همه چیز درباره فن کویل

فن کویل:

فن کویل (Fancoil) دستگاهی است که از کویل‌های (لوله‌های) گرم، سرد و یک فن و موتور و دریچه تشکیل شده که در سیستم‌های تهویه مطبوع، ساختمان‌ها، مراکز تجاری و مسکونی مورد استفاده قرار می‌گیرند. فن کویل‌ها معمولا به کانال متصل نمی‌شوند کاربرد آن‌ها برای کنترل دمای محیطی است که در آن نصب می‌شوند. توسط کلید on/off یا با ترموستات کار می‌کنند. آن‌ها ممکن است در کابین‌های ایستاده، درون دیوارها یا سقف‌های کاذب نصب شوند. فن کویل معمولا هوا را به طور مستقیم تخلیه می‌کند هر چند برخی ممکن است به کانال‌های کوتاه نصب شوند.

فن‌ها به خاطر سادگی مقرون به صرفه‌تر از استفاده از سیستم‌های کانالی یا حرارت مرکزی که با هواساز کار می‌کنند، می‌باشند. اگر چه به دلیل قرارگیری در محیط سر و صدای زیادی دارند. فن‌ها به دو حالت افقی و عمودی نصب می‌شوند.

مهم‌ترین و متعارف‌ترین سیستم تمام آبی، سیستم فن کویل است. فن کویل ترمینالی است که از یک فیلتر با راندمان کم، و یک یا چند فن سانتریفوژهمراه با کویل سرد و گرم تشکیل شده است. (برخی از فن کویل‌ها، درسیستم چهار لوله‌ای دارای یک کویل سرد و یک کویل گرم هستند.) هوای ورودی به فن کویل نخست ازروی فیلتر می‌گذرد و سپس از قسمت فن و بعد از آن از قسمت کویل عبورمی‌کند و وارد اتاق می‌شود. فن کویل‌ها برای جلوگیری از نشت آب تقطیر شده درآن‌ها دارای تشتک و لوله تخلیه هستند.
کویل گرمایش فن کویل می‌تواند به وسیله آب گرم و یا بخار کارکند. در فن کویل بجای کویل گرمایش می‌توان از المان الکتریکی نیز استفاده کرد.

فن کویل‌ها انواع مختلفی دارند که عبارت‌اند از:

فن کویل ایستاده:

به صورت ایستاده است و می‌تواند زیر پنجره و یا هرجای مناسب دیگری دراتاق استقرار یابد. چنانچه فاصله کف اتاق تازیر پنجره کم باشد می‌توان ازنوع کوتاه آن استفاده کرد. ارتفاع این نوع کم است ولی پهنای آن زیادتر ازفن کویل‌های ایستاده معمولی است. دریچه هوای خروجی از فن کویل‌های ایستاده می‌تواند بالا و یا در قسمت جلوی فن کویل تعبیه شود. بدین ترتیب هوادهی یا به طرف بالا و یا به طرف جلو خواهد بود.

ظاهر فن کویل‌ها مناسب است، از این رو استقرار آ‌ن‌ها در اتاق اغلب با طرح عمومی اتاق سازگار است. فن کویل‌های ایستاده به ویژه برای فضاهای اداری و یا آپارتمان‌ها مناسب‌اند. صدای فن کویل‌های ایستاده به این سبب که دراتاق قراردارند می‌تواند برای فضاهایی که نیاز به سکوت وآرامش دارند (آپارتمان‌ها) بیش ازمیزان مورد نظر باشد. ولی این امر برای ادارات و اماکنی که رفت و آمد درآنجا زیاد است مشکل تلقی نمی‌شود.

فن کویل‌های سقفی کابینتی:

این فن کویل‌ها مانند فن کویل‌های ایستاده هستند با این تفاوت که در زیر سقف و به صورت افقی استقرارمی‌یابند. هوادهی دراین فن کویل‌ها از دریچه جلوی آن‌ها و جهت آن افقی است. این نوع فن کویل به صورت روکار نصب می‌شود و برای فضاهایی که به دلایلی نتوان در آن‌ها ازفن کویل ایستاده استفاده کرد مناسب‌اند.

فن کویل‌های سقفی:

این فن کویل‌ها بالای سقف کاذب نصب می‌شود و ازدید پنهان هستند. صدای آن‌ها اغلب، بدین سبب که در داخل پلنوم سقف کاذب قرار دارند از دو حالت بالا کم‌تر است. مشکل این نوع فن کویل‌ها، سختی دسترسی به آن‌ها، تمیز کردن فیلتر آن‌ها و یا تعمیرات احتمالی آن‌ها است. هوای برگشت اتاق به دو محل مناسب یکی از این روش‌ها است. در این حالت هوای برگشت نخست وارد فن کویل می‌تواند پوسته خارجی نداشته باشد. هوای برگشت همچنین می‌تواند ازطریق کانال برگشت به پلنوم برگشت فن کویل راه یابد. صدا در این نوع فن کویل بیش‌تراز نوع بدون پوسته است.

فن کویل افقی کانالی:

این نوع فن کویل مانند حالت قبل است با این تفاوت که فن آن فشار استاتیک بیش‌تری دارد. از این رو می‌توان هوای خروجی از آن را ازطریق کانال به چندین اتاق رساند. صدای این فن کویل، چنانچه ضوابط و اصول طراحی در نصب آن رعایت گردد می‌تواند کم‌تر از حالت‌های قبل باشد، زیرا محل آن می‌تواند دورتر و درجایی درنظر گرفته شود که افزایش صدا در آن‌جا مهم تلقی نمی‌شود. دسترسی به این نوع فن کویل و تعمیر و نگهداری آن نیز با مشکلاتی روبرو است و ضعف تلقی می‌شود.

در مورد فن کویل‌های سقفی که درداخل پلنوم و بالای سقف کاذب نصب می‌شوند لازم است که جزئیات استقرار و چگونگی دسترسی به آن‌ها (از جمله بیرون کشیدن فیلتر و نصب مجدد آن) و پایین آوردن تمامی دستگاه و نصب دوباره آن مد نظر طراح قرار گیرد. دراین نوع فن کویل هوای برگشت از اتاق‌ها باهم مخلوط می‌شوند، از این رو در جاهایی که لازم است هوادهی به اتاق‌ها و برگشت آن به صورت مستقل صورت گیرد به کار نمی‌آید.

فن کویل‌های ایستاده ستونی:

این فن کویل به صورت ایستاده استقرار می‌یابد و غالبا فاصله بین کف تا سقف را می‌پوشاند. دارای دریچه برگشت و دریچه رفت، فن سانتریفوژ، فیلتر هوا و کویل سرد و گرم است. غالبا رایزرهای آب سرد و یا گرم از داخل کابینت فن کویل عبور می‌کنند. کویل این دستگاه می‌تواند به صورت سری یا موازی به رایزر مزبور متصل شود.

هوای تازه مورد نیاز تهویه اتاق می‌تواند به دو صورت تامین شود. درفن کویل‌های ایستاده متعارف این هوا می‌تواند از طریق دریچه کوچک پشت فن کویل که به هوای خارج راه دارد وارد فن کویل شود. همچنین درمورد انواع مختلف فن کویل‌های سقفی و ایستاده لازم است هوای تازه نخست به وسیله دستگاه هواساز مستقل تا دمای هوای اتاق سرد یا گرم شود و سپس از طریق کانال‌هایی به اتاق و یا به پشت فن کویل‌ها راه یابد.

استفاده از فن کویل از لحاظ مصرف انرژی مناسب و به صرفه است. در این جا باز گرمایش و یا مخلوط کردن دو هوای سرد و گرم درکار نیست. از این رو اتلاف انرژی وجود ندارد. انرژی فن نیز به کم‌ترین مقدار خود می‌رسد زیرا افت انرژی به سبب انتقال هوا در کانال‌ها وجود ندارد. مقدار انرژی مورد نیاز پمپ سیرکولاسیون آب سرد و گرم نیز درمقایسه با انرژی مصرفی فن اصلی درسیستم هواساز به مراتب کم‌تراست.

شبکه لوله کشی سیستم تمام آبی فن کویل می‌تواند به سه روش زیرصورت گیرد:

الف) سیستم دو لوله‌ای

دراین سیستم آب سرد یا آب گرم به وسیله دولوه رفت و برگشت به فن کویل وارد واز آن خارج می‌شود. لازم است درتابستان‌ها آب سرد و درزمستان‌ها آب گرم درلوله‌ها جریان یابد. به این دلیل ضروری است که در مقطعی از سال سیستم از وضعیت سرمایش به گرمایش و برعکس تبدیل شود.
سیستم دو لوله‌ای از تجهیزات مرکزی سرمایش و گرمایش، شبکه توزیع آب و ترمینال‌ها تشکیل شده است. ترمینال‌ها دارای یک کویل می‌باشند که در تابستان آب سرد از آن‌ها می‌گذرد و در زمستان آب گرم. دمای اتاق از طریق کنترل اتوماتیک شیرکویل و یا از طریق قطع و وصل شدن اتوماتیک فن دستگاه کنترل می‌شود. غالبا به صورت دستی دور فن را می‌توان روی هریک از سه وضعیت کند، متوسط و تند قرارداد. کنترل همچنین می‌تواند به وسیله تغییر اتوماتیک دور فن به صورت تدریجی انجام گیرد.

در این وضعیت موتور فن نیازمند به سرمایش، دور فن به تدریج زیاد و با کاهش آن کم می‌شود. دراین وضعیت موتور فن نیازمند تجهیزات کنترل کنترل دور است. کنترل می‌تواند از ترکیب حالت گرمایش. نمی‌توان هردوحالت سرمایش و گرمایش را در این سیستم هم پای هم دراختیار داشت. از این رو چنانچه برخی اتاق‌ها نیاز به سرمایش و برخی دیگر نیاز به گرمایش داشته باشد، این سیستم قادر به پاسخگویی به هر دو این نیازها نیست. در برخی مناطق تعیین دقیق زمان تبدیل سیستم از سرمایش به گرمایش و برعکس غیرعملی است. زیرا دراین مناطق در ماه‌های بینا بینی، برخی روزها دمای هوای بیرون افزایش می‌یابد؛ به قسمی که درفضاهای پیرامونی نیاز به سرمایش احساس می‌شود و در روزهای دیگر دمای بیرون افت می‌کند به طوری که به همین فضاها لازم است گرمایش داده شود.

همچنین چنانچه ساختمان درروز و شب مورد استفاده قرارگیرد ممکن است همراه با کاهش دمای هوای بیرون سرمایش مورد نیاز به گرمایش باشد، در حالی که در روز به سبب افزایش دمای هوای بیرون سرمایش مورد نیاز باشد. در هر حال، این وضعیت به وضوح نشان می‌دهد که تعیین زمان تبدیل سیستم ازسرمایش به گرمایش و برعکس در بسیاری ازمناطق درسیستم دو لوله‌ای به راحتی ممکن نیست. این یکی ازمعایب سیستم دو لوله‌ای محسوب می‌شود. به همین دلیل از این سیستم درجاهایی که نیازمند کنترل دقیق دما است، مانند هتل‌های چهار و پنج ستاره و یا ادارات مدرن استفاده نمی‌شود.

ازسوی دیگر زون‌های داخلی همواره نیازمند سرمایش هستند. سیستم فن کویل دو لوله‌ای در زمستان، زمانی که به سیستم گرمایش تنها تبدیل می‌شود، نمی‌تواند نیازهای زون‌های داخلی را صرفه جویی در انرژی استفاده کرد. چنانچه مدار فن کویل‌های زون‌های داخلی مستقل از فن کویل‌های زون‌های پیرامونی طراحی و اجرا شده باشد، با تغییراتی در طراحی می‌توان از چرخه با صرفه هیدرونیک برای زون‌های داخلی استفاده کرد.

- کنترل

همان‌طور که اشاره شد کنترل فن کویل‌ها اغلب به طور اتوماتیک یا به وسیله شیر کنترل دو راهه یا سه راهه و یا با خاموش و روشن فن دستگاه صورت می‌گیرد.
در رایزرهای که فن کویل ستونی ایستاده به صورت سری به آن‌ها وصل شده‌اند کنترل می‌تواند به طور اتوماتیک از طریق کنار گذر دادن هوا از کویل به توسط دمپر رخ و کنار گذر صورت گیرد.

چنانچه هوای تازه به توسط دستگاه هواساز مستقل رطوبت زدایی نشود، لازم است که هم بار محسوس وهم بار نهان به وسیله کویل سرمایش فن کویل حذف شود. دراین حالت چنانچه هوای تازه مورد نیاز تهویه از طریق دریچه پشت فن کویل و یا از طریق پنجره وارد اتاق گردد، ضریب حرارت محسوس اتاق نوسانات زیادی خواهد داشت. از آن‌جا که کنترل واحد ترمینال بر اساس دمای خشک صورت می‌گیرد میزان رطوبت اتاق می‌تواند از کنترل خارج شود.

چنان‌چه کنترل به توسط شیر کنترل روی کویل صورت گیرد، همراه با کاهش بار اتاق شیر کنترل به تدریج بسته می‌شود و رطوبت زدایی پایین می‌آید، قسمتی که پس از چندی رطوبت اتاق می‌تواند بیش‌تراز حد مورد نظر طراحی گردد. درحالت کنترل از طریق روشن و خاموش شدن فن، با کاهش بار اتاق فن ازکار می‌افتد و هوای کم‌تری از دریچه پشت فن کویل وارد اتاق می‌شود. همچنین از آن‌جا که روی کویل شیرکنترل وجود ندارد، آب بادبی طراحی ازکویل عبور کرده باعث رطوبت زدایی می‌شود. در نتیجه کنترل رطوبت بهترخواهد بود (هرچند که دراین حالت نیز رطوبت اتاق نوسان می‌کند). یکی از راه‌های گریز از این تنگنا کنترل اتوماتیک دمپر هوای تازه پشت فن کویل است. دراین حالت با خاموش شدن فن کویل دمپر بسته می‌شود. راه دیگر تهویه هوای تازه به وسیله هواساز مستقل و انتقال آن با کانال به اتاق‌ها است. دراین حالت رطوبت اساسا به وسیله هواساز هوای تازه گرفته می‌شود.

کنترل اتوماتیک دستگاه بر اثر خاموش و روشن شدن فن و انتخاب دستی دورفن (کند، متوسط، تند) همراه با توزیع نامناسب هوا دراتاق، نوسانات دما و نیز تولید صدا است. هرچند این وضعیت دربسیاری از ساختمان‌ها مورد قبول است.

کنترل رطوبت از طریق کنترل فن بهتر از کنترل به وسیله شیرکنترل اتوماتیک روی کویل است. چنانچه دمای هوای خارج درزمستان‌ها پایین باشد (کم‌تر از 15 درجه فارنهایت) و چنان‌چه از شیر کنترل روی کویل استفاده شود، درحالت پاره بار از آن‌جا که دریچه پشت فن کویل بازاست، هوای سردبیرون می‌تواند باعث یخ زدن آب داخل کویل شود.

چنان‌چه کنترل سرعت فن به صورت دستی باشد و در ضمن جریان آب نیز باشیر کنترل روی کویل کنترل شود هزینه‌ها بالا خواهد رفت، ولی کنترل درمجموع بهتر خواهد شد. اگر شیر کنترل ازنوع باز و بسته باشد نوسانات دمای اتاق ونیز صدای ناشی از باز و بسته شدن شیر می‌تواند مشکل آفرین باشد. ولی این امر با انتخاب شیر کنترل تدریجی همراه با موتوری که با صدای کم کار می‌کند برطرف می‌شود. ترموستات باید یا به صورت اتوماتیک، درحالت دوم ترموستات دیگری که دمای آب عبوری از کویل را اندازه می‌گیرد می‌تواند بنا به نیاز، حالت ترموستات اتاق را از زمستانی به تابستانی و برعکس تغییر دهد.

در برخی مکان‌ها بهتر است مدار الکتریکی مجزایی برای فن کویل‌ها درساختمان درنظر گرفته شود. در این حالت مجموعه فن کویل‌های ساختمان را می‌توان با کلید دستی یا اتوماتیک خاموش یا روشن کرد. این امر در برخی ساختمان‌هایی که شب‌ها مورد استفاده ندارند در مصرف انرژی صرفه جویی قابل ملاحظه‌ای خواهد کرد.

- سیستم دو لوله‌ای همراه با المان برقی اضافی

همان طور که گفته شد، تعیین زمان تغییر حالت سیستم دو لوله‌ای، به ویژه درمناطقی که دمای هوای بیرون در ماه‌های بینابینی با نوسان همراه است کار مشکلی است. در این حالت مناطق سیستم دو لوله‌ای نمی‌تواند به خوبی جواب‌گوی نیازهای تهویه مطبوع ساختمان باشد. یک راه گریز از این وضعیت استفاده از المان الکتریکی اضافی در فن کویل است. ظرفیت المان حرارتی کم است زیرا تنها برای استفاده در ماه‌های بینا بینی که دمای هوای بیرون زیاد سرد نشده است مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ماه‌های بینابینی، چنان‌چه دمای هوای بیرون زیاد نشده است مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ماه‌های بینابینی، چنانچه دمای هوای بیرون کمی سرد شود به قسمی که اتاق نیاز به گرمایش داشته باشد، شیرکنترل کویل سرد به طور اتوماتیک بسته می‌شود و المان الکتریکی شروع به کار می‌کند.
المان همراه با خاموش شدن فن خاموش می‌شود. ترموستات اتاق که هم شیر فن کویل را کنترل می‌کند و هم المان الکتریکی را، می‌تواند دارای «گستره صفر» باشد.
دراین حالت نه سرمایش خواهیم داشت و نه گرمایش. به این ترتیب قادر خواهیم بود تا مشکل فن کویل دو لوله‌ای را در ماه‌های بینابینی حل کنیم.
البته این راه حل کامل نیست زیرا اتاق‌هایی هستند که حتی در زمستان‌ها، به سبب تابش زیاد خورشید و یا عوامل دگیر نیاز به سرمایش دارند، در حالی که سیستم فوق نمی‌تواند جوابگوی این نیاز باشد. زمانی که نیاز به گرمایش است، سیستم مرکزی از سرمایش به گرمایش تبدیل می‌شود. ترموستات اتاق از طریق آکوستاتی که دمای آب داخل لوله را اندازه می‌گیرد متوجه این تغییر حالت سیستم مرکزی می‌شود و وضعیت خود را از تابستانی به زمستانی تغییر می‌دهد. همراه با این تغییر المان اکتریکی از کار می‌افتد و شیر کنترل کویل گرمایش به فرمان ترموستات شروع به کارمی‌کند. دراین حالت تنها کویل گرمایش گرمای مورد نیازاتاق را در زمستان‌ها تامین می‌کند.

- سیستم دو لوله‌ای با المان برقی برای تامین کامل گرمایش

برخی اوقات در مناطق گرم با هوای معتدل زمستانی، نیاز به گرمایش زمستانی کم است، دراین حالت شاید بهترباشد المان حرارتی اکتریکی، کل بارگرمایش زمستانی را نیز تامین کند. چنان‌چه هزینه‌های برق مصرفی در محل کم باشد، استفاده ازاین سیستم ممکن است کاملا به صرفه باشد، زیرا در این حالت موتور خانه مرکزی گرمایش کاملا حذف و یا به میزان زیادی کوچک می‌شود، کنترل این سیستم مشابه حالت قبل است با این تفاوت که هنگام نیاز به گرمایش، تغییر حالتی در سیستم روی نمی‌دهد و المان حرارتی وظیفه گرمادهی به اتاق را حتی در زمستان برعهده خواهد داشت.

 - ب‌) سیستم سه لوله‌ای

این سیستم دارای یک لوله آب گرم ورودی، یک لوله آب سرد ورودی و یک لوله مشترک برگشت است. شیرکنترل کویل مشترک از نوع سه راهه مخصوص است. این شیر یا به آب سرد اجازه ورود به کویل را می‌دهد، و یا به آب گرم. شیر طوری ساخته شده است که قسمت گرم شیربه تدریج از حالت کاملا باز به حالت کاملا بسته تغییر وضعیت می‌دهد. پس ازچندی قسمت شیر از حالت کاملا بسته شروع به باز شدن می‌کند. در وضعیتی خاص هر دو قسمت گرم و سرد بسته است. به این ترتیب آب سرد ورودی هیچ گاه با آب گرم ورودی مخلوط نمی‌شود. لوله مشترک برگشت نیز آب سرد و آب گرم رابه چیلر و یا به دیگ موتور خانه مرکزی هدایت می‌کند. چنان‌چه همه واحدهای فن کویل نیاز به سرمایش یا گرمایش داشته باشند، آب سرد و گرم ازطریق لوله برگشت مشترک با هم مخلوط می‌شود و اتلاف انرژی را به همراه دارد. این سیستم هرچند زمانی مورد استفاده قرار می‌گرفت ولی امروزه به سبب اتلاف انرژی مورد استفاده قرار نمی‌گیرد. به ویژه با توجه به این که از طریق اضافه کردن یک لوله و تبدیل سیستم سه لوله‌ای مشکل فوق کاملا حل می‌شود.

-ج) سیستم چهار لوله‌ای

به منظور حذف مشکلات سیستم دو لوله‌ای و سه لوله‌ای، سیستم چهار لوله‌ای ابداع شده است. در این سیستم هر فن کویل دارای دو کویل سرد و گرم و یا دارای یک کویل مشترک است. دو لوله آب سرد و گرم را به این کویل می‌رسانند و دو لوله نیز آب سرد و گرم را از این کویل‌ها برگشت می‌دهند. ترموستات اتاق مستقیما به شیر کنترل کویل‌ها فرمان می‌دهد. به هنگام نیاز به آب سرد کم و شیر کنترل کویل سرد باز می‌شود.
همراه با کاهش بار سرمایش نیاز به آب سرد کم و شیرکنترل کویل سرد به تدریج بسته می‌شود تا جایی که کاملا بسته شود. پس ازچندی با کاهش بیش‌تر دمای اتاق، شیر کنترل کویل گرم به تدریج باز می‌شود. می‌توان برای سیستم کنترل، «گستره صفر» درنظر گرفت، بدین ترتیب در وضعیتی خاص هیچ یک از دو شیر کنترل سرد و گرم باز نیستند. دستگاه‌های تبرید و نیز دیگ‌های مرکزی آب گرم می‌توانند درهمه اوقات کار کنند. در این حال، همواره آب سرد و یا آب گرم موجود خواهد بود و هر اتاق بسته به نیاز سرمایش یا گرمایش خود از آب سرد یا گرم بهره خواهد برد.
سیستم چهار لوله‌ای انعطاف پذیری زیادی دارد و برای ساختمان‌هایی به کار می‌رود که نیازمند تهویه مطبوع یا کیفیت بالا و سیستم‌های مستقل برای هراتاق هستند. ازجمله ساختمان‌های اداری، هتل ها وغیره.
البته اغلب اوقات درمناطقی با زمستان‌های سرد، زمانی که دمای هوای خارج کاملا سرد است، می‌توان دستگاه‌های تبرید مرکزی را خاموش کرد و یا در تابستان‌های گرم دیگ‌های آب گرم را از مدار فن کویل‌ها خارج نمود. این سیستم نیازی به «تغییرات حالت» که یکی از مشکلات سیستم دو لوله‌ای است ندارد.
چنان‌چه در زمستان چیلرهای مرکزی خاموش شوند، مسلم است که تهویه مطبوع اتاق‌های زون داخلی که همواره نیاز به سرمایش دارند با مشکل مواجه خواهد شد. در این حالت می‌توان مدار لوله‌های زون داخلی را از مدار زون پیرامونی جدا کرد و برای تامین سرمایش زون داخلی ازچرخه با صرفه هیدرونیک استفاده کرد. به این ترتیب در ماه‌های زمستان دستگاه تبرید مرکزی خاموش می‌شود و آب خنک مورد نیاز زون داخلی از طریق برج خنک کننده یا کندانسورتبخیری و به وسیله چرخه باصرفه هیدرونیک تامین می‌گردد.

-هوای مورد نیاز تهویه

در سیستم فن کویل هوای مورد نیاز تهویه را یا می‌توان از طریق دریچه‌های پشت فن کویل‌ها تامین کرد و یا از طریق سیستم مستقل هوای تهویه شده تازه. مشکلات حالت اول را برشمردیم. سوای این مشکلات نمای ساختمان و زشتی آن در نتیجه استفاده از دریچه‌های متعدد، همچنین برهم خوردن توازن هوا در اتاق‌ها به سبب افزایش فشار هوای بیرون، به ویژه در زمستان‌ها که سرعت باد زیاد می‌شود و برخی اوقات هوا طوفانی است، ازمشکلات دیگر این سیستم است. درساختمان‌های بلند مرتبه نیز به سبب «اثر دودکش» فشارداخل ساختمان درقسمت پایین آن نسبت به فشار هوای بیرون منفی می‌شود، به قسمی که هوای بیرون ازطریق دریچه پشت فن کویل به راحتی و بدون کنترل وارد اتاق می‌شود. درقسمت بالای ساختمان این فشار مثبت می‌شود و هوای اتاق به میزانی زیاد از طریق دریچه پشت فن کویل و بدون کنترل، ازاتاق خارج می‌شود.
مشکلات بالا ایجاب می‌کند که برای ارتقاء کیفیت هوای اتاق‌ها و به منظور توزیع هوای تهویه شده تازه به اتاق‌ها از شبکه کانال استفاده شود. در این سیستم به منظور تهویه هوای تازه از یک یا چند هواساز مرکزی استفاده می‌شود. البته این سیستم (فن کویل + سیستم مستقل هوای تازه تهویه شده) جزو سیستم‌های آبی هوایی طبقه بندی می‌شود.

مزایا ومعایب سیستم فن کویل:

مزایای سیستم تمام آبی فن کویل:

1. فضای کم‌تری را اشغال می‌کند.
2. به منظور تهویه مطبوع ساختمان‌های موجود به راحتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
3. اتاق مرکزی برای هواساز، همچنین فضای زیاد به منظور کانال کشی حذف می‌شود.
4. دمای هر اتاق را می‌توان به طور مستقل کنترل کرد.
5. آلودگی هر یک از اتاق‌ها به سایر اتاق‌ها سرایت نمی‌کند (در بعضی موارد این امر بسیار حائز اهمیت است.)
6. چون سیستم دارای کانال کشی رفت و برگشت نیست به هنگام حریق، کنترل آتش و دوده‌های حاصل ازآن راحت‌ترازسیستم‌های تمام هوایی است.
7. چون دراین سیستم به منظور گرمایش ازآب گرم با دمای پایین استفاده می‌شود، می‌توان همراه این سیستم ازسیستم‌های بازیافت گرمایی و نیز گرمایش خورشیدی استفاده کرد.

 - معایب سیستم تمام آبی فن کویل:

1. تعمیر و نگهداری آن کاربراست و لازم است بخشی ازآن دراتاق انجام شود.
2. چنانچه رطوبت زدایی به توسط دستگاه هواساز مرکزی انجام نشود، در مناطقی که رطوبت بالا دارند کنترل رطوبت در آن خوب نیست.
3. به تشتک و لوله‌هایی به منظور تخلیه آب تقطیر شده نیاز است.
4. فیلتراسیون هوا به سبب استفاده ازفیلترهای راندمان کم، خوب نیست.
5. چنانچه ازدستگاه هواساز مرکزی به منظور تامین هوای تازه استفاده نشود، کنترل مقدارهوای تازه ورودی به اتاق‌ها برای حفظ کیفیت هوا مناسب نیست.

- موارد کاربرد

به منظور تهویه مطبوع ساختمان‌های اداری، ساختمان‌های مسکونی چند طبقه، هتل‌ها و مدارس از این سیستم استفاده می‌شود. از فن کویل به ویژه برای زون‌های پیرامونی و اتاق‌هایی که در تابستان‌ها نیازبه سرمایش و در زمستان‌ها نیازبه گرمایش دارند استفاده می‌شود. چنانچه برای فضاهای داخلی که همواره درطول سال نیاز به سرمایش دارند از ترمینال‌های تمام آبی استفاده شود، باید در طول سال دستگاه تبرید صرفه تمام مرکزی روشن باشد. درواقع هنگام استفاده از سیستم فن کویل، نمی‌توان ازچرخه با صرفه تمام هوایی در زمستان‌ها استفاده کرد. لیکن این امکان هست که درطول ماه‌های سرد، به منظور سرمایش زون‌های داخلی، ازچرخه با صرفه هیدرونیک استفاده کرد.
همچنین درساختمان‌هایی که نیاز به کنترل دقیق مقدارهوای تازه و نیز مقدار رطوبت است، این سیستم مزیت چندانی ندارد. از طرف دیگر سیستم تمام آبی فن کویل امکان کنترل دمای هر اتاق را به صورت مستقل در اختیار می‌گذارد. در واقع در این سیستم در یک لحظه می‌توان تعداد زیادی زون را کنترل کرد. درمورد هتل‌های کلاس بالا (4 و 5 ستاره) سیستم فن کویل چهار لوله‌ای مورد استفاده فراوان دارد. چنانچه بخواهیم از مزایای سیستم فن کویل استفاده کنیم و درعین حال هوای تازه با کیفیت خوب وبه مقدار کافی به اتاق‌ها برسانیم، لازم است هوای تازه مستقلا به توسط یک هواساز CAV تهویه مطبوع شده، از طریق کانال‌هایی دراتاق‌ها توزیع شود.

- چگونگی طراحی

مبنای انتخاب فن کویل‌ها بارهای اوج سرمایی اتاق است (بارمحسوس و بار کل). چنانچه هوای تازه ازطریق دریچه پشت فن کویل وارد اتاق شود درمحاسبات بارهای حرارتی و برودتی اتاق لازم است که این هوا به حساب آید. چنانچه هوای تازه از طریق هواساز مستقلی تامین می‌شود، بار هوای تازه درمحاسبات بارهای حرارتی و برودتی اتاق منظور نخواهد شد. دراین حالت هواساز هوای تازه براساس 100% هوای تازه انتخاب خواهد شد. مقدار هوادهی این هواساز ازجمع هوای تازه اتاق‌هایی که هواساز مزبور هوای تازه آن‌ها را تامین می‌کند بدست خواهد آمد. در تابستان‌ها هوای تازه از وضعیت هوای خارج تا چند درجه کم‌تر از دمای اتاق (معمولاحدود 70 درجه فارنهایت) سرد می‌شود. درزمستان‌ها این هوا از دمای هوای خارج درزمستان‌ها تا دمای اتاق یا چند درجه بیش‌تر گرم می‌شود.
انتخاب چیلرهای مرکزی براساس بار بلوک سیستم به علاوه بار هوای تازه خواهد بود. درمحاسبه بار بلوک لازم است ضرایب همزمانی درمورد چراغ ها، انسان‌ها و سایر وسایل الکترونیکی و گرمازا دخالت داده شود. قطر لوله‌های آب سرد و گرم وهمچنین انتخاب پمپ‌ها بر اساس چگونگی کنترل فن کویل‌ها تعیین خواهد شد. چنانچه کنترل فن کویل‌ها صرفا براساس خاموش و روشن شدن فن آن‌ها صورت گیرد وهیچ‌گونه کنترلی روی مقدارآب ورودی به آن‌ها وجود نداشته باشد، قطرهر قسمت از لوله براساس جمع حداکثر بار کل زون‌های مربوط به آن قسمت از لوله تعیین خواهد شد. دراین حالت پمپ سیرکولاسیون آب نیز بر اساس حداکثر دبی بدست آمده ازطریق فوق مشابه حالت قبل خواهد بود زیرا وظیفه شیر سه راهه صرفا کنارگذار دادن مقداری آب ازکویل سرمایش فن کویل است. دراین حالت کل مقدار آب در گردش تغییری نخواهد کرد. چنان‌چه برای کنترل فن کویل ازشیرهای دوراهه استفاده شود، لوله کشی براساس جمع حداکثر بار زون‌های مربوط به هر لوله ضرب درضریب همزمانی اندازه گیری خواهد شد.
لازم به یاد آوری است که برخی ازصاحب نظران ضریب هم‌زمانی را از جذر ضریب همزمانی بالابدست می‌آورند. استدلال آنان این است که بسیاری ازساکنان درتابستان‌ها ترموستات اتاق خود را روی دمایی کم‌تراز درجه حرارت طراحی قرارمی‌دهند.

- تعیین نقطه تبدیل سیستم

نقطه تبدیل سیستم سرمایش، به درجه حرارت هوای خارجی اطاق می‌شود که پایین‌تر از آن دیگر درهیچ یک اززون‌ها نیازی به آب سرد به منظور حذف گرما نیست.
نقطه تبدیل سیستم گرمایش به دمای‌هوای خارجی اطاق می‌شود که بالاتر از آن دیگر به آب گرم به منظور گرمایش اتاق نیازی نیست.
درصورتی که وضعیت زیر حاکم باشد فضای مورد نظر نیازبه آب سرد به منظور سرمایش ندارد:

حرارت انتقالی خارج شده از اتاق + سرمای ورودی به اتاق از طریق سیستمهای سرمازای دیگر = گرمای داخلی + گرمای ناشی از تابش خورشید

براین اساس درجه حرارت تبدیل به صورت زیربدست می‌آید:
گرمای داخلی + گرمای ناشی ازتابش خورشید ÷ VA (  - سرمای ورودی به توسط سیستم‌های سرمازای دیگر
 

دراین رابطه:

VA = حرارت انتقالی به ازاء یک درجه اختلاف بین دمای بیرون واتاق.

محاسبات بالا تقریبی است زیرا پارامترهای موجود درمعادله باگذشت زمان تغییر می‌کنند. چنانچه بیش‌ترین مقدار گرمای ناشی از تابش خورشید برای زمانی ازسال در نظرگرفته شود، که احتمال می‌رود در آن زمان به وقوع بپیوندد. کم‌ترین دمای هوای خارج که درآن نیاز به سرمایش است بدست می آید.

چنان‌چه کم‌ترین مقدار بارهای داخلی و بارهای ناشی از تابش خورشید درمعادله قرار داده شود، بالاترین دمای هوای خارج که درآن نیاز به گرمایش است بدست می آید.
گستره دو دمای فوق حیطه‌ای است که در آن هم به گرمایش و هم به سرمایش نیاز است.
چنانچه این گستره وسیع باشد، مثلا برای اتاقی روبه جنوب که بارهای داخلی بالا ولی متغیری دارد، سیستم دو لوله‌ای مناسب نیست. درمورد چنین اتاقی باید ازسیستم دو لوله‌ای همراه با گرمایش به توسط المان حرارتی و یا از سیستم چهار لوله‌ای استفاده کرد.

- متوازن کردن شبکه لوله کشی

شبکه لوله کشی سیستم تمام آبی باید طوری طراحی شود که جریان آب در لوله‌ها متوازن شود و هر ترمینال به میزان مورد نیاز خود آب سرد یا آب گرم دریافت کند.
چنانچه نواسانات مقدارآب تا 25% باشد ظرفیت کویل ترمینال حدود 10% نوسان خواهد داشت. به این ترتیب ملاحظه می‌شود که با قدری دقت درطراحی شبکه لوله‌ها و نیز متوازن کردن سیستم توسط شیرهای کنترل دستی، جریان عبوری از فن کویل‌ها را می‌توان به مقدار زیادی مطابق طرح تنظیم کرد.

به منظور متوازن کردن سیستم لوله کشی لازم است دوشرط زیر برقرار باشد:
افت فشاردرمدارهای موازی حداقل 40% تغییرات افت فشار در کل مدار باشد.
افت فشاردرمدارهای موازی با هم همخوانی معقولی داشته باشند، یعنی سعی شود ترمینال‌هایی زیاد وافت کم در مدار قرارنگیرد (افت مدار موازی شامل افت فشار روی شیردستی، شیرکنترل اتوماتیک و کویل سرمایش است).

مدارمی‌تواند به صورت مدار برگشت مستقیم و یا برگشت معکوس طراحی شود. مداربرگشت مستقیم هم ساده‌تر است و هم ارزان‌تر، ولی توازن جریان آب در آن مشکل‌تر است. دراین حالت لازم است که روی مدارهای فرعی موازی و قبل از کویل سرمایش شیرکنترل دستی قرارداده شود.
درمدار برگشت معکوس از آن‌جا که مسیر رفت و برگشت کلیه مدارهای موازی یکی است، توازن سیستم به خودی خود برقراراست. بهتراست به منظور توزیع مناسب جریان آب ومتوازن کردن سیستم در ابتدای رایزرها ونیز روی لوله‌های افقی که چندین رایزر را تغذیه می‌کنند، شیرکنترل دستی کار گذاشته شود. شیرهای کنترل دستی می‌توانند ازانواع توپی (Ball)، پلاگ (Plug) و یا کف فلزی (Globe) باشند.

چنانچه روی فن کویل‌ها ازشیر کنترل دوراهه استفاده می‌شود، همراه باحالت پاره بارشیرهای کنترل دوراهه بسته می‌شوند. بدین ترتیب مقاومت مدار افزایش می‌یابد و جریان آب عبوری ازلوله‌ها کاهش خواهد یافت. دراین وضعیت ارتفاع آبدهی پمپ نیز افزایش می‌یابد (منحنی سیستم لوله‌ها به طرف چپ متمایل می‌گردد و نقطه کارکرد جدید به طرف چپ روی منحنی پمپ حرکت می‌کند).

چنانچه اختلاف فشار دو طرف شیرکنترل دوراهه ازحد متعارف زیادترشود، فشار ازحداکثر مورد نیاز برای بسته شدن شیرفراتر خواهد رفت. بدین ترتیب کارکرد شیرکنترل مختل می‌شود و کنترل دمای اتاق ازدست می‌رود.
فشاربیش از حد می‌تواند به نشیمن‌گاه (Seat) شیرآسیب برساند و تعویض زود هنگام قسمت‌های خراب شده شیرکنترل را لازم سازد. برای اجتناب ازاین وضع چند راه وجود دارد:

اختلاف فشارسیستم، جایی دروسط لوله رفت و برگشت اندازه گرفته شود و دور پمپ در تناسب با افزایش یا کاهش اختلاف فشارفوق کم یا زیاد شود. بدین ترتیب قادرخواهیم بود در حالت پاره بارمقدار جریان و فشارسیستم را کاهش داده و کنترل کنیم.

اختلاف فشارسیستم لوله‌ها به طریق بالا اندازه گرفته شود و درتناسب با آن شیر تنظیم (Throttling) روی لوله خروجی پمپ نصب و تنظیم شود. به این ترتیب قسمتی ازافت فشارکه بر شیرهای کنترل ترمینال‌ها تحمیل می‌شد به این شیرمنتقل می‌شود.

به جای استفاده ازشیردوراهه روی ترمینال‌ها ازشیرسه راهه استفاده شود. به هنگام حالت پاره بارشیرهای سه راهه مقداری آب را به جای آن که ازکویل عبور دهند به لوله کنارگذر هدایت می‌کنند به نحوی که میزان آب عبوری ازکویل کاهش می‌یابد. این امر ایجاب می‌کند که لوله کنارگذرافت فشاری حدودا معادل افت فشارمدارکویل داشته باشد. درغیر این صورت بخش اعظم آب به جای آن که ازکویل عبورکندازلوله کنارگذرعبورخواهد کرد. درحالت پاره بارازآن‌جا که مقاومت لوله‌ها کم شده است (خارج شدن کویل‌ها از مدار)، میزان جریان بآ آب عبوری ازسیستم می‌تواند حتی افزایش یابد. این امر با بالا رفتن انرژی مصرفی درپمپ‌ها همراه خواهد بود. همچنین ممکن است ب آب به برخی ازترمینال‌ها نرسد، زیرا اختلاف فشار روی شیر کنترل آن‌ها برای بازشدن آن‌ها کافی نیست. هزینه‌های تهیه ونصب شیرهای کنترل سه راهه اغلب بیشتر از شیرهای کنترل دوراهه است.

بعضی ازطراحان درقسمت‌های آخر مدار سیستمی متشکل ازشیرهای کنترل دوراهه، یک لوله کنار گذر قرارمی‌دهند که لوله رفت را به لوله برگشت متصل می‌کند. روی لوله مزبور یک شیرکنترل نصب می‌شود که با اختلاف فشارآب داخل لوله رفت وبرگشت عمل می‌کند. هنگام افزایش فشارداخل مدار، فشارسیستم را کم می‌کند. تاثیراین حالت مثل نصب شیر تنظیم روی مدار است. این سیستم انرژی مصرفی پمپ‌ها را افزایش می‌دهد. شیر کنترل دراین حالت باید ازانواع صنعتی انتخاب شود.

راه حل دیگر آن است که درمدار ترمینال‌ها هم از شیرهای دو راهه استفاده شود وهم از شیرهای سه راهه. به این ترتیب درحالت پاره بار در لوله‌ها به سبب وجود تعدادی شیرکنترل دو راهه افت فشار زیاد می‌شود که همراه با کاهش مقدارآب گذر کرده ازمدار است، ولی دراین حالت شیرهای کنترل سه راهه اجازه نمی‌دهند که کاهش به مقدار زیادی صورت گیرد. تعداد شیرهای کنترل سه راهه را حدود 50%-30% کل شیرها درنظرمی‌گیرند. شیرهای سه راهه در ترمینال‌های دورتر از پمپ مستقر می‌گردند.

- فرآیند کار روی منحنی سایکرومتریک

چنان‌چه هوای تازه از طریق دریچه پشت فن کویل‌ها به آن وارد شود واحدهای فن کویل مانند واحدهای هواساز کوچک عمل می‌کنند از این رو فرآیند کار روی نمودار سایکرومتریک مثل هواسازCAV پایه است. ازچرخه با صرفه تمام هوایی نیز در سیستم فن کویل نمی‌توان استفاده کرد. چنانچه هوای تازه به طورمستقل تامین گردد و به اتاق وارد شود درمنحنی سایکرومتریک وضعیت هوای ورودی به کویل همان وضعیت هوای اتاق خواهدبود.

موتور فن کویل:

کنترل سرعت موتور فن در داخل یک فن کویل برای تنظیم سرمایش و گرمایش فضای مورد نظر ضروری است. برخی از تولیدکنندگان کنترل این سرعت را با تنظیم شیر آب در ترانسفورماتور AC برای تامین قدرت موتور فن ایجاد می‌کنند که معمولا این تنظیمات در مرحله راه اندازی و ساخت ساختمان انجام می‌گیرد. سوییچ ساده کنترل سرعت فن برای افراد ساکن در محل دارای درجات مختلفی می‌باشد (Off / High / Medium / Low). سیستم‌های مدیریت انرژی ساختمان به طور اتوماتیک سرعت فن و دمای اتاق را کنترل می‌کنند. موتور فن‌ها اغلب AC یا با خازن دائمی اسپلیت می‌باشند. اما اخیرا موتورهای DC با تبدیل‌های الکترونیکی طراحی شده که قابلیت زیادی در صرفه جویی انرژی، هزینه‌های اولیه و بازگشت سرمایه دارند.

برای مشاهده لیست فن کویل‌ها این جا کلیک کنید.

در پایان در صورت بروز هر سوال و یا ابهامی می‌توانید با شماره تلفن‌های 88323241-021 | 88320448-021 | 88323528-021  تماس حاصل فرمایید تا کارشناسان ما به شما پاسخ دهند.