يك دستگاه تهويه مطبوع از نظر اصول كاركرد همانند يك يخچال بدون محفظه عايق عمل میكند و به منظور خنك كردن از تبخير كردن يك گاز سرد كننده مثل فرئون بهره می گيرد .
اصول سيكل تبخير فرئون به طور كلی به انواع تركيبات فلوئرو كربن غير قابل اشتعال كه در سرد كننده ها مورد استفاده قرار می گيرند اطلاق می شود .
مراحل سيكل تبخیر در یک خنک کننده عبارتند از :
كمپرسور گاز سرد فرئون را فشرده می كند ، همين عمل باعث تبديل آن به گاز داغ و فشرده می شود .
اين گاز داغ از ميان مجموعه ای از لوله های پر پيچ و خم عبور می كند و باعث می شود تا گرمای خود را به محيط اطراف پس دهد و با افزايش چگالی تبديل به مايع شود .
گاز فرئون مايع از ميان سوپاپ انبساط عبور می كند و در مرحله تبخير تبديل به گاز سرد و كم فشار فرئون می شود .
اين گاز سرد از ميان تعدادی لوله پر پيچ و خم عبور می كند و باعث می شود تا گاز گرما را جذب كند و هوای داخل ساختمان را خنك كند .
گاز فرئون با مقداری روغن سبك همراه است ، اين روغن عمل روغن كاری كمپرسور را انجام می دهد .
سيستمهای تهويه مطبوع در اشكال ، اندازه و قدرت خنك كنندگی گوناگون وجود دارند . يكی از انواعی كه اغلب ما با آن روبرو می شويم نوع پنجره ای این سيستم ها است .
نوع پنجره ای اينگونه سيستمها يك راه حل آسان و اقتصادی برای خنك كردن فضاهای كوچك بشمار می روند که تمام اجزای يک تهویه مطبوع را در فضای كوچكی در درون خود جا می دهد . اين نوع دستگاهها به قدر كافی كوچك هستند تا در يك قاب پنجره ای استاندارد جا شوند .
اگر شما پوشش روی آنها را بر داريد ، متوجه خواهيد شد كه دارای اجزای زير هستند :
يك كمپرسور
يك سوپاپ انبساط
لوله های مارپيچ گرم ( به سمت خارج )
لوله های مارپيچ سرد ( به سمت داخل )
دو عدد فن
يك واحد كنترل
BTU :
ظرفيت بسياری از سيستمهای تهويه مطبوع با واحد ” British Thermal Unit ” به صورت مخفف ” BTU ” سنجيده می شود .
به طور كلی يك بی تی يو مقدار گرمای مورد نياز برای بالا بردن دمای يك پوند ( 454/0 كيلوگرم ) آب به ميزان يك درجه فارنهايت ( 56/0 سانتی گراد ) است .
به طور دقيق يك بی تی يو معادل با 1055 ژول است ، در مقياس گرمايش و سرمايش يك تن تبرید برابر با 12000 بی تی یو می باشد .
يك تهویه مطبوع پنجره ای معمولی ظرفيتی حدود 18000 بی تی يو دارد . برای مقايسه ، يك خانه 185 متر مربعی به يك واحد تهويه مطبوع 5 تن يا 60000 بی تی يو نياز دارد . پس با تقريب می توان گفت به ازای هر متر مربع به 324 بی تی يو نياز داريم . ( توجه داشته باشيد كه اعداد ذكر شده تقريبی هستند و برای نصب يك سيستم با توجه به نيازها و شرایط خاص محل مورد نظر بايد با يك متخصص مشورت كنيد ) .
EER:
شاخصEnergy Efficiency Ratio که به صورت مخفّف با ” ” EER نمایش داده می شود و به معنی نسبت تاثیر انرژی می باشد، شاخصی است جهت تعیین نرخ بازدهی انرژی در قالب واحد (BTU) ؛ در واقع نسبت میزان ظرفیّت سرمایش یک دستگاه تهویه مطبوع (BTU) به میزان مصرف آن (Watt) در زمان یک ساعت ، میزان EER دستگاه را مشخّص می کند که در محاسبات سازمان استاندارد ایران ، بخش بر عدد ثابت 412/3 می گردد؛ به عبارت دیگر فرمول محاسبه EER در ایران به شرح ذیل است:
لازم به ذکر است حاصل فرمول ساده فوق هرچه عدد بالاتری باشد ، میزان مصرف انرژی دستگاه مذکور بهینه تر است .
COP:
شاخصCoefficient Of Performance که به صورت مخفّف با COP نمایش داده می شود و به معنی ضریب بازدهی و عملکرد دستگاه می باشد، شاخصی است جهت تعیین ضریب بهینه عملکرد دستگاه در قالب واحد BTU ؛ در واقع نسبت میزان ظرفیّت گرمایش یک دستگاه تهویه مطبوع (BTU) به میزان مصرف آن (Watt) در زمان یک ساعت ، میزان COP دستگاه را مشخّص می کند که در محاسبات سازمان استاندارد ایران ، بخش بر عدد ثابت 412/3 می گردد؛ در واقع فرمول محاسبه COP در ایران به شرح ذیل است :
لازم به ذکر است حاصل فرمول ساده فوق هرچه عدد بالاتری باشد، میزان مصرف انرژی دستگاه مذکور بهینه تر است.
نحوه تعیین رتبه برچسب مصرف انرژی:
سازمان استاندارد طبق جدول های ذیل، رتبه میزان مصرف انرژی یک دستگاه کولر گازی را مشخّص می نماید:
حال شما می توانید به راحتی میزان EER و COP یک دستگاه و رتبه آن را در برچسب انرژی مشخّص نمایید .
دستگاههای تهويه با اجزای جدا از هم ((Split :
در اينگونه دستگاهها قسمت گرم از قسمت سرد جدا شده است ، مثل حالت زير :
قسمت مار پيچ سرد می باشد ، به طور معمول در فضای بسته ای كه قسمت هدايتگر هوا نام دارد قرار گرفته است . هدايتگر هوا ، هوا را از ميان لوله های مارپيچ و به سمت كانالهای تهويه ساختمان می دمد . قسمت گرم كه بعنوان كندانسور ( چگالنده ) شناخته می شود ، هوای داغ را به بيرون از ساختمان هدايت می كند . در بسياری از ساختمانها و منازل اين قسمت ظاهری مانند شكل زير دارد :
اين قسمت شامل لوله های مارپيچ و بلند به شكل استوانه است . در درون آن يك فن وجود دارد كه عمل دميدن هوا از ميان لوله ها و كمپرسور گرم شده را انجام می دهد .
اينگونه سيستمهای مجزا نسبت به سيستمهای يكپارچه دارای بازده ای بهتری هستند ، ضمن اينكه در داخل ساختمان سر و صدای كمتری ايجاد می كنند ( با توجه به اينكه در بيرون از منزل سر و صدای بيشتری توليد می كنند ) ضمن اينكه مجزا بودن قسمت سرد و گرم كارائی و ظرفيت اينگونه سيستمها را افزايش می دهد زيرا در اين حالت می توان از كمپرسور و لوله های مارپيچ بزرگتری استفاده كرد .
به غير از موارد ذكر شده تفاوت چندانی بين سيستم های مجزا و نوع پنجره ای آن وجود ندارد .
در انبارها ، مراكز تجاری و فروشگاههای بزرگ ، واحد كندانسور معمولأ در پشت بام اينگونه ساختمانها و در ابعاد بزرگ قرار گرفته است يا ممكن است به جای آن از چند كندانسور كوچك كه هر كدام به سيستم خنك كننده يك بخش كوچك متصل هستند ، استفاده شده باشد .
سيستمهای خنك شونده با آب :
در ساختمانهای بزرگتر و خصوصأ در ساختمانهای چند طبقه ، استفاده از سيستمهای مجزا با مشكلات عديده ای همراه است ، چرا كه طول لوله بين چگالنده و دمنده هوا از حد مجاز بيشتر می شود ( طول بيش از اندازه لوله برای روغن كاری كمپرسور مشكلاتی را بوجود می آورد ) ، ضمن اينكه در طول لوله مقدار قابل توجهی توان تلف می شود . در اينگونه موارد راه حل مناسب استفاده از سيستمهای خنك شونده با آب است .
در اينگونه سيستمها كل مجموعه دستگاه در پشت بام يا در پشت ساختمان قرار گرفته است . كل مجموعه آب را تا دمای 40 الی 45 درجه فارنهايت ( 4/4 الی 2/7 سانتی گراد ) سرد می كند ، آب سرد شده از طريق لوله كشی به كل ساختمان و به درون فن كوئل ها راه پيدا می كند در درون كوئل ، فن با دميدن هوا كه از ميان لوله های حاوی آب سرد عبور می كند باعث خنك شدن فضای ساختمان می شود . اگر لوله های آب سرد به خوبی عايق بندی شده باشند ، در عمل برای طول لوله ها محدوديتی وجود ندارد .
اساس كار مانند قبل است با اين تفاوت كه مبدل گرما موجب می شود كه گاز سرد فرئون ، آب را خنك كند و سپس اين اب به درون فن كوئل و در سراسر ساختمان پمپ می شود .
برجهای خنك كننده :
در تمام سيستم های كه در گذشته شرح داده شد ، هوايی عنوان خنك كننده لوله های بيرونی مورد استفاده قرار می گرفت . در سيستم های بزرگ با استفاده از برجهای خنك كننده می توان بازدهی سيستم را به مقدار قابل توجهی افزايش داد .
اينگونه برجها جريانی از آب با دمای پايين را ايجاد می كنند ، اين آب از ميان مبدل گرما عبور می كند و باعث خنك شدن لوله های قسمت گرم دستگاه تهويه مطبوع می شود .
اگر چه خريد اينگونه تجهيزات در ابتدا هزينه اضافی در بردارد ولی در طول زمان مقدار قابل توجهی انرژی صرفه جويی می شود ( به خصوص در نواحی با رطوبت كم ) و در زمان نسبتأ كوتاهی هزينه اضافی جبران می شود .
برجهای خنك كننده در اشكال و اندازه گوناگون وجود دارند ولی از نظر كاركرد از اصول يكسانی پيروی می كنند :
1- يك برج خنك كننده هوا را به سمت آب در حال گردش می دمد و منجر می شود تا مقداری از آن تبخير شود .
2- در حالت كلی آب از طريق ورق ضخيمی از جنس پلاستيك بافته شده به بيرون ترشح می كند .
3- هوا با زاويه قائمه نسبت به جريان آب به ورق مذكور دميده می شود .
4- فرايند تبخير باعث خنك شدن جريان آب عبوری می شود .
5- از آنجائيكه در طی فرآيند تبخير مقداری آب از دست می رود ، برج خنك كننده برای جبران آب از دست رفته هميشه مقداری آب به سيستم اضافه می كند .
رطوبت و فشار : فاكتورهای كليدی
مقدار خنك كنندگی كه شما از برج خنك كننده می گيريد بستگی به رطوبت نسبی هوا و فشار وجود دارد .
برای نمونه ، اگر در نظر بگيريد كه در يك روز دمای هوا 35 درجه سانتیگراد و فشار جو يك اتمسفر و ميزان رطوبت 80 درصد باشد ، مقدار دمائی كه آب در برج خنك كننده از دست می دهد 36/3 درجه سانتيگراد خواهد بود . حال اگر رطوبت 50 درصد باشد مقدار افت دمای آب حدود 4/8 درجه سانتيگراد خواهد بود . در رطوبت 20 درصد اين مقدار به 7/15 خواهد رسيد . توجه داشته باشيد كه مقدار كمی كاهش بيشتر دمای آب ، اثر قابل توجهی در كاهش مصرف انرژی دارد .
در بسياری از مجتمعهای اداری و دانشكده ها ، برجهای خنك كننده و تجهيزات تهويه مطبوع در يك جا جمع شده اند و آب سرد از طريق لوله های طويل زيرزمينی در تمام قسمتهای ساختمان جريان می يابد .
