محاسبه ظرفیت(cfm) فن کویل
فن کویل یکی از رایج ترین دستگاه های تهویه مطبوع است که بعنوان یک ترمینال یونیت حرارتی، وظیفۀ تبادل انرژی با محیط هدف را دارد. در ساختمان هایی که برای سرمایش از چیلر یا مینی چیلر، و برای گرمایش از دیگ آبگرم استفاده می کنند، فن کویل انتخاب مناسبی است تا بتوانیم سرمایش و گرمایش را همراه با تفکیک دمایی بر قرار کنیم. محاسبه ظرفیت هوادهی یا به اصطلاح cfm مربوط به این دستگاه، اهمیت زیادی دارد که کارشناسان شرکت مهندسی تهویه نگار در این مقاله به طور کامل آن را به صورت گام به گام توضیح داده اند. در حقیقت واژه cfm مخفف عبارت Cubic Feet per Minute است.
وقتی سرعتِ جریانِ هوا را در مساحت فضای مورد نظر ضرب کنیم، در واقع همان مفهموم cfm است و در شکل زیر نمایش داده شده است. باید بیان کنیم که واحد اندازه گیری cfm بر اساس یکاهای انگلیسی یا امپریال(Imperial units) است. در نتیجه مهندسان تاسیسات حرارتی و برودتی قادر به تبدیل این واحد به متریک هستند، اما در خصوص بازار تهویه مطبوع همچنان استفاده از این یکا در مورد میزان هوادهی سیستم فن کویل، هواساز و روفتاپ پکیج رایج است و مورد استفاده قرار می گیرد.
فن کویل در واقع نوعی مبدل حرارتی است که در فصل گرما، آب سرد چیلر و در فصل سرما، آب گرم دیگ یا پکیج وارد لوله های کویل آن می شود. سپس جریان هوای برگشتی از اتاق (یا هوای تازۀ محیط) توسط الکتروفنِ تعبیه شده داخل یونیت، ضمنِ فیلتر شدن از روی کویل عبور کرده و بعد از تغییر دما به داخل اتاق دمیده می شود. به زبان ساده تر، وقتی در فصول گرم سال هستیم و نیاز به سرمایش داریم، داخل لوله های مسی فن کویل، آب سرد جریان دارد و هوای داخل اتاق از طریق فن بر روی این لوله ها دمیده شده و در نتیجه هوای فضای داخلی خنک می شود. بالعکس، در فصول سرد سال، همین فرآیند اما از طریق جریان آب گرم در داخل لوله های مسی فن کویل انجام شده و سبب گرم شدن فضای داخلی می شود.
شناخت انواع فن کویل
پیش از پرداختن به محاسبات هوادهی فن کویل ها سعی می کنیم ابتدا نگاهی داشته باشیم به انواع آن ها. دسته بندی انواع فن کویل بر دو مبنا انجام می گیرد:
- انواع فن کویل بر اساس ساختار طراحی
- تعداد مسیر آب ورودی و خروجی
فن کویل سقفی توکار: ارزان ترین نوع فن کویل است که در سقف کاذب نصب می شود. قیمت مناسب و امکان کانال کشی هوای خروجی از این فن کویل جهت توزیع بهتر هوا، فن کویل های سقفی توکار را به یکی از رایج ترین فن کویل های بازار تبدیل کرده است.
فن کویل سقفی کانالی پرفشار: در واقعنوع دیگری از فن کویل های سقفی توکار هستند. با این تفاوت که ورود و خروج جریان هوا را در آنها می توان کانال کشی کرد، ظرفیت های هوادهی بیشتری را تأمین نمود و هوای تازه را به اندازۀ مورد نیاز در ساختمان تزریق کرد.
فن کویل سقفی کاستی: نوع دیگری از فن کویل های سقفی که بعلت ظاهر دکوراتیو، اشغال فضای کمتر و امکان چیدمان مناسب تر در مقایسه با نوع سقفی توکار قیمت بالاتری دارند. البته باید توجه داشت که پرتاب هوای این نوع فن کویل ها نسبت به فن کویل های سقفی توکار کمتر است.
فن کویل های کاستی در دو نوع چهار طرفه و دو طرفه طراحی و تولید می شوند.
فن کویل زمینی: متدوال ترین نوع فن کویل در گذشته که نصب ساده، هزینه پایینِ سرویس و نگهداری و صدای کمی دارند. اما، اشغال بخشی از متراژ کف ساختمان، استفاده از آنها را امروزه بسیار محدود کرده است.
فن کویل دیواری: نوعی فن کویل روکار با ظاهری مشابه یونیت داخلی کولر گازی است که درواقع هیچ فضایی از سقف و کف را اشغال نمی کند. فن کویل های دیواری به دلیل ظاهر دکوراتیو و نصب و سرویس آسان، تقریباً گرانترین نوع فن کویل محسوب می شوند.
روش های محاسبه ظرفیت یا cfm فن کویل
پس از آنکه نوع فن کویل ها با در نظر گرفتن تمامی جوانب مذکور مشخص گردید، می بایست ظرفیت فن کویل ها تعیین گردد.
محاسباتی سرانگشتی وجود دارد که با توجه به حجم فضای مورد نظر و کاربری آن، میزان هوادهی فن کویل ها (در کلام مرسوم cfm فن کویل) برآورد می شود. ولی واقعیت این است که روش اصولی تری وجود دارد.ابتدا می بایست بار برودتی فضای مورد نظر (با محاسبات نرم افزاری یا سرانگشتی) برآورد شود. سپس با توجه به دیتا شیت برند فن کویل مورد نظر، مطابق مثال و توضیحات ذیل، فن کویل مناسب انتخاب شود.
مثالی کاربردی در تعیین ظرفیت هوادهی یا cfm فن کویل
قصد داریم برای اتاقی به متراژ 15 متر مربع، یک دستگاه فن کویل سقفی توکار انتخاب کنیم. بعد از آنکه محاسبات بار برودتی را انجام دادیم، به این نتیجه رسیدیم که بار برودتی این اتاق 2.2kW است. برای انتخاب از دیتا شیت فن کویل های برند Midea استفاده می کنیم.
در ادامه ملاحظه خواهید کرد که دو دیتا شیت مختلف از این برند ارائه شده است. وجه تمایز این دیتا شیت ها تعداد ردیف کویل دستگاه می باشد. همانطور که مشخص است، یک فن کویل با ظرفیت هوادهی مشخص، می تواند ظرفیت های برودتی متفاوتی داشته باشد. حال می خواهیم با فرض اینکه امکان خرید هر دو ورژن این برند وجود دارد، انتخاب خود را انجام دهیم.
نکتۀ حائز اهمیتی که در انتخاب فن کویل مطرح است، کنترل سطح صدای اتاق می باشد. برای آنکه فن کویل، کمترین صدای ممکن را تولید کند، کافی است در دور کم استفاده شود. در نتیجه، می بایست ما فن کویلی را انتخاب کنیم که ظرفیت برودتی آن در دور کم حداقل 2kW باشد.
مشاهده می کنید که ظرفیت برودتی فن کویل مدل 300 با کویل سه ردیفه در دور کم (با هوادهی 199cfm)، 2kW است. در حالیکه ظرفیت برودتی فن کویل مدل 300 با کویل دو ردیفه در دور کم (با هوادهی 215cfm)، 1.9kW است. بنابراین، انتخاب فن کویل، لزوماً بر مبنای cfm ممکن است ما را به ظرفیت برودتی یا گرمایشی مورد نظر نرساند.
تنها در شرایطی ظرفیت هوادهی نیز در انتخاب فن کویل مؤثر است که می خواهیم فن کویل نوع کانالی پرفشار انتخاب کرده و از آن برای تأمین هوای تازۀ داخل ساختمان استفاده کنیم. در چنین شرایطی می بایست دو نکته مورد توجه قرار گیرد:
- با توجه به استاندارد تعویض هوا، مقدار هوای تازۀ مورد نیاز متناسب با کاربری ساختمان، محاسبه می شود؛ بنابراین، می بایست ظرفیت هوادهی فن کویل انتخابی، حداقل با مقدار هوای تازۀ محاسبه شده برابر باشد.
- ظرفیت برودتی فن کویل های کانالی، در دیتا شیت ها، بر اساس شرایط Full return اعلام شده است. یعنی در شرایطی که از هوای تازه، اصلاً استفاده نمی شود؛ در نتیجه، می بایست در صورت استفاده از هوای تازه، بعلت تغییر دمای هوای ورودی به فن کویل (نسبت به شرایط طراحی)، محاسبات توسط سازنده بازبینی شده و ظرفیت برودتی جدید اعلام شود. اگر ظرفیت برودتی اعلام شده جوابگوی نیاز برودتی فضای مورد نظر باشد، انتخاب ما درست است، در غیر این صورت باید مدل های بالاتر را امتحان کرد تا فن کویلی انتخاب شود که علاوه بر تأمین هوای تازۀ لازم، ظرفیت برودتی کافی نیز داشته باشد.
با توجه به استاندارد تعویض هوا، مقدار هوای تازۀ مورد نیاز متناسب با کاربری ساختمان، محاسبه می شود؛ بنابراین، می بایست ظرفیت هوادهی فن کویل انتخابی، حداقل با مقدار هوای تازۀ محاسبه شده برابر باشد.
اینک که متوجه شدیم فاکتور اصلی در انتخاب فن کویل، در واقع ظرفیت برودتی فن کویل است، بایستی به مواردی اشاره کنیم که در تغییر ظرفیت برودتی فن کویل نسبت به اعداد اعلام شده در کاتالوگ شرکت سازنده مؤثر است. در حقیقت، ظرفیت هر فن کویل در شرایط طراحیِ مشخصی برآورد شده است که تغییر هر یک از این شرایط، باعث افزایش یا کاهش ظرفیت برودتی یا گرمایشی فن کویل می گردد.
| عوامل موثر بر ظرفیتِ برودتی و گرمایشی فن کویل ها |
|---|
| دمای هوای ورودی |
| دمای آب ورودی |
| دبی آب در گردش |
| خواص آب |
1- دمای هوای ورودی: ظرفیت برودتی و گرمایشی فن کویل بر اساس دمای هوای ورودیِ مشخصی محاسبه شده است. افزایش دمای هوای ورودی در فصل گرما و کاهش دمای هوای ورودی در فصل سرما نسبت به شرایط طراحی، باعث کاهش تأثیر فن کویل در سرمایش و گرمایش فضای مورد نظر می گردد.
2- دمای آب ورودی: ظرفیت برودتی و گرمایشی فن کویل بر اساس دمای آب ورودیِ مشخصی محاسبه شده است. کاهش دمای آب ورودی در فصل گرما و کاهش دمای آب ورودی در فصل سرما نسبت به شرایط طراحی، باعث افزایش تأثیر فن کویل در سرمایش و گرمایش فضای مورد نظر می گردد و بالعکس.
3- دبی آب در گردش: ظرفیت برودتی و گرمایشی فن کویل بر اساس دبی آب عبوری مشخصی محاسبه شده است. افزایش دبی آب عبوری نسبت به شرایط طراحی، باعث افزایش تأثیر فن کویل در سرمایش و گرمایش فضای مورد نظر می شود و بالعکس.
4- خواص آب: ظرفیت برودتی و گرمایشی فن کویل بر اساس خواص ترموفیزیکیِ مشخصی از آب محاسبه شده است. وجود ضد یخ (گلایکول) در آب عبوری (بر خلاف شرایط طراحی)، باعث کاهش تأثیر فن کویل در سرمایش و گرمایش فضای مورد نظر می گردد.
نکات انتخاب فن کویل
بعد از شناخت انواع فن کویل ها و محاسبه cfm فن کویل، بهتر است نکاتِ مهم دیگری در رابطه با انتخاب آن ها را بدانیم.
اساساً در هر پروژه جوانب مختلفی وجود دارند که در انتخاب نوع فن کویل و تعیین مشخصه های آن مؤثر هستند. برخی از مهمترین آنها عبارتند از:
1- محدودیت های معماری: استفاده از فن کویل های سقفی، اعم از کاستی، توکار و کانالی پرفشار، مستلزم وجود فضای کافی برای نصب می باشد؛ بنابراین، بررسی کامل فضای مورد نیاز جهت نصب، یکی از پیش نیازهای اساسی در انتخاب نوع فن کویل است بحساب می آید.
2- کاربری ساختمان: انتخاب نوع فن کویل می تواند متأثر از کاربری ساختمان باشد. بعنوان مثال، فن کویل کانالی پر فشار انتخاب مناسبی برای اتاق های اداری نیست؛ چراکه این اتاق ها عموماً متراژ پایینی داشته و سقف بلندی ندارند. در نتیجه نصب فن کویل کانالی با فشار استاتیکی بالا، می تواند ضمن ایجاد صدایی اذیت کننده، جریان هوای متلاطمی را در اتاق ایجاد کند که مزاحم کارِ کارکنان آن دفتر خواهد بود.
از طرف دیگر در کاربری هایی مثل هتل یا بیمارستان که عمدتاً سرمایش و گرمایش همزمان نیاز است، فن کویل های چهار لوله ای استفاده می شوند.
3- قیمت خرید: همانطور که گفته شد،در بین انواع فن کویل های موجود در بازار، غالباً فن کویل های دیواری و کاستی گرانترین نوع فن کویل محسوب می شوند و در مقابل فن کویل های سقفی توکار ارزانترین نوع فن کویل هستند که به همین دلیل رایج ترین نوع فن کویل نیز بشمار می روند.
4- لزوم تأمین هوای تازه: علاوه بر ایجاد دمای مناسب (سرمایش و گرمایش)، تأمین هوای تازه به اندازۀ کافی در هر فضایی لازمۀ بوجود آوردن شرایط آسایش برای ساکنین آن فضا می باشد. چراکه وجود هوای تازه ضمن آنکه اکسیژن کافی جهت تنفس بهتر و احساس شادابی برای افراد حاضر را فراهم می کند، می تواند باعث ایجاد فشار مثبت در هوای اتاق شده و اینچنین از ورود آلودگی های محیطی به داخل اتاق جلوگیری شود که این موضوع بویژه برای برخی از کاربری ها از جمله مکان های بهداشتی دارای اهمیت زیادی است.
هوای تازه یا به صورت طبیعی (از طریق بازشوهای موجود نظیر درب و پنجره) تأمین می شود یا به صورت مکانیکی بوسیلۀ الکتروفن ها پیش بینی خواهند شد.
باید توجه داشت که تأمین هوای تازه به صورت طبیعی صرفاً جهت فراهم نمودن اکسیژن کافی برای افراد حاضر در داخل ساختمان می تواند جوابگو باشد و هرگز امکان ایجاد فشار مثبت را میسر نخواهد کرد.
در صورت استفاده از فن کویل، امکان تأمین هوای تازه برای ساختمان وجود خواهد داشت. اما، می توان گفت تنها این فن کویل های نوع کانالی هستند که چنین امکانی را فراهم می کنند؛ چراکه در این فن کویل ها می توان ورودی هوای فن کویل را با کانال کشی به هوای محیط مرتبط کرد.
پیشنهاد مطالعه:
دیدگاهتان را بنویسید
می خواهید در گفت و گو شرکت کنید؟خیالتان راحت باشد :)