سیستم سرمایشی مجموعه ای از تجهیزات و فرآیند هایی است که با انتقال گرما از یک محیط به محیط دیگر، دمای یک فضا را کاهش می دهد. این سیستم ها از طریق چرخه های ترمودینامیکی و با استفاده از مبرد ها عمل می کنند. مبرد ها موادی هستند که به راحتی تبخیر و میعان شده و در حین این فرآیند گرما را جذب یا آزاد می کنند. اجزای اصلی یک سیستم سرمایشی شامل کمپرسور، کندانسور، شیر انبساط و اواپراتور است. این سیستم ها در انواع مختلفی مانند چیلر، اسپلیت، هواساز و کولر آبی وجود دارند و کاربرد های گسترده ای در ساختمان های مسکونی، تجاری و صنعتی دارند.
سیستم سرمایشی چیست؟
سیستم سرمایشی، دستگاهی است که محیط اطراف ما را خنک می کند. این دستگاه ها مثل یک یخچال بزرگ عمل می کنند، اما برای فضا های بزرگ تر طراحی شده اند. داخل هر سیستم سرمایشی، یک ماده خاصی به نام مبرد وجود دارد. این مبرد مدام بین حالت مایع و گاز تغییر شکل می دهد. وقتی مبرد تبخیر می شود، گرمای اطراف را جذب می کند و منجر به خنک شدن محیط می گردد. سپس این گرما به بیرون منتقل میشود.
تاریخچه سیستمهای سرمایشی
تاریخچه سیستم های سرمایشی به اواسط قرن نوزدهم برمی گردد. در آن زمان، تلاشهایی برای ساخت دستگاههای خنک کننده اولیه صورت گرفت و در سال 1880 اولین سیستم تهویه هوا با استقبال خوبی روبرو شد. با پیشرفت تکنولوژی در قرن بیستم، سیستم های تهویه مطبوع به بازار آمدند و به سرعت در ساختمان ها و فضا های عمومی مورد استفاده قرار گرفتند. اولین سیستم های تهویه مطبوع در اوایل قرن بیستم به بازار بورس نیویورک راه یافتند. از آن زمان تاکنون، سیستم های سرمایشی تحولات چشمگیری داشته اند و امروزه با انواع مختلف و قابلیت های پیشرفته، به بخشی جدایی ناپذیر از زندگی مدرن تبدیل شده اند.
انواع سیستم سرمایشی
انواع سیستم سرمایشی، با تنوع گسترده ای که دارند، نقش مهمی در تأمین آسایش و بهبود کیفیت زندگی انسان ایفا می کنند. انتخاب نوع مناسب سیستم سرمایشی، با توجه به عوامل متعددی از جمله اندازه فضا، شرایط آب و هوایی، بودجه، نوع ساختمان و نیازهای خاص هر پروژه انجام می گیرد. در ادامه، به بررسی دقیق انواع مختلف سیستم های سرمایشی همراه با مزایا، معایب و کاربرد های هر یک می پردازیم.
کولر آبی
کولر آبی با بهره گیری از اصل ساده تبخیر آب، هوای محیط را خنک می کند. در این سیستم، هوای گرم از روی پوشال های آغشته به آب عبور کرده و با جذب گرمای نهان تبخیر، دمای خود را کاهش می دهد. رطوبت ایجاد شده در این فرآیند، احساس خنکی دلپذیری را برای ساکنین فراهم می آورد. کولرهای آبی که ریشه در تمدنهای باستانی دارند، با تبخیر مستقیم آب، رطوبت محیط را افزایش می دهند. اما در مدلهای جدید تر، با جداسازی فرایند تبخیر از هوای خروجی، می توان از افزایش بیش از حد رطوبت جلوگیری کرد. راندمان سرمایش این دستگاه ها با میزان آبی که تبخیر می شود، رابطه مستقیم دارد. هرچند کولرهای آبی برای مناطق خشک و گرم مناسب هستند، اما در مناطق مرطوب، راندمان آن ها کاهش می یابد.
کولر گازی (اسپلیت)
کولر گازی، اختراعی از ویلیس کریر در اوایل قرن بیستم، با بهره گیری از سیکل تبرید تراکمی، هوای گرم محیط را جذب کرده و پس از خنک سازی به محیط باز می گرداند. برخی مدل ها نیز قابلیت تبدیل به پمپ حرارتی و گرمایش محیط در فصول سرد را دارند. قلب تپنده ی این سیستم، گاز مبردی است که با تغییر حالت فیزیکی خود، گرما را از محیط داخلی به خارجی منتقل می کند. اجزای اصلی یک کولر گازی شامل کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و شیر انبساط است. با این حال، استفاده از برخی گازهای مبرد قدیمی به دلیل آسیب به لایه اوزون، منجر به جایگزینی آن ها با گازهای سازگار با محیط زیست شده است. یکی از انواع کمپرسور های پر کاربرد کمپرسور روتاری ال جی است که برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد این کمپرسور می توانید به این صفحه مراجعه کنید.
اسپلیت
اسپلیت، دستگاهی است که با بهره گیری از سیکل تبرید، هوای محیط را خنک می کند. این سیستم از دو واحد مجزا تشکیل شده است: واحد داخلی که هوای گرم را مکش کرده و پس از خنک سازی به محیط باز می گرداند و واحد خارجی که گرمای جذب شده را به بیرون منتقل می کند. عملکرد اسپلیت مشابه یخچال است، با این تفاوت که به جای خنک سازی یک محفظه کوچک، کل محیط را خنک می کند. گاز مبرد در این سیستم، با تغییر حالت از مایع به گاز، گرمای محیط را جذب کرده و باعث کاهش دما می شود. اسپلیت ها به دلیل راندمان بالا، کنترل دقیق دما و تنوع مدل، به یکی از پرکاربرد ترین سیستم های سرمایشی در ساختمان ها تبدیل شده اند.
فنکوئل
فن کویل یکی از انواع سیستم سرمایشی است که با عبور دادن هوای محیط از روی کویل های حاوی آب سرد یا گرم، به ترتیب عمل سرمایش یا گرمایش را انجام می دهد. این سیستم که به طور گسترده ای در ساختمان های مسکونی، تجاری و صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد، با ایجاد یک جریان هوای مطبوع، محیطی دلپذیر را فراهم می کند. فن کویل ها معمولاً به صورت توکار در سقف یا دیوار نصب می شوند و به سیستم های مرکزی سرمایش و گرمایش (چیلر و دیگ بخار) متصل می شوند. با تغییر دمای آب ورودی به کویل ها، می توان به راحتی دمای محیط را تنظیم کرد.
چیلر
چیلر یک سیستم سرمایشی است که با بهره گیری از سیکل های تبرید تراکمی یا جذبی، گرما را از سیالی مانند آب جذب کرده و دمای آن را کاهش میدهد. آب سرد شده سپس به تجهیزات تهویه مطبوع مانند فن کویل ها یا هواساز ها منتقل می شود تا محیط را خنک کند. چیلرها علاوه بر کاربرد گسترده در سیستم های سرمایشی ساختمان ها، در صنایع مختلف از جمله صنایع غذایی، دارویی و شیمیایی نیز برای ایجاد دمای پایین مورد نیاز در فرآیند های تولید مورد استفاده قرار می گیرند. گرمای جذب شده از آب نیز می تواند به محیط دفع شده یا در سیستم های بازیافت حرارت برای گرمایش آب مصرفی یا سایر کاربرد های گرمایشی مورد استفاده مجدد قرار گیرد.
داکت اسپلیت
داکت اسپلیت، نوعی سیستم تهویه مطبوع است که با بهره گیری از کانال کشی، هوای سرد یا گرم را به تمام نقاط یک ساختمان توزیع می کند. در این سیستم، هوای برگشتی از محیط داخلی مجدداً به دستگاه بازگردانده میشود تا راندمان انرژی افزایش یابد. بخش اصلی داکت اسپلیت، هواساز نام دارد که معمولاً در بالای سقف کاذب نصب می شود. هواساز با مکش هوای محیط و عبور آن از روی کویل های سرمایشی یا گرمایشی، هوا را مطبوع کرده و سپس از طریق کانال ها به فضا های مختلف هدایت می کند. عملکرد سرمایشی داکت اسپلیت مشابه کولرهای گازی است، اما برای گرمایش از کویل های آب گرم استفاده می شود. داکت اسپلیت ها در دو نوع معمولی و اینورتر تولید می شوند که نوع اینورتر با تنظیم خودکار سرعت کمپرسور، مصرف انرژی را بهینه سازی می کند.
VRF (Variable Refrigerant Flow)
سیستم های VRF (Variable Refrigerant Flow) یا جریان متغیر مبرد، تکامل یافته سیستم های MPS (Multi Power System) یا همان مالتی اسپلیت هستند که اولین بار توسط شرکت دایکین ژاپن معرفی شدند. برخلاف سیستم های MPS که ظرفیت و محدودیت های لوله کشی کمتری داشتند، سیستم های VRF امکان اتصال تعداد بیشتری یونیت داخلی و لوله کشی طولانی تر را فراهم می کنند. این سیستم ها با استفاده از برق کار کرده و به صورت کاملا یکپارچه، نیاز های سرمایشی و گرمایشی ساختمان را تامین می کنند. با این حال، به دلیل مصرف برق بالا در حالت گرمایشی، معمولاً در کنار سیستم های گرمایشی مکمل مانند موتورخانه استفاده می شوند. مزیت اصلی VRF، کنترل دقیق دمای هر فضا به صورت جداگانه و امکان استفاده از انواع یونیت های داخلی است.
سخن پایانی
انواع سیستم سرمایشی با بهره گیری از اصول ترمودینامیک و انتقال حرارت، محیط های مختلف را خنک کرده و نقش مهمی در تأمین آسایش انسان ایفا می کنند. طیف گسترده ای از سیستم های سرمایشی از کولر آبی سنتی گرفته تا فناوری های پیشرفته VRF و GHP در بازار موجود است. هر سیستم سرمایشی مزایا و معایب خاص خود را دارد. برخی مانند کولر آبی هزینه اولیه پایینی دارند اما رطوبت محیط را افزایش می دهند، در حالی که سیستم های پیشرفته تری مانند VRF و GHP راندمان انرژی بالایی دارند اما هزینه اولیه و پیچیدگی بیشتری نیز دارند.