هر روزه که به شدت آلودگی شهرهای بزرگ که تهران نمونه‌ای واضح از این امر است افزوده می‌شود، اهمیت سیستم های تهویه مطبوع هوا بیش از پیش به چشم می‌آید. انواع مختلفی از سیستم‌های مطبوع وجود دارند که شرایط استفاده از هر یک از آن‌ها متفاوت است. سیستم‌های تهویه هوا از اجزای مشخصی تشکیل شده‌اند. در ادامه بیشتر در مورد چرایی استفاده از این سیستم‌ها و انواع آن‌ها بحث می‌کنیم.
سیستم‌های تهویه مطبوع هوا چیست؟
سیستم های تهویه مطبوع هوا (Air Condition) در برگیرنده هر اقدام یا عملیاتی می‌شود که به منظور مناسب‌سازی شرایط داخل یک فضای بسته برای زندگی یا کار کردن صورت می‌گیرد. امروزه تهویه مطبوع عمدتاً با استفاده از سیستم‌های پیچیده تمام خودکار صورت می‌گیرد و هوای فضاهای داخلی را در شرایط مشخص و از پیش تعیین شده ثابت نگه می‌دارند. سیستم‌های تهویه هوای امروزی عوامل مختلف هوایی از جمله درجه حرارت، رطوبت، گرد و خاک را شناسایی و تنظیم می‌کنند.
تاریخچه سیستم‌های تهویه مطبوع
در سال 1758 دو شیمی‌دان دانشگاه کمبریج بهنام‌های بنجامین فرانکلین و جآن‌هادلی آزمایش‌هایی را برای سرمایش سریع اجرا کردند. آن‌ها متوجه شدند که با استفاده از سیالات بسیار فراری همچون الکل و اتر می‌توان دمای یک شی را به سرعت کاهش داد. در سال 1820 یک دانشمند و مخترع انگلیسی به نام میشل فارادی متوجه شد که فشرده‌سازی و تبدیل به مایع کردن آمونیاک می‌تواند هوا را خنک کند. در همین سال یک فیزیک‌دان اهل فلوریدا به نام جان گوری توانست با استفاده از یک کمپرسور یخ تولید کند. در سال 1851 با تلاش‌های جیمز هریسون استفاده از ماشین‌های یخ‌ساز مرسوم شد. در سال 1855 سیستم سردسازی کمپرسور بخار به کار گرفته شد.
اختراع سیستم‌های تهویه مدرن امروزی توسط مخترع آمریکایی به نام ویلیس اچ کاریر صورت گرفته است. کاریر که در سال 1902 در یک کارخانه چاپ مشغول بود از دانش خود برای گرما کردن اشیا با استفاده از بخار و معکوس سازی این فرایند استفاده کرد. او به جای عبور هوا از میان کویل‌های گرم آن را از میان کویل‌های حاوی آب سرد عبور داد و نتیجه آن ایجاد هوایی سرد بود که به حفظ و نگهداری کاغذ و رنگ کمک زیادی کرد. بعدها این فناوری برای افزایش کارایی کارکنان در محل کار استفاده شد.
در سال 1906، استوارت کرامر به دنبال راهی برای افزودن بخار و رطوبت به کارخانه نخ‌ریسی خود بود. او برای اولین بار از اصطلاح تهویه مطبوع هوا استفاده کرد. در سال 1914 اولین منزل مسکونی متعلق به شخصی به نام چالرز گیت به سیستم های تهیه مطبوع مجهز شد. در سال 1945 روبرت شرمن توانست دستگاه‌های تهویه هوا قابل حمل و نصب در پنجره را اختراع کند.
انواع تهویه مطبوع بر اساس درجه حرارت
سیستم‌های تهویه هوا را می‌توان بر اساس درجه حرارت به سه دسته گرمایشی، سرمایشی و ترکیبی از این دو تقسیم کرد. تهویه مطبوع گرمایشی همان‌طور که از عنوان آن بر می‌آید به طرق مختلف باعث گرم شدن فضای داخلی به مقدار مشخصی می‌شود. در سوی مقابل سیستم تهویه مطبوع سرمایه قرار دارد که به روش‌های مختلفی فضاهای داخلی را خنک می‌سازد. برخی از سیستم‌های تهویه مطبوع از هر دوی از قابلیت‌ها برخوردار هستند.
انواع سیستم تهویه مطبوع بر اساس مقیاس
شاید تاکنون با واژه‌هایی همچون سیستم‌های سرمایش و گرمایش مرکزی برخورد کرده باشید. سیستم‌های سرمایش و گرمایش مرکزی در واقع نوعی از دسته‌بندی بر اساس مقیاس کاری هستند. بر همین اساس سیستم‌های تهویه مطبوع به سه دسته زیر تقسیم می‌شوند.
تهویه مطبوع محلی در کوچک‌ترین مقیاس ممکن برای مثال در یک واحد آپارتمانی با چند اتاق به کار گرفته می‌شود. این سیستم دارای منبع انرژی و سیستم توزیع مستقل است. اسپلیت‌ها نوعی از این سیستم‌ها هستند.
تهویه مطبوع مرکزی که استفاده از آن در برج‌ها و ساختمان‌های بزرگ بسیار رایج است در واقع بخش‌های مختلف ساختمان را پوشش می‌دهد. این سیستم می‌تواند سرمایشی، گرمایشی یا ترکیبی از هر دو باشد. استفاده از این سیستم‌ها برای ساختمان‌های تجاری و مسکونی بزرگ با کاهش آوردن هزینه‌ها و مصرف انرژی انتخاب بسیار مناسبی است. در این نوع تهویه مطبوع یک سیستم توزیع، گرما یا سرما را از بخش مرکزی به بخش‌های مورد نیاز انتقال می‌دهد.
تهویه مطبوع ناحیه نوع دیگری از این سیستم‌ها است که در مقیاس‌های بزرگ‌تر نسبت به دو نوع قبلی به کار برده می‌شود و می‌توانند چند ساختمان مسکونی که در کنار هم قرار گرفته‌اند را پشتیبانی کنند. عملکرد این نوع از سیستم‌ها مشابه با نوع قبلی است با این تفاوت که از قدرت بالاتری برخوردار بوده و فضاهای به مراتب بزرگ‌تری را پوشش می‌دهند.
انواع سیستم تهویه مطبوع بر اساس سیال
سیستم‌های تهویه مطبوع بر اساس نوع سیال که آب باشد یا هوا به چند نوع تقسیم می‌شوند که در ادامه به طور مشروح‌تری به هر یک از این انواع پرداخته شده است.
سیستم تهویه مطبوع تمام آب
از رایج‌ترین و ساده‌ترین سیستم‌های تهویه به شمار می‌روند. این نوع از سیستم‌ها اگرچه به آب کار می‌کنند اما تغییر آن‌چنانی در رطوبت فضا نمی‌دهد و تنها می‌توانند درجه حرارت یک محیط بسته را کاهش یا افزایش دهند. استفاده از این سیستم‌ها تحت شرایط خاصی صورت می‌گیرد. راه‌اندازی و نصب این نوع از سیستم‌های تهویه مطبوع ساده بوده و به تجهیزات کمی نیاز دارد و از طرفی نیز در مقایسه با سایر سیستم‌های تهویه کم هزینه است. نحوی کارکرد این نوع از سیستم‌ها به این‌گونه است که سرمایش و گرمایش به وسیله گردش آب گرم و سرد از دستگاه سرمایش و گرمایش مرکزی به داخل فضاهای مورد نظر تأمین می‌شود.
سیستم تهویه مطبوع تمام هوا
در سیستم‌های تمام هوا، هوای گرم یا سرد از دستگاه مرکزی که وظیفه تولید گرمایش یا سرمایش را بر عهده دارد به وسیله کانال‌هایی به فضاهای مورد نظر انتقال داده می‌شود. این سیستم‌های تهویه به تجهیزات چندان پرهزینه‌ای نیاز ندارند اما کانال‌کشی برای هوا رسانی به فضاهای مورد نظر هزینه کلی این سیستم را بالا می‌برد. سیستم‌های تمام هوا در کنترل و تنظیم هوا و رطوبت بهترین کارایی را دارند.
این سیستم‌های تهویه مطبوع به دو نوع حجم هوای ثابت و حجم هوای متغیر تقسیم می‌شوند. در حجم هوای ثابت تنظیم درجه حرارت فضا به وسیله تغییر دمای هوای ورودی صورت می‌گیرد اما در نوع حجم هوای متغیر تنظیم دمای محیط به وسیله تغییر در حجم هوای ورودی انجام می‌شود. نحوه کارکرد این سیستم هم به این‌گونه است که آب گرم و آب سرد تهیه شده به داخل کویل‌های مبدل حرارتی اتاق‌ها (مانند فن کویل) انتقال داده می‌شود. فن این دستگاه هوا را از روی کویل عبور می‌دهد و موجب گرمایش یا سرمایش اتاق‌های داخلی ساختمان می‌گردد.
سیستم تهویه مطبوع هوا و آب
این نوع از سیستم‌ها کامل‌ترین از نوع خود هستند و متعاقباً تجهیزات بسیار زیادی را طلب می‌کنند و این نکته از مهم‌ترین معایب آن‌ها نیز قلمداد می‌شود. تمامی تجهیزات در یک اتاقک مرکزی یا همان موتورخانه قرار داده می‌شوند که دستگاه‌های تهیه آب سرد و آب گرم در کنار یکدیگر فعالیت می‌کنند. دستگاه‌هایی به تولید جریان هوا و انتقال سرما و گرما اختصاص داده شده است که عمدتاً در نزدیکی فضاها و به درو از موتورخانه نصب می‌شوند.
کاربردهای سیستم تهویه مطبوع
سیستم‌های تهویه را از هر نوعی که باشند می‌توان در فضاهای مسکونی و تجاری به کار بست. هدف‌هایی که از استفاده از این سیستم‌ها دنبال می‌شود ممکن است متفاوت باشد. به طوری کلی از مهم‌ترین اهداف بهره‌گیری از سیستم تهویه می‌توان به چند مورد زیر اشاره کرد.
- کنترل و تنظیم دقیق دمای فضای بسته در مقیاس‌های مختلف
- کنترل و تنظیم میزان رطوبت یک فضا
- کنترل میزان و سرعت جریان باد و تصفیه هوا
- استفاده در محیط‌های بهداشتی مانند بیمارستان‌ها به منظور پاک‌سازی هوای محیط
سخن آخر
سیستم‌های تهویه مطبوع امروزه یکی از بخش‌های ضروری هر فضایی به شمار می‌روند. مزایای بالقوه‌ای که این سیستم‌ها به دنبال دارند باعث شده است استفاده از آن‌ها به اهداف مختلفی صورت گیرد که در بالا به مهم‌ترین آن‌ها اشاره شد. در همین راستا، گروه صنعتی کِنوکانال با مطالعات و تحقیقات خود در سال 1396 به خلأ تکنولوژی ساخت کانال‌های TDF در کشور پی برده و زمینه ورود این تکنولوژی به کشور را فراهم نمود.