هواساز

هواساز (Air Handling Unit)

هواسازدستگاهی است که جهت تولید هوا درتهویه مطبوع در حالتهای سرمایش و گرمایش کاربرد دارد. هواساز معمولاً از جعبه فلزی بزرگی است که شامل دمنده، کویلهای گرم و سرد، فیلتر، محفظه اختلاط ، تجهیزات کنترلی، صداگیر، لرزه  گیر، دمپر و رطوبت زن تشکیل شده است. در واقع هواسازها فن کویل های بزرگی می باشند که مطابق با کاربری، از فیلترها وجت فن های مختلف استفاده می گردد و در تولید هوای سرد و گرم و هوای تمیز جهت بیمارستانها و سالنهای تولید که نیاز به هوای تمیز دارند مورد استفاده قرار میگیرند. هواساز در مدلهای مختلف میباشد هواساز تک پره هواساز پروانه دبل در هواساز تک پره یا یکطرفه هواساز دارای یک ورودی و یک خروجی استاندارد میباشد که از این مدل هواساز در موارد بسیارزیادی استفاده میشود. در هواسازهای  بزرگتر و صنعتی شاهد هستیم، غالبا از یک سری قابهای مربعی بزرگ و فولادی استفاده شده است که در پشت آنها پانلهای عایق به کار گرفته شده است. با چنین طراحی در دستگاه های هواساز بزرگ شاهد کمتر شدن سر و صدا هستیم وهمچنین میزان افت حرارتی دستگاه در این حالت بسیار کم خواهد بود. مدلهای صنعتی معمولاً در اندازه­ های چند متری طراحی و ساخته شده اند. حجیم بودن و بزرگ بودن دستگاههای فوق به منظور بالا بردن میزان استحکام آنها است که و در زیر دستگاه از فولادهای ریلی (ناودانی) مانند استفاده شده است

چنانچه مایلید یکی از انواع هواساز را سفارش دهید و یا در تهیه هواساز مناسب نیاز به مشاوره دارید، با کارشناسان نیک فن تماس حاصل فرمایید.

انواع هواساز

هواساز معمولی

از هواساز معمولی در مکانهای تجاری و سالنهای صنعتی – تولیدی مورد استفاده قرار میگیرد. هواساز معمولی از ساده ­ترین نوع هواسازها می­باشد که معمولاً دارای 4 ردیف کویل سرمایی و 2 ردیف کویل گرمایی و فن فوروارد می­باشند. ساده ­ترین نوع فیلتر نیز در این دسته استفاده می­شود.

هواساز فول فرش (Full Fresh)

هواساز فول فرش در فضاهایی که نیاز کامل به هوای تازه دارند کاربرد دارد و فن بک ­وارد درهواساز فول فرش استفاده شده است معمولاً دریچه برگشت درهواساز فول فرش تعبیه نشده و از کویل 6 ردیفه سرمایی و دو یا سه ردیفه گرمایی استفاده می­شود.در فضاهای بیمارستان بیشترین کاربرد را دارد که فیلترهای درهواساز فول فرش آلومینیومی و کیسه­ ای می باشد.

هواساز هایژنیک

هواساز هایژنیک به لحاظ ساختارکلی با چند تفاوت شبیه هواسازهای فول فرش می­باشند که فیلترهای هپا و اولپا در این نوع هواساز اضافه خواهد شد و فن مورد استفاده در این نوع هواساز از نوع بلاگ فن  و جنس بدنه از استیل خواهد بود.به منظور استفاده از هوای تمیز جهت اتاق عمل و اتاق های تمیز (Clean Room) از این نوع هواساز استفاده می­شود.

ساختار هواساز (بدنه دستگاه)

دور تا دور هواساز را با فریمهای فلزی و پانلهای توپر با توجه به پیکربندی اجزای سیستم ساخته می شود. بخشهای داخلی کانالهای فلزی تک لایه است که با پانل توپر فلزی روکش شده است. فلزها در بدنه سیستم جهت کارکرد طولانی مدت گالوانیزه شده است. هواسازهای بزرگتر از قابهای فولادی مربعی با دو لایه روکش و پانلهای عایق ساخته می­شوند. چنین طراحی افت حرارتی دستگاه و سر و صدا را نیز کم می­کند. این هواسازها گاهی تا چندین متر طول دارند و در کانالهای دنبال هم ساخته می­شوند و برای استحکام و مقاومت آنها از فولادهای ریلی در زیر دستگاه استفاده می­کنند

اجزای هواساز

فیلتر

فیلترهواسازها بسته به میزان تصفیه هوا در امتداد هم تعبیه خواهند شد تا به ترتیب از ذرات درشت به ریز هوا را تصفیه کنند. فیلترهای هواسازپانلی از لحاظ جایگزینی و نگهداری، ارزانتر از فیلترهای هواساز کیسه ­ای می باشد.عمر کارکرد یک فیلترهواساز با نظارت برافت فشار جریان هوا ارزیابی شده، که توسط یک فشارسنج یا یک سوییچ فشار متصل به سیستم کنترلی ساختمان آلارم می­دهد. یعنی اگر فیلترهواساز کثیف شده باشد هوا را از خود عبور نمی ­دهد،حال اگر فیلتر گرفتگی داشته باشد، از آنجایی که فن مدام در حال کار است و هوا را می­راند به فیلتر فشار وارد می­کند و باعث افتادن آن می­شود در نتیجه هوای آلوده به کانالها راه پیدا می­کند.

کویلهای سرد و گرم

هواسازها برای تهیه هوا و رطوبت مناسب نیاز به تولید گرما و سرما دارند. در نیتجه هوا با عبور از روی این کویلها گرم یا سرد خواهد شد، کویلها از آب داغ در گرمایش و آب سرد در سرمایش استفاده خواهند کرد. جنس کویلهای هواساز از مس یا فن آلومینیومی برای انتقال حرارت بهتر می­باشند. آب داغ کویلهای هواساز توسط بویلر و آب سرد توسط  چیلرفراهم خواهد شد .سنسورهای دما درجه حرارت کویلهای هواساز را نظارت می­کنند. اگر رطوبت مورد نیاز باشد کویل سرد بیش از حد خنک شده تا به نقطه شبنم رسیده و تراکم اتفاق بیافتد. کویلهای هواساز گرم بلافاصله بعد از کویلهای سرد قرار دارد تا هوا را بازگرمایش کند و به دمای مطلوب برساند. این کار کاهش سطح رطوبتی هوا را تأمین می­کند

رطوبت زن

غالبا درهواسازها  آب و هوای سرد که حرارت، مداوم باعث خشکی هوا شده و ناراحت­ کننده است، کنترل رطوبت امری ضروری است.رطوبت زن­ها انواع مختلفی در هواسازها دارند.

دمنده

در هواساز ها فن­هایی وجود دارد که با الکتروموتور القایی به حرکت درمی آید تا هوا را جا به جا کند. فن­ها ممکن است با دور ثابت یا متحرک گردش کنند تا حجم هوای متغیری را وارد سیستم کند. سرعت جریان نیز توسط پره ­های ورودی یا دمپر خروجی کنترل می­شود.این دمنده­ ها به سه دسته بک­ وارد ، فوروارد و بلاگ تقسیم می­شوند.

تجهیزات کنترلی

برای هواسازها کنترل بخشهای مختلف از جمله سرعت جریان هوا، دمای هوا، درجه حرارت هوای مخلوط شده، رطوبت، کیفیت هوا امری ضروری می باشد. کنترلر ممکن است یک ترموستات ساده خاموش / روشن یا سیستم پیچیده کنترل هوشمند ساختمانی داشته باشد.

محفظه اختلاط

به منظور حفظ کیفیت هوای داخل ساختمان، هواسازها تا حدی اجازه ورود هوا از خارج به داخل را دارند. در آب و هوای معتدل، مخلوط کردن مقدار مناسب هوای خنک بیرون با هوای گرم برگشتی می­تواند دمای مطلوب را فراهم کند. در محفظه اختلاط دمپرهایی برای کنترل ورود هوای تازه و هوای برگشتی تعبیه شده است.

لرزه­ گیر 

فن ­ها در هواسازها لرزه ­های شدیدی ایجاد می­کنند و سر و صدای لرزش را به داخل ساختمان منتقل می­کنند برای جلوگیری از این امر لرزه­ گیرها را درست قبل و بعد از هواساز یا میان فن­ها نصب می­کنند.

هواساز یکی از مهمترین اجزای سیستم های تهویه مطبوع می باشد. همانطور که می دانیم یک هواساز از بخشهای مختلفی از قبیل فیلتر، کویل جعبه تقسیم کننده و مهمترین قسمت که فن است، تشکیل گردیده است. فن بعنوان قلب یک هواساز می باشد و اساس عملکرد هواساز که چرخش فن و گردش هوا می باشد، توسط فن صورت می گیرد. به همین دلیل انتخاب فن هواساز امری بسیار کلیدی در راندمان و بازدهی هواساز محسوب می گردد. یکی از مهمترین قسمت ها در میزان مصرف انرژی ساختمان، فن می باشد. همانطور که در شکل زیر نمایش داده شده یکی از بخش های مهم در انتقال انرژی ، هواساز ها می باشند. بنابراین رعایت نکات استاندار در طراحی و انتخاب صحیح اجزای آن ضروریست. انتخاب فن و مبدل های حرارتی یکی از مهمترین فرایند های طراحی هواساز می باشد که در این مقاله به آن می پردازیم.

همان طور که می دانیم هواساز ها را براساس ظرفیت هوادهی تقسیم بندی می کنند. در هواسازها واحد هوادهی براساس فوت مکعب بر دقیقه تقسیم بندی می کنند. که با حروف اختصاری CFM بیان می گردد. حال جهت تعیین این هوادهی هواساز باید فن آن را به صورت درست انتخاب گردد. جهت انتخاب صحیح فن برای هواساز باید ابتدا انواع فن ها شناخته و قوانین حاکم بر آن ها را بررسی کرده تا بتوان فن درست انتخاب گردد.

انواع فن هواساز

فن در سیستم تهویه مطبوع به دو دسته سانتی فیوژ و آکسیال تقسیم می شوند.

فن های آکسیال دارای ظرفیت هوادهی بالا و فشار استاتیک پایین می باشد و فن های سانتریفیوژ دارای عملکرد برعکس آن می باشد. این فن ها دارای هوادهی پایین و میزان فشار استاتیک بالا می باشد. در هواسازها از فن های سانتریفیوژ برای هوادهی و چرخش هوا استفاده می گردد.

فشار استاتیک و هوادهی

فشار استاتیک و هوادهی دو مولفه اصلی در انتخاب فن ها می باشد. در تمامی فن ها یک نمودار برحسب فشار و هوادهی که نشانگر خاصیت یک فن است نمایش داده می شود. و برحسب آن انتخاب می گردد.

این نمودار، با آزمایش فن در آزمایشگاه و اندازه گیری فشار استاتیک و مقدار هوادهی در نقاط مختلف رسم می گردد. در هواسازها مقدار افت فشار برحسب اینچ ستون آب معرفی می گردد و در نمودار ها نمایش داده می شود.

اولین قانون در فن ها، دور موتور فن می باشد. هرچه دور موتور بالاتر باشد میزان هوادهی و فشار بالاتر می رود.

همچنین با افزایش دور فن مقدار فشار استاتیک و نیروی موتور مورد نیاز نیز مطابق با فرومول های بالا تغییر می کند. برای طراحی یک هواساز باید تمام اجزای آن با دقت طراحی و انتخاب گردد.

انواع فن های هواساز

در هواسازها معمولا از فن های سانتریفیوژ استفاده می گردد. این فن ها از یک محور گرداننده با تعدادی تیغه شعاعی که در داخل محفظه حلزونی محور قرار گرفته اند، تشکیل شده است. هوا در جهت محور فن وارد می گردد و از جهت عمود بر محور تیغه ها خارج می شود. این فن ها به دلیل کارکردکم صدا و کارایی عملیاتی کافی در فشارهای زیاد مورد استفاده قرار می گیرند. این هواسازها به این گونه می باشند که در حالی ورودشان به هواساز با مقطع بزرگ می باشد، خروجی کانال آن ها با مقطه نسبتا کوچک اتصال می یابد. جریان هوا در این بادبزن ها برحسب مقتضیات توزیع هوا، به سادگی توسط وسایل کنترلی، قابل تنظیم است. این فن ها می توانند به طور مستقیم یا توسط پولی و تسمه به موتور اتصال یابند. این فن ها بر حسب انحنا تیغه به سه دسته زیر تقسیم می شوند.

فن های سانتریفیوژ forward

در این نوع فن ها انحنا تیغه در جهت چرخش محور می باشد. بطوریکه در منحنی مشخصه این نوع فن در هواساز، فشار استاتیک فن با افزایش دبی هوای خروجی از هواساز تا میزان ۲۰ % ظرفیت فن کاهش یافته است. بعد از آن با افزایش دبی تا میزان ۴۰% ظرفیت فن افزایش می یابد. از این نقطه به بعد با افزایش دبی هوا، فشار استاتیک فن به شدت افت می کند. همچنین افزایش دبی هوای فن هواساز ، باعث نیاز به قدرت موتور خواهد گرفت. این افزایش یا کاهش می تواند توسط تغییر قطر پولی و یا تغییر در دمپر صورت گیرد.

همان طور که عنوان شد این فن ها در سرعت نسبتا پایین و حجم هوادهی بالا در فشار استاتیک پایین عمل می کند. حداکثر مقدار فشار استاتیک این فن ها در هواساز ها تا مقدار ۵ اینچ ستون آب می باشد.

دامنه انتخابی این فن های forward هواساز دامنه انتخابی بین ۳۰ درصد تا ۸۰ درصد رنج انتخابی مطابق با نمودار  دبی و فشار استاتیک فن هواساز را دارد.

در صورتی از ناحیه ۳۰ درصد کمتر برویم، ممکن است فن در ناحیه بی ثباتی عملکرد داشته باشد. همچنین در صورتی که بعد از ۸۰ درصد انتخاب کنیم از بازده فن و با سر و صدای زیاد کار می کند.

فن های backward

دومین دسته از فن های سانتریفیوژ برای هواساز ها می باشد. در این نوع فن ها انحنای تیغه در جهت عقب یعنی خلاف جهت چرخش محور می باشد. با نگاهی به منحنی مشخصه این نوع باد فن هواساز در می یابیم که فشار استاتیک با افزایش دبی هوای خروجی از هواساز تا میزان ۲۰ درصد ظرفیت فن افزایش یافته و سپس با افزایش دبی، نقصان می یابد. قدرت نیز با افزایش دبی به میزان ۶۵ درصد افزوده شده، و از آن به بعد رو به نقصان می رود. بنابراین موتور این فن های هواساز نباید تحت اضافه بار قرار گیرد.

این فن ها در مقایسه با فن های forward، دارای تعداد کمتری تیغه بلور می باشند اما سنگین تر می باشند. به همین خاطر برای کار در دورهای بالاتر طراحی شده اند. این فن ها برای هوادهی کمتر در فشار استاتیک بالا عملکرد دارند. فشار نرمال کاری آن بین ۴ تا ۱۰ اینچ ستون آب می باشد. سرعت کاری فن های back ward تقریبا دو برابر فن های forward می باشد.

بازه انتخابی این فن ها همانند شکل بالا بین۴۰ درصد تا ۸۵ درصد می باشد. در صورتی کمتر ۴۰ در صد باشد در ناحیه ناکارمد و بی ثبات قرار می گیرد. و در صورتی که در بالاتر از ۸۵ درصد قرار گیرد، دچار کارکرد با صدای بالا می گردد. البته بهترین ناحیه انتخابی بین ۵۰ تا ۶۵ درصد می باشد که دارای بالاترین فشار استاتیک می باشد.

فن های Airfoil

این فن ها نیز ساختار آیرودینامیکی همانند فن های backward دارند. و تفاوت آن در تیغه فن می باشند که دارای پره هایی با دو ضخامت می باشند. این تغییر باعث افزایش کارآمدی و کاهش چشمگیر تولید صدا شده است.

بازه انتخابی این فن ها در نمودار دبی، فشار استاتیک همانند نمودار زیر به صورت از بازه ۵۰ درصد تا ۸۵ درصد می باشد.

محاسبه مقاومت سیستم

حال بعد تعیین نمودن نمودار فن هواساز، باید نمودار سیستم را مشخص کنیم. اکنون باید با محاسبه افت کانال کشی، دمپرها، دریچه ها وکویل ها را مشخص کرده مقدار مجموع آن را محاسبه نمود. در این حالت مطابق شکل بالا با محاسبه طولانی ترین مسیر کانال کشی مقدار افت فشار بدست می آید. همچنین با تجمیع تمام هوادهی دریچه ها مقدار دبی کل هوا را بدست می آوریم. با قرار دادن این نقطه در نمودار دبی فشار فن هواساز، مدل فن انتخاب گردید است و مقدار دقیق هوادهی مشخص می گردد.

همان که می دانیم بین فشار استاتیک هواساز و هوادهی رابطه زیر برقرار است.

طبق این رابطه نمودار مقاومت سیستم را رسم نموده و با نمودار عملکرد فن تقاطع می دهیم.

پس از بدست آوردن نمودار سیستم، با ترسیم نمودار فن در دور های مختلف و مدل های مختلف فن هواساز، تقاطع دو نمودار مدل فن در دور مورد نظر را پیدا کرده و فن را برای هواساز انتخاب می کنیم.

چگونگی انتخاب فن های هواساز

ابتدا در اولین قدم تعیین نوع فن با توجه به کاربری و فشار استاتیک مورد نیاز جهت تامین دبی هوای مورد نیاز می باشد در صورتی که فشار مورد نیاز کمتر از مقدار ۴ اینچ ستون آب باشد، فن های forward بهتر و اقتصادی تر می باشد. در غیر این صورت باید از فن های backward استفاده گردد.

انتخاب کمپانی مناسب جهت خرید و انتخاب فن یکی از مهمترین ارکان کیفیت هواساز می باشد. شرکت nicotra و comefri دو کمپانی بزرگ تولید انواع فن های مورد استفاده در هواساز ها می باشد. که هر دو کمپانی دارای نرم افزارهای انتخاب فن می باشند. در این نرم افزارها مقدار هوای مورد نیاز و فشار استاتیک مورد نیاز را وارد کرده و همچنین دمای هوا و چگالی هوای مورد نظر در ارتفاع شهر مورد نظر باید در نظر گرفته شود. که طبق خروجی این نرم افزار نمودارهای فن های هواساز، مدل فن، دور چرخش و قدرت موتور مورد نیاز به کاربر عرضه می گردد. که مطابق با توصیه شرکت تولید کننده بهتر ۲۰ درصد مقدار توان موتور را به عنوان ضریب اطمینان افزایش می دهیم. نمونه ای از انتخاب فن توسط نرم افزار شرکت comefri آورده شده است.

گردآوری شده از بهفیکس