کاربرد تهویه مطبوع و تبرید

سیستم های تهویه مطبوع بخش جدا نشدنی ساختمان ها و کارخانجات می باشد. کاربرد تهویه مطبوع و تبرید در بسیار گسترده است و در هر جایی قصد تغییر دما و رطوبت را داشته باشیم نیازمند مراجعه به تهویه و تبرید هستیم. در این مقاله به طور کامل کاربردهای آن را بررسی می کنیم.

رشته های اصلی تهویه مطبوع و تبرید به هم وابسته اند ولی هر یک نیز دارای محدوده خاص خود می باشند. وابستگی به یکدیگر و استقلال از هم این رشته ها از جهاتی با هم اشتراک و از جهاتی با یکدیگر تفاوت دارند.
بزرگترین کاربرد تبرید که در فرآیند سرمایش است، برای تهویه مطبوع به کار می رود. به علاوه، تبرید شامل تبرید صنعتی نیز می شود که خود شامل فرآوری و نگهداری مواد غذایی، گرماگیری از مواد در کارخانه های شیمیایی، نفتی و پتروشیمی و بسیاری از کاربرد های خاص مانند صنایع تولید و ساخت است.
به شکل مشابهی، تهویه مطبوع شامل رشته هایی به غیر از سرمایش نیز می باشد. تعریف تهویه مطبوع برای آسایش عبارت است از : “فرآیند به سازی هوا برای کنترل همزمان دما ، رطوبت، پاکیزگی و توزیع مناسب آن به منظور جوابگویی به نیازهای ساکنان مکانی که تخت کنترل قرار گرفته است” . بنابراین تهویه مطبوع شامل تمامی عملیات گرمایش ( که شامل تبرید نیست البته به استثنای پمپ های حرارتی) و همچنین تنظیم سرعت، تابش حرارتی و کیفیت هوا شامل حذف ذرات خارجی و بخارها و گازهای موجود در آن است.
مهندسان متعددی در پژوهش ها، توسعه و کاربرد محصولات این رشته به کار گرفته شده اند و سایر مهندسان دارای مسئولیت طراحی سامانه هایی هستند که به این رشته خدمات می رسانند. اگر چه مانع مستحکمی برای جلوگیری از تردد مهندسان با آزادی در بخش های مختلف این رشته، وجود ندارد، تمرکز منافع شرکت های تجاری و بنابراین تاکید مهندسان آن ها بر تهویه مطبوع یا تبرید صنعتی است. دامنه دمایی مورد نظر در تبرید صنعتی تا حدود -60 درجه سانتی گراد است. رشته دیگر فروتبرید (کرایوزنیک ) است که دماهای کمتر از این را می پوشاند و شامل صنایع گاز صنعتی ( جداسازی هوا به اکسیژن و ازت) ، گاز طبیعی مایع شده و کاهش دما تا نزدیکی صفر مطلق است.
هدف از این مقاله شناسایی وسعت و تنوع و کاربرد های تبرید و تهویه مطبوع به مخاطبان است. بعضی از تقسیم بندی های کاربردهای تهویه مطبوع که توضیح داده می شود شامل تهویه مطبوع ساختمان های با اندازه متوسط و بزرگ، صنعتی، مسکونی و خودروها است. برای رشته تبرید صنعتی، این تقسیم بندی ها شامل صنایع غذایی نسبتا کوچک است ولی بسیاری از این کاربردهای ویژه، پیچیده و از نظر فنی چالش برانگیز هستند.

اغلب واحدهای تهویه مطبوعی که به خدمت گرفته می شوند تهویه مطبوع آسایشی هستند، به این معنا که به منظور تامین شرایط آسایش ساکنان ساختمان می باشند. سامانه های خنک کردن ساختمان ها در تابستان در ساختمان های بزرگ در سرتاسر دنیا نیاز به تاسیساتی استاندارد بدل شده اند. حتی در شرایط آب و هوایی که در تابستان ها دما خیلی زیاد نیست برای حذف گرمایی که توسط افراد، روشنایی و سایر تجهیزات برقی ساختمان ایجاد می شود، از سیستم های سرمایشی استفاده می کنند. در شرایط آب و هوایی گرم، وجود سیستم های سرمایش در تابستان باعث عملکرد کاراتر کارکنان در ساختمان می شود و تفاوت چشمگیری پدید می آورد. یعضی از انواع سیستم حرارت مرکزی معمولا در ساختمان های بزرگ به کار می روند. این سامانه شامل یک یا چند چیلرتراکمی و بویلر است که در موتورخانه قرار گرفته اند. فضای تحت کنترل با استفاده از آب گرم یا سرد موجود و از طریق مبدل های حرارتی به محل سکونت کنترل می شود.

ساختمان های یک طبقه تجاری مانند فروشگاه ها و کارخانه ها به وسیله تجهیزاتی که در پشت بام نصب می شود هوای مطبوع را برای فضای داخلی ساختمان تامین می کنند.
گروه مهم دیگر تجهیزات تهویه مطبوع در بیمارستان ها و سایر ساختمان های طبی کاربرد دارند. بسیار از شرایطی که در تهویه مطبوع ساختمان های اداری حاکم هستند در تهویه مطبوع بیمارستان هم صدق می کنند ولی شرایط اضافی نیز در این حالت وجود دارد. غالبا استفاده از 100 درصد هوای تازه ضروری است و محدودیت از نظر رطوبت برای اجتناب از بروز الکتریسیته استاتیک نیز در اتاق های عمل و جراحی بسیار شدید است. طراحی سامانه ای برای بیمارستان ها که از نظر مصرف انرژی بهینه بوده و همچنین الزام های خاص را جواب دهد از نظر مهندسی، چالش محسوب می شود.

دیگر کاربرد تهویه مطبوع در سیستم های صنعتی می باشد. اصطلاح تهویه مطبوع صنعتی در اینجا به معنی تامین درجه حداقلی از راحتی و آسایش برای کارگران در محیط های نامناسب و همچنین کنترل شرایط هوا به نحوی است که فرآیند مورد نظر بر اجسام یا مواد انجام شود.

گرمایش نقطه ای

در زمانی که هوا سرد است عملی تر است که فقط منطقه معینی که در آنجا کارگران کار می کنند گرم شود. یکی از روش های انجام این کار، کاربرد گرم کن های فروسرخ است. این گرمکن ها هنگامی که سطح آن ها توسط مشعل یا الکتریسیته تا دماهای بالا گرم شود به منطقه مورد نظر تابش می کنند.

سرمایش نقطه ای

خنک کردن همه فضاهای یک کارخانه ذوب آهن عملی نیست ولی اگر کارگران در جریان هوای خنک نقطه ای قرار گیرند شرایط برای آن ها تحمل پذیر تر می شود.

آزمایشگاه تامین کننده شرایط خاص محیطی

در این مکان ها نقش تهویه مطبوع از یک آزمایشگاه تا آزمایشگاه دیگر تفاوت می کند. در یکی، دمای محیطی باید در -40 درجه سانتی گراد حفظ شود تا موتورهایی در دماهای پایین آزمایش شوند، در دیگری و رطوبت بالا برای مطالعه رفتار حیوانات در شرایط اقلیمی استوایی باید تامین شود.

چاپخانه ها

کنترل رطوبت یکی از دلایل اصلی کاربرد تهویه مطبوع در چاپخانه ها است. در بعضی از فرآیند های چاپ کاغذ از پرس های متعدد و متفاوتی باید عبور کند و تهویه مطبوع باید برای تامین شرایط چاپ برقرار باشد. سایر مشکلاتی که به لحاظ رطوبت نامناسب ایجاد می شود عبارت از الکتریسیته ساکن، پیچ خوردن یا کمانش کاغذ یا عدم امکان خشک شدن جوهر است.

کارخانه های نساجی

منسوجات مانند کاغذ به تغییرات رطوبت و به میزان کمتری به تغییرات دما حساس هستند. نخ در کارخانه های نساجی نوین با سرعت زیادی گردانده می شود و باید از ایجاد تغییرات در میزان انعطاف و مقاومت آن و بروز الکتریسیته ساکن اجتناب شود.

ابزار دقیق و اتاق های تمیز

تهویه مطبوع برای تولید کنندگان ابزار دقیق دارای نقش سه گانه است: حفظ دما به نحوی که باعث انقباض و انبساط فلز نشود، حفظ رطوبت به نحوی که از زنگ زدن فلز جلوگیری شود و فیلتره کردن هوا برای به حداقل رساندن گرد و خاک در آن. فن آوری اتاق های پاکیزه برای طراحی و ساخت مکان هایی پدید آمده که در آن ها قطعه های الکترنیکی و سایر مواد تولید می شود.

مواد و تجهیزات عکاسی

صنایع تولیدات عکاسی یکی از بزرگترین کاربردهای تهویه مطبوع و تبرید است. مواد خام مورد استفاده در عکاسی در دماها و رطوبت های بالا سریعا فاسد می شوند و سایر موادی که در پوشش فیلم ها به کار می روند نیاز به کنترل دقیق دما دارند.

اتاق های رایانه

سامانه تهویه مطبوع در اتاق های رایانه، دما و رطوبت و پاکیزگی هوا را کنترل می کند. بعضی از قطعات الکترونیکی اگر خیلی گرم شوند خوب کار نمی کنند و برای جلوگیری از افزایش نقطه ای دما در این اتاق ها، دمای آن باید در دامنه 20 تا 23 درجه سانتی گراد حفظ شود. قطعات الکترونیکی در رایانه ها حتی در دماهای کمتر از این به نحو مناسبی کار می کنند ولی این دما مصالحه ای است که برای ساکنان اتاق نیز مناسب است. رطوبت نسبی بین 30 تا 45 درصد برای این اتاق ها مناسب است. برای تسهیل در عملکرد چاپگرها بهتر است هوای اتاق فیلتر شود.

نیروگاه ها

نیروگاه های بخاری عرفا از طریق تهویه با هوای بیرون برای کارگران قابل تحمل می شده است. امروز فشردگی تجهیزات و افزایش شدت جریان های حرارتی، فضای کافی برای کانال های هوا باقی نمی گذارد. در نیروگاه های نوین برای تامین سرمایش اتاق ها از فن کویل های سرد کننده هوا استفاده می شود که آب سرد شده را زا طریق لوله به آن ها منتقل می سازند و این لوله ها فضای بسیار کمتری نسبت به کانال هوا اشغال می کنند.

هر ساله در امریکا تقریبا 5 میلیون دستگاه تهویه مطبوع اتاقی به فروش می رسد و اغلب آن ها در خانه های مسکونی مورد استفاده قرار می گیرد. کاربرد تهویه مطبوع در ساختمان ها امری اجتناب نشدنی است. انواع دیگر دستگاه های تهویه مطبوع مناسب برای ساختمان های مسکونی، سامانه مرکزی یا یگانه هستند که در این ها، کندانسینگ یونیت شامل کندانسور و کمپرسور در خارج از خانه نصب می شود و اواپراتور ها در داخل کانال توزیع هوا نصب می شوند. فروش سالانه این طبقه از دستگاه های تهویه مطبوع بین 3 تا 5 میلیون است.

در چند دهه گذشته در امریکا توزیع جمعیت به منطقه کمربند خورشیدی واقع در جنوب کشور بوده است. رهبران صنایع تهویه مطبوع اعتقاد دارند که بدون استفاده گسترده از دستگاه های تهویه مطبوع در منزل ها، محیط های کار، محل های تجاری و تفریحی چنین تغییر جمعیت نگاری امکان پذیر نمی شد.
سامانه دیگری که اهمیت آن رو به افزایش است و ترکیبی از سرمایش و گرمایش برای محل های مسکونی تامین می کند، پمپ حرارتی است. این دستگاه ابتدا در سال های 1950 در میان این خوش بینی که به زودی تجهیزات رقیب را متروکه می کند وارد بازار شد. با این همه این بازار جدید دچار مشکل گردید. زیرا نقص مکانیکی در آن زمان در این دستگاه ها زیاد بود. بهبود طراحی و کیفیت تولید باعث ظهور مجدد پمپ حرارتی در سال های 1980 در امریکا شد به نحوی که فروش سالانه آن در آمریکا در حال حاضر بین 0.5 تا 1 میلیون دستگاه است.

بیشترین کاربرد دستگاه های تهویه مطبوع در خودروهای سواری است. به نحوی که فروش آن سالانه 5 تا 10 میلیون دستگاه است. البته در بسیاری دیگر از خودرو ها شامل اتوبوس، قطار، کامیون، خودروهای تفریحی، تراکتورها، کابین جرثقیل ها و هواپیماها و کشتی ها نیز از این تجهیزات استفاده می شود. عامل اصلی بار سرمایی در این نوع خودورها ، حرارت ناشی از تابش خورشید است. البته در مورد وسایل نقلیه عمومی، گرمای منتشر شوند از افراد نیز از عوامل ایجاد بار سرمایی است. بارها دارای تغییرات بسیار سریعی بوده و شدت بر واحد حجم آن در مقایسه با تهویه مطبوع ساختمان ها بیشتر است.

بسیاری از مواد غذایی مانند گوشت، ماهی، میوه ها و سبزی ها فاسد شدنی است و با انجماد آن ها زمان مصرف آن ها طولانی تر می شود. میوه ها، سبزی ها فاسد شدنی است و با انجماد آن ها زمان مصرف آن ها طولانی تر می شود. میوه ها، سبزی ها و گوشت های فرآوری شده مانند سوسیس در دمای کمی بالاتر از دمای انجماد نگهداری می شوند تا زمان مصرف آن ها افزایش یابد. سایر گوشت ها، ماهی ها، سبزی ها و میوه ها منجمد شده و چندین ماه در دماهای پایین نگهداری می شوند تا زمانی که از حالت انجماد خارج شده و توسط مصرف کننده پخته شوند.

زنجیره مواد غذایی منجمد به صورت نوعی شامل حلقه های زیر است:

* انجماد
* انبارسازی در انبارهای سردخانه ای
* قرار گرفتن در ویترین سرد شده در فروشگاه ها
* انبار شدن در فریزر منازل

انجماد

کوشش های اولیه برای منجمد کردن مواد غذایی منجر به محصولی شد که آغشته از رشته های یخی بلور شده بود تا این که روشی کشف شد که طبق این روش، دما باید از میزان انجماد سریعا کاهش یابد. روش های انجماد مواد غذایی شامل انجماد با دمیدن هوای بسیار سرد است. در این روش دمای هوا -30 درجه سانتی گراد است که با سرعت زیاد بسته بندی های مواد غذایی که روی پالت های قابل حمل و نقل قرار گرفته اند دمیده می شود، روش دیگر انجماد تماسی است که مواد غذایی است که در آن مواد غذایی درون آن مواد غذایی درون شورآب با دمای کم قرار می گیرند، انجماد با بستر مایع شده که ذرات جداگانه روی تسمه نقاله حمل شده و با جریان هوای سرد رو به بالا در حالت معلق قرار می گیرند، بالاخره انجماد با مئاد کرایوژنیک مانند ازت مایع و دی اکسید کربن روش دیگر در این دسته بندی است.

انبار کردن

میوه ها و سبزی ها بعد از چیدن باید سریعا و همچنین انواع گوشت فورا بعد از ذبح به منظور حفظ کیفیت، منجمد شوند. سپس از طریق کامیون ها یا واگن های سردخانه دار به انبار های سردخانه ای منتقل می شوند. در این انبار ها این اقلام در دمای -20 تا -23 درجه سانتی گراد معمولا برای چندین ماه نگهداری می شوند. برای حفظ کیفیت بالای انواع ماهی دمای نگهداری از این هم کمتر است.

توزیع

مواد غذایی از انبار سردخانه ای به فروشگاه های مواد غذایی به منظور تجدید موجودی انبار فروشگاه منتقل می شود. این مواد غذایی در فروشگاه درون ویترین های سرد در درمای 3 تا 5 درجه سانتی گراد برای لبنیات و میوه ها و سبزی های منجمد نشده و در -20 درجه سانتی گراد برای مواد غذایی منجمد شده و نگهدازی می شود. در آمریکا هر ساله 100000 ویترین سرد فروخته می شود.
نهایتا مصرف کننده، مواد غذایی را در یخچال یا فریزر خانگی تا زمان مصرف نگهداری می کند. هر ساله در آمریکا 5 میلیون دستگاه یخچال و فریزر فروخته می شود. در دهه های گذشته قیمت اولیه و شکل ظاهری در طراحی و تولید یخچال های خانگی دارای اهمیت شایانی بوده است. با این همه، نیاز به صرفه جویی در انرژی، چالش های مهندسی جدیدی در طراحی دستگاه ها ایجاد کرده است.

نمایندگی پکیج رهام در چالوس و نوشهر , نمایندگی رادیاتور رهام در نوشهر و چالوس , نمایندگی  کولر اسپیلت رهام در نوشهر و چالوس ,