دانستنی های تهویه مطبوع
همانطور که از نام آن مشخص است سیستمی است که برای ایجاد هوایی مطبوع از نظر رطوبت، کنترل دما و کاهش آلودگی است. تهویه مطبوع شاخه ای از علم مهندسی مکانیک است که با استفاده از ترمودینامیک،مکانیک سیالات و انتقال حرارت به طراحی سیستم هایی جهت شرایط استاندارد و آسایش انسان می پردازند.
تهویه مطبوع چیست؟
همانطور که از نام آن مشخص است سیستمی است که برای ایجاد هوایی مطبوع از نظر رطوبت، کنترل دما و کاهش آلودگی است. تهویه مطبوع شاخه ای از علم مهندسی مکانیک است که با استفاده از ترمودینامیک،مکانیک سیالات و انتقال حرارت به طراحی سیستم هایی جهت شرایط استاندارد و آسایش انسان می پردازند.
HVAC مخفف شده عبارت Heating,Ventilating And Air Conditioning است که برای تهویه مطبوع به کار می برند. شرایط دمایی و رطوبتی مناسب محل زندگی انسان به این گونه است که دما 22 درجه و رطوبت 50% باشد. که این امر با بررسی ها و محاسبات دقیق مهندسی امکان پذیر است که سیستمی طراحی شود که مصرف انرژی کمتری با بازدهی بیشتری را داشته باشد.
استانداردهای مربوط به تهویه مطبوع در بخش های چهاردهم و شانزدهم قوانین و مقررات ملی ساختمان آمده است اما نباید از استاندارد معروف اشری ASHRAE که استاندارد مورد استفاده در کشور آمریکاست به عنوان مرجع طراحی چشم پوشی کرد. در این بین نرم افزار کریر Carrier HAP مورد استفاده متخصصین است.
تاریخچه تهویه مطبوع
یکی از اختراعات مهم بشر مدرن امروز تهویه مطبوع است. در مناطقی از دنیا که از لحاظ جغرافیایی غیر قابل سکونت بودند با استفاده از تهویه مطبوع به مکان هایی برای زندگی تبدیل شدند حتی می توان گفت که بدون تهویه مطبوع ساختمان های امروزی هم غیر قابل سکونت بودند. در بیمارستان ها و اتاق های تمیز صنعت داروسازی نقش انکار ناپذیری را تهویه مطبوع ایفا می کند که نمی توان به سادگی از آن گذشت.
سعدی کارنو در سال 1890 سیکل کارنو را به صورت نظریه تئوری در آورد. و از مهمترین افراد در زمینه تهویه مطبوع است و نقش اثرگذاری درعلم تهویه مطبوع داشته است.
در 1803 اولین دستگاه تبرید ثبت اختراع شد. در 1892 اولین خانه به تهویه مطبوع در سانفرانسیسکو مجهز شد. در 1906 اصطلاح تهویه مطبوع به شکل امروزی برای اولین بار استفاده شد. در 1908 اولین کنگره تبرید پاریس برگزار شد.در 1925 اولین چیلر جذبی الکترولوکس اختراع شد.
صنعت گرمایش بنیان و پایه و اساس خود را مدیون تلاش ها و اختراعات و اکتشافات افرادی مانند مایکل فارادی، ویلیس کریر، روبنترین، جیمز ژول، ویلیام رانکین و نیکولا سعدی کارنو است.
تجهیزات تهویه مطبوع
چیلر
بویلر
فن کویل
هوارسان
اسپیلت
وی ار اف
چیلر
چیلرها از نظر عملکرد به دو دسته چیلر های جذبی و تراکمی تقسیم بندی می شوند. چیلرها مولد سرما هستند و دارای ژنراتور یا کمپرسور می توانند باشند.
چیلرهای جذبی آب خنک هستند و با جاذب لیتیوم بروماید اب را سرد می کنند. چیلرهای تراکمی در دسته بندی کمپروسوری ها قرار می گیرند و با استفاده از کمپرسور اسکرو یا اسکرال تبرید را انجام دهد این چیلرها آب خنک و هوا خنک هستند.
بویلر
اساس کار بویلرها تولید گرما است و سیستم کارایی بویلر ها بر اساس استفاده از گاز طبیعی و مشعل آب گرم را تولید می کنند. پکیج های گرمایی که در منازل استفاده می شوند نمونه کوچکی از بویلرها هستند همچنین دیگ های چدنی که در موتورخانه های ساختمان های اداری و مسکونی وجود دارند هم نمونه ی دیگری از بویلرها هستند.
فن کویل
فن کویل ها هم مسئول ایجاد حرارت و هم مسئول ایجاد سرما هستند که با استفاده از لوله های اتصال این امر ممکن می شود.
هوارسان
هواساز یک جعبه ی بزرگ دارای قسمت های مختلفی است که وظیفه ی انجام عملیات متنوع از جمله حفظ کیفیت هوا با فیلتراسیون، سرمایش، گرمایش، رطوبت زنی و رطوبت گیری، بازیافت انرژی و تغییرات فشار را بر عهده دارد. هوارسان می تواند به چیلر یا کندانسینگ یونیت متصل گردد.
اسپیلت
با استفاده از نیروی برق توانایی تولید گرما و سرما را دارد. از دو بخش خارجی و داخلی تشکیل شده است که بخش داخلی شامل کمپرسور،اواپراتور، فن و لوله مویین است و بخش داخلی هم از اواپراتور، بدنه و فن اواپراتور تشکیل شده است.
وی آر اف
VRF که مخفف عبارت ) Variable Refrigerant Flow مبرد متغیر جریان ) است که از جدید ترین سیستم های تهویه مطبوع است و هم در زمینه سرمایش و هم گرمایش استفاده می شود. درواقع یک سیستم چند اسپیلت می توان از آن نام برد. این سیستم مشابه اسپیلت عمل می کند و تفاوت آن در تعداد یونست های داخلی و خارجی آن است. سیستم وی آر اف دارای چند یونیت داخلی و یک یونیت خارجی است که منبع تغذیه اصلی به شمار می آید و یونیت خارجی گاز را به میزان مورد نیاز در سرمایش متراکم می کند و بعد از تبدیل به مایع کندانسور به یونیت های داخلی می فرستد. به این ترتیب در زمانی که هوا سرد باشد، عمل گرمایش و در هنگامی که هوا گرم باشد عمل سرمایش را انجام میدهد.
انواع سیستم های تهویه مطبوع
انتخاب یک سیستم تهویه مطبوع مناسب که تامین کننده آسایش انسان باشد همچنین انرژی زیادی را مصرف نکند و در واقع بازده خوبی در مقابل مصرف کم انرژی داشته باشد اهمیت بسیار دارد. در مناطق جغرافیایی که فقط هوای گرم یا فقط هوای سرد وجود دارد سیستم های تهویه مطبوع ارزان و تک مرحله ای می توان استفاده کرد البته این سیستم ها بازده کم و مصرف انرژی بالایی دارند.
یکی از انواع سیستم های تهویه مطبوع که نوعی به اصطلاح از تک مرحله ای پیشرفته تر است وجود دارد که از سرعت های مختلف فن ها استفاده می شود. و برای استفاده طولانی مدت گران هستند.
مدل دیگری از سیستم های HVAC وجود دارد که به سیستم های ناحیه ای معروف هستند و همانطور که از اسم آن مشخص است در بخش های مخصوصی از خانه گرمایش یا سرمایش مورد استفاده قرار می گیرد. با استفاده از دمپرهایی که در داکت قرار میدهند جریان هوا را به صورت کاملا انتخابی مسدود و یا آزاد می کنند و این روش بسیار ارزشمند است زیرا در حالتی که کسی در قسمتی از خانه حضور ندارد هوا برای آن قسمت مسدود شده و انرژی کمتری استفاده می شود.
نوع دیگری از سیستم های تهویه مطبوع وجود دارند که وظیفه گرمایش و سرمایش را به عهده دارند علاوه بر این وظیفه تعیین دما و کنترل رطوبت هم بر عهده این سیستم است. در این سیستم ها ازایجاد کننده و از بین برنده رطوبت استفاده شده است. این سیستم ها برای مناطق گرمسیری یا مناطق بسیار خشک اهمیت فراوان دارد.
نحوه عملکرد سیستمهای تهویه مطبوع و HVAC
شکل زیر به طور دقیق ، عملکرد یک سیستم تهویه مطبوع را نشان میدهد. در سیستم های تهویه مطبوع یک دستگاه برای تنظیم خودکار دما وجود دارد که به وسیله این دستگاه درجه حرارتی که اتاق باید به آن برسد تنظیم می شود. 
با توجه به شکل بالا متوجه میشوید که هوا از بیرون وارد سیستم شده از کویل یا سیم پیچ عبور کرده بوسیله بویلر یا چیلر گرم یا خنک شده سپس به درون اتاق می رود. همانطور که می بینید هوا همزمان با وارد شدن به اتاق از طریق سیستم تهویه مطبوع مجددا به سیستم باز می گردد در واقع هوای اتاق با هوای تازه جایگزین می شود.
سیستم های تهویه مطبوع کوچک نوع عملکردشان با سیستم های بزرگ متفاوت است به این گونه که گرما را درون یک اتاق جمع آوری و سپس انتقال می دهند این سیستم در مکان های کوچکی مانند خودرو ها قابل مشاهده است. در شکل زیر به طور کامل عملکرد یک سیستم تهویه مطبوع کوچک نمایش داده شده است. 
یکی از اهداف مهم سیستم های تهویه مطبوع امروزی علاوه بر ایجاد محیطی مطلوب برای زندگی کاهش مصرف انرژی در این زمینه است. دپارتمان انرژی آمریکا استانداردی را تدوین کرده که تا سال 2023 مبلغ 29 میلیارد دلار در قبوض انرژی صرفه جویی کند. همچنین در سال 2006 نیز استاندارد دیگری را تدوین کردند که تا سال 2035 بتوانند مبلغ 70 میلیارد دلار صرفه جویی و همینطور از انتشار 369 تن دی اکسید کربن جلوگیری کند.
در مجموع با توجه به استاندارد های تدوین شده در زمینه تهویه مطبوع از سال 1990 تا به امروز حدود 50 درصد تجهیزات امروزی این سیستم کمتر انرژی مصرف می کنند.
