تهویه مطبوع

تهویه مطبوع(Air conditioning) به طوری که از اسم آن بر می آید با شرایط هوا در نواحی یا فضاهای مورد نظر در ارتباط می باشد و نه تنها کنترل دما، بلکه رطوبت و سرعت وزش هوا را نیز به همراه تصفیه و تمیز کردن آن شامل می شود. کاربردهای تهویه مطبوع بر دو نوع خانگی و صنعتی می باشد. سیستم هایی که وظیفه عمده آن ها مطبوع کردن هوا برای راحتی انسان است تهویه مطبوع خانگی نامیده می شود. نمونه ای از این سیستم ها را می توان در منازل، دفاتر، هتل ها، مراکز خرید، ساختمان های عمومی، هواپیماها، کشتی ها و... مشاهده نمود. از طرف دیگر هر گونه مطبوع سازی هوا که هدف اصلی آن رفاه انسان ها نباشد تهویه صنعتی نامیده می شود. این الزاما بدان معناست که سیستم های تهویه صنعتی با توجه به وظیفه اصلی شان نمی توانند برای آسایش انسان ها مورد استفاده قرار گیرند.

بسته به هوای تابستان و زمستان، تهویه مطبوع به دو بخش تقسیم می شود. در تهویه هوای تابستان به غیر از خنک کاری، حذف رطوبت اضافی از فضا نیز ضروری است در حالی که در زمستان از آنجایی که محیط سرد است عموما رطوبت پایین بوده که باید به رطوبت زنی شود. در تهویه مطبوع تابستانی از سیستم تبرید و رطوبت زداها و در تهویه زمستانی از پمپ حرارتی و رطوبت زن ها استفاده می شود. در شکل زیر انواع سیستم ها و ارتباطشان نشان داده شده است.

کاربردهای تبرید و تهویه مطبوع 

کاربردهای تهویه از نظر تعداد و تنوع نامحدود هستند. به بیان کلی در سیستم های تهویه مطبوع صنعتی به 1) کنترل میزان رطوبت مواد مرطوب 2) کنترل شدت واکنش های شیمیایی و بیوشیمیایی 3) محدود نمودن میزان تغییرات مواد ظریف از لحاظ انبساط و انقباض حرارتی 4) فراهم نمودن هوای تمیز و تصفیه شده که اغلب برای کار راحت و تولید محصولاتی با کیفیت بهتر، پرداخته می شود.

همانطور که در شکل بالا هم می بینید زمینه تبرید و تهویه به یک دیگر وابسته بوده و بزرگترین کاربرد تبرید، تهویه مطبوع سیستم است. علاوه بر این تبرید صنعتی به منظور حفظ مواد غذایی و از بین بردن حرارت از مواد شیمیایی و نفتی و خنک کاری فرایند های ساخت و ساز و تولید است. همچنین گرمایش در تهویه مطبوع شامل گرم کردن کل سیستم و تنظیم سرعت تابش و کیفیت هوا و حذف بخارات موجود در ساختمان است.


تهویه مطبوع ساختمان های مسکونی و اداری


بسیاری از واحدهای تهویه شرایط آسایش افراد در محل را تامین می کنند. تهویه هوای مناسب در همه آب و هواها مورد نیاز است. حتی در اتاق هایی که دما نرمال است خنک کاری باید برای حرارت ایجاد شده توسط افراد، روشنایی و تجهیزات الکتریکی و کنترل تمیزی و رطوبت هوا مورد توجه قرار گیرد. در بیمارستان ها و مدارس این مساله اهمیت بیشتری پیدا می کند.

واحد تبرید و COP 


واحد استاندارد تبرید تن تبرید یا TR بوده که برابر است با نرخ حرارت نهان مورد نیاز برای تولید 1 تن یخ صفر درجه از آب صفر درجه سلسیوس در طول یک شبانه روز. آنتالپی انجماد آب در واحد انگلیسی در 32 درجه فارنهایت 144 Btu/lb می باشد. بنابراین:

  

در کل 1 TR معادل با 200 Btu گرمایی است که در هر دقیقه منتقل می شود. بنابراین یک دستگاه با 2 تن تبرید قادر به خنک کاری 400 Btu/min می باشد. درحال حاضر این واحد در انگلستان و امریکا و هند مورد استفاده قرار می گیرد. در بسیاری از کشورها از واحد Kcal/hr استفاده می شود که برابر است با :

   

ا تن در واحد SI معادل 210 kJ/min با 3.5 kw می باشد.

اثر تبرید اصطلاح مهم در سردخانه است که مقدار متوسط سرمای تولیدی را بیان می کند یعنی نسبت اثر تبرید به انرژی ورودی و از آن به عنوان ضریب عملکرد یاد می شود.

مثال حل شده:

در یک سیستم سرمایشی 40 kg/hr یخ 0 درجه از آب 25 درجه سلسیوس تولید می شود. اثر تبرید و تن تبرید را پیدا کرده. فرض کنید 1 KW انرژی برای تولید یخ مصرف می شود COP را بیابید. حرارت نهان ذوب آب را در 0 درجه 335 Kj/kg و گرمای ویژه آب را 4.19 kj/kg ºC در نظر بگیرید.

جواب:

حرارت گرفته شده از 40 kg یخ در 0 ºC به آب 25 ºC

حرارت نهان ذوب آب+حرارت محسوس آب از 0 تا 25 درجه سلسیوس= Qc

Qc=40 kg/hr × (25-0) ºC × 4.19 KJ/kg ºC+40 Kg/hr × 335 KJ/kg

= 4190 KJ/hr+13400 KJ/hr

= 17590 kJ/hr QC = 17590 kJ/h

تن تبرید:

1TR=210 Kj/min =12600 Kj/hr میدانیم

TR=17590/12600=1.396

COP:

COP=17950/3600=4.886