بخشی از مقاله
بررسی جایگزینی سیستم سرمایشی و گرمایشی اسپیلیت یونیت بجای موتورخانه مرکزی
چکیده
وقتی قلم طراح حاصل علم و تجربه را بصورت طرح روی کاغذ می نگارد، انتظار اینست که آنچه بعنوان طرح تهویه مطبوع حاصل می گردد ضمن ایجاد شرایط مطبوع در محیط، در برگیرنده توجیهات فنی اقتصادی و اجتماعی در مرحله اجرا و سرمایه گذاری اولیه و نیز در دوره بهره برداری باشد. تفاوت امروز و دیروز سیستمها در زندگی، حاصل رشد و شکوفایی علم و صنعت است و این اختلافات موضوعی است که نه تنها تهویه مطبوع و تاسیسات را ، که همه رشته های ابنیه را در بر می گیرد. طی چند سال اخیر کولرهای گازی دوتکه (اسپیلیت یونیت) بعنوان یک وسیله خنک کننده و تکنولوژی نوین مطرح شده اند و کاربرد آنها گسترش یافته است. این دستگاه خنک کننده که توان گرمایش را نیز دارد، توجه شماری از صاحبان و مجریان ساختمان های نسبتا بزرگ را نیز بخود جلب نموده است و اگر نگرانی از پیامدهای احتمالی نبود آن را جایگزین تاسیسات مرکزی چون دیگ بخار، چیلر ابزوربشن، برج خنک کننده، پمپها و تجهیزات وابسته می کردند. رویکرد روزافزون به کولر گازی دوتکه (اسپیلیت یونیت) و امکان جایگزینی آن بجای سیستمهای مرکزی از طریق بررسی جوانب فنی و اقتصادی موضوع اصلی این مقاله است که به نوعی موضوع را مورد تجزیه و تحلیل قرار داده است. بمنظور مطالعه اثرات جایگزینی سیستم اسپیلیت یونیت (کولر گازی دو تکه) و رادیاتور بجای سیستم موتورخانه، ساختمانی ۱۳ طبقه با کاربری تجاری - اداری و با زیر بنای کامل ۱۱۰۸۵ متر مربع در شهرستان گرگان مورد بررسی قرار گرفت.
اجزای اصلی طراحی شده برای سیستم مرکزی عبارت بودند از چیلرهای جذبی، دیگ های آبگرم فولادی، برج های خنک کننده، سختی گیر، پمپهای گرمایش و سرمایش ساختمان، پمپ های برج خنک کننده، پمپ های آبگرم چیلرها، هواسازها و فن کویل ها، لوله ها و کانالهای ارتباطی معایب ناشی از جایگزینی این سیستم عبارت بودند از پخش آلودگی حرارتی، نیاز به توجه خاص معماری نما، کاهش راندمان دستگاه بواسطه بعضی شرایط خاص، وجود گاز مبرد از خانواده فریونها در سیستم و اثرات زیست محیطی آن مزایای سیستم مورد بررسی جهت جایگزینی نیز عبارت بودند از کاهش مصرف آب، برق و گاز سالیانه ساختمان، کاهش سطح زیربنای اختصاصی تاسیسات، کاهش آلودگیهای صوتی و کاهش سرمایه گذاری اولیه و دوره بهره برداری و ضمانتنامه های قابل توجه کارخانجات سازنده در نهایت می توان نتیجه گرفت که :
جایگزینی سیستم اسپیلیت یونیت بجای موتورخانه مرکزی و تاسیسات وابسته در ساختمان مورد بررسی، هزینه سرمایه گذاری اولیه را به میزان قابل توجه کاهش می دهد، ضمن آنکه از مزایای جانبی کاهش هزینه نگهداری و سایر مزایای فوق نیز برخوردار بوده و این جایگزینی می تواند در ساختمانهایی که امکان معماری متناسب فراهم گردد با توجیه کامل فنی و اقتصادی انجام گیرد.
لغات کلیدی: سیستم مرکزی تهویه مطبوع، اسپیلیت یونیت، تکنولوژی نوین، بهینه سازی مصرف سوخت
-مقدمه
رشد و تکامل علوم مهندسی، توسعه اقتصادی و افزایش سطح انتظار مردم، نیازهای بشریت به دستگاهها و تجهیزاتی که بتوانند آسایش و راحتی را فراهم نمایند را توسعه داد. این شرایط، تاسیسات ساختمان منجمله تهویه مطبوع را تحت تاثیر خود قرار داد و دیری نپائید که وسایل و سیستم های سنتی جای خود را به دستگاهها و تجهیزات امروزی دادند. در این جابجائی و تکامل و یا بعبارت امروزی مدرنیته شدن، هر چند آسایش و رفاه مطرح است ولی فاکتور مهم و اساسی تر بهره وری کار و زندگی است. چون اصولا بهره وری در هر ساختمان و هر کاربری با شرایط آب و هوائی مساعد و تعریف شده امکان پذیر است و این موضوعی است که توجه اندیشمندان علم و هنر بهره وری را بخود جلب نموده است.
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 لوله های ارتباطی مترادف است و جز ساختمانهای با کاربری خاص، اکثریت قاطع پروژه ها با این شیوه سرد و گرم میشوند و شرایط زندگی و کار مناسب در آنها تامین می گردد، بدون آنکه علم سایکرومتریک نقش تعیین کننده اساسی در انتخاب تجهیزات داشته باشد.
البته جای تردید نیست که علم و تجربه مهندسی و وسایل و تجهیزات فوق بخوبی از عهده سرمایش و گرمایش و یا بعبارتی ایجاد شرایط مشروط تهویه مطبوع بر آمده و حداقل های مورد نیاز بهره برداران ساختمانها را تامین نموده اند. سیر تحول ۵۰ ساله اخیر در جهت افزایش راندمان و در نهایت بهینه سازی مصرف انرژی منجر به تغییراتی در چیلرها، بویژه ابزوربشن ها، برجهای خنک کننده و بصورت کاملا محدود در سایر تجهیزات گردیده است.
بموازات تولید، تکامل، بهینه شدن تکنولوژی و افزایش راندمان دستگاهها و تجهیزات با تهویه مطبوع دهه های اخیر تولید و کاربرد اسپلیت پوینت بعنوان یک وسیله گرمایش و سرمایش با کاربرد محدود مورد توجه قرار گرفت. این توجه که يقينا مبتنی بر نیازهای راحتی، فنی مهندسی و اقتصادی جامعه بوده است منجر به تولید بیشتر اسپلیت یونیت در انواع مختلف گردیده است. نگاه مهندسی و با توجیهات کامل فنی و اقتصادی به این وسیله می تواند آغازگر یک تحول اساسی طراحی و کاربرد سیستمهای جدید تهویه مطبوع در ساختمان های تجاری، اداری و مسکونی و غیره گردد.
نگاه مهندسی این مقاله به اسپلیت یونیت بمنزله نفی سیستم های موجود نبوده و این سیستمها جایگاه واقعی خود را در تهویه مطبوع خواهند داشت، با این تفاوت که جایگاه متداول و عرف خود را به جایگاه منطقی و با زیر ساخت ارزشهای مهندسی تبدیل می نمایند.
۲- روش بررسی
برای بررسی عملکرد سیستم اسپلیت یونیت، ساختمانی با مشخصات زیر انتخاب گردیده است.
کاربری : تجاری - اداری
زیربنا : ۱۱۰۸۵ متر مربع
تعداد طبقات : ۱۳ طبقه
موقعیت : شهر گرگان
کارفرما: شرکت بازرگانی و صنعتی ایران اطلس
-2-1 طرح مهندسین مشاور
این پروژه توسط مهندسین مشاور طراحی گردیده و از طرحهای متداول تامین سرمایش و گرمایش در موتورخانه مرکزی و انتقال آن بوسیله سیال ناقل (آب) و هدایت از طریق لوله های ارتباطی به فن کویلهای سقفی و کانالی استفاده شده است. در این طرح ضمن آنکه دمای مناسب تامین گردیده، رطوبت نسبی بصورت طبیعی، با عمل گرمایش و سرمایش با توجه به نمودارهای سایکرومتریک ارائه شده در محدوده مجاز قرار داشته و اقدام خاصی در مورد آن انجام نگرفته است. در جهت تامین هوای تازه و ایجاد فشار مثبت در واحدها، از هواساز استفاده شده است. این هواسازها نیز از موتور خانه مرکزی تغذیه می شوند. تهویه مطبوع ساختمان مورد بررسی از دستگاهها و تجهیزات اصلی زیر تشکیل شده است
طرح مهندسین مشاور در این بررسی بعنوان طرح i مطرح می باشد.
- ۲- طرح جایگزین
در طرح جایگزین طرح ، دستگاهها و تجهیزات زیر جایگزین شده اند.
در این طرح برای سرمایش و گرمایش از اسپیلت یونیت با واحدهای داخلی و بیرونی جداگانه استفاده شده است. پکیج یونیت های یکپارچه با سیستم معکوس هوای تازه واحدها را تامین می نمایند. دیگهای چدنی جهت تامین انرژی مورد نیاز آبگرم بهداشتی می باشد. طرح جایگزین در ادامه مقاله تحت عنوان طرح II مطرح می گردد.
٣- بحث
-۱-۳- معایب طرح II
در طرح ، عملیات پمپاژ حرارتی از طریق برجهای خنک کننده مستقر در پشت بام انجام گرفته و عملا حرارت تخلیه شده از ساختمان به محیط اطراف ساختمان کاری ندارد، ولی در طرح II عملیات پمپاژ حرارتی در محیط ساختمان توسط واحد بیرونی اسپیلت یونیت انجام گرفته و بنوعی ساختمان در معرض هوای گرم شده قرار می گیرد.
٢- واحد بیرونی اسپیلت یونیت در نما نمایان است و این نیاز به طراحی معماری خاص جهت حفظ زیبایی نمای ساختمان با رعایت امکان تبادل حرارت و دسترسی دارد.
٣- فاصله قسمت داخلی و بیرونی اسپیلت یونیت، علیرغم ادعای تولید کنندگان مبنی بر عدم محدودیت، مشکل کاهش راندمان حرارتی را می تواند همراه داشته باشد.
۴- در سیستم انتخابی از گاز فریون ۲۲ و در مجموع بمیزان ۴۵۰ کیلوگرم استفاده می شود. این گاز هر چند درجه سمیت آن کم است ولی سمی است و بر لایه ازن جو اثر می گذارد، هر چند جایگزین کردن گاز غیر مخرب نیز امکان پذیر است .
۵- ظرفیت کنتور اختصاصی هر واحد افزایش یافته و نیاز به حق انشعاب با ظرفیت بالاتر می باشد. البته با توجه به کاهش قابل توجه مصرف انرژی الکتریکی در تاسیسات مرکزی، این عیب بمنزله افزایش مجموع انرژی الکتریکی مصرفی ساختمان نمی باشد. ۶- شبکه برق داخلی ساختمان تحت تاثیر قرار گرفته، نیازمند به سیستم و کابل با قطر بالاتر و تابلوهای توزیع با ظرفیت بیشتر می باشد
۷- این طرح منجر به افزایش مصرف انرژی الکتریکی سالیانه ساختمان تا حدود ۲۷ درصد می گردد(تصویر 1،نمودار ۵(
۲ - ۳ - مزایای طرح II
۱- دستگاه گرمایش و سرمایش هر واحد ساختمانی اختصاصی است و مخارج جاری و استهلاک دستگاه مستقیما منجر به افزایش هزینه آن واحد می گردد. لذا بصورت طبیعی در استفاده از آن صرفه جوئی بعمل می آید
۲- شدت صوت قسمت داخلی اسپیت یونیت حدود ۴۲db و فن کویلهای موجود حدود db ۶۰ است.
3 - شدت صوت قسمت بیرونی اسپیلت یونیت ۵۵db و شدت صورت برج خنک کننده db ۷۰ است
۴- زمان ضمانت بدون قید و شرط قسمت بیرونی و فن داخلی بین ۷-۵ سال و سایر قسمتها ۲۵ ماه است. در صورتیکه اصولا دستگاه ها و تجهیزات تاسیسات زمان ضمانت خاصی نداشته و حداکثر به دو فصل کاری آنهم با قید شرایط منتهی می گردد
۵- هزینه نگهداری و در نتیجه شارژ عمومی ساختمان کاهش می یابد. و در واقع اکیپ چند نفر در چند شیفت موتور خانه می توانند بصورت کامل حذف گردد
۶- اسپلیت یونیتها از شکل ظاهری، ظرافت و زیبایی بیشتری نسبت به انواع فن کویل برخوردارند.
7- اسپلیت یونیتها مجهز به سیستم هوشمند و کنترل از راه دور می باشند.
۸- این سیستم منجر به کاهش مصرف انرژی الکتریکی ساختمان (مجموع برق عمومی و اختصاصی) در فصل تابستان گردیده و در نهایت انرژی مصرف ساختمان در این فصل کاهش می یابد( تصویر 1، نمودار ۸ )
۹- این سیستم منجر به کاهش آب عمومی ساختمان در تاسیسات موتورخانه مرکزی (برجهای خنک کننده، پمپها، منابع انبساط و دیگها) می گرددتصویر ۱، نمودار 6 )
۱۰- طرح II منجر به کاهش گاز مصرفی عمومی ساختمان، مصرفی در موتورخانه مرکزی می گردد( تصویر 1، نمودار 4 )
۱۱- سوخت فسیلی و گاز در ساختمان کمتر مصرف شده و موجب آلودگی هوای محیط نمی گردد
۱۲ - دستگاههای اسپیلت یونیت مجهز به سیستم تصفیه هوای پلاسمائی (Dual plasma) بوده و هوای خروجی از آنها عاری از ذرات گرد و غبار و آلاینده های میکروبی و بیماری زا می باشد
۱۳- اسپیلت یونیت نیاز به سفارش ساخت، پرداخت پیش پرداخت نداشته و مشکلات ناشی از تاخیر در تحویل را گریبانگیر پروژه نمی نماید
۱۴- این سیستم می تواند از خدمات آزمایشگاههای کالری متری بهره مند شده و با راندمان مورد اطمینان ارائه گردد. حتی می تواند مجهر به برچسب انرژی گردد
۱۵- بسته بندی ، حمل و نقل آن ساده ، راحت و مطمئن است.
۱۶- شبکه توزیع هوای اسپیلت یونیتها، نه تنها بطرف پائین و بالا که بطرف چپ و راست نیز قابل تنظیم بوده و در نتیجه هوای خروجی از آن در دامنه وسیعتری توزیع شده و اتاق را بصورت یکنواخت تر خنک یا گرم می نماید
3-۳- بررسی اقتصادی
در بررسی و مقایسه اقتصادی موارد زیر مورد توجه قرار گرفته است
١- بررسی و مقایسه اقتصادی سیستم های فوق در اواخر سال ۸۳ انجام گرفته است
۲- 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 اسپیلیت ها را بنحو چشمگیری نسبت به فن کویل ها افزایش داده ولی مزایای زیادی را بهمراه دارد
٣- بجای فن کویلها کانالی پوشش دهنده چند اتاق، از اسپیلت های سقفی مستقل استفاده شده است
۴- 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
