04134329357

فیلتراسیون هوا

فیلتراسیون هوای محیط

فیتراسیون هوا، ذرات موجود در هوای بیرون که معمولا اندازه ای کمتر از ۱ و غلظتی کمتر از ۲دارند گرفته می شوند. هدف از فیلتراسیون هوا ایجاد شرایط مناسب برای سلامتی و آسایش افراد ساکن در محیط است مطابق استاندارد ماکزیمم غلظت آلاینده بجز میکرو ارگانیزمها نباید از۲۶۰بیشتر شود.

فیلتراسیون هوای صنعتی

هدف از فیلتراسیون هوای صنعتی، تمیز کردن هوای صنعتی و گرفتن گازها و گرد و غبارهای آلاینده در پروسه های صنعتی است که می تواند اندازه ای کمتر از ۱ تا چند صد میکرومتر داشته باشند و غلظتی از چند میکروگرم بر متر مکعب تا ۴۰٫۰۰۰داشته باشند.

پارامترهای طراحی و انتخاب فیلترهاجهت فیلتراسیون هوا

  1. درجه تمیزی هوای مورد نیاز
  2. اندازه و نوع آلاینده ها
  3. غلظت آنها
  4. هزینه (اولیه و نگهداری و تعمیرات)
  5. افت فشار

مشخصه های فیلترها

  1. راندمان، توانایی فیلتر در جذب ذرات و آلاینده ها
  2. افت فشار هوا
  3. ظرفیت نگهداری ذرات، مقدار ذراتی که فیلتر میتواند در خود نگهدارد قبل از اینکه راندمان بشدت افت نماید.

تعویض هوا

هدف از تعویض هوا در فیلتراسیون هوا

هر قسمتی از فضاهای ساختمان که در اشغال و تصرف انسان باشد باید تعویض هوا چه بصورت طبیعی و یا مکانیکی داشته باشد. هدف از تعویض هوا:

  1.  تأمین اکسیژن مورد نیاز برای تنفس
  2.   جلوگیری از افزایش گاز کربنیک
  3.  تخلیه هوای بودار، دود سیگار و گازهای زیان آور
  4.  جلوگیری از راکد ماندن هوا
  5.  جلوگیری از تراکم رطوبت

تعداد دفعات تعویض هوا از تقسیم دبی هوای تازه مورد نیاز تقسیم بر حجم فضای موردنظر بدست می آید یعنی:

فیلتراسیون

فیلتراسیون هوا

 

فیلتراسیون

فیلتراسیون هوا

فیلتراسیون

فیلتراسیون هوا

 

تعویض هوای طبیعی ساختمانهای مسکونی

در فیلتراسیون هوای طبیعی هر فضا باید از راه دهانه های باز با باز شوی آن فضا به هوای بیرون از ساختمان از قبیل در، پنجره، دریچه، شبکه و مانند آن صورت گیرد .

سطح باز شوی دهانه هر فضا به هوای خارج دست کم باید ۴٪ سطح زیر بنای مفید آن فضا باشد. اگر فضایی که دهانه باز شوی مستقیم به بیرون ندارد از طریق فضای مجاور تعویض هوای طبیعی می شود .

دهانه باز شوی بدون مانع بین این دو فضا باید دست کم ۸٪ سطح زیر بنای فضای مورد نیاز و در هر حال نباید از ۲ متر مربع کمتر باشد، سطح دهانه بازشوی فضای مجاور به هوای بیرون باید برای سطح زیر بنای کل هر دو فضا محاسبه شود.

تعویض هوای مکانیکی 

اگر به هر دلیلی امکان تهویه طبیعی وجود نداشته باشد (مثلا ساختمان کاملا درزبند باشد و یا سطح باز شو آن به فضای بیرون کمتر از ۴٪ زیر بنا باشد) باید هوای لازم را بوسیله تهویه مکانیکی انجام داد.

موتورخانه های گرمایشی و تبرید، پارکینگ ها، تونل ها، آشپزخانه ها و سرویس های بهداشتی باید تعویض هوای آنها بصورت مکانیکی صورت گیرد

مثلا پارکینگ یک مجتمع مسکونی ۲۰ واحدی که مساحتی حدود (۱۷۲۲) ۱۶۰ متر مربع دارد نیاز به تعویض هوا توسط یک اگزاست فن با دبی cfm ۲۶۰۰دارد.

هواساز که به انگلیسی Air handling Unit و بطور اختصاری AHU گفته می شود دستگاهی که برای تامین هوای مطبوع و سالم با دستیابی به دما و رطوبت مناسب بکار می رود . هواساز یکی از اصلی ترین دستگاههای تهویه مطبوع می باشد که در مسیر چیلر و بویلر با کانال هوا قرار می گیرد .

اجزا یک هواساز

  • فن (Fan):

    به عنوان یکی از اجزا مهم هواساز جهت جابجایی هوا در سیستم به کار می رود.

هنگامی که در یک کاربرد تهویه مطبوع احتیاج به سیستم کانال باشد، فن های لوله محوری، برد محوری و یا سانتریفوژ را می توان مورد استفاده قرار داد.

در مواردی که سیستم کانال وجود نداشته و مقاومت کمی در مقابل جریان هوا وجود دارد، فن پروانه ای می تواند به کار برده شود.

در عین حال هنگامی که تجهیزات آماده نصب برای کاربردهایی که احتیاج به شبکه کانال ندارند مورد استفاده قرار می گیرند اغلب فن های سانتریفوژ بکار برده می شود

فن سانتریفوژ به دلیل بی صدا بودن و عملکرد مناسبش در فشارهای بالا، در بیشتر کاربردهای تهویه مطبوع بمنظور فراهم نمودن شرایط آسان بکار برده می شود .

علاوه بر این دهانه ورودی فن سانتریفوژ را می توان به وسائلی که سطح مقطع بزرگ دارند وصل کرد، در حالی که دهانه تخلیه آن را می توان به کانالهای نسبتا کوچک متصل نمود.

برای برآورده ساختن احتیاجات سیستم توزیع هوا می توان جریان هوا را تغییر داد، این عمل با تنظیمات ساده محرک فن یا تنظیم وسایل کنترل صورت می گیرد.

استفاده از فن های جریان محوری برای مواردی که احتیاج به حجم زیادی از هوا داریم و صدای زیاد فن نیز در درجه دوم اهمیت قرار دارد، عالی خواهد بود.

بنابراین اینگونه فنها اغلب برای تهویه مطبوع و تجدید هوای بخشهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند. این فنها که دارای سرعتهای بالا می باشند، احتیاج به پره هایی دارند تا هنگامی که تحت فشارهایی که برای سانتریفوژ عادی است، کار می کنند دارای بهترین بازده باشند.

در عین حال این فنها می توانند بدون پره های هادی نیز مورد استفاده قرار گیرند.

  • فیلتر (Filter

     (فیلتر کردن هوا، برای تامین هوایی تمیز و عاری از گرد و غبار برای ساکنین ساختمان حایز اهمیت است. فیلترها معمولا در ابتدای هواسازها نصب می گردند تا تمامی اجزای هواساز را در محیطی تمیز نگه دارند.

  • نسبت به درجه فیلتراسیون مورد نیاز، عموما فیلترها در دو محفظه یا بیشتر، به صورت یک پانل نوع درشت که عملیات فیلتر کردن را در مقابل یک فیلتر کیسه ای نوع ریز، انجام می دهد، چیده می شوند. فیلتر پانلی دارای تعویض و تعمیر ارزانتری است، برای همین هم از فیلتر کیسه ای گران قیمت مراقبت می کند.

دوام یک فیلتر ممکن است با بازبینی افت فشار، در فیلتر میانی، برای دبی حجمی طراحی شده هوا، بررسی شود. این کار ممکن است به صورت چشمی، با استفاده از فشارسنج، یا توسط یک اخطار دهنده که این تفاوت فشار را به سیستم کنترل ساختمان اطلاع می دهد، صورت پذیرد.

تعویض ناصحیح یک فیلتر سبب فروپاشی آن می گردد، همچنانکه نیروی فن بر روی آن اعمال می گردد سبب غلبه بر آن گردیده و نتیجه فروپاشی فیلتر است که باعث آلودگی هواساز و هوای دمیده شده به کانال ها می گردد

در دستگاههای هواساز از چندین لایه فیلتر استفاده می شود که عملکرد آنها بصورت زیر می باشد:

برای تصفیه ذرات درشت تر از فیلترهای فلزی که قابلیت شستشو دارند استفاده می شود. در مراحل بعدی از فیلترهای هپا و اولپا که از جنس بوروسیلیکات و به ترتیب دارای قدرت جذب ذرات تا ۳/۰ میکرون و ۰/۱۲ میکرون هستند استفاده می شود

کویلهای گرمایش و سرمایش (Heating & cooling coils)

هواساز ممکن است نیاز به گرمایش، سرمایش، یا هردوی آنها برای تغییر درجه حرارت دمای هوای تامین شده که وابسته به موقعیت و کاربرد آنهاست، داشته باشند.

هواسازهای کوچک ممکن است شامل یک گرمکن سوخت-سوز یا یک اواپراتور تبریدی که مستقیما در مقابل جریان هوا قرار دارد، باشند. مقارمت های حرارتی و پمپ های گرمایی می توانند به خوبی استفاده شوند. سردسازی توسط تبخیر، در آب و هوای خشک امکان پذیر می باشد.

دستگاه های هواساز برای محیط های تجاری شامل دو کویل میباشد که از چرخش جریان آب داغ با بخار برای گرمایش و از چرخش آب سرد برای سرمایش بهره می برد. کویل ها عموما از لوله های مسی با فین های الومینیومی با مسی برای کمک به انتقال حرارت بهتر، ساخته می شوند.

کویل های تبریدی همچنین از صفحاتی برای جمع آوری آب چکه ها بهره می گیرند. آب داغ با بخار آب توسط یک دیگ بخار مرکزی تامین می گردد و آب سرد هم توسط یک چیلر مرکزی تامین می شود.

سنسورهای جریان برگشتی هوایی که به هواساز بر می گردد عموما برای نظارت و کنترل دمای هوای خروجی از کویل، به کار برده می شوند. این سنسورها در اتصال با یک شیر سه راه موتوری مناسب هستند که قبل از کویل قرار میگیردو فرمان را از آنها دریافت می کند.

کویل های گرمایش یا با آب داغ و بخار کار می کنند و یا الکتریکی هستند و کویلهای سرمایش با آب مبرد و یا یک مادر مبرد کار می کنند. کویل های سرمایش و گرمایش هواساز باید توسط لوله کشی با چیلر و بویلر در ارتباط باشند .

تجهیزات کنترلControllers

شامل ترموستات برای تنظیم دما، تنظیم کننده های جریان هوا ، رطوبت و غیره

محفظه ی مخلوط شدن (Mixing Chamber)

به منظور حفظ کیفیت هوای داخل ساختمان، هواساز ها معمولا دارای  قیودی برای اجازه ورود هوا از طریق خارج و هوای برگشتی از داخل ساختمان، هستند.

در آب و هواهای معتدل، مخلوط  کردن مقدار مناسب هوای سرد خارج با هوای گرم برگشتی از داخل، برای رسیدن به دمای هوای تحویلی دلخواه ، به کار گرفته می شود.

یک محفظه مخلوط کن برای این منظور استفاده می شود، که دارای دمپرهایی برای کنترل نسبت هوای برگشتی به هواساز و هوای تازه ورودی از خارج به هواساز، می باشد.

رطوبت ساز Humidifier

فرآیند رطوبت زنی در هواسازها به وسیله پاشیدن آب از افشانک ها یا شبکه بخار و عمل رطوبت گیری توسط کویل سرد انجام می شود

مرطوب سازی اغلب در نواحی سردسیر، که گرمایش پیوسته سبب وجود هوای خشک گردیده، و این خشکی باعث ایجاد کیفیت نامساعد هوا و الکتریسیته ساکن می گردد، لازم می باشد.

انواع مختلف رطوبت سازها ممکن است استفاده شوند:

  • تبخیری(Evaporative )هوای خشک از روی یک مخزن آب دمیده شده که سبب تخیر مقداری از آب می گردد. نرخ تبخیر می تواند توسط پودر کردن آب در جریان هوای خشک افزایش یابد.
  • بخار ساز ((Vaporizerبخار آب یا مه از طرف یک دیگ بخار به صورت مستقیم به جریان هوا دمیده می شود.
  • افشاننده مه (Spray Mist )آب توسط یک نازل یا وسایل مکانیکی دیگر، در شکل قطرات آب، افشانده می شود وتوسط هوا منتقل میگردد.
  • ماورای صوت ((Ultrasonic یک حمام آب سرد در مسیر جریان هوا توسط یک دستگاه ماواری صوت برانگیخته شده وبه شکل مه یا ذرات کوچک آب در می آید.
  • نمناک کردن ((Wetted medium الیافی نرم در مسیر جریان هوا توسط آب تازه که از لوله ای فوقانی با مجموعه ای از روزنه های متوالی سرریز شده، نمناک نگه داشته می شوند. هنگامی که جریان هوا از میان این الیاف به قطرات بسیار ریز تبدیل می کند. این نوع از رطوبت سازها می توانند سریعا مسدود شوند اگر که فیلتر ثانویه هوا درموعد مقرر تعمیر نگردد.
  • دستگاه بازیابی حرارت ((Heat Recover Device و یک دستگاه بازیابی حرارت که نوعی از مبدل های حرارتی هستند، ممکن است بر روی یک هواساز بین جریان هوای تامین شده و جریان هوای خروجی، برای ذخیره انرژی و افزایش ظرفیت نصب گردد. در اصل کار این دستگاهها گرفتن سرما با گرما از هوای خروجی، که از داخل ساختمان به هواساز برگشت داده میشود، و دادن این انرژی به هوای تازه ای است که وارد هواساز می شود.

این دستگاه ها عموما به صورت انواع زیر هستند:

  • مبدل های صفحه ای متقاطع (Cross Plate heat exchanger )

    صفحات ساندویچی پلاستیک یا فلز با مجاری در هم پیچیده هوا. حرارت بین جریان های هوا از یک سمت صفحه به سمت دیگر آن منتقل می شود. صفحات با همدیگر دارای فواصل ۴ تا ۶ میلی متر هستند. این صفحات همچنین برای بازیابی سرما هم استفاده می گردند. بازیابی کرما در این صفحات بازدهی بالاتر از ۷۰٪ دارد.

  • چرخ گرما ((Thermal Wheel

    شبکه ای از فلز موجدار فین خورده که به آرامی می چرخد، و در دو جریان هوای متقابل عمل می کند، گرما را آنچنان که هوای خروجی (برگشتی) از لابه لای شبکه عبور می کند در طی یک نیم چرخش، جذب کرده و در نیم چرخش دوم به جریان هوای تامین شده می دهد، این یک پروسه پیوسته است.

  • همچنین برای بازیابی سرما هم استفاده می گردد. بازده این نوع بازیابها بیشتر از ۸۵% است. همچنین چرخهایی با پوششی هیدروسکپیک برای میسر ساختن انتقال حرارت نهان و خشکی و رطوبت، جریان های هوا، موجود می باشند.
  • کویل های چرخشی (Run – around coil)

    این سیستم ها یک حلقه لوله کشی ساده هستند، که شامل یک انتشار دهنده می باشند، این حلقه، یک لوله فین خورده در مسیر هوای خروجی را با یک لوله فین خورده در مسیر هوای تامین شده (ورودی)، متصل می سازد.

  • هوای گرم خروجی، سیال سیار در این حلقه را گرم نموده سپس این سال هوای تامین شده خنک را گرم می نماید. این سیستم برای پیش گرم کردن هوای تازه ورودی عموما استفاده می شود، اما همچنین برای پیش خنک کردن هوای ورودی زمانی که هوای خروجی از هواساز، از هوای محیط بیرون، خنک تر باشد، هم استفاده می گردد. بازده این سیستم ها بیشتر از ۵۰% می باشد.
  • لوله گرما (Heat Pipe )

    در دو جریان متقابل هوا عمل می کند، از ماده سرد کننده محبوس، به عنوان رسانه انتقال گرما استفاده می کند. “لوله” متشکل از چندین لوله کوچک متصل به هم که در یک کویل نصب شده و از فین هایی هم برای انتقال حرارت بیشتر در آنها بهره گرفته شده است.

  • گرما در یک طرف لوله توسط تبخیر ماده سرد کننده، جذب شده و در طرف دیگر توسط میعان ماده سرد کننده رها خواهد شد. ماده سرد کننده چگالیده شده، توسط نیروی جاذبه به سمت اول لوله برای تکرار فرآیند، هدایت می شود. بازده این سیستم ها بالاتر از ۶۵٪ است.
  • کنترلها (Controls) کنترل ها برای تنظیم هر جنبه ای از هواساز ها ضروری هستند، به عنوان مثال نرخ جریان هوا، دمای هوای تامین شده، دمای هوای مخلوط شده، رطوبت، کیفیت آنها ممکن است همانند ترموستات های خاموش / روشن ساده باشند، یا بسیار پیچیده باشند.

اجزای یک کنترلر معمول، شامل سنسورهای دمایی، سنسورهای رطوبتی، کلیدهای تغییر وضعیت بادبندها، سیستم های راه اندازی موتورها و نظارت گرها می باشد.

  • جداساز لرزش (Isolators Vibration )

    دمنده های یک هواساز می توانند ارتعاشاتی قابل توجه خلق کنند و این نویز و ارتعاشات میتواند توسط سیستم کانال کشی به ساکنین ساختمان انتقال پیدا کند.

  • برای جلوگیری از این، از جداسازهای لرزش (قطعاتی انعطاف پذیر) که معمولا بدون واسطه قبل و بعد از هواسازها درون کانال و همچنین اغلب بین بدنه فن و دستگاه هواساز قرار می گیرند، استفاده می شود. پارچه برزنت و موادی همانند این به هواساز اجازه می دهد ارتعاش داشته باشد در صورتی که لرزش کمتری را به سیستم کانال کشی منتقل می کند.

قسمت فن بعلاوه می تواند توسط قرار گرفتن بر روی یک تعلیق فنری از بقیه هواساز جدا گردد، که این میزان انتقال لرزش از کف را تخفیف میدهد.

همچنین هواساز، دستگاهی است که توسط آن می توان هوا را سرد و یا گرم نمود و همچنین به نسبت های مختلفی می توان هوای برگشتی و هوای تازه بیرون را با هم مخلوط کرد.

هواسازها را معمولا در فضای آن نصب می کنند (عموما روی بام). در هر صورت باید امکان تأمین هوای تازه برای آن فراهم باشد. انتخاب کویل سرمایی هواساز بر اساس بار سرمایشی کل (بار محسوس و نهان) انجام می شود. سرعت عبور هوای از روی کویل های هواساز ۳۰۰ تا ۵۰۰ فوت بر دقیقه ذکر شده است.

محاسبات و انتخاب هواساز

پارامترهای مهم در انتخاب یک هواساز بشرح زیر است:

  1. دبی هرای عبوری
  2. ظرفیت حرارتی کویل و نوع أن
  3. فشار کل بادزن هواساز (شامل فشار استاتیک و دینامیک)
  4. توان ترمزی بادزن و موتور هواساز
  5. دور بادزن هواساز
  6. کیفیت هوای تولیدی
  7. نوع فیلتر ها
  8. نوع دمپرها

برای محاسبه دبی هوای مورد نیاز جهت گرمایش، ابتدا، بار حرارتی فضای مورد نظر را بدون احتساب تعریض هوا محاسبه کرده سپس از فرمول (۱) با قرار دادن ۰= و ۱= و مقدار بار حرارتیبجای Q ،  دبی هوا را بدست میاوریم. این برای حالتی است که مقدار هوای تازه ورودی صفر لحاظ شده است اگر به هر نسبتی هوای تازه و هوای برگشتی داشته باشیم بجای و  نسبتهای فوق را قرار میدهیم مثلا برای ساختمانهای مسکونی

ومعمول است.

Q=

که Q ، ، ،  ،  ،  ، به ترتیب بار حرارتی کل ساختمان (یا کویل)، دمای هوای گرم خروجی از روی کویل (ورودی به ساختمان) ، دمای هوای تازه (دمای طرح خارج) ، دمای هوای برگشتی (معمولا دمای طرح داخل). درصد هوای تازه ، درصد هوای برگشتی و دبی هوای مورد نیاز (دبی بادزن هواساز) است.