انتخاب صحیح سیستم های سرمایشی و گرمایشی

انتخاب صحیح سیستم های سرمایشی و گرمایشی ، مهم ترین قسمت بخش طراحی تأسیسات مکانیکی ساختمان است، به طوری که اگر تمامی محاسبات دیگر از قبیل محاسبات بار ساختمان ، لوله کشی ها و غیره به درستی انجام شده باشند ولی درنهایت دستگاه های سرمایشی و گرمایشی به طرز درستی انتخاب نشوند کل تأسیسات مکانیکی ساختمان تحت الشعاع قرارگرفته و نتیجه موردنظر به دست نخواهد آمد. به طورکلی منظور از انتخاب صحیح یک سیستم در نظر گرفتن دو جنبه فنی و اقتصادی آن است. بدین مفهوم که یک انتخاب صحیح انتخابی خواهد بود که علاوه بر لحاظ کردن جنبه های اقتصادی در آن بتواند به جهت فنی نیز پاسخگوی نیازهای ساختمان باشد. به عنوان مثال سیستم های سرمایش تبخیری جهت ایجاد درجه حرارت های پایین مناسب نیستند و یا ممکن است دستگاهی از قبیل پکیج هوایی انبساط مستقیم به جهت بار سرمایشی به درستی انتخاب شده باشد ولی به جهت مقدار هوادهی دارای مشکل باشد ، در این صورت نخواهد توانست نیازهای ساختمان را برآورد نماید. بنابراین برای یک انتخاب صحیح باید پارامترهای مختلفی موردتوجه قرار گیرد. در این قسمت انتخاب صحیح سیستم های کمپرسوری تولید برودت نظیر چیلرها و پکیج ها بیشتر موردنظر هستند. برای انتخاب درست این سیستم ها باید به 2مفهوم زیر توجه شود : منظور از بار سرمایشی واقعی، باری است که از اجزای مختلف ساختمان نظیر جدارهای خارجی، نفوذ هوا، منابع داخلی و غیره ایجاد می شود . منظور از بار سرمایشی اسمی (Nominal) : ظرفیت اسمی دستگاه است بطوریکه بتواند پاسخگوی مقدار بار واقعی ساختمان باشد . بنابراین همواره بار اسمی (ظرفیت دستگاه) از بار واقعی (بار ساختمان) بیشتر خواهد بود ولی نکته این است که چه مقدار بیشتر؟ درواقع طراح باید بتواند با محاسبه مقدار بار ساختمان ، ظرفیت اسمی دستگاه را به گونه ای انتخاب نماید که توانایی پاسخگویی نیاز سرمایشی ساختمان را داشته باشد و ازآنجاکه بار سرمایشی یک کمیت متغیر با زمان است دستگاه انتخاب شده باید در هر زمان نیاز واقعی ساختمان را برطرف سازد . انتخاب دستگاه بزرگ تر موجب کاهش عمر دستگاه شده و هزینه های اولیه و جاری آن را نیز خواهد افزود. از طرف دیگر انتخاب دستگاه کوچک تر باعث می شود دستگاه هنگامی که ساختمان بیشترین بار سرمایشی را دارد ; توانایی تأمین این بار را نداشته باشد. عواملی که باید در نظر گرفته شوند تا با داشتن بار واقعی ساختمان ; ظرفیت اسمی دستگاه را به دست آورد ، عبارت اند از : افت ها و اصطکاک هایی که به واسطه لوله کشی انجام شده در دستگاه و یا عایق نامناسب آن ایجاد می شود. کیفیت ساخت دستگاه و مواد مصرفی در ساخت آن . مقدار درجه حرارت سوپرهایت مبرد بعد از اپراتور و در ورود به کمپرسور. مقدار درجه حرارت سابکول مبرد بعد از کندانسور و در ورود به شیر انبساط. دو عامل آخر در تعیین ظرفیت دستگاه بسیار مهم اند. معمولا روند انتخاب یک دستگاه به این گونه است که طراح پس از محاسبه بار سرمایشی (بار واقعی) به کاتالوگ سازنده موردنظر مراجعه نموده و ظرفیت دستگاه را انتخاب می نماید . در کاتالوگ های سازندگان برای انتخاب دستگاه ها معمولا سه پارامتر زیر وجود دارد : درجه حرارت طرح خارج که کندانسور هوایی دستگاه باید در آن کار کند. درجه حرارت موردنظر برای طرح داخل که باید توسط دستگاه تأمین شود . ظرفیت دستگاه در شرایط فوق. بنابراین معمولا طراح با در دست داشتن ظرفیتی که از دستگاه انتظار دارد و با مشخص بودن درجه حرارت های طرح داخل و خارج مدل دستگاه و به عبارتی ظرفیت اسمی آن را مشخص می نماید درحالی که با تغییر درجه حرارت های سوپرهایت و سابکول در دستگاه قطعا ظرفیتی که می توان از دستگاه به دست آورد متفاوت خواهد بود. هدف از سوپرهایت نمودن (فوق گرم کردن) گاز مبرد در خروجی اپراتور آسیبی است که بخار اشباع مبرد به کمپرسور وارد می نماید. به عبارت دیگر ظرفیت های برودتی که برای یک دستگاه در درجه حرارت های طراحی مختلف داخل و خارج در کاتالوگ های سازندگان ارائه می شود ; با این فرض است که اولآ حالت ترمودینامیکی گاز مبرد خروجی از اپراتور دستگاه بخار اشباع بوده و ثانیا حالت ترمودینامیکی مایع مبرد خروجی از کندانسور دستگاه مایع اشباع است . درحالی که در عمل اگر گاز خروجی از اپراتور در حالت بخار اشباع باشد،پس از برخورد این بخار با تیغه ها یا جدارهای کمپرسور که با سرعت بالایی در حال حرکت هستند ، رطوبت موجود در بخار اشباع موجب خوردگی کمپرسور شده و در ضمن راندمان کمپرسور را نیز کم خواهد کرد . بنابراین باید مبرد خروجی از اپراتور به حالت سوپرهایت شده و سپس وارد کمپرسور گردد. سوپرهایت کردن گاز مبرد خروجی از اپراتور را می توان با افزایش طول لوله های اپراتور و یا توسط یک مبدل حرارتی که در خط ساکشن قرار دارد انجام داد. به طورکلی هر 10 درجه سوپرهایت نمودن گاز مبرد خروجی از اپراتور موجب افزایش یک تا سه درصدی ظرفیت کمپرسور می شود . همچنین ظرفیت های مندرج در کاتالوگ های سازندگان بر این اساس است که حالت ترمودینامیکی مبرد خروجی از کندانسور مایع اشباع است درحالی که در عمل اگر مایع اشباع از کندانسور خارج و وارد شیر انبساط شود ممکن است درنتیجه کاهش فشاری که در شیر انبساط ایجاد می شود به طور ناگهانی به بخار تبدیل شود که باعث کاهش راندمان سیکل تبرید و خرابی شیر انبساط می شود. بنابراین همواره دستگاه به گونه ای طراحی می شود که حالت ترمودینامیکی واقعی خروجی مبرد از کندانسور ، مایع مادون سرد (سابکول ) باشد . مادون سرد کردن مبرد می تواند از یکی از دو طریق افزایش طول لوله های کندانسور و یا مبدل حرارتی در خط ساکشن دستگاه انجام شود . به طورکلی به ازای هر یک درجه مادون سرد کردن مبرد خروجی از کندانسور ; ظرفیت کمپرسور پنج درصد افزایش می یابد. علاوه بر عوامل فوق افت فشار و دما در خطوط مکش و دهش نیز موجب تغییر ظرفیت دستگاه می شود . معمولا افت تقریبی مجاز سیستم لوله کشی سیکل تبرید معادل دو درجه فارنهایت می باشد.