تهویه مطبوع

تعريف كلي

عبارت است از سيستمي كه بتواند درجه حرارت، رطوبت، درجه تميزي و فشار مثبت يك مكان تميز را تأمين كند.

هدف :

می خواهیم از قوانین ترمودینامیکی استفاده کنیم و شرایط مطبوع را برای انسان ، حیوان ، گیاه و نگهداری کالا فراهم سازیم (با تغییر مشخصه های ترمودینامیکی هوا).اگر هوا خیلی گرم یا سرد باشد و یا خیلی خشک و مرطوب باشد ،سلامت انسان را به خطر می اندازد.

مشخصه های ترموذینامیکی هوا:

• هوا مخلوطی از N2 و  O2  ، گازهای دیگر و آب است.
• درجه حرارت :

DRY BULB (TDB) درجه حرارت خشک  – a

WET BULB (TWB) درجه حرارت مرطوب – b

• دو روش انتفال حرارت عبارتند از:

1. اختلاف پتانسیل بین نقطه A , B.

• از طریق انتفال جرم،مثلا عرق روی بدن با تبخیر خود گرمای نهان را از بدن می گیرد. این انتفال جرم به پارامترهای زیر بستگی دارد،

1. میزان تراکم C : اگر هوا خشک باشد فطرات عرق زودتر جذب محیط می شود.
2. نفوذپذیری : مثلا H2 از  Co2  نفوذپذیرتر است . انتقال جرم با این پارامتر نسبت عکس ندارد اما (M) جرم ملکولی است و با انتقال جرم نسبت عکس دارد.

• سرعت نسبی : مثلا اگر باد بوزد انتقال جرم عرق بیشتر است V_A/B

1. ضریب ثابت :

• در Dry Bulb : تنها اختلاف پتانسیل در انتقال حرارت نقش دارد.
• در Wet Bulb : هم اختلاف پتانسیل و هم انتقال جرم در انتقال حرارت موثر است.
• هر چقدر رطوبت هوا بیشتر باشد انتقال جرم کمتر صورت می گیرد و دمای ِ Dry Bulb  و  Wet Bulb به هم نزدیک می شود.
• رطوبت نسبی :

رطوبت هوا را با رطوبت هوای اشباع مقایسه می کند. هوای اشباع هوایی است که اگر رطوبت بزنیم دیگر قبول نکند. رطوبت نسبی جرم بخار آب موجود در هوا است به جرم بخار آب موجود در هوای اشباع از بخار آب . هر قدر رطوبت در هوا بیشتر باشدفشار  جزئی بخار آب در هوا بیشتر است.

• بطور کلی در یک مخلوط گاز فشار جزئی هرگاز به مقدار جرم آن در مخلوط بستگی دارد.
• رطوبت مخصوص :

مقدار رطوبت موجو د است در سک پاوند هوای خشک.

• انتالپی هوا :

هر جسم دو انتالپی دارد :

1. گرمای محسوس Sensible heat
2. گرمای نهان تبخیر Latent heat

اگر درجه حرارت هوا را بالا ببریم (گرمای محسوس)  آن را بالا برده ایم و اگر به هوا رطوبت بزنبم (گرمای نهان تبخیر) را بالا برده ایم که در هر دو حال انتالپی هوا افزایش می یابد.

• حجم مخصوص هوا :

نمودار سایکرومتریک:

این نمودار با استفاده از دو مفهوم بسیار ساده ساخته شده است. مفهوم اول بیان می‌کند که هوای داخل یک اتاق، ترکیبی از هوای خشک و بخار آب است. مفهوم دوم نیز بیان می‌کند که ترکیب بیان شده مقدار مشخصی انرژی دارد که این مقدار انرژی به دما و فشار مشخصه آن بستگی دارد.

مفهوم اول در نمودار سایکرومتریک: هوای داخل، ترکیبی از هوای خشک و بخار آب است

توجه کنید که بخار آب در هوا را در کاربردهای مختلف تهویه مطبوع Moisture یا Humidity می‌نامند.

همچنین مقدار بخار آب موجود در هوا را بر اساس نسبت جرم بخار آب بر جرم هوای خشک بیان می‌کنند. این پارامتر را «نسبت رطوبت» (Humidity Ratio) می‌نامند که با نماد W نمایش داده می‌شود. این پارامتر با استفاده از رابطه ریاضی زیر تعریف می‌شود.

نکته مهم دیگری که باید به آن اشاره کرد این است که خواص هوای مرطوب با فشار و ارتفاع، تغییر می‌کند. بنابراین نمودار سایکرومتریک معمولا بر اساس فشار استاندارد در سطح دریا رسم می‌گردد. بر این اساس در قسمت‌های باقی مانده این مبحث، فشار به صورت ثابت در نظر گرفته می‌شود. نکته مهم دیگر این است که برای بیان ارتباط میان بخار آب، هوا و دما، دو حالت مختلف را در نظر می‌گیریم که این دو حالت در ادامه مطلب مورد بررسی قرار گرفته‌اند.

حالت اول: دما ثابت باقی می‌ماند ولی مقدار بخار آب در حال تغییر است

اگر دما ثابت باقی بماند، با افزایش مقدار بخار آب موجود در هوا، «رطوبت» (Humidity) نیز افزایش می‌یابد. نکته دیگری که باید به آن توجه کرد این است که در هر دمای مشخص، یک مقدار بیشینه برای بخار آب موجود در هوا قابل تعیین است و به نقطه‌ای که این مقدار بیشینه در آن حضور دارد، نقطه اشباع می‌گویند.

در واقع زمانی که بعد از نقطه اشباع، بخار آب بیشتری به هوا اضافه شود، مقداری برابر با همان مقدار اضافه شده، به شکل قطرات مایع یا کریستال یخ شکل می‌گیرد. در هوای بیرون این قطرات مایع را به شکل مه، ابر و باران مشاهده می‌کنیم و کریستال‌های یخ را به شکل برف یا تگرگ می‌توان مشاهده کرد.

نکته مهمی که باید به آن اشاره کرد این است که نمودار سایکرومتریک تنها در شرایطی قبل از نقطه اشباع کاربرد دارد. در واقع این نمودار به بررسی آب در فاز بخار می‌پردازد و قطرات مایع یا کریستال یخ را مورد مطالعه قرار نمی‌دهد.

حالت دوم: دما در حال تغییر است ولی مقدار بخار آب ثابت باقی می‌ماند

اگر دمای هوا کاهش پیدا کند، به «خط اشباع» (Saturation Line) می‌رسد و اگر باز هم این کاهش ادامه داشته باشد، «شبنم» (Dew) شکل می‌گیرد. برای مثال، اگر یک ظرف نوشیدنی را از یخچال بیرون بیاورید و برای چند دقیقه بیرون از یخچال قرار دهید، ظرف آن مرطوب می‌شود. دلیل این موضوع این است که هوای مرطوب در تماس با ظرف سرد قرار می‌گیرد و این ظرف سرد، هوایی که با آن در تماس است را تا دمایی پایین‌تر از دمای اشباع سرد می‌کند و در نتیجه شبنم شکل می‌گیرد. این موضوع در شکل زیر به خوبی به تصویر کشیده شده است.

رطوبت نسبی:

در قسمت قبل مفهوم «نسبت رطوبت» (Humidity Ratio) بیان شد. همانطور که اشاره شد، نسبت جرم بخار آب بر جرم هوای خشک را نسبت رطوبت می‌نامند. در این قسمت برای روشن شدن مفهوم «رطوبت نسبی» (Relative Humidity)، ابتدا نمودار مربوط به ماکزیمم مقدار بخار آب در واحد جرم هوا را نسبت به دمای هوا رسم می‌کنیم. محور x این نمودار، دما را نشان می‌دهد و محور ‌‌Y آن نشان دهنده نسبت جرم بخار آب به جرم هوای خشک است.

تهویه مطبوع

همانطور که اشاره شد، منحنی نشان داده شده در شکل بالا، خط ماکزیمم بخار آب است که با عنوان «خط اشباع» (Saturation Line) یا رطوبت نسبی 100٪ شناخته می‌شود. رطوبت نسبی 100% را با نماد 100% rh نیز نمایش می‌دهند. در واقع هر نقطه موجود در خط اشباع، نشان دهنده ماکزیمم مقدار ممکن بخار آب موجود در هوای خشک و در یک دمای مشخص است.

حالت دیگری را در نظر بگیرید که در این حالت، حجم هوا تغییر نکند و در این حجم هوا و دمای معین، وزن بخار آب موجود نصف شود. این حالت را رطوبت نسبی 50٪ می‌نامند و در شکل زیر، خط مربوط به این حالت نشان داده شده است. هوا در هر نقطه از خط 50٪ رطوبت نسبی، نصف مقدار ماکزیمم بخار آب ممکن در دما و حجم مشخص را دارد.

تهویه مطبوع

مفهوم دوم در نمودار سایکرومتریک: مخلوط هوا در دما و فشار معین، مقدار مشخصی انرژی دارد

همانطور که می‌دانیم در یک دمای معین، مقدار انرژی مشخصی در مخلوط هوا و بخار آب موجود است و این انرژی به دو عامل بستگی دارد. عامل اول، دمای هوا و عامل دوم نسبت بخار آب موجود در هوا در نظر گرفته می‌شود.در واقع همانطور که بیان شد، هوا با دمای بالاتر، انرژی بیشتری دارد. اضافه کردن گرما برای افزایش دما را «گرمای محسوس» (Sensible Heat) می‌نامند. در حالت دیگر، وقتی بخار آب بیشتری در هوا است، انرژی بیشتری نیز موجود است.

بیشتر بیاموزیم:

چیلر تراکمی هواخنک

در این حالت، انرژی که بخار آب را در بر می‌گیرد ، می‌توان «گرمای نهان» (Latent Heat) نامید.اندازه انرژی کل که برابر با مجموع گرمای محسوس موجود در هوا و گرمای نهان موجود در بخار آب است را به صورت رایج، «انتالپی» (Enthalpy) می‌نامند. با افزودن انرژی به مخلوط هوا و بخار آب، انتالپی نیز افزایش می‌یابد. این افزایش انتالپی می‌تواند با اضافه کردن یک و یا هر دو شرط زیر به وقوع بپیوندد.

شرط اول این است که گرمای محسوس به هوا اضافه شود. شرط دوم نیز این است که بخار آب بیشتری به مخلوط اضافه شود و در نتیجه گرمای نهان مخلوط افزایش می‌یابد.

بیشتر بیاموزیم:

داکت اسپلیت چیست؟

در نمودار سایکرومتریک، خطوط انتالپی ثابت، شیب دارند و از بالای سمت چپ به قسمت پایین سمت راست کشیده شده‌اند. این خطوط با عنوان انتالپی یا Enthalpy در نمودار سایکرومتریک مشاهده می‌شوند. این موضوع در شکل زیر به خوبی به تصویر کشیده شده است.

توجه کنید که انتالپی صفر، یک مقدار دلخواه است که در اینجا، مقدار انتالپی صفر به دمای 0oF و رطوبت مخصوص صفر نسبت داده شده است. واحد انتالپی نیز در نمودارهایی که واحد آن‌ها به صورت واحد انگلیسی است برابر با Btu/lb در نظر گرفته می‌شود.

استفاده از نمودار سایکرومتریک:

• نمودار سایکرومتری برای شرایط هوا در سطح دریا داده شده است
• برای مناطق غیر همسطح با دریا باید با استفاده از جدول زیر شرایط را تصحیح کرد
• نقطه شبنم و رطوبت نسبی مستقل از ارتفاع منطقه است
• رطوبت ویژه و انتالپی با فشار هوا تغییر و در نتیجه باید اصلاح شوند
• انتالپی هوای مرطوب را مستقیما نمی توان از چارت خواند. باید توسط مقدار انحراف انتالپی مقدار آن را اصلاح کرد

تهویه مطبوع

شكل زير نماي ساده ي يك تهويه ي مطبوع را نشان مي دهد.

سيستم هاي گرمايش:

• گرمايش با آب گرم
• گرمايش با هواي گرم
• گرمايش با بخار آب
• گرمايش با الكتريسته
• گرمايش با تشعشع

سيستم هاي سرمايش:

• سيستم تبخيري
• سيستم چيلر تراكمي
• سيستم چيلر جذبي
• سيستم انژكتوري

سيستم تبخيري:

آب در برخورد با هواي گرمتر از خود، گرماي هوا را جذب كرده و بخار مي شود. در اين فرايند، دماي هوا مقداري پايين مي آيد و اساس كار سيستم تبخيري چنين است كه هنگام پاشيده شدن آب به زمين گرم فرايند تبخير رخ مي دهد . سپس دما كاهش مي يابد و هواي اطراف خنك مي شود.

سيستم انژكتوري :

اين سيستم نيز يك ماشين مبرد است كه كاربرد چنداني ندارد.

چيلر:

چيلر يك مبدل حرارتي است كه آب سرد جرياني در كويل هو اساز يا فن كويل را تهيه مي كند. چيلرها از نظر سيستم تبريد به دو دسته ي تراكمي، تبخيري و جذبي تقسيم مي شوند و از نظر ساخت مي توان آنها را به سه دسته ي زير تقسيم کرد:

١. کمپرسوري

٢. جذبي

٣. سانتريفوژ

تهویه مطبوع

انواع چيلر جذبي:

Single pressture LPS

Double pressture bar

Hot water

Warm water

Direct effect

بهترين نوع چيلر هاي جذبيSingle pressure LPS & Double pressure bar مي باشند

شعله مستقيم  یا Direct effect  داراي ظرفيت هاي محدودي مي باشند.

تهویه مطبوع

چيلر جذبي از اجزاي زير تشكيل شده است :

اواپراتور – جذب كننده – ژنراتور كندانسور – مبدل حرارتي – پمپ و وسايل كمكي ديگر

تهویه مطبوع

قسمت هاي اصلي يک چيلر تراكمي عبارتند از :

الف)کمپرسور

ب)کندانسور

ج) شير انبساط

د) اواپراتور

تهویه مطبوع

تجهيزات اضافي که معمولاً روي چيلر نصب مي شوند به شرح زير است :

روي لوله مايع از کندانسور بترتيب شير سرويس، شير تغذيه گاز به سيستم، فيلتر خشک کن ، شيرسلونوئيدي، سايت گلاس و شير انبساط نصب مي شود.

در روي اواپراتور آنتي فريز و ترموستات نصب مي شود . روي کمپرسور در قسمت ورودي يا مکش و خروجي گاز دو عدد گيج فشار سنج نصب مي شود، همچنين دوعدد گيج فشار سنج بر روي پمپ روغن که يکي در فشار پايين و ديگري در  فشار بالاي پمپ وصل مي شود که کار آنها نشان دادن ميزان فشار است.

به قسمت هاي بالا يعني رانش و يا High _ Low pressure يک کنترل فشار بالا و پايين بنام هاي مکش نصب گرديده است. چنانچه فشار از حد تنظيم زيادتر يا کمتر گردد برق چيلر قطع مي شود. که اختلاف فشار بالا و پايين روغن را در حد تنظيم oil _ pressure يک کنترل فشار روغن نگه مي دارد و چنانچه از اين حد اضافه گردد چيلر خاموش مي شود . ديگري هيتر روغن مي باشد که قبل از روشن کردن چيلر روغن را گرم و آماده مي کند و در زمان روشن بودن چيلر، هيتر را از مدار خارج مي کند.

روي کندانسور نيز شير اطميناني قرار دارد که بالاي فشار نرمال گاز را تخليه مي کند

تهویه مطبوع

لورم ایپسوم متن ساختگی با تولید سادگی نامفهوم از صنعت چاپ و با استفاده از طراحان گرافیک است. چاپگرها و متون بلکه روزنامه و مجله در ستون و سطرآنچنان که لازم است و برای شرایط فعلی تکنولوژی مورد نیاز و کاربردهای متنوع با هدف بهبود ابزارهای کاربردی می باشد. کتابهای زیادی در شصت و سه درصد گذشته، حال و آینده شناخت فراوان جامعه و متخصصان را می طلبد تا با نرم افزارها شناخت بیشتری را برای طراحان رایانه ای علی الخصوص طراحان خلاقی و فرهنگ پیشرو در زبان فارسی ایجاد کرد.

مینی چیلر چیست؟

www.radcoir.ir