انواع سیستم‌های تهویه مطبوع و HVAC
تهویه مطبوع یعنی: انجام عملیاتی روی هوا تا بتوان شرایط هوای محل مورد نظر را برای زیستن، کار کردن یا عملیات صنعتی معین، راحت و بهداشتی کرد و به حد مطلوب برسانیم. تهویه مطبوع باعث می‌شود شرایط هوا طبق روش خاصی به صورت اتوماتیک ثابت بماند یا تغییر کند.
تهویه مطبوع یا هوارسانی دلپذیر یا هوایش دلپذیر شاخه‌ای از مهندسی مکانیک است. وظیفه آن تأمین شرایطی است که موجب رفاه انسان شود و برای نگهداری محصول یا فرایند خاصی مورد نیاز باشد. برای انجام چنین عملی دستگاهی با ظرفیت مناسب بایستی نصب و در طی سال کنترل گردد. ظرفیت دستگاه با حداکثر بار لحظه‌ای واقعی تعیین می‌گردد و نوع کنترل نیز با توجه به شرایطی که باید در طی مدت اعمال پیک بار و بار جزئی تأمین شود، مشخص می‌شود.
یکی از مباحث بسیار مهم و پرکاربرد در صنعت و علم مکانیک، «سیستم‌های گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع» (Heating, Ventilation and Air Conditioning) هستند. این سیستم‌ها را می‌توان به صورت اختصاری با نام HVAC نمایش داد. نکته مهمی که باید به آن اشاره کرد این است که تهویه مطبوع بخشی از علم HVAC است ولی در بسیاری از حالات و صنایع این دو واژه را یکسان در نظر می‌گیرند و با نامتهویه مطبوع و HVAC مورد مطالعه قرار می‌دهند.
سیستم گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع، بخش مهمی از یک ساختمان شهری، تجاری و صنعتی را در بر می‌گیرد. توجه کنید که یک سیستم مناسب تهویه مطبوع با هدف کنترل دما، رطوبت و کیفیت هوای ساختمان ایجاد می‌شود و هدف از کنترل این پارامترها ایجاد یک فضای راحت است که بتوان در آن به امور شخصی و کار پرداخت. علم تهویه مطبوع کاربرد بسیار زیادی در طراحی اتاق تمیز و همچنین کنترل آلاینده‌ها در اتاق تمیز دارد.
نحوه عملکرد سیستم‌های تهویه مطبوع و HVAC
شکل زیر به صورت پایه‌ای و دقیق، نحوه عملکرد یک سیستم خاص تهویه مطبوع و HVAC را نشان می‌دهد. توجه کنید که در سیستم‌های تهویه مطبوع و HVAC معمولا یک دستگاه تنظیم خودکار وجود دارد که تعیین می‌کند فضای اتاق باید گرم یا سرد شود. همچنین این دستگاه وظیفه تعیین درجه حرارتی که دمای اتاق باید به آن برسد را نیز به عهده دارد.
تهویه-مطبوع-صنایع برودتی حقیقی
شکل ۹: نحوه عملکرد سیستم‌های تهویه مطبوع و HVAC
نکته مهمی که در شکل بالا مشاهده می‌شود این است که سیستم فوق طوری طراحی شده است که سیم پیچ‌ها یا کویل‌های موجود در مجموعه، قابلیت گرم یا سرد شدن را داشته باشند. توجه کنید که مطابق شکل، سیم پیچ‌ها توسط بویلر، گرم و توسط چیلر، سرد می‌شوند.
با دقت به شکل بالا متوجه می‌شوید که هوا ابتدا از بیرون به داخل سیستم می‌آید و سپس از روی سیم‌پیچ یا کویل‌ها عبور می‌کند و در نهایت پس از گرم یا سرد شدن، به درون اتاق منتقل می‌شود.
توجه کنید که همزمان با ورود هوا از سیستم تهویه مطبوع و HVAC به درون اتاق، قسمتی از هوای اتاق از طریق یکی از خروجی‌ها به سیستم تهویه مطبوع باز می‌گردد. در واقع با استفاده از این فرایند، هوای اتاق با هوای تازه جایگزین می‌شود.
نوع دیگری از سیستم‌های تهویه مطبوع حضور دارند که این سیستم‌ها، سیستم‌های تهویه مطبوع کوچک هستند. نحوه عملکرد این سیستم به صورت کلی اینگونه است که، ابتدا گرما از درون یک اتاق جمع آوری می‌شود و سپس این گرما به بیرون از اتاق منتقل می‌شود و در نتیجه این فرایند، دمای هوای اتاق کاهش می‌یابد. این سیستم را می‌توان در مکان‌هایی مانند خودروها مشاهده کرد. مکانیزم عملکرد این سیستم به صورت دقیق در شکل زیر به تصویر کشیده شده است.
تهویه-مطبوع-صنایع برودتی حقیقی
شکل ۱۰: نمایی از یک سیستم تهویه مطبوع کوچک
مکانیزم بالا نشان می‌دهد که چگونه یک سیستم گرما را از یک اتاق دریافت می‌کند و سپس گرمای دریافتی را درون یک مجموعه ذخیره می‌کند و در نهایت این گرما را به هوای بیرون از اتاق انتقال می‌دهد.
سیستمی که در بالا نشان داده شده، از پنج قسمت مهم تشکیل شده است و برای عملکرد صحیح این مجموعه، باید تمام این پنج قسمت به صورت صحیح و هماهنگ فعالیت کنند.
انواع سیستم‌های تهویه مطبوع و HVAC
شش نوع اصلی از سیستم‌های HVAC در این بخش مورد بررسی قرار خواهند گرفت. شیوه عملکرد کلی این شش سیستم تغییرات بسیار کمی نسبت به مباحث اشاره شده در بخش‌های قبل دارد.
پمپ حرارتی
همانطور که می‌دانیم، گرما به صورت معمول تمایل دارد که از جسم گرم به جسم سرد یا از محیط با دمای بالا به محیط با دمای پایین منتقل شود. اما پمپ حرارتی مجموعه‌ای است که مسیر حرکت حرارت را در خلاف حرکت معمول آن ایجاد می‌کند. در واقع پمپ حرارتی گرما را از جسم یا یک محیط با دمای پایین به جسم یا محیط با دمای بالاتر منتقل می‌کند.
