تاکنون مطالب مختلفی را در رابطه با تاسیسات ساختمان در مهندس یار منتشر کرده ایم که تعدادی از آن ها رایگان بوده و تعدادی هم جزء محصولات غیر رایگان هستند. امروز و در این نوشته قصد داریم یک مطلب نسبتاً جامع را در خصوص موتورخانه و نقش و جایگاه آن در تاسیسات ساختمان ارائه نماییم. توجه کنید که مبحث تاسیسات مکانیکی ساختمان دنیای بزرگ و در حال تغییر دائمی است و نمی توان صرفاً با گذراندن یک یا چند مجموعه آموزشی در آن به تسلط کامل رسید. در ادامه با خواندن این مطلب ارزشمند با ما باشید.
موتورخانه
موتورخانه (mechanical room) قلب تپنده‌ی ساختمان‌های مسکونی، اداری و تجاری است. موتورخانه محلی است که اکثر تجهیزات مکانیکی ساختمان در آن قرار دارد. هواسازها، بویلرها، چیلرها، مبدل‌های حرارتی، آب‌گرم‌کن‌ها، مخزن‌ها، پمپ‌ها، ژنراتورهای پشتیبان و حتی موتور آسانسورها همگی جزو تجهیزات مکانیکی هستند که در موتورخانه‌ها پیدا می‌شوند. تمام لوله‌ها و شیرهایی که گرما، آب و هوا را در ساختمان‌ها کنترل می‌کنند و همچنین سیستم‌های ایمنی اغلب در موتورخانه قرار دارند.
تجهیزاتی که در یک موتورخانه پیدا می‌شوند، وابسته به نیازهایی است که ساختمان طلب می‌کند و همچنین قوانین نظام‌مهندسی نیز در تعداد و نوع این تجهیزات تأثیر دارد. برای مثال، بویلرها را می‌توان برای گرم کردن هوای ساختمان از طریق ارسال آب گرم از لوله‌ها یا استفاده‌ی مستقیم از آب گرم در آشپزخانه یا حمام به کار گرفت.
محل موتورخانه ساختمان
طراحی موتورخانه باید به‌گونه‌ای باشد که تجهیزات با نظم مناسب قرار گرفته و امکان تخلیه‌ی آب در مواقع اضطراری وجود داشته باشد. همچنین، فضای بین تجهیزات باید به‌گونه‌ای باشد که بازرسی مکرر از تجهیزات و تعمیر آن‌ها به‌راحتی ممکن باشد. همچنین تهویه‌ی مناسب اتاق برای جلوگیری از گرم شدن بیش‌ازحد تجهیزاتی مانند بویلرها و گرم‌کن‌ها ضروری است.
وابسته به محل موتورخانه، ممکن است ارتعاش تجهیزات باعث آزار ساکنین ساختمان‌ها شود که این مورد نیز باید در طراحی در نظر گرفته شود. همچنین صدای برخی از تجهیزات ممکن است چالشی باشد که اتاق‌های نزدیک به موتورخانه با آن روبه‌رو باشند و به همین دلیل، در طراحی ساختمان و موتورخانه، در نظر گرفتن این مورد نیز ضروری است.
پس از آشنایی با کلیات یک موتورخانه، در این مقاله سعی بر بررسی تجهیزات متداولی که در موتورخانه‌ها پیدا می‌شوند، داریم. در ادامه، هرکدام از این دستگاه‌های مکانیکی را به‌طور جداگانه بررسی می‌کنیم.
بویلر
بویلر (Boiler) جزو متداول‌ترین تجهیزاتی است که در صورت وجود موتورخانه در ساختمان، می‌توان یافت. بویلرها سیستم‌های گرمایشی هستند که از آب برای انتقال حرارت استفاده می‌کنند. استفاده از بویلرها مزایای فراوانی دارد که مهم‌ترین آن، پایداری دمای ساختمان است. همچنین بویلرها بازده بالاتری از بسیاری از سیستم‌های گرمایشی مانند بخاری‌ها دارند و به دلیل عدم استفاده از هوا، تقریباً بدون صدا کار کرده و هیچ گردوغبار و آلودگی در حین استفاده از آن‌ها منتقل نمی‌شود.
دو نوع بویلر براساس سوخت مصرفی در ساختمان‌ها استفاده می‌شود. نوع اول، از گاز طبیعی به‌عنوان سوخت استفاده می‌کند. تقریباً تمام ساختمان‌هایی که به گاز طبیعی دسترسی دارند، از این نوع سوخت استفاده می‌کنند. درصورتی‌که این دسترسی وجود نداشته باشد، از نفت به‌عنوان سوخت بویلر استفاده شده و از مخزن‌های بزرگی برای ذخیره‌ی نفت استفاده می‌شود که ظرفیت آن‌ها بین 1000 تا 4000 لیتر است.
همچنین براساس سیال خروجی از بویلر، دو نوع کلی از بویلرها وجود دارند: بویلرهای بخار و بویلرهای آب گرم. در بویلر بخار، آب پس از گرم شدن، جوشانده شده و به بخار با فشار بالا تبدیل می‌شود و سپس این بخار برای گرم کردن هدف، فرستاده می‌شود. استفاده از بویلرهای بخار تنها در ظرفیت‌های بالا به‌صرفه است و به همین دلیل، این سیستم‌ها را تنها در ساختمان‌های بزرگ یا برخی از ساختمان‌های قدیمی می‌توان یافت. در بویلر آب گرم، آبی که با استفاده از احتراق سوخت گرم شده، به‌طور مستقیم استفاده می‌شود. در اکثر سیستم‌های خانگی گرمایش مرکزی از بویلرهای آب گرم استفاده می‌شود.
بویلرهایی که توسط کارخانه‌های مختلف تولید می‌شوند، در دو مدل با بازده استاندارد و بازده بالا به بازار عرضه می‌شوند. مدل‌هایی که بازده استاندارد دارند، اندکی ارزان‌تر از مدل‌هایی با بازده بالا بوده و بازده آن‌ها در حدود 84 درصد است. بویلرهایی با عنوان بازده بالا شناخته می‌شوند که بازده آن‌ها بالاتر از 90 درصد باشد.
نحوه‌ی کار بویلر
هر دو نوع بویلر گازی و نفتی از احتراق کنترل‌شده‌ی سوخت برای گرم کردن آب استفاده می‌کنند. کلیدی‌ترین اجزای بویلرها شامل مشعل، محفظه‌ی احتراق، مبدل حرارتی و کنترلرها است.
مشعل، سوخت و اکسیژن (هوا) را مخلوط کرده و به همراه دستگاه احتراق، بستر اشتعال محصولات سوختی را فراهم می‌کند. اشتعال در داخل محفظه‌ی احتراق انجام می‌شود و گرمایی که در این فرایند به وجود می‌آید، با استفاده از مبدل حرارتی به آب منتقل می‌شود. تمام کمیت‌های کاری بویلر مانند احتراق، اشتعال مشعل‌ها، نرخ سوخت ورودی، هوای ورودی، دمای آب و فشار بویلر توسط کنترلرها مدیریت می‌شود.
آب گرمی که در بویلر ایجاد شده، توسط لوله‌ها پمپاژ شده و در تمام دستگاه‌های ساختمان، پخش می‌شود. این دستگاه‌ها شامل کویل‌های آب گرم، رادیاتورها، هواسازها و پایانه‌ها می‌شود. درصورتی‌که از بویلر بخار استفاده شود، بخار تولیدی بدون کمک دستگاه خارجی و تنها با استفاده از فشار خود، به سمت قسمت‌های کم‌فشار می‌رود. این بخار را می‌توان به‌صورت مستقیم در دستگاه‌هایی که توسط بخار تغذیه می‌شوند یا به‌صورت غیرمستقیم در مبدل‌های حرارتی استفاده کرد.
اجزای بویلر
مشعل
مشعل، قسمتی از بویلر است که درون آن، هوا با سوخت مخلوط شده و می‌سوزد. پس از مشعل، گازهای حاصل از احتراق که دمای بالایی دارند، وارد بویلر و مبدل حرارتی می‌شوند. برای اینکه احتراق به‌صورت کامل و بدون آلودگی انجام شود، وجود هوای کافی ضروری است؛ بنابراین برای حفظ بازده بویلر، باید مشعل عملکرد صحیحی داشته باشد.
محفظه احتراق
محفظه‌ی احتراق در بویلرها که محل قرارگیری مشعل‌ها و انجام فرایند احتراق است، معمولاً از چدن یا فولاد ساخته می‌شود. دمای داخل این بخش می‌تواند به‌سرعت به چند صد درجه برسد؛ به همین دلیل، محفظه‌ی احتراق در معرض خزش بوده و باید توانایی تحمل تنش‌های حرارتی بالا را داشته باشد. این محفظه، مکانی امن برای انجام فرایند احتراق فراهم می‌کند. با گذشت زمان، ممکن است محفظه‌ی احتراق، دچار خوردگی یا ترک شود و به همین دلیل، این بخش جزو قسمت‌هایی است که باید به‌طور منظم بازرسی شود.
مبدل حرارتی
مبدل حرارتی بخشی است که گرمای تولیدشده در بویلر به آب منتقل می‌شود و این قسمت، شامل لوله‌هایی است که از چدن یا فولاد ساخته می‌شود اما در بویلرهایی با اندازه‌ی کوچک، از لوله‌های مسی یا لوله‌های فولادی پوشانده‌شده با مس استفاده می‌شود.
دودکش
محل خروج گازها یا دودکش، کانالی است که گازهای حاصل از فرایند احتراق را به سمت بیرون، هدایت می‌کند. معمولاً این کانال از فولاد ساخته می‌شود اما درصورتی‌که در گازهای خروجی چگالش وجود داشته باشد، محفظه‌ی احتراق باید از فولاد ضدزنگ ساخته شود تا در مقابل مواد خورنده‌ی حاصل از فرایند چگالش، مقاومت داشته باشد. نکته‌ی دیگری که در دودکش اهمیت دارد، فشار مثبت یا منفی آن است. این فشار، نحوه‌ی اتصال لوله‌ها و اتصالات خروجی را مشخص می‌کند.
کنترلر
کنترلر بویلر وظیفه‌ی نظارت و تنظیم کمیت‌های بویلر برای تولید منظم، کارآمد و امن آب گرم یا بخار را دارد. مهم‌ترین اهرم کنترلی در بویلرها، تعیین نرخ سوخت است که از طریق اندازه‌گیری دمای خروجی آب گرم یا بخار انجام می‌شود. علاوه بر کنترلر اصلی، کنترلرهای ایمنی نیز در بویلر وجود دارند که دارای سنسورهایی برای تشخیص فشار و دمای بالای آب، فشار پایین یا بالای سوخت، سطح پایین یا بالای آب و وضعیت شعله است.
درصورتی‌که هر یک از این کمیت‌ها به مقداری که از قبل مشخص‌شده برسد، کنترلر مربوط به سنسورها، مدار الکتریکی را خاموش می‌کند تا بویلر از کار افتاده و از آسیب رسیدن به آن جلوگیری شود. مثلاً اگر فشار بویلر از فشاری برسد که عنوان حد بالای فشار مشخص شده است، کنترلر، شیر سوخت را می‌بندد تا از منفجر شدن بویلر جلوگیری شود. همچنین برای ایمنی بیشتر، از آشکارسازهایی برای بررسی وضعیت فرایند احتراق استفاده می‌شود. این آشکارسازها شامل میله‌های شعله و اسکنرهای فرابنفش یا مادون‌قرمز هستند که وضعیت شعله را تشخیص داده و در صورت احتراق ناقص یا دیگر شرایط از پیش تعیین‌شده، احتراق را متوقف می‌کنند.
پمپ سیرکولاتور
از دیگر اجزای بویلرها، پمپ سیرکولاتور است که تنها در بویلرهای آب گرم استفاده شده و وظیفه‌ی این پمپ، به گردش درآوردن جریان آب گرم در هواساز، کویل‌ها یا رادیاتورها است. همچنین پمپ سیرکولاتور وظیفه‌ی برگرداندن آب به بویلر را بر عهده دارد. برخلاف قطعات بویلر که ثابت هستند، پمپ دارای قطعات متحرک بوده و به همین دلیل احتمال ایجاد مشکل در آن بیشتر است. به همین دلیل، پمپ‌ها نیاز به بازرسی و سرویس منظم دارند.
انواع بویلر
بویلر لوله آتشی
در بویلرهای لوله آتشی، گازهای داغ حاصل از احتراق، مستقیماً به سمت لوله‌های آب هدایت می‌شوند. این بویلرها معمولاً برای ظرفیت‌های پایین تا متوسط استفاده می‌شوند. در شکل زیر، نحوه‌ی قرارگیری مشعل و لوله‌های بویلر لوله آتشی را مشاهده می‌کنید.
بویلر جوش‌آور
در بویلرهای جوش‌آور، از لوله‌هایی برای انتقال آب بویلر از بین گازهای داغ در حین فرایند احتراق استفاده می‌شود تا گرمای این گازها از دیواره‌ی لوله‌ها به آب منتقل شود. آب بویلر با استفاده از مکانیسم همرفت طبیعی از قسمت پایین به سمت بالا حرکت می‌کند. این بویلرها برای ظرفیت‌های متوسط و بالا استفاده می‌شوند و در صورت استفاده به‌عنوان بویلر بخار، می‌توانند جریان بخار با فشار بالا ایجاد کنند. در شکل زیر یک بویلر جوش‌آور با پنج گذر را مشاهده می‌کنید.
بویلر پکیج
بویلرهای پکیج در کارخانه‌ی سازنده به‌صورت یک پکیج کامل ساخته شده و شامل مشعل، سیستم کنترل، کنترل‌های ایمنی و عملیاتی و تمام لوله‌ها و اتصالات الکتریکی لازم برای استفاده هستند. برای شروع به کار این بویلرها تنها لازم است که آن‌ها را در مکان مناسب نصب کرده و روشن کنید. هر دو نوع طراحی بویلر لوله آتشی و جوش‌آور را می‌توان در بویلرهایی که به بویلر پکیج مشهور هستند، یافت. معمولاً بویلرهای پکیجی که برای ساختمان‌های متوسط استفاده می‌شوند، دارای مبدل حرارتی از نوع پوسته لوله بوده و طراحی آن‌ها از نوع لوله آتشی است.
هواساز
سیستم‌های هواساز (Air Handling Units) دستگاه‌هایی هستند که می‌توانند هوای یک سیستم تهویه مطبوع در ساختمان را تنظیم و مدیریت کرده و به گردش درآورند. هواسازها به شکل جعبه‌های فلزی بزرگ ساخته شده و شامل فیلترها، دمپرهای ورودی، کویل‌های گرم‌کننده کویل‌های خنک‌کننده، فن یا دمنده و دمپرهای خروجی هستند. اجزایی که شمرده شد، تنها اجزای اصلی هواسازها هستند و هواسازهای به‌روز، تعداد زیادی از بخش‌ها و قطعات بیشتر مانند سنسورهای مختلف، کلیدها، کنترلرهای خودکار، سیستم پایش جریان هوا، دما و مرطوب‌کننده دارند. این سیستم‌ها اکثراً برای به گردش درآوردن و تهویه‌ی هوای داخل یک فضای بسته طراحی شده‌اند اما برخی از هواسازها، هوای خارجی را نیز به هوای داخل ساختمان اضافه می‌کنند. در شکل زیر ساختار یک هواساز و نحوه‌ی قرارگیری بخش‌های مختلف را مشاهده می‌کنید.
اجزای سیستم هواساز
کانال‌ها
سه کانال در هواسازها وجود دارد که دو کانال برای ورود هوای داخل ساختمان و هوای بیرون از ساختمان و یک کانال برای خروج هوا از هواساز به سمت کانال‌های ورودی ساختمان تعبیه شده‌اند. نوع، جنس، شکل و اندازه‌ی کانال‌ها با توجه به شرایط موجود، طراحی و ساخته می‌شوند.
دمپرها
دمپر مانند شیر در لوله‌های آب عمل می‌کند. اندازه و شکل دمپرها دقیقاً برابر با اندازه و شکل کانال هواساز بوده و هدف اصلی استفاده از آن، قطع، وصل و تنظیم جریان هوا در کانال‌ها است. عملکرد دمپر می‌تواند خودکار یا به‌صورت دستی باشد. دمپرهای دستی دارای یک مکانیسم ساده برای باز و بسته شدن و یک هندل در دسترس کاربر هستند؛ درحالی‌که دمپرهای خودکار از الکتروموتورهای متصل به کنترلر استفاده می‌کنند.
فیلترها
فیلترها در هواساز نقش حذف گردوغبار از هوا را بر عهده دارند. این وظیفه یکی از مهم‌ترین کارهای هواساز برای فراهم کردن آسایش مناسب برای کاربر است. دو نوع فیلتر پنلی و کیسه‌ای در هواسازها استفاده می‌شوند. فیلترهای کیسه‌ای هزینه‌ی بسیار بیشتری از فیلترهای پنلی داشته و تمیز کردن آن‌ها نیز به‌مراتب دشوارتر است. به همین دلیل، فیلترهای کیسه‌ای بعد از فیلترهای پنلی قرار داده می‌شود.
کویل‌ها
همان‌طور که در شکل بالا مشخص است، دو نوع کویل گرم‌کننده و سردکننده در هواسازها وجود دارد. کویل گرم‌کننده به سیستم گرمایش مرکزی و کویل سردکننده به سیستم سرمایش مرکزی متصل است. رایج‌تری سیستم گرمایش مرکزی در ساختمان‌ها، بویلر و رایج‌ترین سیستم سرمایش مرکزی، چیلر تراکمی است. درصورتی‌که از هواساز به همراه بویلر یا چیلر استفاده شود، به‌جای انتقال آب از لوله‌ها به رادیاتورهای ساختمان یا مبدل‌های حرارتی، گرما یا سرمای آب به هوایی که از هواساز عبور می‌کند، داده می‌شود.
فن یا دمنده
معمولاً در هواسازها از فن‌های قفسه سنجابی به همراه الکتروموتور القایی برای به حرکت درآوردن جریان هوا استفاده می‌شود. این فن، هوای داخل ساختمان یا خارج از ساختمان را به داخل هواساز مکیده و آن را وادار به حرکت به سمت خروجی می‌کند. همچنین در هواسازهای به‌روز، موتور فن دارای نوعی از سیستم‌های کنترل سرعت مانند محرک با فرکانس متغیر است تا بدین وسیله، دبی هوا در هواساز تنظیم شود.
مرطوب‌کننده‌ها
مرطوب‌کننده‌ها جزو قسمت‌هایی هستند که استفاده از آن‌ها اختیاری بوده و در بسیاری از هواسازها این بخش وجود ندارد. درواقع استفاده از مرطوب‌کننده وابسته به شرایط آب‌وهوایی ساختمانی است که هواساز در آن نصب می‌شود. درصورتی‌که رطوبت هوا پایین باشد، استفاده از این بخش می‌تواند به افزایش آسایش کاربران ساختمان کمک کند.
در طی زمستان، ممکن است رطوبت هوا به میزان زیادی کاهش یابد که مرطوب‌کننده‌ها می‌توانند این کاهش را جبران کنند. انواع مختلفی از مرطوب‌کننده‌ها وجود دارد که در این بخش، دو نوع از آن‌ها را معرفی می‌کنیم. نوع اول، مرطوب‌کننده‌های اسپری هستند که با استفاده از نازل‌ها، آب را با فشار در جریان هوا پخش می‌کنند. نوع دوم، مرطوب‌کننده‌های بخار هستند که در این نوع، آب پس از حرارت دادن، تبدیل به بخار شده و به جریان هوا تزریق می‌شود تا رطوبت آن را افزایش دهد.
انواع هواساز
هواسازها بر اساس معیارهای مختلفی طبقه‌بندی می‌شوند که یکی از مهم‌ترین آن‌ها، نوع به حرکت درآوردن جریان هوا است. بر اساس این معیار، دو نوع هواساز کشنده و مکنده وجود دارد.
در هواسازهای کشنده، فن، جریان هوا را از بین اجزای هواساز مانند فیلترها، دمپرها و کویل‌ها کشیده و این جریان را به سمت خروجی هدایت می‌کند. این نوع از هواسازها می‌توانند به‌صورت عمودی یا افقی نصب شوند. در هواساز کشنده، فشار هوای قبل از فن طبق رابطه‌ی برنولی، منفی خواهد بود.
نوع دوم هواسازها، هواسازهای مکنده هستند که در این نوع، فن یا دمنده، هوا را وادار به حرکت به سمت اجزای هواساز مانند فیلترها، دمپرها و کویل‌ها می‌کند. در این نوع هواسازها، فشار هوای بعد از فن، مثبت خواهد بود.
چیلر
چیلر (Chiller) برای سرمایش ساختمان‌ها استفاده می‌شود و معمولاً درصورتی‌که چیلر به‌عنوان سیستم سرمایش مرکزی در موتورخانه قرار داده می‌شود، به دو طریق سرمای آن به بخش‌های مختلف ساختمان منتقل می‌شود. روش اول، استفاده از هواساز است که این روش تنها در صورت وجود هم‌زمان هواساز و چیلر به کار گرفته می‌شود. روش دوم، انتقال سرما با استفاده از آب سرد به بخش‌های مختلف ساختمان است. در این روش، آب سرد، سرما را به مبدل‌های حرارتی که در بخش‌های مختلف ساختمان وجود دارند، منتقل می‌کند و در این مبدل‌ها، سرما از آب به هوا منتقل می‌شود. این مبدل‌ها شامل لوله‌هایی برای حرکت آب، فن و کویل‌هایی برای افزایش میزان ضریب انتقال حرارت هستند.
چیلرهایی که برای خنک‌کاری هوای ساختمان یا کاربرد تهویه مطبوع استفاده می‌شوند، اغلب از نوع چیلرهای تراکمی بخار هستند. انرژی ورودی برای چیلرهای تراکمی، انرژی الکتریکی است. در برخی از شرایط، ممکن است دسترسی به انرژی الکتریکی وجود نداشته باشد که در این موارد، استفاده از چیلرهای جذبی بخار، گزینه‌ی مناسب‌تری است. این چیلرها از انرژی گرمایی به‌عنوان انرژی ورودی استفاده می‌کنند و استفاده از هر نوع سوخت فسیلی و حتی انرژی‌های به‌روزتر مانند انرژی گرمایی خورشیدی برای به کار انداختن این چیلرها کافی است. البته ساختار چیلرهای جذبی بسیار پیچیده‌تر از چیلرهای تراکمی بوده و طراحی و پیاده‌سازی این چیلرها در پروژه‌های مختلف به مراتب سخت‌تر است. به همین دلیل، هزینه‌ی چیلرهای جذبی بسیار بالا بوده و استفاده از آن‌ها نیز محدود است.
طبقه بندی چیلر ها
چیلرهای تراکمی بر اساس معیارهای مختلفی تقسیم‌بندی می‌شوند که مهم‌ترین معیار، روش خنک‌کاری چیلر است. اکثر چیلرهایی که در کاربردهای تهویه مطبوع استفاده می‌شوند، از نوع چیلرهای هوا خنک هستند. چیلرهای هوا خنک، چیلرهایی هستند که خنک‌سازی کندانسور در آن‌ها با استفاده از هوا انجام می‌شود. به دلیل اینکه نرخ خنک‌سازی با استفاده از هوا به دلیل پایین بودن ضریب انتقال گرمای همرفتی در جریان هوا، محدود است، حداکثر ظرفیت چیلرهایی که از نوع هوا خنک هستند، 500 تن است.
ظرفیت چیلرها معمولاً با واحد تن بیان می‌شود و چیلری با ظرفیت یک تن، چیلری است که می‌تواند یک تن آب با دمای صفر درجه را در مدت 24 ساعت به یخ تبدیل کند. هر تن، برابر با 3.517 کیلووات است. نوع دیگری از چیلرها که در کاربردهای صنعتی با ظرفیت بالا از آن‌ها استفاده می‌شود، چیلرهای آب خنک هستند که از آب برای خنک‌کاری کندانسور چیلر استفاده می‌کنند. به دلیل بالا بودن ضریب انتقال حرارت همرفتی در جریان آب، ظرفیت این چیلرها بسیار بالا است. آبی که در کندانسور چیلرهای آب خنک گرم می‌شود، در برج خنک‌کن سرد می‌شود. چیلرهای آب خنک به دلیل داشتن تجهیزات اضافی مانند برج خنک‌کن و پمپ، در کاربردهایی با ظرفیت پایین، هزینه‌ی بالاتری دارند اما برای کاربردهایی با ظرفیت‌های بالاتر، هزینه‌ی این چیلرها پایین‌تر از چیلرهای هوا خنک است.
به دلیل اینکه اکثر چیلرهایی که در ساختمان‌های مسکونی، اداری و تجاری استفاده می‌شوند، نیاز به ظرفیتی پایین‌تر از 500 تن دارند، این چیلرها از نوع هوا خنک انتخاب می‌شوند به همین دلیل، در ادامه، بحث را محدود به چیلرهای تراکمی هوا خنک می‌کنیم.
چیلر تراکمی
چیلرهای تراکمی از چهار بخش کندانسور، اواپراتور، شیر فشارشکن و کمپرسور تشکیل شده‌اند. مبرد داخل چرخه‌ی چیلر در ورودی کمپرسور به‌صورت بخار فوق‌گرم با فشار پایین است. این بخار، در کمپرسور، فشرده شده و در طی این فرایند، دما و فشار آن افزایش می‌یابد. پس از کمپرسور، بخار وارد کندانسور می‌شود تا گرمای خود را به بیرون از چیلر منتقل کند. کندانسور در چیلرها یک مبدل حرارتی است. در چیلرهای هوا خنک که مستقیماً گرما را به هوای بیرون می‌دهند، مبدل حرارتی کندانسور از لوله‌هایی برای حرکت مبرد، پره‌های اطراف لوله و فن تشکیل شده است. پره‌ها مساحت انتقال گرما را افزایش داده و بدین وسیله، میزان گرمای مبادله‌شده را ارتقا می‌دهند. فن نیز هوای محیط را در روی پره‌ها به حرکت درآورده و انتقال حرارت با مکانیسم همرفت اجباری انجام می‌شود. در شکل زیر یک کندانسور چیلر هوا خنک را مشاهده می‌کنید.
روش کار چیلر
بخاری که وارد کندانسور می‌شود، رفته‌رفته در طول مبدل حرارتی به مایع اشباع تبدیل می‌شود. برای اطمینان از چگالش کامل مبرد، طراحی کندانسور به‌گونه‌ای است که پس مبرد از تبدیل به مایع اشباع، مقداری سرد می‌شود تا به مایع مادون سرد تبدیل شود. به دلیل هم‌فشار بودن فرایند داخل چیلر، مبرد در فاز مایع، دارای فشار و دمای بالا است. پس از کندانسور، شیر فشارشکن قرار دارد که وظیفه‌ی آن، کاهش ناگهانی فشار مبرد است. در این فرایند که خفانش نام دارد، مقداری از مبرد تبدیل به بخار می‌شود و به دلیل گرماگیر بودن فرایند تبخیر، دمای مبرد دوفازی کاهش می‌یابد. تبرید چرخه‌ی تراکمی درواقع همین کاهش دما پس از شیر فشارشکن است. شیر فشارشکن، وظیفه‌ی دیگری نیز دارد و این وظیفه، تنظیم دبی مبرد برای تنظیم میزان خنک‌کاری در چیلر است. پس از شیر فشارشکن، مبرد وارد اواپراتور می‌شود تا وظیفه‌ی خود را تکمیل کرده و سرمای خود را به سیال خنک‌کاری بدهد. در شکل زیر، چرخه‌ی کامل تبرید جذبی را مشاهده می‌کنید.
چیلر ظرفیت پایین
در چیلرهایی که ظرفیت پایینی داشته و برای خنک‌کاری یک فضای کوچک استفاده می‌شوند، سرمای چیلر مستقیماً به هوا داده می‌شود. در این چیلرها، مبدل حرارتی اواپراتور مانند کندانسور بوده و دارای لوله برای حرکت مبرد، پره‌های اطراف لوله و فن برای به جریان درآوردن هوا است. این مکانیسم برای چیلرهایی که در موتورخانه قرار داشته و به‌عنوان سیستم سرمایش مرکزی استفاده می‌شوند، قابل پیاده‌سازی نیست و در مقابل، از هواساز و سیال خنک‌کاری استفاده می‌شود. به دلیل ظرفیت گرمایی بالای آب، سیال خنک‌کاری در چنین سیستم‌هایی، آب انتخاب می‌شود. اواپراتور شکل بالا از نوع مبدل حرارتی پوسته لوله است که در اغلب چیلرهای سرمایشی از این نوع مبدل یا مبدل حرارتی صفحه‌ای استفاده می‌شود. در این مبدل، آب خنک‌کاری سرمای مبرد را دریافت کرده و توسط پمپ، به مقصد منتقل می‌شود.
مسیر یادگیری طراحی تاسیسات مکانیکی
برای یک مهندس مکانیک که می خواهد در زمینه طراحی و محاسبات تاسیسات ساختمان مشغول به کار شده و پروژه های مختلف را بر عهده بگیرد، بیش از هر چیز لازم است که با اصول کلی و قوانین مربوطه آشنا باشد. بنابراین توصیه ما به شما این است که برای شروع از مجموعه آموزشی زیر استفاده کنید:
در مرحله بعد نوبت به نقشه کشی تاسیسات مکانیکی می رسد. در این زمینه هم محصول مفیدی توسط تیم مولفان مهندس یار تالیف شده است که پیشنهاد می کنیم حتماً ببینید:
و اما اگر در پروژه های بزرگ مانند بیمارستان، مجتمع تجاری و یا اداری قصد فعالیت دارید، حتماً باید به نرم افزار Revit MEP هم مسلط باشید. این نرم افزار دارای دو شاخه اصلی مکانیکال و الکتریکال بوده که آموزش قسمت مکانیکال آن توسط مهندس یار انجام شده است:
هیچ دیدگاهی نوشته نشده است.