تهویه مطبوع
تهویه مطبوع به طور دقیق عبارت است از فن آوری رساندن شرایط طرح داخل به شرایط استاندارد یا آسایش مطلوب. شرایط می تواند شامل کیفیت هوا، دما، رطوبت و فشار باشد. طراحی سیستم تهویه مطبوع را مهندس مکانیک با استفاده از اصول ترمودینامیک، مکانیک سیالات و اصول انتقال حرارت انجام می دهد. در برخی از مواقع لغت تبرید نیز به دنبال تهویه مطبوع می آید.
استاندارد مرجع تهویه مطبوع در کشور آمریکا استاندارد اشری ASHRAE است و به عنوان مرجع طراحی در کنار مباحث چهاردهم و شانزدهم نظام مهندسی مورد استفاده قرار می گیرد. نرم افزار محبوب محاسبه ی بارهای حرارتی و برودتی در بین مهندسین ایران، نرم افزار آنالیز ساعتی کریر Carrier HAP است.
بر همین اساس شرکت تهویه آذین البرزطبق استاندارهای مرجع تهویه مطبوع اشری ASHRAE اقدام به واردات سیستم های تهویه مطبوع با برند تجاری لنزور LENZOR نموده است.
انواع سیستم های تهویه مطبوع لنزور
با رویکرد های مختلف می توان سیستم های تهویه مطبوع لنزور را طبقه بندی نمود. از نظر کاربر این سیستم ها می توانند مرکزی، مجزا یا ترکیبی باشند.
- از سیستم های تهویه مطبوع مرکزی می توان به چیلر لنزور و فن کویل لنزور اشاره کرد.
- سیستم ترکیبی نیز شامل داکت اسپلیت لنزور به همراه کویل آبگرم (تامین آبگرم توسط پکیج یا موتورخانه مرکزی) جهت تامین سرمایش و گرمایش است.
- از دیدگاه انرژی مصرفی می توان سیستم های تهویه مطبوع لنزور را در زمینه ی سرمایش به دو دسته ی زیر تقسیم بندی کرد:
- سیستم های تمام برقی مانند چیلرهای تراکمی ، وی آر اف لنزور Lenzor VRF و داکت اسپیلت لنزور Duct Split Lenzor.
- ترکیبی گاز و برق همانند چیلرهای جذبی .
از دیدگاه طرز خنک سازی کندانسور می توان سیستم های تهویه مطبوع لنزور را به دو سیستم تقسیم کرد:
- آب خنک همانند چیلرهای جذبی یا تراکمی آب خنک لنزور که نیاز به برج خنک کننده دارند.
- سیستم هواخنک مانند چیلر تراکمی هوا خنک، داکت اسپلیت کانالی لنزور و وی آر اف لنزور Lenzor VRF.
تاریخچه
تهویه مطبوع یکی از مهمترین اختراعات بشر مدرن است. انجام عملیات مختلف بر روی هوا جهت تامین آسایش یا ایجاد شرایط طرح مورد نظر از عوامل کلیدی زندگی مدرن به شمار می آید. بدون استفاده از این سیستم ، بسیاری از ساختمانهای امروزی بی استفاده می گردید. تهویه مطبوع کمک شایانی به زندگی در مناطق غیر قابل سکونت نموده است و به طور محسوس در پراکندگی جعرافیایی جمعیت کشورها تاثیر داشته است. جالب است بدانیم که تهویه مطبوع در بیمارستانها باعث نجات جان بسیاری از بیماران گردیده است و میزان مصرف آنتی بیوتیک بعد از عمل و در دوره ی بهبودی را به طرز چشمگیری کاهش داده است. تهویه مطبوع و اتاقهای تمیز در صنعت داروسازی با تاثیر مستقیم در تولید انواع دارو در راستای بهبود سلامت بشر گام نهاده است. به جرات می توان گفت که بدون استفاده از تهویه مطبوع دیتا سنتر ها و متعاقب آن اینترنت قابلیت عملکردی نداشت. در ادامه تاریخچه ای مختصر در خصوص اتفاقات تاریخی و اختراع تهیه مطبوع را به استحضار می رسانم.
مهمترین دانشمندی که شروع به نظریه پردازی در این خصوص نمود آقای سعدی کارنو بود که سیکل کارنو را در سال ۱۸۹۰ تئوریزه کرد اگرچه دانشمندان زیادی قبل از ایشان کمک شایانی به پیشرفت علم نمودند ولی نقش کارنوی فرانسوی غیر قابل انکار است.
از نظر تاریخی و بر اساس اشری ASHRAE می توان تاریخ های مهم را به شرح زیر بر شمرد:
| ۱۷۴۸ | G.Richmann مقالات مربوط به تجربه سرما را در آکادمی علوم سنپترزبورگ منتشر کرد |
| ۱۸۰۳ | Thomas Moore از مریلند حق ثبت اختراع دستگاه تبرید را دریافت کرد، اولین حق ثبت اختراع تبرید در امریکا |
| ۱۸۰۵ | Oliver Evans سیستم سیکل بسته تبرید کمپرسور بخار را در Young Steam Engineer’s Guideمطرح کرد |
| ۱۸۳۴ | لاستیک طبیعی، تقطیر لاستیک طبیعی، به عنوان یک مبرد توسط John Hague در اولین مدل از دستگاه تبرید کمپرسور بخار استفاده شد |
| ۱۸۴۴ | DR. John Gorrie دستگاه مبرد سیکل هوا برای ساخت یخ را پیشنهاد کرد |
| ۱۸۵۴ | John Harrison با فشرده سازی بخار برای ساخت یخ در ویکتوریا استرالیا شروع به کار کرد |
| ۱۸۵۵ | اولین ایده تولید یخ با استفاده از تبرید کمپرسور بخار در کلیولند، اوهایو توسط Alexander Twining مطرح شد |
| ۱۸۶۰ | Ferdinand Carre ، حق امتیاز انحصاری تبرید جذبی آمونیاکی را ثبت کرد |
| ۱۸۶۸ | Peter Van der Weyde کنترل ترموستاتیکی سیستم تبرید را اختراع کرد |
| ۱۸۷۰ | Carl Linde مقاله ای را با استفاده از یک روش ترمودینامیکی دقیق برای تبرید: “استخراج گرما در دمای پایین با استفاده از ابزار مکانیکی” منتشر کرد |
| ۱۸۷۵ | کارخانه ذخیره سازی سرما با استفاده از یخچال مکانیکی توسط Thomas Mort از استرالیا |
| ۱۸۷۹ | Charles Tellier از کشتی یخچالی Le Frigorifique برای حمل گوشت از فرانسه به آمریکای جنوبی استفاده کرد |
| ۱۸۹۱ | مجله Ice and Refrigeration شروع به انتشار کرد |
| ۱۸۹۲ | اولین خانه مجهز به سیستم تهویه مطبوع در امریکا در سنلرنز توسط M. Dillenberg از سانفرانسیسکو |
| ۱۸۹۳ | کمیسیون برای “استاندارد تن تبرید” توسط انجمن مهندسان مکانیک آمریکایی ایجاد شد |
| ۱۸۹۴ | سیستم تبرید Hermetically sealed توسط Marcel Audiffren در فرانسه اختراع شد |
| ۱۹۰۱ | سیستم تهویه مطبوع ۳۰۰ تنی در بورس نیویورک نصب شد |
| ۱۹۰۲ | در Armor Building، کانزاس سیتی، سیستم تهویه مطبوع دو کاناله نصب شد؛ هر اتاق به صورت مجزا با یک ترموستات کنترل می شد |
| ۱۹۰۴ | اولین تهویه مطبوع در ساختمان دولتی میسوری، نمایشگاه Louis World’s |
| ۱۹۰۴ | انجمن Refrigerating Engineers آمریکا تاسیس شد |
| ۱۹۰۶ | اصطلاح “تهویه مطبوع” توسط Stuart Cramer ابداع شد |
| ۱۹۰۶ | اولین بیمارستان مجهز به تهویه مطبوع: بیمارستان Floating بوستون |
| ۱۹۰۶ | Willis Carrier سیستم یDew Point Control را برای کنترل دقیق رطوبت در یک اتاق را به ثبت رساند |
| ۱۹۰۸ | اولین کنگره بین المللی تبرید. پاریس |
| ۱۹۱۱ | انبساط ثابت مبرد سوپرهیت شده در یک سیستم تبرید اواپراتور چندگانه جهت سیکل تبرید توسط Albert Marshall اختراع شد |
| ۱۹۱۳ | برگزاری اولین کنگره بین المللی نمایشگاه تبرید در شیکاگو برگزار شد |
| ۱۹۱۳ | M. T. Zarotschenzeff آزمایشات را در زمینه انجماد سریع شروع کرد |
| ۱۹۱۴ | یک واحد یخچال خانگی خنک کننده خودکار الکتریکی، DOMELRE توسط Fred Wolf Jr به بازار عرضه شد |
| ۱۹۱۶ | Clarence Birdseye شروع به آزمایشات انجماد سریع کرد |
| ۱۹۲۵ | الکترولوکس سوئد اولین چیلر جذبی گازسوز را اختراع کرد. |
| ۱۹۲۵ | Tile Aerologist. اولین مجله بازرگانی تهویه مطبوع توسط E Vemon Hill منتشر شد |
| ۱۹۲۶ | کنترل لوله مویین توسط Thomas Carpenterاختراع شد |
| ۱۹۲۸ | مبرد های کلروفلوئوروکربن توسط تیم توماس میدگلی در آزمایشگاه تحقیقاتی جنرال موتورز تولید شد. |
| ۱۹۳۰ | در خانه ای در توسان، اولین هیت پمپ توسط AZ نصب شد |
| ۱۹۳۱ | Frigidaire سیستم تهویه مطبوع مرکزی سالانه “Hot-Kold” را برای خانه ها وارد بازار کرد |
| ۱۹۳۲ | Chesapeake & Ohio Railroad شروع به راه اندازی اولین قطار شبانه مجهز به سیستم تهویه مطبوع “جورج واشنگتن” بین نیویورک و واشنگتن کردند |
| ۱۹۳۶ | خطوط هوایی امریکا از سیستم تهویه مطبوع در هواپیماهای مسافری “Three mile a minute” استفاده می کند |
| ۱۹۳۶ | Albert Henne. مخترع کلر فلوئوروکربن ها، مبرد R۱۳۴a را اختراع کرد. |
| ۱۹۳۸ | سیستم تهویه مطبوع پنجراه ای توسط Philco York وارد بازار شد |
| ۱۹۳۹ | Packard اولین سیستم تهویه مطبوع اتوماتیک را وارد بازار کرد |
| ۱۹۳۹ | خشککردن انجمادی پنی سیلین. آزمایشات اولیه در بریتانیا. آماده سازی صنعتی در سال ۱۹۴۳. |
| ۱۹۴۰ | دستگاه تبرید جذبی با استفاده از لیتیوم بروماید: آب. مطالعات توسط سرول و کریر.اولین Carrier Machine بزرگ در سال ۱۹۴۵ ساخته شد. |
| ۱۹۴۲ | لوله گرما ( هیت پایپ) توسط R.S. Gaugler اختراع شد، (ثبت اختراع ایالات متحده در سال ۱۹۴۴) |
| ۱۹۴۴ | دستگاه سرد کن سیکلی هوا برای خنک کردن هواپیما مورد استفاده قرار گرفت |
| ۱۹۴۹ | – Peltier یخچال فریزر خانگی ترموالکتریکی |
| ۱۹۵۰ | شروع توسعه تجاری پمپ های حرارتی ( هیت پمپ ها) که ۲۰۰۰ دستگاه در سال ۱۹۵۴ و ۷۶،۰۰۰ دستگاه در سال ۱۹۶۳ و ۳۰۰،۰۰۰ دستگاه در سال ۱۹۷۶ |
| ۱۹۵۳ | دو انجمن سازندگان تجهیزات تبرید ( ( REMA انجمن تجهیزات سردخانه ای و تهویه مطبوع (ACRMA)، برای ایجاد موسسه تبرید و تهویه مطبوع (ARI ) در ۲۳ آوریل متحد شدند. |
| ۱۹۵۸ | در ماه دسامبر، اعضای ASRE و ASHAE برای رایزنی با انجمن صنایع گرمایی، یخچال و تهویه مطبوع (ASHRAE) رای گیری کردند |
| ۱۹۶۶ | اولین مدرسه آموزشی تهویه مطبوع بدون پنجره (نیویورک) |
| ۱۹۶۸-۷۲ | R-۲۲ مبرد استانداردی برای واحد تهویه مطبوع و پمپ های حرارتی شد |
| ۱۹۶۹ | ۵۴٪ از ماشین های جدید مجهز به سیستم تهویه مطبوع شدند |
| ۱۹۷۵ | استاندارد اشری ASHRAE Standards ۹۰-۷۵ جهت بهینه سازی مصرف انرژی در طراحی ساختمان های جدید نقش اساسی در کد های ساختمان آمریکا ایفا کرد. |
| ۱۹۸۸ | سناتور های آمریکایی پروتکل مونترال را جهت حفاظت از لایه ازن تصویب کردند. |
| ۱۹۹۴ | استفاده از مبرد R۱۳۴a در کولر ماشین |
استفاده از تهویه مطبوع در ساختمانهای مسکونی
علی رغم پیشرفت در فن آوری های سرمایشی، این سیستمها برای خانه ها بسیار بزرگ و گران قیمت بودند. شرکت فریجیدر در سال ۱۹۲۹ یک دستگاه اسپلیت را جهت خنک سازی منازل مسکونی معرفی نمود. این دستگاه کوچک به اندازه ی یک رادیو کابینتی بود ولی سیستم وزن زیادی داشت، گران قیمت بود و یک کندانسور مجزا نیز نیاز داشت. شرکت جنرال الکتریک طراحی ها را توسعه داد و یک کولر یکپارچه ی پنجره ای درست کرد ( از سال ۱۹۳۰ تا ۱۹۳۱ سی و یک دستگاه نمونه مشابه تولید کردند).
در همان زمان مهندسین شرکت جنرال موتور مبرد کلروفلوئورو کربن را ساختند که به عنوان اولین مبرد غیر قابل اشتعال به طور مداوم باعث بهبود عملکرد و ایمنی دستگاههای تهویه مطبوع گردید. اگرچه این مواد شیمیایی در سالهای بعد بخاطر ضرری که برای لایه ازن داشتند به وسیله ی پروتوکل مونترال سال ۱۹۹۰ از رده ی تولید و استفاده خارج گردید. مبرد هیدرو فلوئورو کربن که با لایه ازن سازگار بود محبوب شد ولی امروزه نام این مبرد نیز با تغییرات آب و هوایی گره خورده است.
مهندسی به نام هنری گلسون دستگاه کولر پنجره ای را توسعه داد و توانست قیمت تمام شده ی آن را کاهش دهد تا در سال ۱۹۴۷ در حدود ۴۳۰۰۰ دستگاه کولر پنجره ای خانگی به فروش رسید و ساکنین منازل از تهویه بدون پرداخت هزینه گزاف بهره مند گردیدند.
در اواخر دهه ۱۹۶۰ بیشتر خانه های پیشرفته در کشور آمریکا به سیستم های تهویه مرکزی یا مستقل مجهز شده بودند و مردم توانستند در ایالتهایی که آب و هوای گرمی دارند از جمله آریزونا و فلوریدا سکونت داشته باشند.
با افزایش تقاضا در استفاده از سیستم های تهویه و در دهه ۷۰ میلادی، بحران انرژی در جهان رخ داد. در پاسخ به این بحران، قانون گزارهای ایالت متحده آمریکا قوانینی را به تصویب رساندند که تولید کنندگان تهویه مطبوع را ملزم به رعایت استاندارد های بهینه سازی مصرف انرژی برنامه ی استانداردهای تجهیزات و اقلام گردیدند.
از سال ۱۹۹۲ دپارتمان انرژی ایالت متحده آمریکا استاندارد جامعی را برای تولید کنندگان دستگاههای تهویه مطبوع خانگی و هیت پمپها منتشر نمود. پیش بینی می شود که این استاندارد در بازه زمانی ۱۹۹۳ تا ۲۰۲۳ بتواند ۲۹ میلیارد دلار در قبوض انرژی صرفه جویی نماید. استانداردی که در سال ۲۰۰۶ تصویب گردید نیز می تواند ۷۰ میلیارد دلار را در بازه ی سالهای ۲۰۰۶ تا ۲۰۳۵ در قبوض ذخیره نماید و همچنین از انتشار ۳۶۹ تن دی اکسید کربن در سال که معادل ۷۲ میلیون ماشین می باشد جلوگیری می نماید.
نتایج این قوانین منجر به توسعه بهینه سازی مصرف انرژی گردید به طوری که می توان گفت تجهیزات امروزی نسبت به سال ۱۹۹۰ تا ۵۰ درصد کمتر انرژی مصرف می کنند.
لازم به ذکر است دستگاه های تهویه مطبوع اینورتر لنزور،با رعایت استانداردهای بین المللی در زمینه صرفه جویی انرژی،تا ۷۳ درصد باعث صرفه جویی در مصرف برق و در نتیجه منجر به بهینه سازی مصرف انرژی میگردد.
مراجع:
