تامین گرمایش و سرمایش خانه یا محل کار، یکی از مهم‌ترین موضوعات در تاسیسات ساختمان‌ها به شمار می‌رود. امروزه، از تجهیزات مختلفی برای تنظیم دمای هوا در فصول گرم یا سرد سال استفاده می‌شود. چیلر، پکیج، رادیاتور، اسپیلت تعدادی از تجهیزات گرمایشی و سرمایشی هستند که هر کدام مزایا و معایب خود را دارند و برای استفاده در شرایط متفاوتی طراحی شده‌اند. یکی از تجهیزات بسیار پرکاربرد در سیستم گرمایش و سرمایش ساختمان‌ها فن کویل ها هستند. در این مطلب به معرفی این وسیله، انواع و نحوه عملکرد، و همچنین مزایا و معایب آن می‌پردازیم.
معرفی فن کویل
فن کویل که در واقع بخشی از سیستم تهویه مطبوع به شمار می‌رود، وسیله‌ای است که از دو بخش کلی تشکیل شده است: فن و کویل. قسمت فن این دستگاه مشابه سایر فن‌هاست اما در قسمت جلویی این فن، یک سیم‌پیچ یا همان کویل قرار گرفته که به عنوان مخزن آب عمل می‌کند. درون کویل، تعدادی لوله تعبیه شده که آب سرد یا گرم درون آن‌ها گردش دارد. وظیفه گرمایش و سرمایش آب در گردش درون کویل به عهده چیلر ساختمان است. در فصول گرم سال، هوای دمیده شده توسط فن جلوی کویل به خاطر قرار گرفتن در مجاورت آب سرد عبوری از لوله‌ها خنک می‌شود و به این طریق، تهویه هوای سرد ساختمان صورت می‌گیرد. در فصول سرد نیز همین مکانیزم در مورد آب گرم عبوری از فن کویل موجب گرمایش فضا می‌شود.
علاوه بر این، فن کویل ها می‌توانند مجهز به قابلیت تنظیم دما از طریق مکش هوای اطراف به داخل خود باشند. این فرآیند به کمک کلید ترموستات انجام می‌گیرد. زمانی که ترموستات دمای محیط را کمتر یا بیشتر از میزان مورد انتظار برآورد می‌کند، متناسب با این تغییر، میزان دور موتور فن یا سرعت عبور آب درون لوله‌ها افزایش یا کاهش می‌یابد. به این ترتیب، دمای محیط با حد مورد انتظار می‌رسد. عملکرد فن کویل‌ها با یکدیگر متفاوت است اما به طور معمول این وسیله‌ها دارای دو لوله تک منظوره و چهار لوله دو منظوره هستند. این دستگاه باید حتما به یک سیستم گرمایش و سرمایش مرکزی مانند چیلر یا مینی چیلر متصل باشد و نصب آن بسیار ساده است.
عملکرد فن کویل به چه صورت است؟
همانطور که گفتیم فن‌کویل ها در واقع نوعی مبدل حرارتی به شمار می‌روند. عملکرد این مبدل حرارتی به این صورت است که پس از روشن شدن فن‌کویل، ابتدا مجموعه الکتروفن‌ها موجود در کویل، از طریق دریچه برگشتی هوای موجود در فضا را به داخل می‌کشد. سپس، این هوای مکش‌شده با داخل یونیت‌فن از یک فیلتر و مبدل حرارتی عبور می‌کند تا دمای آن تغییر یابد (گرم یا سرد شود). نهایتا هوایی که دمای آن تغییر یافته وارد کانال شده و از طریق دریچه رفت در محیط دمیده می‌شود.
عملکرد فن کویل تا حدودی شبیه به رادیاتور خودروهاست. کویل‌ها مجموعه‌ای از چندین لوله هستند که جهت انتقال حرارت بهتر از جنس مس ساخته می‌شوند. مکانیزم فیزیکی استفاده شده در این وسیله بر پایه ظرفیت گرمایی ویژه آب عمل می‌کند و به همین دلیل، پایداری آن بسیار بالاست. خود فن کویل منبع ایجاد انرژی نیست و صرفا یک مبدل برای انتقال انرژی به شکل مورد نظر (گرما یا سرما) است. منبعی که انرژی مورد استفاده کویل‌ها را فراهم می‌سازد می‌تواند چیلر، دیگ موتورخانه یا پکیج باشد.
انواع فن کویل بر اساس تعداد مسیر آب
فن کویل‌ها بر اساس تعداد مسیر ورود و خروج آب به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند که در ادامه هر یک را معرفی می‌کنیم.
فن کویل دو لوله‌ای
فن کویل‌ها می‌توانند دارای یک مبدل حرارتی یا بیشتر باشند. مبدل حرارتی در واقع لوله‌های انتقال دهنده آب (ورودی و خروجی) هستند. فن کویل‌های دو لوله‌ای فقط یک مبدل حرارتی دارند که اشتراکا به عنوان کویل سرمایش و گرمایش عمل می‌کند. به این معنا که، فقط یک لوله برای ورود آب (هم آب سرد چیلر و هم آب گرم دیگ) و یک لوله برای خروج آب (بازگشت به چیلر یا دیگ) وجود دارد. این ورودی و خروجی به کمک شیر سه راهه تغییر می‌کنند.
فن کویل چهار لوله‌ای
فن‌کویل‌های چهار لوله‌ای دارای دو مبدل حرارتی هستند. یعنی به جای یک ورودی و یک خروجی، دارای دو ورودی (یکی برای آب گرم و دیگری برای آب سرد) و دو خروجی (یکی برای آب گرم و دیگری برای آب سرد هستند. به این ترتیب، این فن کویل‌ها همزمان به عنوان دستگاه گرمایشی و سرمایشی قابل استفاده‌اند. کاربرد این نوع فن کویل‌ها بیشتر در ساختمان‌هایی است که در برخی بخش‌های آن به سرمایش و در برخی دیگر به گرمایش نیاز است. مکان‌هایی مانند بیمارستان و هتل‌ها، که در آن افراد مختلفی با شرایط و نیازهای متفاوتی ساکن هستند، و همچنین ساختمان‌های شیشه‌ای که نحوه تهویه آن‌ها متفاوت و ویژه است، به فن‌کویل چهار لوله‌ای نیاز دارند.
انواع فن کویل بر اساس ساختار
علاوه بر تعداد مسیر ورود و خروج آب، فن کویل‌ها را بر اساس نوع طراحی و ساخت و نوع کاربری به صورت زیر دسته‌بندی کرد:
فن کویل دیواری
فن‌کویل دیواری درست مثل اسپیلت‌ها روی دیوار نصب می‌شوند و مزیت آن‌ها، عدم اشغال فضای بزرگ، راندمان بالا، و نصب آسان است. البته هزینه خرید و نصب این نوع فن کویل نسبت به سایر کویل‌ها به میزان قابل توجهی بیشتر است.
فن کویل سقفی کاستی
این نوع فن کویل، روی سقف نصل می‌شود، ابعاد کوچک و ظرفیت هوادهی بالایی دارد. یکی از ویژگی‌های مثبت فن کویل کاستی این است که در مدل‌های مختلفی تولید می‌شود که همگی آن‌ها از زیبایی بصری جالب توجهی برخورداند. اما متاسفانه کویل کاستی از نظر فیلتراسیون هوا عملکرد خوبی ندارد و به سرعت به سرویس نیاز پیدا می‌کند و البته هزینه سرویس آن نیز بسیار بالاست.
فن کویل زمینی
فن کویل‌های زمینی همانطور که از نامشان پیداست، روی زمین نصب می‌شوند و دارای ابعاد نسبتا بزرگی هستند و فضایی زیادی اشغال می‌کنند. این فن کویل‌های که جزء متداول‌ترین مدل‌ها به شمار می‌روند، هوای گرم یا سرد را به صورت عمودی در فضا می‌دمند. فن کویل‌های زمینی به سادگی نصب می‌شوند، سر و صدای زیادی ندارند و سرویس آن‌ها ساده و کم‌هزینه است.
فن کویل سقفی توکار
این نوع فن کویل‌ها در داخل سقف کاذب و به صورت توکار قرار می‌گیرند و به همین دلیل هزینه نسبتا کمی دارند. برای نصب این مدل فن‌کویل باید کانال‌کشی در زمان ساخت و طراحی ساختمان انجام شود اما عیب این مدل در این است اولا دسترسی به آن‌ها بسیار دشوار است و در صورت ایجاد هرگونه خرابی و یا مشکل، هزینه زیادی برای تعمیر و تعویض دستگاه لازم است. و دوما، کانال‌کشی در تمام ساختمان‌ها امکان‌پذیر نیست و حتی در مواردی که امکان‌پذیر است، احتمالا معماری ساختمان را با چالش و محدودیت روبه‌رو خواهد کرد.
فن کویل سقفی کانالی پرفشار
برای نصب فن کویل‌های کانالی پرفشار از کانال‌کشی استفاده می‌شود. این کانال‌ها که مسیر ورود و خروج هوای تولید شده توسط کویل هستند، باید به صورت دقیق طراحی شوند. چون، فشار هوای تولیدی این نوع فن کویل بسیار زیاد است و به همین دلیل قابلیت فراهم کردن تهویه فضاهای بزرگ را دارد. معمولا از این نوع فن کویل برای سالن‌های اجتماعات، سوله‌ها و فضاهای یکدست با ابعاد بزرگ استفاده می‌شود.
اجزای فن کویل‌ها
فن کویل های از قطعات و بخش‌های مختلفی تشکیل شده‌اند که در ادامه هر یک را به صورت جداگانه معرفی می‌کنیم.
الکترو فن
الکترو فن وظیفه مکش و دهش هوا را در فن کویل به عهده دارد. هر الکترو فن دارای دارای یک الکترو موتور تک فاز و یک فن سانتریفیوژ با تیغه‌های فلزی است که در سه دور متفاوت قابل تنظیم‌اند. الکتروفن‌ها بر اساس میزان صدایی که تولید می‌کنند، راندمان هوادهی و میزان بالانس دینامیکی به انواع با کیفیت و بی‌کیفیت تقسیم می‌شوند. هر فن کویل، بسته به ظرفیت هوادهی، دارای تعداد مشخصی الکتروموتور و فن سانتریفیوژ است.
مبدل حرارتی
مبدل‌های حرارتی از لوله‌های مسی و فین‌های آلومینیومی موجدار با پوشش ضدخوردگی هیدروفیلیک ساخته می‌شوند. مبدل‌های مختلف ظرفیت حرارتی متفاوتی دارند که با واحد cfm مشخص می‌شود. مقدار cfm نشان‌دهنده حداکثر ظرفیت هوادهی در هر دور است. البته خود ظرفیت هوادهی نیز، به تعداد ردیف لوله‌های کویل وابسته است (هر کویل می‌تواند دو، سه و چهار ردیف داشته باشد) و مقدار آن بین 2 تا 3.3 kw می‌باشد.
فیلتر
فیلترها وظیفه فیلتر کردن هوای ورودی و خروجی به فن‌کویل را بر عهده دارند و معمولا از جنس آلومینیوم ساخته می‌شوند. به طور معمول، فیلترها قابلیت شستشو نیز دارند.
سینی تخلیه
از برخورد بخار آب با هوای سرد فن کویل ، مقداری آب تقطیر می‌شود. این آب تقطیر شده باید در قسمتی از کویل جمع گردد. برای این منظور، یک سینی تخلیه در قسمت پایینی فن‌کویل‌ها تعبیه شده که آب ایجاد شده درون آن جمع شود. پس از پر شدن این سینی، آب جمع شده از طریق یک لوله مجزا به فاصلاب منتقل می‌شود.
ترموستات اتاقی
ترموستات اتاقی یکی از تجهیزات جانبی فن کویل‌ها به شمار می‌رود که وظیفه آن تشخیص دمای اتاق و تنظیم روشن و خاموش شدن فن کویل بر مبنای دمای تنظیم شده است. زمانی که دمای اتاق به دمای مد نظر شما می‌رسد، ترموستات دستور خاموش شدن فن را صادر می‌کند و در صورت کاهش یا افزایش دما، ترموستات تعداد دور کویل را تغییر می‌دهد.
شیر تعدیل
دبی آب عبوری از فن کویل‌ها با میزان فاصله آن‌ها از سیستم تامین‌کننده انرژی (چیلر یا پکیج یا غیره) ارتباط مستقیم دارد. یعنی، هرچقدر فاصله کویل از سیستم مرکزی بیشتر باشد، دبی آب در آن کمتر بوده و در نتیجه عملکرد فن کمتر از حد انتظار خواهد بود. برای حل این مشکل، از طرح لوله‌کشی معکوس استفاده می‌شود. در این طرح، مجموع طول لوله‌کشی رفت و برگشت کویل‌های مختلف با هم برابر است و بنابراین، دبی آب نیز در انتها تفاوتی نخوهد داشت. اما این راه‌حل بهینه نیست و با صرف هزینه و فضای اضافی همراه است. راه‌حل بهتر، استفاده از شیرهای تعدیل است که در خروجی آب هر کویل قرار می‌گیرند و باعث می‌شود هر کویل به اجبار به اندازه نیاز خود آب دریافت کند (بسته به طول لوله‌کشی کویل).
شیر سه‌راهه برقی
این شیرها برای یکسان‌سازی دبی آب عبوری از چیلر یا دیگ آب گرم با دبی آب عبوری از فن کویل ها استفاده می‌شوند. از آن جا که ظرفیت چیلر برابر است با مجموع ظرفیت کویل‌هایی که روشن هستند، دبی آب عبوری از آن‌ها یکسان نیست. با رسیدن دمای اتاق به مقدار تعیین‌شده، شیر سه‌راهه برقی با فرمان ترموستات، جریان آب را قطع می‌کند. آب برگشت خورده، دبی آب عبوری از چیلر یا دیگ آب گرم را تنظیم می‌کند.
مزایا و معایب فن کویل
فن کویل ها دارای مزایا و معایبی هستند که به شرح زیر است:
مزایا
- امکان کنترل دما در بخش‌های مختلف خانه یا ساختمان به صورت مستقل از هم را فراهم می‌کنند.
- برای افزایش دادن تعداد فن کویل نیازی به استفاده از تعداد بیشتری سیستم تامین انرژی مرکزی (چیلر یا پکیج) نیست و تمام فن کویل‌ها با اتصال به یک سیستم مرکزی، قابل بهره‌برداری هستند.
- محدودیت فضایی (به خصوص در ساختمان‌های کوچک) به سادگی قابل مدیریت است.
- عدم نیاز به چندین سیستم تامین انرژی، باعث بهبود زیبایی بصری ساختمان می‌شود.
- فن کویل‌ها در انواع طرح‌ها و ابعاد تولید می‌شوند.
- فن کویل‌ها بر اساس محدودیت‌های ساختاری و فنی ساختمان‌ها، قابلیت کاستمایز شدن دارند.
- از آن جا که فن کویل‌ها با استفاده از آب عمل می‌کنند، هزینه استفاده از آن‌ها به نسبت کولر گازی و اسپیلت بسیار کمتر است.
- فن کویل‌ها باعث صرفه‌جویی در مصرف برق و گاز می‌شوند.
- کیفیت گرمایش و سرمایش فن کویل‌ها به نسبت سایر تجهیزات گرمایشی و سرمایشی بهتر است.
- راندمان فن کویل‌ها بسیار بالاست و ساختمان را از سایر تجهیزات سرمایشی و گرمایشی بی‌نیاز می‌سازد.
معایب
- هزینه خرید فن کویل به همراه سیستم تامین انرژی مرکزی (چیلر) نسبتا بالاست.
- سر و صدای ناشی از فن کویل نسبت به برخی دیگر از انواع تجهیزات سرمایش و گرمایش بیشتر است.
- هزینه استفاده از چیلر مرکزی برای واحدهای مختلف یک ساختمان قابل تفکیک نیست.
- سرمایش و گرمایش فن کویل‌ها به صرف زمان بیشتری نسبت به اسپیلت و کولر گازی نیاز دارد.
- فن کویل‌ها به سرویس‌دهی مداوم نیاز دارند که با صرف هزینه همراه است.
در این مطلب تلاش کردیم اطلاعات مفیدی در مورد انواع فن‌کویل‌ها، عملکرد آن‌ها و مزیت‌ها و عیب‌هایی که نسبت به سایر تجهیزات سرمایش و گرمایشی دارند در اختیار شما بگذاریم. برای کسب اطلاعات بیشتر در این حوزه می‌توانید به وب‌سایت ما مراجعه کنید.