مقایسه سیستمهای سرمایش و گرمایش
امروزه یکی از مسائل بسیار مهم در طراحی و اجرای ساختمانها و خصوصاً مجتمعهای مسکونی بزرگ، مساله تأسیسات مکانیکی و فراهم آوردن تسهیلات لازم جهت آسایش و رفاه ساکنان آن است. انتخاب و طراحی مناسب تجهیزات و تأسیسات مکانیکی نه تنها موجب آسایش افراد میشود بلکه باعث افزایش عمر ساختمان، صرفه جویی اقتصادی و صرفه جویی در مصرف انرژی نیز خواهد شد.
در سرمایش و گرمایش یک مجتمع مسکونی پارامترهای زیر را بایستی در نظر گرفت.
- در حد امکان ساده باشد.
- هزینه سرمایه گذاری اولیه آن مناسب باشد.
- در تمام فصول کارآیی لازم را داشته باشد.
- موجب صرفه جویی در مصرف انرژی شود.
- حداقل آلودگی زیست محیطی را ایجاد کند.
- هزینه نگهداری و راهبری سیستم حداقل باشد.
- تا حد امکان مستقل باشد.
- به نمای شهری لطمه نزند.
- نصب و راه اندازی آنها طبق مقررات ملی ساختمان ایران مجاز باشد.
- نقشه معماری، تعداد طبقات و منطقه احداث در انتخاب سیستم تأثیرگذار است.
- دستگاههای انتخابی دارای برند معتبر، نمایندگی فعال در ایران و رزومه کاری چندین ساله از نظر سرویس دهی و خدمات پس از فروش باشد.
معرفی انواع سیستمهای متداول
با توجه به ویژگیهای ذکر شده، معمولاً روشهای زیر جهت تأمین سرمایش، گرمایش، تهویه مطبوع مجتمعهای مسکونی مورد استفاده قرار میگیرند.
- سیستم کولر آبی جهت سرمایش و موتورخانه حرارت مرکزی با رادیاتور جهت گرمایش
- سیستم کولر گازی جهت سرمایش و موتورخانه حرارت مرکزی با رادیاتور جهت گرمایش
- سیستم داکت اسپلیت سقفی با کویل آبگرم از موتورخانه حرارت مرکزی
- سیستم داکت اسپلیت سقفی با کویل آبگرم از پکیج گرمایشی با دودکش کوآکسیال
- سیستم کولر گازی (اسپلیت) جهت سرمایش و رادیاتور با آبگرم تغذیه شده از پکیج گرمایشی با دودکش کوآکسیال
- سیستم فن کویل جهت سرمایش و گرمایش با موتورخانه مرکزی با دیگ آبگرم و چیلر
سیستم کولر آبی جهت سرمایش و موتورخانه حرارت مرکزی با رادیاتور جهت گرمایش
در این سیستم جهت ایجاد سرمایش در تابستان از کولرهای آبی و جهت گرمایش زمستانی از رادیاتور استفاده میشود. آب گرم مورد نیاز رادیاتورها توسط دیگهای آب گرم مستقر درموتورخانه مرکزی تأمین میشود.
مزایا
- نصب و راه اندازی سیستم آسان است.
- هزینه اولیه سیستم پایین است.
- مصرف برق سیستم پایین است.
- هزینه تعمیر و نگهداری سیستم پایین است.
- نصب رادیاتورها زیر پنجرهها مانع از تقطیر بخار هوا روی سطح شیشهها میشود.
- با نصب رادیاتورها زیر پنجرهها مانع از تقطیر بخار هوا روی سطح شیشهها میشود.
- با نصب شیرهای ترموستاتیک روی هر رادیاتور میتوان در مصرف انرژی صرفه جویی کرد.
- سرمایش هر واحد مستقل است.
- انرژی گرمائی هر واحد با نصب دستگاه انرژی میتر قابل اندازه گیری و محاسبه است.
- به موتورخانه با ابعاد کمتری نسبت به موتورخانه دوفصلی نیاز است.
معایب
- کنترل دمای اتاقها به صورت مستقل امکان پذیر نیست.
- هیچگونه کنترلی روی رطوبت فضاها وجود ندارد.
- نصب شدن کولرها در هوای آزاد موجب انتقال آلودگیها ، گرد و خاک و بو و … به داخل ساختمان شده و احتمال بیماری را افزایش میدهند. ضمن اینکه بستر مرطوب آنها محیط مناسبی برای رشد قارچها و کپکها بوده و مشکلات تنفسی زیادی را به وجود میآورند.
- جهت نصب کولرها و رادیاتورها بایستی فضای زیادی در نظر گرفته شود.
- جهت دسترسی آسان به کولر و کاهش هزینه کانال کشی و کاهش فضای اشغال کانال در طبقات بهترین محل نصب در مجتمعهای مسکونی تراس است و در واحدهایی که فاقد تراس هستند، قابل اجرا نیست و نصب آنها در تراس منظر شهری ساختمان را نازیبا خواهد نمود.
- آب مصرفی کولرها زیاد بوده و در شرایط فعلی که با بحران آب مواجه هستیم امکان سهمیه، بندی شدن آب در فصل تابستان بسیار زیاد است) مقدار آب مصرفی کولرهای با ظرفیت ۶۵۰۰ حدود ۵۰ لیتر در ساعت است. تنظیم نبودن شیرهای شناور کولرها و نشت از لولهها و اتصالات آنها موجب اتلافات آب خواهد شد.
سیستم کولر گازی جهت سرمایش و موتورخانه حرارت مرکزی با رادیاتور جهت گرمایش
کولرهای گازی اسپلیت متشکل از یک دستگاه بیرونی (شامل کمپرسور و کندانسور هوایی) و چندین دستگاه داخلی (اواپراتور) هستند. اواپراتورها را میتوان داخل هر فضا بسته به بار برودتی موردنیاز به تعداد و ظرفیت لازم نصب کرد و تمامی آنها را به وسیله لولههای مسی به دستگاه کندانسور متصل ساخت. در این سیستم گرمایش ساختمان توسط رادیاتور تأمین میشود که آب گرم خود را از موتورخانه مرکزی میگیرد.
مزایا
- در تابستان کنترل دما و رطوبت در هر فضا بطور مستقل امکان پذیر است. (دمای هر اتاق قابل کنترل بودهو در هزینه برق مصرفی تأثیر میگذارد).
- به موتورخانه با ابعاد کمتری نسبت به موتورخانه دو فصلی نیاز است.
- نصب و راه اندازی این دستگاه بسیار سریع و آسان است.
- سیستم سرمایش هر واحد مستقل و در زمان نیاز استفاده میشود و در صورت خراب شدن یک دستگاه تنها یک واحد ساختمان دچار مشکل میشود.
- حمل و نقل این دستگاهها به آسانی صورت پذیر است.
- انرژی گرمایش هر واحد با نصب دستگاه انرژی میتر قابل اندازه گیری و محاسبه است.
- عدم نیاز به آب برای سرمایش
معایب
- هزینه اولیه بالایی دارد.
- کنترل دما و رطوبت نسبی فضاها در فصل زمستان وجود ندارد.
- بالا بودن مصرف برق هر واحد ساختمان این کولرها چون از برق تک فاز خانگی استفاده میکنند، هزینه برق ماهیانهی زیادی به ساکنین تحمیل میکند.
- به علت اینکه تعداد دستگاههای خارجی برای ساختمان مورد نظر زیاد است، علاوه بر اینکه ظاهر و نمای ساختمان را دچار خدشه میکند ، جانمایی آنها نیز مشکل است.
- احتمال خرابی دستگاهها نسبت به سیستمهای مرکزی، زیادتر بوده و عمر آنها کوتاه تر است.
- پراکندگی دستگاهها موجب افزایش هزینههای تعمیر و نگهداری می شود.
- به علت محدودیت طول لوله کشی هر چه فاصله بین یونیت داخلی و خارجی کمتر باشد، راندمان دستگاه بالاتر خواهد بود. در مجتمعهای مسکونی بهترین محل برای نصب یونیت خارجی تراس است.
سیستم داکت اسپلیت سقفی با کویل آبگرم از موتورخانه حرارت مرکزی
داکت اسپلیت از نوع سقفی همراه با کویل آبگرم مانند فن کویل سقفی در سقف کاذب هر فضا نصب میشود. میتواند هوای سرد و گرم را مستقیماً به فضای نصب تخلیه یا توسط کانال توزیع هوا صورت گیرد. هوای برگشتی به دستگاه از طریق دریچه سقفی که زیر دستگاه نصب میشود برگشت داده میشود. آب گرم مورد نیاز گرمایش از موتور خانه حرارت مرکزی تأمین میشود. یونیت خارجی سیستم سرمایشی آن میتواند برای یک واحد و یا برای چندین واحد انتخاب شود. این یونیتها روی پشت بام نصب میشود و لولههای مسی گاز و مایع برد بایستی از داکت مناسب تا پشت بام عبور داده شود.
مزایا
- بهترین گزینه برای پروژههای ساختمانی بزرگ و مرتفع است.
- قابلیت ترکیب یونیتهای خارجی برای افزایش ظرفیت موازی وجود دارد.
- امکان تغذیه تعداد زیادی از یونیتهای داخل (داکت اسپلیت) به یونیتهای خارجی وجود دارد.
- سطح صدای پایینی دارد.
- نصب و راه اندازی آن سریع و آسان است.
- انرژی گرمایی هر واحد با نصب دستگاه انرژی متر قابل اندازه گیری و محاسبه هستند.
- در تابستان کنترل دما و رطوبت هر فضا امکان پذیر بوده و با نصب شیر سه راهه موتوری روی کویل آبگرم هر دستگاه کنترل دما در زمستان نیز امکان پذیر است.
- این دستگاهها معمولاً آخرین تکنولوژی سیستمهای سرمایش بوده و دارای گرید A+ از نظر مصرف انرژی هستند.
- COP دستگاه ۷ است.
- یونیت خارجی به اندازه، تعداد دستگاههای یونیت داخلی روشن شده زیربار میرود، مثلاً اگر ۲۰ واحد به یک یونیت خارجی وصل باشد و فقط یک واحد نیاز به سرمایش داشته باشد یونیت خارجی به اندازه یک واحد برق مصرف میکند.
- مصرف انرژی برق هر واحد قابل اندازه گیری و محاسبه است.
- هر واحد دارای استقلال است.
- نیازی به آب برای سرمایش ندارد.
- مجموعه دستگاه تبادل کننده حرارات داکت اسپلیت با کویل آب گرم داخل سقف کاذب نصب میشود و فضایی از داخل واحد اشغال نمیشود.
- به موتورخانه با ابعاد کمتری نسبت به موتورخانه دوفصلی نیاز است.
معایب
- هزینه اولیه بالا است.
- مصزف انرژی الکتریکی هر واحد نسبت به سیستم کولر آبی بالاتر است.
- تعمیر و نگهداری آن بایستی توسط شرکت و نمایندگیهای مجاز انجام شود.
سیستم داکت اسپلیت سقفی با کویل آبگرم از پکیج گرمایشی با دودکش کوآکسیال
این روش مانند روش ۳ بوده با این تفاوت که نیاز به موتورخانه حرارت مرکزی نیست و گرمایش و آب گرم مصرفی هر واحد توسط پکیج گرمایشی خودش تأمین میشود. با توجه به نقشههای معماری این مجتمع طبق مبحث چهاردهم مقررات ملی ساختمان امکان استفاده از پکیج کوره بسته با دودکش کوآکسیال (دو جداره) در دیوار خارجی آشپزخانه در تراس واحدهایی که آشپزخانه آنها جدار خارجی ندارد وجود دارد.
مزایا
- سرمایش و گرمایش هر واحد مستقل است.
- نصب و راه اندازی آسان و سریع و نگهداری آن نیاز به متخصص ندارد.
- سرمایه گذاری اولیه کاهش مییابد.
- موتورخانه حذف میشود و فضای آن به پارکینگ و یا انباری اختصاص داده میشود.
- عملیات ساخت پروژه بعلت سادگی سیستم سریعتر انجام میشود.
- داکتهای تأسیساتی از موتورخانه تا پشت بام حذف شده و فضای آنها به فضای مفید اختصاص داده میشود.
معایب
- کنترل دمای اتاقها در زمستان امکان پذیر نیست.
- هزینه برق مصرفی تابستان نسبت به کولر آبی بالاتر است.
- نصب یونیت های خارجی نمای ساختمان را از لحاظ منظر شهری نازیبا میکند.
سیستم فن کویل جهت سرمایش و گرمایش با موتورخانه مرکزی با دیگ آبگرم و چیلر
یکی از روشهای متداول تهویه مطبوع در ساختمانهای بزرگ استفاده از این سیستم است. فن کویلهایی که در این سیستم بکار میرود از نوع سقفی یا زمینی یا دیواری(کاستی) یا ترکیبی از آنها است. معمولاً در مجتمعهای مسکونی مشابه این پروژه جهت زیبایی و استفاده بهینه از فضاها از فن کویل سقفی داخل کار استفاده میشود.
مزایای استفاده از فن کویل برای تهویه مطبوع
- کنترل درجه حرارات زمستانی و تابستانی با استفاده از ترموستات صورت میگیرد.
- سیستم تبادل کننده حرارت یکپارچه است و نیاز به فضای کمتری داشته و نسبت به کانال کولر سقف کاذب کمتری دارد.
- عکس العمل سیستم در برابر تأمین سرما و گرمای محیط سریع است.
- متمرکز بودن تجهیزات در موتورخانه مرکزی موجب پایین آوردن هزینه تعمیر و نگهداری میشود.
- با استفاده از کنتورهای سنجش انرژی امکان اندازه گیری انرژی مصرفی برای سرمایش و گرمایش هر واحد وجود دارد.
معایب استفاده از فن کویل برای تهویه مطبوع
- هزینه اولیه تجهیزات مرکزی بالا است.
- فضای زیادی برای موتروخانه نیاز است.
- نیاز به داکت جهت عبور دودکشها و رایزرها تا بام ساختمان است.
- طول عمر دستگاهها و لولههای انتقال آب سرد و گرم کمتر از عمر ساختمان است و تعویض و تعمیر آنها هزینه زیادی نیاز دارد.
- طول زمان اجرا و راه اندازی آن زیاد است.
- هزینه تعمیر و نگهداری زیاد است.
بررسی فنی و اقتصادی انواع چیلرهای متداول
از آنجائی که بیشترین سرمایه گذاری در سیستمهای موتورخانه مرکزی تهویه مطبوع مربوط به چیلر است، بایستی در انتخاب نوع چیلر از نظر فنی و اقتصادی توجه خاصی داشت تا با کمترین سرمایه گذاری بیشترین بهره وری را ایجاد نماید. بر اساس طرح و نقشههای موجود این مجتمع نیاز به بار برودتی ۹۰۰ تن تبرید دارد. متداولترین دستگاههای چیلر شامل موارد زیر هستند.
- چیلر تراکمی اسکرو
- چیلر تراکمی سانتریفوژ
- چیلر جذبی شعله مستقیم
چیلر تراکمی اسکرو
خنک کردن آب در این چیلرها بر اساس سیکل تبرید تراکمی انجام میگیرد. انرژی مورد نیاز این چیلرها برای تراکم گاز مبرد از نوع انرژی الکتریکی است. کندانسور این چیلرها می تواند از نوع آبی یا هوایی باشد. در صورت استفاده از چیلر با کندانسور هوایی نیاز به برج خنک کن نبوده به همین دلیل مصرف آب برج خنک کن حذف میشود.
ضریب عملکرد (COP) این نوع چیلر با کندانسور هوایی حدود ۲/۸ و برای چیلر با کنادنسور آبی ۵ است.
معایب چیلر تراکمی سانتریفوژ
- مصرف برق بالاتری نسبت به چیلرهای جذبی دارد.
- قیمت اولیه بالاتری نسبت به چیلر اسکرو و جذبی دارد.
- نیاز به افراد متخصص برای تعمیر و نگهداری دارد.
- سر و صدای آن زیاد است.
- برند معتبر و شرکت نمایندگی فعالی برای این نوع چیلرها جهت سرویس دهی و خدمات پس از فروش در ایران وجود ندارد و تعداد دستگاههای استفاده شده محدود است.
چیلرهای جذبی شعله مستقیم
در این نوع چیلرها کمپرسور حذف شده و به جای آن ژنراتور و برج جاذب اضافه شده است. در برج جاذب معمولاً از نمک لیتیوم برماید که خاصیت جذب کننده رطوبت دارد به عنوان جاذب و از آب به عنوان مبرد استفاده میشود. در ژنراتور از شعلهای مستقیم برای تولید حرارت مورد نیاز چیلر استفاده میشود.
مزایا
- سرو صدای آن کم است.
- مصرف برق کمتری نسبت به چیلرهای تراکمی دارد.
- به علت استفاده از آب به عنوان مبرد مشکل زیست محیطی ندارد.
معایب
- مصرف گاز در آن بالا است. (حدود ۳۰۰ متر مکعب در ساعت برای ۹۰۰ تن تبرید)
- هزینه اولیه بالاتری نسبت به چیلرهای تراکمی اسکرو دارد.(بین ۵۰ تا ۱۰۰ درصد بسته به نوع برند)
- طول عمر کمتری نسبت به چیلرهای تراکمی دارد.
- مصرف آب در این نوع چیلرها بین ۳۰ تا ۵۰ درصد بیشتر از چیلرهای تراکمی است.
- به علت تکنولوژی بالا برای تعمیر و نگهداری نیاز به تخصص زیاد داشته و متخصصین آن نیز کمتر هستند.
- هزینه تعمیر و نگهداری این چیلرها بسیار بالاست.
- به علت ضریب عملکرد پایین برای این نوع چیلرها (c.o.p.l.l) مصرف انرژی در این چیلرها خیلی بیشتر از چیلرهای تراکمی است. مجموع گاز، برق و آب مصرفی این چیلرها حدود ۲ برابر چیلرهای تراکمی هستند.
- ظرفیت برجهای خنک کن و پمپهای آن در چیلرهای جذبی شعله مستقیم بین ۳۰ تا ۵۰ درصد بیشتر از چیلرهای تراکمی است.