اسپلیت یونیت جایگزین مناسبی برای موتورخانه های مرکزی دیدگاه بگذارید

 استفاده از اسپلیت یونیت به جای سیستم موتورخانه

طی چند سال اخیر اسپلیت یونیت (کولر گازی دو تکه)، به عنوان یک وسیله خنک کننده و تکنولوژی نوین مطرح شده و کاربردشان گسترش یافته است. این دستگاه خنک کننده که توان گرمایش را نیز دارد، توجه شماری از صاحبان و مجریان ساختمان‎های نسبتا بزرگ را نیز به خود جلب نموده است؛ و اگر نگرانی از بابت پیامدهای احتمالی نبود، آن را جایگزین تاسیسات مرکزی چون: دیگ بخار، چیلر ابزوربشن، برج خنک کننده، پمپ‎ها و تجهیزات وابسته می‎کردند.

روی آوردن روز افزون به اسپلیت یونیت و امکان جایگزینی آن به جای سیستم‎های مرکزی، موضوع اصلی این مقاله است. اجزای اصلی طراحی شده برای سیستم مرکزی عبارتند از:

•  سختی گیر
• چیلرهای جذب
• دیگ‎های آبگرم فولاد
• برج های خنک کننده
• پمپ‎های آبگرم چیلرها
• هواسازها و فن کویل‎ها
• پمپ‎های برج خنک کننده
• لوله‏‎ها و کانال‎های ارتباطی
• پمپ‎های گرمایش و سرمایش ساختمان

معایب و مزایای جایگزینی اسپلیت با موتورخانه مرکزی

معایب ناشی از جایگزینی این سیستم عبارتند از:

• پخش آلودگی حرارتی
• نیاز به توجه خاص معماری نما
• کاهش راندمان دستگاه به واسطه برخی از شرایط خاص
• اثرات گاز مبرد (از خانواده فریون‎ها) موجود در سیستم بر محیط زیست
  

و اما مزایای سیستم اسپلیت عبارتند از:

• کاهش مصرف آب
• کاهش دوره بهره برداری
• کاهش آلودگی‎های صوتی
• کاهش سرمایه گذاری اولیه 
• برق و گاز سالیانه ساختمان
• کاهش سطح زیر بنای اختصاصی تاسیسات
• ضمانتنامه‎های قابل توجه کارخانجات سازنده

در نهایت می‎توان نتیجه گرفت که، جایگزینی سیستم اسپلیت یونیت با موتورخانه مرکزی و تاسیسات وابسته، هزینه سرمایه گذاری اولیه را به میزان قابل توجه کاهش می‎دهد.

روند جایگزینی اسپلیت یونیت‎ها با سایر سیستم‎های سرمایشی و گرمایشی

با رشد علوم مهندسی و افزایش سطح انتظار مردم، نیاز بشریت به تجهیزاتی که بتوانند آسایش و راحتی را فراهم نمایند، گسترش یافت. این عوامل، بر تاسیسات ساختمانی مانند تهویه مطبوع نیز اثر گذاشتند. بدین ترتیب سیستم‎های سنتی، جای خود را به دستگاه‎ها و تجهیزات امروزی دادند. در این جابجائی و تکامل، هر چند آسایش و رفاه مطرح بوده، ولی فاکتور مهم و اساسی‎تر، بهره وری کار و زندگی است. چرا که اصولا با ایجاد هوای مناسب و مطبوع در محیط، شرایط زندگی بهتر فراهم می شود.

سالهاست که تاسیسات تهویه مطبوع ساختمان‎های مهندسی ساز، با وسایل و تجهیزات متداول چون چیلر، برج خنک کننده، دیگ فولادی، هواساز، فن کویل، پمپ، کانال و لوله‎های ارتباطی مترادف است. به جز ساختمان‎های با کاربری خاص، اکثر پروژه‎ها با این شیوه سرد و گرم شده و شرایط مناسب زندگی توسط آنها تامین می‎گردد.

البته جای تردید نیست که علم و تجربه مهندسی و تجهیزات فوق، به خوبی از عهده سرمایش، گرمایش و تهویه مطبوع بر آید. سیر تحول ۵۰ ساله اخیر، در جهت افزایش راندمان و بهینه سازی مصرف انرژی، منجر به تغییراتی در چیلرها، برج‎های خنک کننده و سایر تجهیزات گردیده است.

به موازات تکامل تکنولوژی و افزایش راندمان تجهیزات تهویه مطبوع، تولید و کاربرد اسپلیت یونیت به عنوان یک وسیله گرمایش و سرمایش افزایش یافت. این موضوع منجر به تولید اسپلیت، در انواع مختلف گردیده است. نگاه مهندسی با توجیهات کامل فنی و اقتصادی به این وسیله، آغازگر یک تحول اساسی در طراحی و کاربرد سیستم های تهویه مطبوع جدید است.

نگاه این مقاله به اسپلیت یونیت، به منزله نفی سیستم‎های سابق نبوده و این سیستم‎ها جایگاه واقعی خود را در تهویه مطبوع خواهند داشت. با این تفاوت که جایگاه متداول خود را، به جایگاهی منطقی، با زیر ساخت ارزش‎های مهندسی می‎دهند.

بررسی عملکرد اسپلیت یونیت در یک ساختمان

برای بررسی عملکرد سیستم اسپلیت یونیت، ساختمانی با مشخصات زیر انتخاب گردیده است.

کاربری : تجاری – اداری

 زیربنا : ۱۱۰۸۵ متر مربع

تعداد طبقات : ۱۳ طبقه

در این پروژه از روش های متداول تامین سرمایش و گرمایش در موتورخانه مرکزی استفاده شده است. انتقال سرمایش و گرمایش به وسیله سیال (آب) و از طریق لوله‎های ارتباطی، به فن کویل‎های سقفی و کانالی منتقل می‎شود. در این طرح ضمن آنکه دمای مناسب تامین گردیده، رطوبت نسبی بصورت طبیعی و با عمل گرمایش و سرمایش، در محدوده مجاز قرار دارد. همچنین جهت تامین هوای تازه و ایجاد فشار مثبت در واحدها، از هواساز استفاده شده است. این هواسازها نیز از موتور خانه مرکزی تغذیه می‎شوند.

تهویه مطبوع ساختمان مورد بررسی، از دستگاه ها و تجهیزات اصلی زیر تشکیل شده است:

• 2 دستگاه چیلر ابزوربشن به ظرفیت 302 تن
• 2 دستگاه برج خنک کننده با دبی 1800 G.P.M
• 2 دستگاه هواساز با هوادهی (5000-15000) C.F.M
• 800 متر مربع کانال هوادهی به ضخامت متوسط 0.8mm
• 7 عدد منبع انبساط باز به ظرفیت های (1000-2000) لیتر
• 3 دستگاه دیگ آبگرمکن فولادی به ظرفیت 1700000kcal/h
• 13 دستگاه پمپ زمینی گردش آب به قدرت های (5.5-50) kw/h
• 202 دستگاه فن کویل سقفی و کانالی به ظرفیت های  (1200-1800) C.F.M
• 4200 متر لوله های ارتباطی فولادی سیاه جوشی در اندازه های (1-14) اینچ

نکته: طرح مهندسین مشاور در این بررسی با عنوان طرح I مطرح می شود.

طرح جایگزین

در طرح جایگزین، دستگاه‎ها و تجهیزات زیر، جایگزین دستگاه های فوق شده‎اند.

• 2 دستگاه دیگ چدنی قطعاتی به ظرفیت 150000kcal/h
• 2 دستگاه پکیج یونیت سرمایش _ گرمایش یکپارچه، با کندانسور هوائی به ظرفیت هوادهی معادل هواساز های طرح I
• 408 دستگاه اسپلیت یونیت سرمایش و گرمایش سقفی و دیواری به ظرفیت‎های (9000-24000) و با واحد داخلی و بیرونی جداگانه

برای سرمایش و گرمایش در این طرح، از اسپیلت یونیت با واحدهای داخلی و بیرونی جداگانه استفاده شده است. پکیج یونیت‎های یکپارچه، هوای تازه واحدها را با استفاده از سیستم معکوس تامین می‎نمایند. دیگ‎های چدنی نیز، جهت تامین انرژی مورد نیاز برای تولید آبگرم بهداشتی می‎باشد.

نکته: طرح جایگزین در ادامه مقاله تحت عنوان طرح II مطرح می‎گردد.

 معایب طرح II

1.  در طرح I، عملیات پمپاژ حرارتی از طریق برج‎های خنک کننده مستقر در پشت بام انجام می‎‎شود؛ و حرارت تخلیه شده از ساختمان، به محیط اطراف ساختمان کاری ندارد. عملیات پمپاژ حرارتی در محیط ساختمان در طرح II، توسط واحد بیرونی اسپیلت یونیت انجام گرفته و بدین صورت، ساختمان در معرض هوای گرم شده قرار می‎گیرد.
2. واحد بیرونی اسپیلت یونیت در نما نمایان است. برای جلوگیری از این امر به معماری خاصی برای قرار دادن اسپلیت نیازمندیم؛ تا علاوه بر ظاهری زیبا برای ساختمان، تبادل حرارتی مناسبی نیز فراهم گردد.
3. فاصله قسمت داخلی و بیرونی اسپیلت یونیت، علیرغم ادعای تولیدکنندگان مبنی بر عدم محدودیت، مشکل کاهش راندمان حرارتی را به همراه دارد.
4. در سیستم انتخابی، به میزان 450 کیلوگرم گاز فریون ۲۲ استفاده می‎شود. این گاز در حد بسیار کمی سمی بوده و بر لایه اوزون اثر می‎گذارد. این گاز را می‎توان با گازهای غیر مخرب نیز جایگزین نمود.
5. ظرفیت کنتور اختصاصی هر واحد افزایش یافته و نیاز به حق انشعاب با ظرفیت بالاتر می‎باشد. البته با توجه به کاهش قابل توجه مصرف انرژی در تاسیسات مرکزی، این عیب به منزله افزایش برق مصرفی ساختمان نمی‎باشد. 
6. شبکه برق داخلی ساختمان، تحت تاثیر قرار گرفته، بنابراین کابل با قطر بالاتر و تابلوهای توزیع با ظرفیت بیشتری مورد نیاز است.
   
7. این طرح منجر به افزایش مصرف انرژی الکتریکی سالیانه ساختمان تا حدود ۲۷ درصد می‎گردد.

 مزایای طرح II

1. کاهش آلودگی
2. کاهش مصرف انرژی
3. بسته بندی و حمل و نقل آسان
4. دارای ظاهری زیباتر در مقایسه با فن کویل‎ها
5. کاهش هزینه نگهداری و شارژ عمومی ساختمان
6. اسپلیت یونیت ها مجهز به سیستم هوشمند و کنترل از راه دور می‎باشند.
7. مصرف سوخت فسیلی و گاز در ساختمان، با استفاده از اسپلیت یونیت کاهش می‎یابد.
8. شدت صوت قسمت بیرونی اسپیلت یونیت ۵۵db، و برای برج خنک کننده در حدود db ۷۰ است.
9. شدت صوت قسمت داخلی اسپیت یونیت حدود ۴۲db، و فن کویل‎های موجود حدود db ۶۰ است.
10. اسپیلت یونیت نیاز به سفارش ساخت، پرداخت پیش پرداخت و مشکلات ناشی از تاخیر در تحویل را ندارد.
11. دستگاه‌های اسپیلت یونیت، مجهز به سیستم تصفیه هوای پلاسمائی (Dual plasma) است. بنابراین هوای خروجی از آنها، عاری از غبار و عوامل بیماری زا می‎باشد.
12. دستگاه تهویه مطبوع هر واحد ساختمانی اختصاصی بوده و مخارج جاری و استهلاک دستگاه مستقیما منجر به افزایش هزینه آن واحد می گردد. لذا بصورت طبیعی در استفاده از آن صرفه جویی به عمل می‎آید.
13. شبکه توزیع هوای اسپیلت یونیت ‎ها، نه تنها بطرف پائین و بالا بلکه بطرف چپ و راست نیز قابل تنظیم است. در نتیجه هوای خروجی از آن، در دامنه وسیع‎تری توزیع شده و اتاق را به صورت یکنواخت‎تر، خنک یا گرم می‎نماید.

 بررسی اقتصادی

1. بررسی و مقایسه اقتصادی سیستم‎های فوق، در اواخر سال ۸۳ انجام گرفته است.
2.  بجای فن کویل‏‎ها کانالی پوشش دهنده چند اتاق، از اسپیلت‎های سقفی مستقل استفاده شده است.
3.  هزینه‎های برآورده شده مربوط به اسپیلت یونیت‎ها بعلت تولید و توزیع انبوه و رقابت تولید کنندگان داخلی و وارد کنندگان، امکان کاهش قابل توجه وجود دارد.
4.  قیمت‎های مندرج، متوسط قیمت بازار بوده و از فهرست مقادیر سازمان مدیریت و برنامه ریزی، مجلات مهندسی و کارخانجات تولیدی اخذ گردیده است.
5. با توجه به اینکه محاسبات بار حرارتی و برودتی واحد در دسترس نبوده، از اسپیلت یونیت معادل با حداکثر ظرفیت فن کویل استفاده شده است. این اقدام تعداد اسپلیت‎ها را نسبت به فن کویل‎ها افزایش داده، ولی مزایای زیادی را نیز به همراه دارد.

 معیار اصلی و انتخابی در مقایسه‎ها

• هزینه‎های خاص: هزینه‎هایی است که، به واسطه انتخاب یک سیستم در تاسیسات ایجاد می‎گردد. مانند هزینه خرید و نصب چيلر ابزوبشن در سیستم چیلر، و هزینه اسپیلت یونیت در سیستم سرمایش و گرمایش با اسپیلت.
• قیمت : قیمت متوسط دستگاهها و تجهیزات با هزینه نصب و راه اندازی می باشد.
• مصرف برق ساعتی (تابستان و زمستان) : انرژی الکتریکی است که در صورت کار کرد همزمان دستگاه‏‎های تاسیسات، در یک ساعت مصرف می‎شود.
•  مصرف آب فصل گرما و سرما: مصرف آب تجهیزات مختلف موتورخانه مرکزی در طول دوره فصل گرما (۱۳۵ روز کاری) می‎باشد. این میزان در طول فصول سرما، در حدود ۱۶۰ روز کاری می‎باشد.
•  مصرف گاز فصل گرما و سرما: مصرف گاز مشعل‎های گازی دیگ آب گرم، برای تامین انرژی حرارتی مورد نیاز چیلر ابزوربشن‎ها می‎باشد. در فصل سرما نیز، برای تأمین انرژی حرارتی مورد نیاز گرمایش ساختمان می‎باشد.
•  سطح اشغال: منظور از سطح اشغال سطحی از ساختمان در موتورخانه و طبقات است، که توسط دستگاه‎ها، تجهیزات و لوله‎ها اشغال گشته، و فضای مفید به مشاعات تبدیل می‎گردد.
•  وزن مواد و مصالح مصرفی: منظور وزن مواد اولیه مورد استفاده در ساخت و تجهیزات و دستگاه‎ها می‎باشد. در دستگاه‎های مورد بحث این مواد آهن ، مس، روی، آلومینیوم، قطعات الکتریکی و مواد پلیمری می‎باشد.

نتیجه

با بررسی فاکتورهای فنی، اقتصادی، مصارف سالیانه برق، گاز و منابع طبیعی آهن، مس، آلومینیم و مواد پلیمری (تحت عنوان مواد و مصالح مصرفی) در گزینه‎های I و II، به نوعی برتری گزینه II نسبت به گزینه I مشهود می‎باشد. عوامل شناخته شده برتری طرح II نسبت به طرح I برای سیستم سرمایش به شرح زیر می‎باشد:

 برتری اقتصادی:

• هزینه سرمایه گذاری اولیه (تهیه و نصب و راه اندازی)
• هزیه جاری بهره برداری (نگهداری، سرویس و تعمیر )

برتری فنی:

•  مشخصات و ویژگیهای فنی
• عدم مصرف انرژی گاز و ایجاد آلودگی هوا
• کاهش مصرف انرژی الکتریکی در بخش گرمایش 
• مصرف کم مواد و مصالح (مانند: آهن ، مس ، آلومینیوم، روی و غیره)
• عدم مصرف آب (با توجه به اینکه در اکثر ساختمان‎ها، آب شبکه شهری برای تاسیسات مورد نیاز است)

 پیشنهادات

کاهش چشمگیر مصرف انرژی الکتریکی در فصل گرما، کاهش قابل توجه مصرف مواد و مصالح، عدم مصرف گاز سوختی و در نتیجه عدم آلودگی هوا؛ همچنین عدم مصرف آب به عنوان یکی از منابع ارزشمند و حیاتی و عامل بحران آینده کشورها، شرایط لازم را فراهم می‎آورد؛ تا مشکل مصرف برق زمستانی طرح II به صورت اساسی مورد توجه طراحان قرار گرفته و از نظر عایق بندی حرارتی جداره خارجی ساختمان و شیشه‎ها اقدامات اساسی انجام گیرد.