پروژه پایان نامه کارشناسی
رشته مکانیک حرارت و سیالات
مقدمه:
سیستم های دیسکنت که یکی از ترکیبات سیستم های HVAC محسوب میشوند به جهت مزیت های ویژه ای که دارند در صنعت و تجارت امروز از همنوعان دیگر خود بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. مهمترین تفاوت هایی که باعث تمایز بین سیستم دیسکنت و دیگر خنک کننده های قراردادی وجود دارد عبارتند از:
بحث وجود مقدار زیاد هوا که باید از ساختمان تخلیه شود
بحث برگرداندن هوای تهویه شده ای که از ساختمان خارج شده برای تهویه مجدد ساختمان
بحث هزینه های برق مصرفی توسط سیستم ها
که سیستم های دیسکنت با توجه به تغییراتی که درون‌آن انجام داده شده است خود نیز از دو لحاظ از همدیگر متمایز می شوند که آن نیز عبارت است از:
1-هزینه برق مصرفی
2-مقدار نگهداری آب از طریق جذب
که می شود گفت از دو نظر عمده:
1-کنترل رطوبت دردمای پایین
2-هزینه کم برای انرژی
در بحث های سیستم HVAC مشتریان به دنبال دستگاهی که می گردند که علاوه بر فراهم کردن راحتی مورد نظر برای آنان از نظر اقتصادی نیز برای آنان به صرفه باشد.
و مطمئنا می توان گفت که هر چه مقدار درجه حر ارت درخواستی و رطوبت مورد نیاز کمتر باشد ارزش واهمیت سیستم های دیسکنت در برابر همنوعان خنک کننده قراردادی خود بیشتر جلوه خواهد کرد.
ودر طراحی های معمولی اگر از دیسکنت به غیر از مزیت های آن و به مثابه یک سیستم هیبرید معمولی استفاده شود کاملا بی فایده و در بعضی مواقع به لحاظ فیزیکی و ابعاد از نظر اقتصادی نیز به صرفه نیست.
می توان گفت که هنگامی که مقدار زیادی از هوای تازه نیاز است وقتی که هوای تخلیه شده میتواند به صورت تبخیری خنک شود و برای Post-cooling هوایی که از چرخ خشک کن می گذرد استفاده میشود. به علاوه این سیستم به جهت کم کردن انرژی مورد نیاز برای تقطیر وجذب بخار موجود در هوا میزان برق بسیار کمی را استفاده می‌کند. هنگامی که این دو شرط با هم ترکیب می شوند مانند هنگامی که مقدار زیادی از هوا تهویه شده باید به ساختمان موجود اضافه گردد در محفظه ای که دارای اوج هزینه برق مصرفی است سیستم دیسکنت هم انرژی وهم هزینه اولیه را در مقابل بقیه روش های اضافه کردن هوای تازه افزایش یافته را کاهش خواهد داد.
تنها استفاده در موارد بالا فقط در آب وهوای شمال دور وارتفاعات بلند می‌باشد.
تاریخچه
بیشتر از 15 سال قبل سیستم های فعال دیسکنت به عنوان یک از متداول ترین انواع سیستم HVAC در ساختمان های تجاری که نیاز کمتری به سطح درجه رطوبت داشتند رایج شد. سوپر مارکت ها ویخچال های خانگی همگی جز سیستمهای یخچالی هستند که در آن ها اصل این است که سرمای هوا وقتی بیشتر اثر می گذارد که بیشترین با رطوبت ساختمان به وسیله سیستم فعال دیسکنت از بین برود. البته قبل از آن سازنده های سیستم های دیسکنت برای ساختمان تجاری ابتدائا روی واحدهایی از نوع چرخ دیسکنت( دیسکنت جامعه ) متمرکز شده بودند و آن را مورد استفاده قرار میدادند اما در بازارهای صنعتی سیستم دیسکنت مایع به صورت بسیار موثر از دهه 20 مورد استفاده قرار گرفته شده اند. در سال های اخیر سازنده ای تجهیزات دیسکنت بالغ فعالیت های خود را در بازارهای تجاری گسترش داده اند.
مشخصه های بی نظیر سیستم دیسکنت مایع مانند هزینه در رقابت با دیسکنت جامعه و سیستم های خنک کننده قراردادی مشکل را مرتفع می‌کند.
مدارس شخصی مغازه های خرده فروش، رستوران ها، هتل ها،سینما ها و.. معمولا خواستار کنترل رطوبت نیستند. بلکه آن ها فقط رطوبت معتدل را می خواهند ومی گویند وقتی که افزایش رطوبت به بالای 60% رطوبت نسبی برسد ممکن است آسودگی را کم کند ولی از لحاظ دیگر افزایش مدل ها ممکن است انتظار را بیشتر کند اما به ندرت به درآمد و سود خسارت وارد می‌کند.
در تهویه ساختمان های اداری نیز بقیه مزیت های سیستم فعال دیسکنت کمتر آشکار هستند مخصوصا چون راه زیادی برای برطرف کردن رطوبت بالا از هوای تهویه شده وجود دارد. هر چند به دلیل موفقیت سیستم دیسکنت مالک ها به کنترل رطوبت بیشتر از بحث اقتصادی آن اهمیت می دهند.
ومیتوان گفت که چون افزایش تهویه تاثیر ضدرطوبت ساز را در واحدهای HVAC کم می‌کند ومشکل هایی برای این سیستم ها به و جود می آورد پس استفاده از سیستم های فعال و انفعالی دیسکنت می تواند از هر جهت به درخواست مورد نظر کمک کند.
به طور مثال در بیمارستان رطوبت بالا باعث عفونت میکروب های هوازی بود وکپک می گردد. دکترها برای ضدعفونی کردن از آنتی بیوتیک ها استفاده می کنند اما این تاکتیک برای اعمال جراحی چشمی و زایمان قابل استفاده واجرا نیست.
ولی استفاده از سیستم دیسکنت مایع به راحتی این مشکل را مرتفع می سازد و بر شدت پاکیزگی اتاق می افزاید.
شرح:
به طور کل چندین راه برای تهیه وآماده سازی اساس کنترل رطوبت وجود دارد که به ترتیب عبارتند از
1-فشار اتاق
افزایش فشار اتاق به دلیل عبور تدریجی ونفوذ رطوبت در اتاق امری قطعی است وهر چه رطوبت بیشتر باشد فشار اتاق بیشتر می شودوبرای همین بهتر است سیستم دیسکنت و راهروی آن در ورودی اتاق به عنوان محیطی برای مسدودکردن هوا با یک دری که به سمت خارج باز می شود قرار گیرد.
2-واحد هوای تازه (هوا ساز)
ثابت نشده است که تازه بودن هوای اتاق برای بسیاری از تاسیسات ارزشمند است.
ونظارت برحس گر فشار اتاق و میزان هوای تازه بر حسب نوع عملکرد دقیق تر صورت می گیرد.
بنابراین سیستم هوا ساز اتاق از دگرگونی های ناشی از شرایط بیرون تاثیر نمی پذیرد.
3-حصار بخار
بخار ناشی از رطوبت می تواند از طریق دیوار کف وسقف با ایجاد واختلاف فشار بخار عبور کند. هر چه اختلاف بین سطح رطوبت داخل وبیرون اتاق بیشتر گردد فشار بخار برای رطوبتی که سعی می‌کند داخل اتاق بیاید بیشتر است و هر چه قدر این فشار بیشتر باشد مانع محکمتری برای نفوذ رطوبت است.
ماده ساده ای مثل ورقه آلومنیوم بهترین مانع بخار است ولی باید به طور کامل نسبت به مهدومو کردن آن اقدام شود. ضد زنگ نیز یک محافظ و مانع خوب برای بخار است.
معمولا برای طراحی ها طراح عموما در حالت عادی از طرح سایکرومتریک برای انتخاب خشک کننده در شرایط درخواستی و به منظور رسیدن به رطوبت ودرجه دما درخواستی استفاده می‌کند.
طراح باید موارد زیر را در طراحی خود مدنظر داشته باشد:
1-بیشتر کویل های خنک کننده دقیقا آن چنان که مشخص شده کار نمی کنند.
2-چکه ها و تراوشات همیشه در دستگاه جابه جاکننده هوا ومجاوری ولوله های هوا وجود دارد.
3-درجه تقطیر دستگاه همیشه در آن نقطه ای که مشخص شده نمی ماند
4-جریان هوا در وضعیت مشخص ومعینی نمی ماند.
بنابراین یک طرح کنترل رطوبت مناسب خوب باید بیش از آن که یک هواساز راحت وقراردادی باشد یک مقاوم و مانع خوب وکامل باشد. قبلا طراح با افزایش قدرت گرم کننده وخنک کننده ها این مشکلات را حل می کردن ولی لازم به ذکر است این مورد بسیار مصرف کننده وخوزنده انرژی می‌باشد و از لحاظ اقتصادی به صرفه نیست.
در رطوبت های درخواستی برای RH بالای %50-60 طراح براحتی می تواند با به کاربردن کویل های ومبدل ها رطوبت وسرمای مورد نظر را فراهم کند.
البته هر چه میزان رطوبت پایین تر بیاید به خاطر وجود درجه بسیار پایین هوا(نزدیک به 10c) ورطوبت نسبی بالایی که وجود دارد احتمال دارد که داخل لوله ها ومجاری کپک بزند و بنابراین باید نسبت به به کارگیری پوشش ها به دور لوله گرما دردستگاه هواساز یا در دستگاه جابه جا کننده هوا توجه شود. لوله گرمایی لفافه دار می تواند ظرفیت انتقال آب کویل خنک کننده را به اندازه 1.5 برابر کویل خنک کننده بدون لوله گرما بهبود بخشد.
بنابراین بیشتر ظرفیت خنک کننده برای انتقال رطوبت از هوای تازه به کار می رود.
کنترل رطوبت برای %45-50 RH
در این حالت دسته یابی به کنترل رطوبت هنگامی که درجه حرارت زیر 22c است بسیار سخت است.
شرایط در اتاق عمل با درجه حرارت 50% RH , 20-22 c و با کارخانه های الکترونیکی ویا اتاق های بسته بندی با درجه حرارت 45% RH ,20-22c نمونه ای از کارهای سخت است.
به جهت ترفیع در حفظ نگهداری انرژی سر مهندسین آب خنک شده با ذخیره بالاتر-درجه حرارت آب خنک شده مثلا 9-10c را به کار می گیرند.
وراه دیگر برای مرتفع ساختن این مشکل- عدم استفاده از کوپل خنک کننده- این است که واحد هواسازی را همراه کویل DX حمل کرده و از آن جایی که کویل خنک کننده DX درجه حرارت پایین تری دارد لوله گرمایی بسیار موثرتر عمل می‌کند.
نوع دیگر این سیستم سیستم های دیسکنت هستند که البته برای این کار نسبت به DX گران تر و نیاز به انرژی ورودی برای باز تولید دیسکنت دارند.
کنترل رطوبت برای زیر 45% RH
در این زمان این شرایط سیستم دیسکنت از انواع سیستم های دیگر HVAC ممتاز می گردد و به خصوص هنگامی که درجه حرارت درخواستی اتاق پایین تر از 22c باشد و رطوبت از %40 پایین تر باشد. چون آب خنک شده در درجه حرارت عادی در سیستم DX نمی توانند نقطه انقباض کافی دستگاه را درسطح پایین کنترل کنند و کویل ممکن است یخ بزند.
بنابراین در رابطه با به کارگیری سیستم علاوه بر بحث اقتصادی آن بایستی فهم بسیار خوبی نسبت به ارتباط ما بین رطوبت و درجه حرارت وسایکرومتریک وهوا ساز دارد.
نمای کلی دیسکنت کولینگ
تکنولوژی دیسکنت کولینگ ابزاری را برای سطح کنترل رطوبت برای شرایط هوا فراهم می سازد سیستم دیسکنت به طور پیوسته با سیستم های حالت هوای قراردادی برای ضد رطوبت سازی هوا کار می‌کند. مواد دیسکنت آن هایی هستند که عوارض رطوبتی را در فشارهای مختلف بخار جذب می‌کند. اکثر مردم با دیسکنت ها همچون بسته های سیلی کاژل که شامل محصولات بافتنی آشنا هستند. دیسکنت می تواند در شکل جامد و یا مایع باشد. مردم نمونه های دیسکنت را که به عنوان یک ترکیب از سیستم گرم کن تهویه وشرایط هوای تجاری هستند تشخیص می دهند.این دیسکنت ها به صورت پایه ای از طریق توانایی آن برای نگه داشتن مقدار زیاد آب وتوانایی آن برای برگشت پذیری وهزینه آن ها مشخص می شوند.
به منظور موثر بودن دیسکنت باید توانایی نشان دادن بار سرمای نهان را در طی فرآیند داشته باشد به منظور رسیدن به این سیستم های دیسکنت تجاری مرکب از یک راه عبور و یک راه برگشت هوا باشد. دیسکنتی که در راه وای جاری است میتواند برای داشتن یک فشار بخار پایین تر نسبت به هوا برگشتی بالای آن آماده شود. بدین ترتیب رطوبت موجود در وا به مواد دیسکنت منتقل شود. همچنان که افزایش فشار بخار دیسکنت در نتیجه حضور طبقاتی کم جذب کرده است مواد خشک کن منتقل میشود به جریان برگشت در جریان های برگشتی هوای گرم از بالای دیسکنت میگ ذرد. فشار بخار هوای گرم پایین تر از سطح دیسکنتی است که مجبور می‌کند رطوبت را در انتقال از سطح دیسکنت به جریان هوای گرم.
هوای داغ نمناک از درون سیستم به سمت هوای خارجی بیرون می شود. مواد دیسکنت که رطوبت حبس شده را دارند حالا اکنون برای جذب رطوبتی که به جریان هوا منتقل شده بر میگردد آماده میشوند. جرایان های هوای خشک دیسکنت را ترک می کنند هنگامی از بالای حلقه سرمای قراردادی که تجهیزات کار سرمای حساس را نشان می دهند گذرانده می شوند تا به هوای مخصوص شرایط هوا برسند.
سیستم های دیسکنت جدید به گونه ای طراحی می شوند که رطوبت مستقل از درجه حرارت کنترل شود به این ترتیب که رطوبت با رطوبت سنج ودما با دما سنج به طور جداگانه اندازه گیری می شود.
اما اساسا دو نوع متفاوت از سیستم دیسکنت وجود دارد:
1-دسته ای که دیسکنت برای کنترل رطوبت وهمه خنک کننده ها استفاده می کنند
2-دیسکنت ترکیب شده با اجزا قراردادی
سیستم متشکل از دیسکنت و مبدل گرمایی که یک سیستم هواساز را تشکیل میدهد که هوا به وسیله چرخ دیسکنت خشک می شود وبا مبدل گرمایی خنک می شود.
ونحوه کار این سیستم به این صورت هست که ابتدا هوای تهویه شده مرطوب وارد سیستم میشودسپس بعد از ورود به چرخ دیسکنت خانه زنبوری شکل رطوبت آن گرفته می شود و هوای تهویه شده خشک بیرون می آید سپس از مبدل گرمایی عبور می‌کند دو در نهایت هوای گرم و خشک وارد ساختمان می گردد. به طور کلی می توان گفت که سه نوع سیستم دیسکنتی وجود دارد:
1-سیستم دیسکنت با چرخ مایع 2-سیستم دیسکنت با چرخ جامه
3-سیستم دیسکنت هیبریدی
افزایش تهویه تاثیر ضد رطوبت ساز را در واحدهای HVAC کم می‌کند و شکل هایی برای کنترل رطوبت به وجود می آید. در حقیقت بعضی مشکلات استفاده از تکنولوژی های نفوذ انواع pretreatment اختیاری تهویه دارندکه شامل دیسکنت های فعال وانفعالی می‌باشد.