بررسی و مقایسه انواع سیستم های گرمایشی و سرمایشی

برای اینکه بتوانیم سیستم‌های گرمایشی و سرمایشی مختلف را با هم مقایسه کنیم، نیاز است که ابتدا نسبت به ماهیت و عملکرد آن‌ها شناخت داشته باشیم. برای این منظور، در این مقاله به معرفی و بررسی این سیستم‌ها می‌پردازیم.

 

انواع سیستم سرمایش و گرمایش ساختمان

 

در ساخت آپارتمان‌های مسکونی، ساختمان‌های تجاری، خانه‌های ویلایی، اماکن عمومی وسیع مانند هاپرمارکت‌ها و… از سیستم‌های مختلفی مانند چیلر، داکت اسپلیت، کولرگازی، پکیج، سیستم سرمایش VRF و سیستم گرمایش و سرمایش GHP، برای تامین گرمایش و سرمایش استفاده می‌شود. هر کدام از این سیستم‌ها مزایا و معایب مخصوص به خود را دارند. برای بررسی و مقایسه این سیستم‌ها بهتر است ابتدا نسبت به آن‌ها اطلاعات کامل داشته باشید. برای دستیابی به این اطلاعات با ما همراه باشید.

 

چیلر چیست و چه کاربردی دارد؟

 

چیلر دستگاهی است که آب را برای سرمایش هوای ساختمان، و یا برای مصارف صنعتی سرد می‌کند. آبی که توسط چیلر سرد شده، با پمپ و از طریق لوله‌کشی، به واحدهای توزیع کننده هوای سرد مانند فن کوئل‌های تعبیه شده در داخل ساختمان یا دستگاه هواساز فرستاده می‌شود. لوله‌های منتقل کننده‌ی آب سرد، به منظور حفظ دمای این آب، به خوبی عایق کاری شده‌ اند. اما چیلر چگونه این کار را انجام می‌دهد؟

برای پاسخ به این سوال باید بگوییم چیلر با استفاده از فرآیند تقطیر و تبخیر یک مبرد (مانند R134a) در حال گردش بین اجزای چیلر، حرارت را در یک چرخه، از یک قسمت دستگاه به قسمت دیگر انتقال می‌دهد. آب سرد چیلر در مداری بسته در جریان است. منظور از مدار بسته این است که آب درون لوله‌ها و کویل‌ها جریان پیدا کرده و راهی برای تبخیر شدن ندارد.

البته کاربرد چیلر فقط در سرمایش ساختمان نیست. بلکه می‌توان از آب سرد چیلر در فرآیندهای صنعتی به عنوان خنک کننده‌ی دستگاه‌ها استفاده کرد. امروزه یکی از اصلی‌ترین سیستم‌های سرمایشی ساختما‌ن‌های بزرگ و مدرن چیلرها هستند. چرا که هزینه این سیستم نسبت به سایر سیستم‌ها مقرون به صرفه‌تر و ضایعات آن نیز کمتر است. همچنین راندمان آن نیز نسبت به سیستم‌های قدیمی‌تر به مراتب بالاتر است.

 

 

انواع چیلر

 

چیلرها به دو دسته جذبی و تراکمی تقسیم می‌شوند. در ادامه به توضیح سیستم عملکرد این دو نوع از چیلر می‌پردازیم.

در چیلرهای جذبی از کمپرسور گرمایی که شامل ژنراتور، ابزربر، پمپ و مبدل حرارتی است، برای جوشش مبرد در محوطه‌ای از محلول لیتیم بروماید و فشرده سازی بخار مبرد در فشار بالا استفاده شده است. افزایش فشار مبرد، دمای تراکم را نیز بالا برده و این یعنی بخار مبرد در دما و فشار بالاتر به مایع تبدیل می‌گردد. از آن‌جایی که دمای تراکم بیش‌تر از دمای محیط می‌باشد، حرارت از کندانسور به محیط منتقل می‌گردد. مایع فشار بالا بعد از رد شدن از یک دریچه، کم فشار شده و با ادامه این روند، نقطه جوش پایین می‌آید. سپس این مایع فشار پایین، وارد اواپراتور شده و می‌جوشد. از آن‌جایی که در این مرحله دمای جوش پایین‌تر از دمای هوا می‌باشد، حرارت از هوا به مبرد منتقل شده، مبرد می‌جوشد و در نهایت هوا خنک می‌شود.

در چیلر تراکمی در ابتدا گاز کمپرسور گاز را متراکم می‌‌کند. سپس این گاز وارد کندانسور می‌شود و در آن‌جا توسط آب یا هوای محیط، خنک و به مایع تبدیل می‌گردد. این مایع با عبور از شیر انبساط یا لوله موئین وارد خنک‌کننده یا همان اپراتور می‌‌شود که در فشار کم‌‌تری قرار داشته و این کاهش فشار باعث تبخیر مایع شده و در نهایت مایع سردکننده با گرفتن حرارت نهان تبخیر خود از محیط، هوا را خنک می‌نماید.

لازم به ذکر است که امروزه در ساختمان‌های مسکونی به علت هزینه‌ی کمتر، نصب و نگه داری آسان‌تر و آلودگی کمتر، چیلرهای جذبی بیشتر از چیلرهای تراکمی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 

پکیج چیست؟

 

در سال‌های اخیر برای گرمایش ساختمان‌های مسکونی از سیستم گرمایشی نسبتاً جدیدی به نام پکیج استفاده می‌شود. پکیج دیواری و زمینی دستگاهی است که جایگزین موتورخانه مرکزی شده و به صورت هم‌زمان آب گرم مصرفی و آب گرم شوفاژ هریک از واحدهای آپارتمان یا ویلاها را تامین می‌کند. این دستگاه به آسانی در جای یک کابینت دیواری یا زمینی نصب می‌شود.

 

 

این سیستم نسبت به موتورخانه مرکزی مزایای زیادی دارد که از جمله‌ی آن‌ها می‌توان به بازدهی انرژی بالاتر و مصرف سوخت کمتر، حذف لوله‌کشی‌های گسترده در ساختمان، تعمیر آسان‌تر، اشغال فضای کمتر، استقلال هر یک از واحدها ازنظر گرمایش و تأمین آب گرم مصرفی و هزینه‌ کمتر اشاره کرد. از کاربردهای پکیج نیز گرم کردن منزل مسکونی یا ساختمان تجاری با استفاده از سیستم گرمایش از کف، رادیاتور، فن کوئل، و تامین آب گرم مصرفی واحدها می‌باشد.

پکیج‌های دیواری بیشتر در داخل آشپزخانه و یا در تراس بر روی دیوار نصب می‌شوند. البته برای ایمنی بیشتر توصیه می‌شود در نصب آن دودکش دو جداره به کار رود. در این صورت هوای مورد نیاز دستگاه به‌طور کامل از محیط بیرون تامین شده و خطری متوجه ساکنین نخواهد بود. اگر از ترکیب پکیج و کوئل آب گرم استفاده شود، گرمایی بهتر با هزینه و مصرف انرژی کمتر تولید می‌شود.

در فصل تابستان پکیج زمانی که نیاز به آب گرم باشد، به‌طور اتوماتیک شروع به کار می‌کند. عملکرد آن به این صورت است که زمانی که شیر آب گرم باز شود، سنسور فشار باعث روشن شدن مشعل می‌شود و وقتی شیر آب گرم بسته شد پکیج هم خاموش می‌شود.

در فصل زمستان عملکرد پکیج آب گرم متفاوت است. زیرا علاوه بر گرم کردن آب مصرفی، رادیاتور و مدارهای گرم کننده هم باید گرم نگه داشته شوند. در این سیستم آب گرم مصرفی در اولویت است. در این فصل وقتی شیر آب گرم باز شود، مدار رادیاتور تا زمانی که آب گرم مصرفی باز است توسط سنسور برقی قطع می‌شود. اما این وضعیت موقتی بوده و وقتی شیر آب گرم بسته می‌شود، مدارآب گرم رادیاتور وصل مجدداً وصل می‌شود. با این سیستم در فصل زمستان همیشه آب گرم به صورت آنی در دسترس مصرف کننده می‌باشد و به صبر کردن برای گرم شدن آب نیازی نیست.

 

داکت اسپلیت چیست و چگونه کار می‌کند؟

 

داکت اسپلیت در واقع همان کولر گازی است با این تفاوت که در کولرهای گازی یونیت داخلی به صورت دیواری یا سقفی و به‌صورت روکار نصب می‌شود ولی یونیت داخلی یا هواساز داکت اسپلیت درون سقف کاذب و به صورت توکار قرار گرفته و سپس با کانال کشی به اتاق‌ها یا بخش‌های مختلف ساختمان مرتبط می‌شود و هوای فیلتر شده را بعد از تنظیم دما در آن‌ها پخش می‌نماید. البته فقط سیکل سرمایش داکت اسپلیت عملکردی مشابه کولر گازی دارد و سیکل گرمایش آن‌ها کاملاً متفاوت می‌باشد. در یونیت داخلی این سیستم تحویل آب گرم وجود دارد که در زمستان آب گرم پکیج یا موتورخانه، درون کوئل‌ها جاری شده و دیگر سیکل تبرید تراکمی برای گرمایش مورد استفاده قرار نمی‌گیرد.

سرمایش و گرمایش در سیستم داکت اسپلیت توسط هواساز با مکش هوای داخلی انجام می‌گیرد. عملکرد این سیستم در حالت سرمایش کاملاً مشابه کولر گازی است. یعنی داکت اسپلیت برای تولید کردن سرما،‌ گاز مبرد را با عبور از اجزای سیکل و تغییر فاز مبرد هوای عبوری از روی کوئل اوپراتور را سرد می‌کند و سپس آن را به تهویه شونده می‌فرستد.

در حالت گرمایش این سیستم نیز به کمک کوئل تعبیه شده در دستگاه و جریان آب گرم عبوری از داخل کوئل، هوای عبوری از روی کوئل را گرم کرده و آن را به فضای تهویه شونده ارسال می‌کند.

 

 

مزایا و معایب استفاده از داکت اسپلیت

 

از مزایای این سیستم می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

– افزایش راندمان گرمایش نسبت به رادیاتور و سیستم گرمایش از کف.

– کاهش حجم لوله کشی مسی و همچنین کاهش حجم لوله کشی آب گرم.

– کم‌تر شدن داکت تاسیسات در ساختمان.

– استفاده از کانال کشی افقی زیر سقف و کوچک‌تر شدن کانال‌های توزیع هوا در مقایسه با سیستم کولر آبی به علت کیفیت بهتر هوای تولید شده و حجم هوای کم‌تر.

– صرفه‌جویی در مصرف انرژی در حالت گرمایشی.

از معایب مهم سیستم داکت اسپلیت نیز مصرف بالای برق آن در حالت گرمایش، و قدرت کم گرمایش می‌باشد.

همچنین اکثر داکت اسپلیت‌های معمولی که اینورتر نیستند، صدای آزار دهنده‌ای دارند. در کشورهای خارجی این دستگاه در بیرون از آپارتمان قرار می‌گیرد ولی در کشور ما به علت نصب دستگاه در سقف کاذب آپارتمان صدایی آزار دهنده را تجربه می‌کنیم.

 

کولر گازی چگونه کار می‌کند؟

 

کولر گازی یک سیستم سرمایشی و وسیله‌ای برای تهویه‌ی مطبوع است که برای کمک به سیکل تبرید تراکمی‌ و کنترل دمای محیط طراحی شده است. در برخی مدل‌های کولر گازی سیستم ضدعفونی‌کننده و کنترل رطوبت هوا نیز تعبیه شده است. وظیفه‌ی کولر گازی تبدیل هوای گرم داخل ساختمان به هوای مطبوع و خنک، به‌وسیله‌ی تبخیر مایع مبرد موجود در اپراتور است.

 

 

امروزه عده‌ی زیادی ازمردم به جای استفاده از کولر‌های آبی، از کولرهای گازی اسپلیت اینورتر برای خنک کردن محیط خانه و محل کارشان بهره می‌برند. کولر گازی اینورتر مصرف انرژی بسیار کمتری در مقایسه با کولر گازی معمولی دارد.

از مزایای این دستگاه نیز، کاهش آلودگی هوا، ظرفیت بالا کولر گازی در حالت سرمایشی و گرمایشی، نصب مستقل در مکان‌های گوناگون، قابلیت ترموستات دمایی و تنظیم خودکار دمای محیط، بی صدا بودن کولرهای گازی اینورتر و اسپلیت و داشتن فیلتر ضد حساسیت می‌باشد.

اگر بخواهیم معایب این دستگاه را برشمریم باید به هزینه‌ی خرید بالا، مصرف برق زیاد کولرهای گازی معمولی و ایجاد حساسیت و خشکی پوست در صورت استفاده مداوم اشاره کنیم.

 

معرفی سیستم سرمایش VRF

 

VRF مخفف عبارت Variable Refrigerant Flow بوده و یکی از سیستم‌های پیشرفته HVAC می‌باشد. این سیستم برای ساختمان‌های مسکونی، اداری و تجاری مناسب ارزیابی می‌شود. این سیستم یک یونیت خارجی (کندانسینگ یونیت متشکل از کمپرسور و کندانسور) را شامل می‌شود که در محیط آزاد خارج از ساختمان نصب شده و چندین یونیت داخلی (هوارسان) که در داخل ساختمان و در فضاهای مختلف قرار می‌گیرد.

 

 

در سیستم سرمایش VRF مایع مبرد حاصل از چگالش در یونیت خارجی به انشعاب‌های گوناگونی تقسیم شده و راهی یونیت‌های داخلی می‌شود. سپس از شیر انبساط عبور کرده و وارد کوئل سرمایش DX می‌شود. از سوی دیگر، هوای ورودی به یونیت داخلی (هوای اتاق) از روی کوئل عبور کرده و پس از خنک شدن مجدداً به اتاق برمی‌گردد. بنابراین در این سیستم  هم از سیکل تبرید تراکمی بخار استفاده شده است.

این سیستم نیز مانند سایر سیستم‌های سرمایشی و گرمایشی مزایا و معایبی دارد که برای قضاوت درست، نیاز است که ذکر شوند. در ابتدا به شرح مزایای آن می‌پردازیم.

در صورت استفاده از سیستم سرمایشی VRF به این دلیل که برای هر اتاق یا فضای جداگانه‌ای در ساختمان، یک یونیت داخلی به طور جداگانه (مانند کولر گازی و فن کویل) نصب می‌شود، امکان کنترل دما به‌طور مستقل در هر اتاق وجود دارد. همچنین در این سیستم به نسبت کولر گازی و داکت اسپلیت، مصرف برق پایین‌تر است. یک مزیت مهم دیگر این است که در این سیستم بر خلاف کولر گازی و داکت اسپلیت، نیازی به یک یونیت خارجی به ازای هر یونیت داخلی وجود ندارد و به همین دلیل فضای کمتری نیاز داشته و زیبایی نمای ساختمان لطمه‌ای نمی‌بیند.

از معایب سیستم سرمایشی VRFمصرف برق زیاد به دلیل استفاده از کمپرسور برای تولید گرما (مانند کولر گازی و داکت اسپلیت‌هایی که کوئل گرمایش ندارند)، می‌باشد. درصورتی که سیستم‌های معمول گرمایشی مانند رادیاتور، از آب گرم که با مصرف گاز شهری تولید می شود، بهره می‌گیرند. همچنین در ساختمان‌های خیلی مرتفع نمی‌توان از سیستم سرمایشی VRF استفاده کرد. به این ترتیب که شرکت تولیدکننده، حداکثر فاصله عمودی مجاز بین یونیت خارجی و دورترین یونیت داخلی را اعلام می‌دارد.

و یک ایراد دیگر این سیستم این است که احتمال نشت مبرد در آن‌ها بالا است. این موضوع می‌تواند علاوه بر محیط زیست، سلامتی افراد را نیز به خطر بیندازد و همچنین هزینه زیادی را برای بازسازی به بار آورد. زیرا درصورت نشتی، توازن فشار مبرد در داخل لوله‌ها از بین می‌رود و به همین خاطر سیستم باید بعد از تخلیه کامل، دوباره شارژ گردد.

 

سیستم گرمایش و سرمایش GHP دقیقاً چیست؟

 

سیستم گرمایش سرمایش GHP، مخفف عبارت “Gas-engine Heat Pump” است. این سیستم در واقع یک نوع سیستم VRF است که برای تأمین سرما و گرمای مورد نیاز در فضایی معین، از سیکل تبرید تراکمی بخار (به شکل هیت پمپ) بهره می‌گیرد.

به بیان دیگر، سیستم گرمایش و سرمایش GHP نوعی سیستم تهویه مطبوع مرکزی می‌باشد که عملکرد آن بر پایه‌ی سیکل تبرید است و نیروی محرکه کمپرسورهای آن، یک موتور احتراق داخلی گازسوز بوده که با گاز طبیعی (گاز شهری) کار می‌کند.

 

 

در فصل تابستان، کوئل موجود در یونیت‌های داخلی نقش اپراتور هوایی (تبخیرکننده) را ایفا می‌کنند. یعنی ماده مبرد بعد از عبور از شیر انبساط وارد لوله‌های این کوئل شده و با تبخیر ماده مبرد، گرمای محیط جذب سیستم می‌گردد. از این طریق دمای محیط داخلی پایین می‌آید.

در فصل زمستان، کوئل موجود در یونیت‌های داخلی نقش کندانسور هوایی (تقطیرکننده) را ایفا می‌کنند. به این ترتیب که مبرد داغ و پرفشار خروجی از کمپرسور با دمای زیادی وارد لوله‌های این کوئل شده و با عبور هوای داخل از کنار لوله‌ها، هوای محیط گرم می‌شود.

و در نهایت مزایای این سیستم عبارتند از:

– کنترل دستگاه هواساز در طول شبانه روز به‌صورت اتوماتیک

– صرفه جویی در مصرف انرژی

– کاهش هزینه‌های تعمیرات و انرژی

– افزایش قابل توجه راندمان دستگاه هواساز

و بهبود کیفیت جریان هوای خروجی.

همچنین معایب سیستم GHP نیز به شرح زیر می‌باشد:

امروزه تمامی ساکنین آپارتمان‌های مسکونی، تجاری و… درصدد انشعابات و مشترکات مجزا هستند. چرا که هم از نظر پرداخت هزینه با توجه به مقدار مصرف و هم از نظر هزینه‌های تعمیر و نگهداری مستقل بودن انشعابات یک امتیاز بزرگ محسوب می‌شود. از طرفی دیگر استهلاک این این سیستم در زمان کوتاه و همچنین هزینه‌های زیاد تعمیر و نگهداری سیستم GHP از مهم‌ترین معایب آن هستند.

 

بهترین سیستم گرمایش و سرمایش

 

همانطور که ملاحظه کردید هرکدام از سیستم‌های گرمایشی و سرمایشی مزایا و معایب خاص خود را دارند. برای انتخاب بهترین سیستم گرمایشی و سرمایشی، در درجه اول باید تناسب سیستم با مکانی که قصد استفاده از آن را دارید در نظر بگیرید. مورد بعدی اولویت متفاوت افراد مختلف است. معمولاً افراد بخاطر یک سری مزایا، از معایب آن سیستم چشم‌پوشی می‌کنند. بنابراین با توجه به اولویت‌های خودتان و در نظر گرفتن تمامی موارد، می‌توانید مناسب‌ترین و بهترین سیستم گرمایش و سرمایش خود را خریداری کنید.