابر نوع کاربری این میزان رصد شده و تنظیم گردد.
رطوبت به دو روش به محیط اضافه می گردد شاید اولین و ابتدایی ترین نوع رطوبت زنی که معمولا با سرمایش نیز همراه است مدل های رطوبت زنی مانند کولرهای آبی یا هوا شوی ها باشد که در مدل های پیشرفته تر از پدهای سلولزی و یا نازل های پاششی استفاده می شود. در روش دوم رطوبت در فاز بخار به محیط افزوده می شود که باز در مدل های ابتدایی این رطوبت با ظرف های آب روی کنوکتورهای حرارتی وارد محیط میشده و در مدل های پیشرفته تر از دستگاه های تولید بخار یا دیگ های بخار می توان بهره مند شد. نیاز به رطوبت در فصل های سرد و همچنین در محیط هایی مانند استخر که سرعت تبخیر آب از روی بدن مهم است نقش مهمتری به خود می گیرد.
همچنین رطوبت گیری نیز به دو روش قابل انجام می باشد، در ابتدا می بایست اشاره کرد که کلیه دستگاه های تبریدی که به صورت مستقیم از مبرد استفاده می نمایند (اواپراتور داخل محیط است) رطوبت موجود در محیط را میعان می کنند، با استفاده از این خصوصیت دستگاه هایی با هدف رطوبت گیری یا حتی تولید آب ساخته شده اند که به فراخور کاربری و فصل می توانند هوای سرد شده را که رطوبت خود را از دست داده است مجدد گرم می کنند یا هوای سرد را به محیط انتقال می دهند. در روش دوم از فیلتر هایی استفاده می شوند که رطوبت موجود در هوا را جذب می نمایند. که این فیلترها بنا بر ماهیت ذاتی خود یک بار مصرف بوده یا به دفعات قابل بازیابی می باشند.
هوای تازه
همواره مصرف کنندگان اکسیژن در محیط وجود دارند، حال آنکه این مصرف کننده می تواند انسان باشد که با تنفس خود اکسیژن محیط را کاهش می دهد یا مصرف کنندگان دیگری مانند شعله آتش یا سایر مصرف کنندگان اکسیژن و اکسیژن مصرف شده می بایست به طریقی جایگذین شود، یا با حضور تولید کنندگان اکسیژن مانند گل و گیاه که اکسیژن مصرف شده را باز می گردانند ولی محصولات حاصل از احتراق را از محیط خارج نمی کنند بنابراین می بایست در طراحی سیستم تهویه مطبوع، سیستم به صورتی باشد که فشار محیط منفی بوده و هوای تازه از درها، پنجره ها و روزنه ها وارد گردد و تدابیری برای خروج هوا از سیستم اندیشیده گردد، البته روش اصولی آن است که از دستگاه های هوا ساز استفاده شده میزان هوای تازه ورودی کنترل شود همچنین هوای تازه ورودی نیز به صورت تهویه شده به محیط وارد گردد.