فن کویل چیست؟
فن کویل تجهیزی است شامل فن دمنده و مبدل حرارتی (کویل) که با فیلتر و یک مدار کنترلی ساده ترکیب می شود. این دستگاه بخشی از سیستم تهویه مطبوع (HVAC) موجود در ساختمان های مسکونی، تجاری و صنعتی و … است.
فهرست مطالب :
- تولید هوای تازه
- مزایا و معایب فن کویل
- ساخت و فروش تخصصی انواع فن کویل
معرفی فن کویل
این محصول یک نوع مبدل حرارتی است که در فصول سرد، آب گرم تولیدی توسط دیگ یا پکیج و در فصول گرم، آب سرد تولیدی توسط چیلر یا مینی چیلر را درون لوله های کویل به گردش در می آورد. این تجهیز از سوی دیگر هوای محیط (هوای برگشتی) را بوسیله الکتروفن به داخل یونیت فن کویل کشیده و پس از فیلتر کردن، با عبور هوای تصفیه شده از روی کویل باعث تغییر دمای آن شده و نهایتا جریان هوای مطبوع شده (Conditioned) از طریق کانال یا بصورت مستقیم، درون محیط مدنظر دمیده می شود.
دسته بندی انواع فن کویل
دسته بندی بر مبنای تعداد مسیر ورود و خروج آب
اولین دسته بندی بر مبنای تعداد مسیر ورود و خروج آب می باشد که بر اساس آن، این دستگاه‌ها به صورت دو لوله ای یا چهار لوله ای طراحی و تولید می شوند.
فن کویل دو لوله‌ای
این نوع فن کویل دارای یک لوله ورودی و یک لوله خروجی آب می باشد و مسیر آب ورودی به آن (آب سرد چیلر یا آب گرم دیگ) و همچنین آب خروجی از آن (در برگشت به چیلر یا دیگ) از طریق شیر سه راهه تغییر می کند. این محصول در حالت معمول دارای یک مبدل حرارتی است که به صورت مشترک به عنوان کویل گرمایشی و سرمایشی به کار می‌رود.
فن کویل چهار لوله ای
انواع چهار لوله‌ای این محصول در محیط‌ها و مکان‌هایی که نیاز به سرمایش و گرمایش همزمان دارند (با توجه به نوع کاربری و یا معماری) مورد استفاده قرار می گیرند. این مدل دارای دو لوله ورودی و دو لوله خروجی بوده و از دو کویل جداگانه (به صورت مستقل، یکی جهت سرمایش و دیگری به منظور گرمایش) بهره می برند و مطابق با نیاز افراد یا محیط قابلیت ایجاد هوای سرد و گرم به صورت همزمان در دو موقعیت مکانی متفاوت در یک مکان را دارند.
این فن کویل‌ها در مکان‌هایی مانند هتل‌ها، بیمارستان‌ها، مراکز خرید و یا ادارات که نیاز و سلیقه افراد می تواند متفاوت باشد و یا در ساختمان هایی که به دلیل استفاده از نمای شیشه ای و دریافت تابش مستقیم آفتاب، امکان گرم شدن داخل ساختمان، حتی در فصل سرما نیز وجود دارد انتخاب مناسبی هستند.
دسته بندی بر مبنای ساختار طراحی
دومین دسته بندی بر مبنای ساختار طراحی آنهاست و شامل : فن کویل زمینی، دیواری، سقفی کاستی، سقفی توکار، سقفی کانالی پر فشار، کانالی است.
طراحی این مدل ها بر اساس موراد ذیل انجام شده است :
- محدودیت های معماری ساختمان
- الزامات ناشی از کاربری ساختمان
- سلیقه خریدار
فن کویل زمینی
این مدل یکی از متداولترین انواع فن کویل با دمش عمودی هوا می باشد. از مزایای آن میتوان به نصب ساده، هزینه پایین سرویس و نگهداری، صدای کم و راندمان مناسب اشاره کرد. مهم ترین ایراد این مدل، اشغال مساحت قابل ملاحظه ای از فضای ساختمان است که با توجه به محدودیت فضا در اغلب ساختمان های امروزی، مسئله قابل توجهی است.
فن کویل دیواری
مدل دیواری روکار است و مشابه یونیت های داخلی کولر گازی فضایی را اشغال نمی کند. از مزایای آن میتوان به نصب و سرویس آسان آن اشاره کرد. عمده ترین ایراد این مدل گران تر بودن آن نسبت به مدل های با ظرفیت مشابه است.
فن کویل سقفی کاستی
این مدل دارای طرح های متنوع است و ظرفیت های هوادهی بالاتر نیز تولید می شود. از مهم ترین مزایای این مدل، راندمان مناسب، ظاهر زیبا و کم حجم بودن نسبت به سایر سیستم های سقفی است. هزینه بالای سرویس و کیفیت پایین فیلتراسیون هوا نیز از معایب عمده فن کویل های سقفی کاستی است.
فن کویل سقفی توکار
این مدل سقفی توکار همانطور که از نام آنها مشخص است در سقف‌های کاذب جاسازی می‌شوند. این فن کویل‌ها از ارزان‌ترین نوع فن کویل‌های توکار هستند و با توجه به قیمت پایین شان به یکی از رایج ترین نوع این دستگاه در بازار تبدیل شده اند. از مزایای ویژه این مدل وجود دسترسی نامناسب جهت سرویس و نگهداری، و نیز امکان کانال کشی جریان هوای خروجی است که به این ترتیب می توان با هزینه کمتری، توزیع هوای مناسبی را در محیط و ساختمان ایجاد کرد.
فن کویل سقفی کانالی پر فشار
این محصولات با توجه به توانایی ایجاد فشار زیاد در جریان هوا به مدل کانالی پرفشار معروف هستند. این مدل نیز توکار بوده و مسیر ورود و خروج جریان هوا در آن ها از طریق کانال کشی است. از عمده ترین مزایای این مدل تامین ظرفیت های هوادهی بالا و امکان استفاده از هوای تازه است.
در جدول زیر هر کدام از انواع یونیت‌های داخلی بر اساس عوامل مختلفی همچون ظرفیت هوادهی، ظرفیت گرمایشی، ظرفیت سرمایشی و سطح صدای تولیدی دسته بندی شده‌اند.
اجزای تشکیل دهنده فن کویل
اصلی ترین اجزای تشکیل دهنده در انواع این سیستم‌ها عبارتند از :
- مبدل حرارتی
مبدل حرارتی از مهمترین اجزای فن کویل است و در واقع پلیت(Fin & Tube) با لوله های مسی “3/8 و فین های آلومینیومی موجدار با پوشش ضدخوردگی هیدروفیلیک می‌باشد. کویل‌ها معمولا در سه تیپ دو، سه و چهار ردیفه ساخته می‌شوند.
بایستی توجه داشت که در انتخاب سیستم مناسب باید ظرفیت حرارتی فن کویل را مبنای انتخاب قرار داد نه ظرفیت هوادهی آنرا.
- الکترو فن
الکتروفن جزئی از سیستم فن کویل است که باعث فرآیند مکش و دهش جریان هوا در آن می شود. این تجهیز شامل الکتروموتور تک فاز از نوع (AC) با قابلیت کار در حداقل سه دور مختلف و فن سانتریفیوژ با تیغه های معمولا فلزی است. از مورادی که در ارزیابی انواع مختلف الکتروفن بایستی به آن توجه نمود میتوان به کم صدا بودن، راندمان هوادهی بالا و داشتن بالانس دینامیکی و استاتیکی آن اشاره نمود. تعداد الکتروموتور و فن بکار رفته در فن کویل، بسته به نوع و ظرفیت هوادهی دستگاه می تواند متفاوت باشد.
الکتروموتورهای EC (Electronically Commutated) که قابلیت کنترل دور دارند، نوع دیگری از الکتروموتورها هستند که می توان از آنها در فن کویل ها استفاده کرد.
- فیلتر
کاربرد فیلتر، تصفیه (فیلتراسیون) جریان هوای ورودی به دستگاه می باشد و معمولا از جنس آلومینیوم و با قابلیت شستشو و تعویض است.
- سینی تخلیه
سینی تخلیه برای جمع آوری و تخلیه آب تقطیر شده ناشی از تعریق کویل سرمایشی استفاده می شود و سبب پیشگیری از بروز خسارت ناشی از نشتی آب به دیوارها و سقف‌های کاذب می شود. آب جمع شده در این سینی بوسیله درین به فاضلاب منتقل می شود.
تجهیزات جانبی فن کویل
تجهیزات جانبی فن کویل ها شامل تجهیزاتی کنترلی هستند که می توانند کیفیت بهره‌برداری از آن ها را به حداکثر برسانند. این تجهیزات شامل موارد زیر هستند :
- شیر تعدیل (Balancing valve)
- ترموستات اتاقی (Room thermostat)
- شیر سه راهۀ برقی (Electric 3-Way valve)
شیر تعدیل (Balancing valve)
همواره یکی از معضلات لوله کشی برای فن کویل ها در ساختمان های وسیع، عدم بازدهی مناسب دستگاه هایی است که از چیلر مرکزی فاصله بیشتری دارند و دلیل آن نیز اختلاف دبی آب عبوری با دبی آب تعریف شده برای دستگاه است.
نخستین راهکار حل این مشکل، لوله کشی معکوس است. در این مدل لوله کشی، مجموع طول لوله کشی رفت و برگشت تمامی دستگاه‌ها با یکدیگر مساوی در نظر گرفته شده و با توجه به ایجاد افت فشار یکسان، در تمامی سیستم ها به اندازه مورد نظر جریان آب گردش می‌کند.
جدیدترین راهکار نیز استفاده از شیرهای تعدیل است. این شیرها در خروجی آب از دستگاه قرار گرفته و اجازه نمی دهند سیستمی که طول لوله کشیِ کمتری دارد، بیش از نیاز خود آب برداشت کند. در نتیجه آب در تمامی فن کویل‌ها بصورت مناسب جریان یافته و دیگر نیازی به لوله‌کشی معکوس آنها نخواهد بود.
ترموستات اتاقی (Room thermostat)
کاربرد ترموستات اتاقی، کنترل کارکرد فن کویل برای دستیابی به دمای مورد نظر در اتاق است. بگونه ای که کاربر، دمای دلخواه خود را توسط ترموستات تعریف کرده و تا زمانی که دمای اتاق به دمای تنظیم شده نرسد، دستگاه به کار خود ادامه می دهد و به محض اینکه اتاق به دمای مورد نظر رسید، خاموش می‌شود. همچنین از طریق ترموستات اتاقی میتوان سرعت چرخش فن را در سه حالت دور پایین، دور متوسط و دور بالا تنظیم نمود.
شیر سه راهه برقی (Electric 3-Way valve)
در بسیاری از مجتمع های مسکونی بزرگ، بیمارستان ها و مراکز خرید بزرگ به دلیل وجود ضریب همزمانی مصرف (درصدی از تعداد فن کویل ها که همزمان روشن می باشند)، عملا دبی آب عبوری از چیلر یا دیگ آبگرم بسیار کمتر از مجموع دبی آب عبوری از فن کویل ها است. در چنین شرایطی یکی از راه های رفع مشکل استفاده از شیرهای سه راه برقی در خروجی هریک از فن کویل‌ها است. بایستی توجه داشت که هرچه متراژ پروژه بیشتر باشد مقدار ضریب همزمانی مصرف کمتر خواهد بود.
شیرهای سه راهه برقی با فرمان قطع جریان توسط ترموستات اتاقی در هنگامی که دمای اتاق به دمای تنظیم شده رسید و یا به هر دلیلی فن کویل خاموش شد عمل کرده و این چنین تمام جریان آب دستگاه بای پس می شود. این گونه میتوان مجموع دبی آب عبوری از واحدهای ساختمان را تقریبا معادل دبی آب عبوری از چیلر یا دیگ آبگرم تثبیت کرد؛ چراکه دیگر از فن کویلی که خاموش است جریان آبی عبور داده نمی‌شود.
انتخاب فن کویل مناسب
- فاکتورهای اساسی در انتخاب فن کویل مناسب عبارتند از :
- محدودیت های معماری
- وجود فضای کافی برای نصب
- کاربری ساختمان
- قیمت خرید
- و…
نوع فن کویل (زمینی، دیواری و …) بر مبنای فاکتورهای اشاره شده در بالا انتخاب می شود. در مرحله بعد با تعیین دو لوله ای یا چهار لوله‌ای بودن دستگاه، با توجه به محاسبات بار حرارتی انجام شده، ظرفیت فن کویل ها برای هر فضا به تفکیک برآورد می گردد. نباید فراموش کرد که در انتخاب سیستم مناسب باید ظرفیت حرارتی فن کویل را مبنای انتخاب قرار داد و نه ظرفیت هوادهی آن را بنابراین، پس از آنکه بار حرارتی هریک از فضاها بدست آمد، می توان از طریق اطلاعات ارائه شده در کاتالوگ کمپانی سازندۀ دستگاه، مدل مناسب را با توجه به نیاز سرمایشی/گرمایشی آن فضا انتخاب کرد.
باید توجه داشت که استفاده مدل هایی از فن کویل با دور پایین بدلیل صدای کم و قدرت تامین سرمایش و گرمایش مورد نیاز برای بکارگیری در ساختمان های مسکونی و اداری پیشنهاد می شود. ضمن آنکه به این ترتیب در گذر زمان و با وجود مستهلک شدن، همچنان حاشیۀ اطمینانی برای دستیابی به ظرفیت مورد نظر وجود دارد.
تولید هوای تازه
علاوه بر ایجاد دمای مناسب (سرمایش و گرمایش)، تامین هوای تازه به اندازۀ کافی در هر محیطی فراهم آورنده آسایش برای ساکنان آن محیط می باشد. میزان هوای تازه مورد نیاز، بسته به تعداد نفرات، تعداد دفعات تعویض هوا، کاربری هر فضا و نیز متراژ آن محیط تعیین می شود. وجود هوای تازه علاوه بر تامین اکسیژن کافی جهت تنفس بهتر و احساس شادابی برای افراد حاضر، می تواند باعث ایجاد فشار مثبت در هوای اتاق شده و از ورود آلودگی های محیطی به داخل اتاق جلوگیری نماید، این موضوع بویژه در مکان های بهداشتی (بیمارستان های و مراکز درمانی) دارای اهمیت زیادی است.
بایستی توجه داشت که تامین هوای تازه تنها با بکارگیری فن کویل های کانالی پرفشار امکان پذیر خواهد بود.
در صورت استفاده از سایر مدل های فن کویل، برای تامین هوای تازه بایستی از سیستمی به نام سیستم آبی-هوایی یا اصطلاحا سیستم القایی استفاده کرد. در این سیستم فن کویل ها صرفا برای تثبیت دمای فضای مورد نظر بکار می روند و از هواسازهای Full fresh برای تامین هوای تازه استفاده می گردد.
مزایا و معایب فن کویل
مزایا
- در فن کویل‌ها بر خلاف داکت اسپلیت، امکان کنترل مستقل دما در اتاق یا فضاهای مختلف ساختمان وجود دارد. طوری‌که به ازای تعداد فن کویل‌های نصب شده در ساختمان، میتوان شرایط دمایی متفاوتی را متناسب با سلیقه و نیاز افراد ایجاد نمود.
- در ساختمان هایی با متراژ بالا، بکارگیری فن کویل‌های متعدد بهمراه یک یا دو دستگاه چیلر مرکزی، محدودیتی را ایجاد نخواهد کرد که در مقایسه با داکت اسپلیت‌ها که به ازای هر یونیت داخلی نیاز است که یک پنل بیرونی نیز تعبیه گردد، همین امر با توجه به محدودیت فضا در ساختمان‌های امروزی و همچنین تاثیر منفی بر زیبایی ساختمان یک امتیاز ویژه است.
- تنوع طراحی یونیت های فن کویل سبب می‌شود که بتوان با توجه به محدودیت های معماری در ساختمان، مدلی مناسب را به دلخواه انتخاب کرد.
- جهت تامین هوای گرم مورد نیاز در فصل سرما، از آب گرم تولید شده توسط دیگ استفاده می کند. با توجه به این امر مصرف برق به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. همچنین کیفیت هوای گرم تولید شده توسط فن کویل به مراتب از هوای تولید شده از داکت اسپلیت ها و سایر تجهیزات گرمازا متبوع تر است.
- تامین هوای تازه تنها با استفاده از فن کویل های کانالی پرفشار امکان پذیر خواهد بود.
معایب
- بر خلاف کولر آبی، کولر گازی، داکت اسپلیت (در صورت عدم استفاده از کویل آب گرم) و رادیاتور (در صورت استفاده از آب گرم پکیج)، فن کویل بواسطه استفاده از آب سرد و گرم تولید شده در سیستم‌های مرکزی (چیلر و دیگ) نمی تواند امکان کنترل مصرف انرژی را برای هریک از واحدهای ساختمان، به طور جداگانه فراهم کند. هرچند میتوان با وجود استفاده از فن کویل، در صورت بکارگیری یک چیلر برای هر واحد (مینی چیلر)، مصرف انرژی در فصل گرما را به طور مستقل کنترل نمود.
- در ساختمان هایی با متراژ پایین، هزینه سرمایه گذاری جهت خرید چیلر و فن کویل در مجموع نسبت به کولر گازی، داکت اسپلیت و همچنین سیستم VRF بیشتر خواهد بود.