سامانه HVAC

گرمایش، سرمایش و تهویه
سامانه
گرمایش، سرمایش و تهویه یکی از حوزه‌های حرفه‌ای مهندسی مکانیک (سیالات) است. هدف از طراحی برقراری تعادل میان آسایش در محیط‌های داخل ساختمان با عوامل دیگری چون هزینه نصب و راه‌اندازی، سهولت نگهداری و بهره‌وری انرژی است. سامانه دربرگیرنده تعداد بسیار زیادی از عبارت‌ها و کلمات اختصاری تخصصی است که بسیاری از آن‌ها در این واژه‌نامه به‌طور خلاصه توضیح داده شده‌اند.
آهنگ تغییرات یا دبی هوا (Air Change rate)
آهنگ تهویه بر حسب ساعت برابر است با حجم هوای ورودی یا خروجی از یک اتاق در یک ساعت. همچنین آهنگ مبادله هوا نامیده می‌شود که مخفف آن عبارت (ACH (Air Change rate یا ac/h است.
کولر یا هواسردکن (air conditioner)
دستگاه، سامانه یا فرایندی است که برای رطوبت‌زدایی و جذب حرارت محیط طراحی شده‌است. به‌طور معمول این اصطلاح در ساختمان‌های کوچک مانند محیط‌های مسکونی به کار می‌رود.
هواساز (air handler) واحد هواساز (air handler Unit)
یک واحد مرکزی است که شامل دمنده، عناصر گرمایشی و سرمایشی، محفظه‌های فیلتر، یا محفظه‌ها و دریچه‌های تنظیم، رطوبت‌ساز و دیگر تجهیزات مرتبط با گردش هوا است. توجه داشته باشید که کانال داکت داخل ساختمان جزیی از این واحد نیست. این واحد با عبارت‌های اختصاری AH یا AHU نشان داده می‌شود. واحد حرارتی انگلیسی (British thermal unit) برای سنجش واحد انرژی (حرارتی) موجود در صنعت گفته می‌شود که معادل اندکی بیش از ۱ کیلو ژول است. یک واحد BTU برای افزایش دمای یک پوند آب به میزان یک درجه فارنهایت مورد نیاز است اما انواع مختلفی از BTU بر مبنای تفسیرهای متفاوت این «تعریف» قرار دارند. در ایلات متحده آمریکا توان سامانه‌های (آهنگسرمایش، رطوبت‌گیری یا گرمایش) عموما به جای وات (W) بر حسب BTU بر ساعت بیان می‌شود. عبارت اختصاری این واحد BTU یا Btu است.
چیلر (Chiller)
دستگاهی است که گرما را از یک مایع با استفاده از بخار فشرده یا چرخه تبرید جذبی حذف می‌کند. این مایع سرد شده درون لوله‌های ساختمان جریان می‌یابد و از لوله‌ها (کویل)ها در هواساز، واحدهای فن لوله‌ها یا سامانه‌های دیگر عبور می‌کند و هوای داخل ساختمان را خنک و معمولا رطوبت‌گیری می‌کند. دو نوع چیلر وجود دارد: خنک‌کننده هوا یا خنک‌کننده آب. چیلرهای خنک‌کننده هوا معمولا خارج از ساختمان قرار می‌گیرند و از مجموعه‌ی لوله‌های کندانسور که توسط فن خنک می‌شوند تشکیل شده‌است. چیلرهای خنک‌کننده آب معمولا در داخل ساختمان قرار می‌گیرند و حرارت حاصله از این نوع چیلرها با گردش اب در درون یک هیت‌سینک مانند برج خنک‌کننده خارجی گرفته می‌شود.
کویل یا لوله‌پیچ (coil)
تجهیزی است که در درون واحد هواساز یا کانال داکت نصب می‌شود و حرارت را به هوا انتقال می‌دهد. این لوله پیچ توسط دستگاه‌های الکتریکی از طریق گردش مایع یا بخار درون آن گرم یا خنک می‌شود.
کندانسور (condenser)
یکی از اجزای فرایند تبرید اصلی است که حرارت را از سامانه بیرون می‌کشد یا حذف می‌کند. کندانسور بخش داغ یک مطبوع کننده هوا یا پمپ هوا است. کندانسورها تبادل کننده‌های گرمایی هستند و می‌توانند گرما را به هوا یا یک مایع واسط (مانند اب یا محلول ابی اتیلن گلیکول) انتقال می‌دهد تا حرارت را به یک سینک (چاهک گرمایی) دوردست مانند زمین (سینک زمین)، پیکره‌ی آبی (رودخانه، دریاچه، و…) یا هوا (به عنوان برج‌های خننک کننده) حمل کند.
حجم هوای ثابت (Constant air volume)
سامانه‌ای است که برای ایجاد دبی ثابت هوا طراحی شده‌است. این عبارت به سامانه‌های‌ای اطلاق می‌شود که در آنها ذمای منبع هوا متغیر اما دبی گردش هوای ثابتی دارند. بیشتر سامانه‌های هوایی مسکونی سیتسم‌های CAV کوچکی‌اند که دارای کنترل روشن/ خاموش هستند. عبارت اختصاری این سامانه CAV است.
کنترل‌کننده (Controller)
دستگاهی است که عملکرد بخشی از یک یا تمام سامانه را کنترل می‌کند. این دستگاه می‌تواند یک دستگاه دیگر را روشن یا خاموش کند، یا مجموعه از تنظیمات مربوط به اجزا را اجرا کند. بیشتر کنترل‌کننده‌ها خودکار هستند اما دارای ورودی کاربری مانند درجه‌ی تنظیم دما مثل ترموستات هستند. این دستگاه‌ها در انواع آنالوگ یا دیجیتال در بازار وجود دارد.
دمپر (Damper)
صفحه‌ی مشبک یا دریچه‌ی تنظیمی است که در انتهای داکت قرار داده می‌شود و با تغییر زاویه‌ی پره‌ها برای تنظیم دبی هوا از طریق افزایش اصطکاک به کار می‌رود.
خنک‌کن آبی از نوع دریاچه‌ی عمیق (Deep lake water cooling)
در سامانه‌های بزرگ مانند شهرک‌ها و ادارات یا مجتمع‌های مسکونی بزرگ به کار می‌رود و در آن حرارت به مناطق عمق آب دریاچه هدایت می‌شود. این سامانه دارای بازده انرژی بالاتری نسبته به سامانه‌های متداول هستند.
T∆
دلتا T به معنی تفاضل دما است. مثلا در یک سامانه، تفاضل دمای ورودی و خروجی با دلتا T نشان داده می‌شود.
داکت (کانال) (Duct)
سازه‌ای توخالی مانند لوله با مقاطع دایره‌ای، بیضوی، یا مستطیلی است که برای انتقال هوا یا گازهای دیگر به کار می‌رود.
رطوبت‌زدا (Dehumidifier)
رطوبت‌زدا دستگاهی است که رطوبت را از هوای محیط جذب و خارج می‌کند. این دستگاه به این صورت کار می‌کند که هوا را آن‌قدر خنک می‌کند که از شکل بخار به شکل مایع در می‌آید و سپس این مایع را از محیط به بیرون پمپ می‌کند.
دیفیوزر، پخش‌گر (Diffuser)
پخش‌گر محلی بر روی داکت است که از طریق پره‌هایی با زاویه‌ی قابل تنظیم هوا را پخش می‌کند. آیت دستگاه حتی جریان هوا را در جهات دلخواه نیز پخش می‌کند.
دمای حباب خشک (Dry Bulb Temperature)
دمای حباب خشک در واقع دمای هوایی است که توسط دماسنجی سنجیده می‌شود که آزادانه در معرض هوایی قرار می‌گیرد که از تابش و رطوبت محافظت شده‌است. به همین علت معمولا به عنوان دمای هوا سنجیده می‌شود و دمای ترمودینامیکی را به‌طور صحیح نشان می‌دهد. مقدار این دمای اندازه‌گیری شده مستقل از میزان رطوبت است و یک دماسنج حباب خشک برای اندازه‌گیری آن به کار می‌رود.
دماسنج حباب خشک (Dry Bulb Temperature)
این دماسنج دستگاهی است که دمای هوا را مستقل از رطوبت اندازه‌گیری می‌کند. این دماسنج در معرض هوا قرار می‌گیرد و در مقابل تابش و رطوبت محافظت می‌شود.
بازیاب (Economizer)
یکی از اجزای از سامانه است که در شرایط اب و هوایی مناسب از هوای بیرون ساختمان برای کاهش سرمایشی مکانیکی استفاده می‌کند. هنگامی که انتالپی هوای بیرون کمتر از منبع هوایی مورد نیاز در طی فرایند سرمایش است، بازیاب امکان استفاده‌ی حداکثر سامانه تهویه مکانیکی ساختمان از هوای خارج ساختمان را فراهم می‌کند.
انتالپی (Enthalpy)
برای یک نمونه هوا، سنجشی از کل محتوای حرارتی (انرژی حرارتی هوای خشک و انرژی حرارتی بخار اب درون) است. این معیار به‌طور معمول برای تعیین مقدار هوای تازه خارج ساختمان برای گردش هوا با کمترین هزینه سرمایشی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
تبخیر کننده (Evaporator)
عنصری در چرخه تبرید اصلی است که گرما را جذب و به سامانه اضافه می‌کند. تبخیر کننده‌ها برای جذب حرارت از هوا یا از یک مایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. ای عنصر در بخش سرمایشی یک مطبوع کننده هوا یا پمپ گرما قرار دارد.
واحد فن کویل (Fan Coil Unit)
یک واحد ترمینال کوچک است که اغلب تنها از یک دمنده، و یک سیم پیچ حرارتی و/ یا سیم پیچ سرمایشی تشکلی شده‌است که بیشتر در هتل‌ها، مجتمع‌های مسکونی و آپارتمان استفاده می‌شود. عبارت اختصاری این واحد FCU است.
گردش (جریان) (Flow)
انتقال حجمی از مایع در واحد زمان است.
ورودی هوای تازه (Fresh Air Intake)
دهانه‌ای است که از طریق ان هوای بیرون به داخل ساختمان کشیده می‌شود. همچنین از این طریق هوای استفاده شده در سامانه تهویه در ساختمان جایگزین می‌شود یا هوای تازه برای احتراق سوخت فراهم می‌کند. عبارت اختصاری برای ان FAI است.
دیگ (کوره) (Furnace)
دیگ جزیی از سامانه است که حرارت را به هوا یا مایع واسط برای سوزاندن سوخت (گاز طبیعی، نفت، پروپان، بوتان یا دیگر مواد قابل اشتعال) در یک مبدل حرارتی انتقال می‌دهد.
مبدل حرارتی کوره گازی (Gas Furnace Heat Exchanger)
مبدل حرارتی کوره گازی مسئول انتقال حرارت از درون کوره به دورن هوای بیرون کوره است. سپس سامانه داکت این هوای تبدیل شده را به تمامی اتاق‌ها در ساختمان یا فضا انتقال می‌دهد.
پنجره مشبک (Grille)
مجرایی در امتداد دهانه داکت و اغلب مربعی شکل است که دارای چندین شکاف موازی است که از طریق ان هوا به فضای تهویه شده منتقل می‌شود یا از ان گرفته می‌شود. این پنجره گردش هوا را در جهتی خاص هدایت می‌کند و از عبور عناصر بزرگ جلوگیری می‌کند. سیم پیچ حرارتی (Heating Coil) سیم پیچ حرارتی بخشی از سامانه است که حرارت را هدایت می‌کند. در این سیم پیچ الکتریسیته همانند یک آتش عمل می‌کند.
مبدل حرارتی (Heat Exchanger)
مبدل حرارتی بخش از سامانه است که حرارت را از بخش‌های گرم ماشین یا سامانه به بخش‌های سرد ماشین یا سامانه انتقال می‌دهد.
Heat Gain, Heat Load, Heat Loss
عبارت‌هایی برای میزان سرمایش (بهره گرمایی) یا گرمایشی (اتلاف گرما) است که برای نگهداری درجه حرارت و رطوبت و مطلوب در هوای کنترل شده مورد نیاز است. فارغ از این که یک ساختمان به چه میزان عایق شده‌است، ساختمان‌ها حرارت را از طریق نور خورشید، دیوارها و منابع حرارتی داخلی مانند افراد و دستگاه‌های الکتریکی جذب می‌کنند. همچنین ساختمان‌ها حرارت را از طریق هدایت در هوای سرد از دست می‌دهند. مهندسان از محاسبات بار حرارتی برای تعیین نیازمندی‌های فضایی که سرد یا گرم شده‌است استفاده می‌کنند.
پمپ حرارتی (Heat Pump)
پمپ حرارتی یک فشرده کننده است که هوای گرم یا سرد را به جریان می‌اندازد. این دستگاه برای انتقال انرژی حرارتی در جهت مخالف گردش حرارت با جذب حرارت از یم محیط سرد و تحویل به یک محیط گرم‌تر طراحی شده‌است.
انتقال حرارت (Heat Transfer)
انتقال حرارت زمانی اتفاق می‌افتد که حرارت از یک ناحیه به ناحیه‌ای دیگر حرکت کند. این موضوع در فرایند سرمایش یک فضا بسیار مهم و حیاتی است. عامل عملکرد فصلی (Heating Seasonal Performance Factor) این عامل سنجشی برای بازده حرارتی در طول یک فصل گرمایشی است.
مابع واسط (Intermediate Fluid)
مایع یا گازی است که برای انتقال حرارت میان دو مبدل حرارتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این مایع زمانی استفاده می‌شود که مایع‌های سرد و گرم (مانند هوا) بسیار زیاد شده باشند یا به کار بردن ان (مانند تبرید (halocarbon) برای انتقال مستقیم حرارت دشوار باشد. 
واسط (Louver)
۱. عناصری هستند که چندین تیغه کوچکتر تشکیل شده‌اند. این اجزاء گاهی اوقات قابل تنظیم هستند و در درون یا ورودی داکت قرار می‌گیرد تا حجم هوای گردشی را کنترل نمایند. هنگامی که در درون داکت‌ها استفاده می‌شوند عملکرد ان‌ها مشابه یک دامپر است اما ان‌ها تسبت یک قطعه دامپر بزرگتر ساخته می‌شوند تا جایگیری بیشتری داشته باشند.
۲. تیغه‌ها در یک قاب مربعی شکل بر روی درها یا دیوارها جای می‌گیرد تا از جریان هوا جلوگیری کنند.
واحد ترکیب هوا (Makeup Air Unit)
هواسازی است که ۱۰۰ درصد هوای بیرون را تهویه می‌کند. این واحد معولا در مجتمع‌های صنعتی یا تجاری یا سامانه‌های تجاری «یک مسیره» (بخش‌هایی از دمنده هوا را تنها از یک مسیر به ساختمان انتقال می‌دهد)، «گردش کم» (سامانه‌های هواسازی که هوا را با نرخ جریان پایین می‌دمند)، یا «اولیه-ثانویه» (سامانه‌های هواسازی که دارای هواساز یا واحد پشت بام که به یک واحد ترکیب کننده افزودنی یا هود متصل شده‌است) مورد استفاده قرار می‌گیرند. عبارت اختصاری ان MAU است.
حداقل هوای خارجی (Minimum Outside Air)
کمترین مقدار گردش هوای تازه در سامانه چرخشی است. این محدودیت سبب می‌شود که هوای کافی برای تنفس وجود داشته باشد.
دمپر هوای خارجی
واسط یا دمپری است جریان هوای تازه را به درون یک هواساز کنترل می‌کند و ان را به حداکثر بازدهی انرژی تنطیم می‌کند.
درجه حرارت هوای خارج (Outdoor Air Temperature)
سنجشی از درجه حرارت هوای بیرون ساختمان است. درجه حرارت و رطوبت هوای داخلی و خارجی ساختمان در محاسبات انتروپی به کار می‌رود و برای تعیین این موضوع که هوای خروجی برای تنفس یا سرمایش مناسب است به کار می‌رود. عبارت اختصاری ان OAT است.
تهویه هوای ترمینال بسته‌بندی شده (Packaged Terminal Air Conditioner)
یک تهویه هوا و یک گرما ساز در یک واحد تک با توان الکتریکی ترکیب می‌شوند و به‌طور معمول بر روی دیوار نصب می‌شوند و اغلب در هتل‌ها یافت می‌شود. عبارت اختصاری برای ان PTAC است.
واحد بسته‌بندی شده
یک واحد هواساز است که به عنوان طراحی «چرخنده» یا «یک مسیره» شناخته می‌شود و معمولا در خارج ساختمان نصب می‌شود. در اغلب موارد ان‌ها به‌طور داخلی دستگاه‌های گرمایشی و حرارتی خود را دارند. این دستگاه در برخی مناطق مانند ساختمان‌های تجاری به رایج است.
فضای اشغال شده توسط ماده (Plenum Space)
یک فضای بسته در ساختمان یا ساختارهای دیگر است که برای جریان هوا مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فضا اغلب به فضای میان یک سقف کاذب و سقف اصلی ساختمان یا فضای میان کف کاذب و کف اصلی اطلاق می‌شود. این فضا ممتایز از کانال داکت به عنوان فضا بخشی از خود ساختمان است. کابل‌ها و لوله‌کشی‌ها در درون این فضا می‌بایست از نظر شاخص‌های آتش‌سوزی و دود درجه‌بندی شوند. برای اطلاعات بیشتر plenum chamber را ببینید.
Psychometric
مطالعه رفتار ترکیب‌های بخار اب-هوا است. بخار اب نقش مهمی در انتقال انرژی و آسایش انسان در طراحی ایفا می‌کند. همانند Same as Air handler. است. پنل‌های سقف تابشی (Radiant Ceiling Panels) به‌طور معمول پنل‌های فلزی معلق در زیر سقف هستند که از ساختار ساختمان مجزا شده‌اند. درجه حرارت عامل سرمایشی/ گرمایشی اولیه به درجه حرارت اتقاق نزدیک است.
کف تابشی (Radiant Floor)
نوعی سامانه حرارت تابشی است که در ان کف ساختمان حاوی شیارها یا لوله‌هایی وجود دارد که مایعات داغ مانند هوا یا اب در درون ان‌های می‌چرخد. در این روش کل کف حرارت داده می‌شود. بابراین اتاق از بالا تا پایین حرارت داده می‌شود. کف تابشی مشکلات مربوط به گرد و غبار که در سامانه‌های حرارتی هوای اجباری وجود دارد را ندارد.
تابش (Radiation)
تابش انتقال مستقیم حرارت از یک سطح به سطحی دیگر (بدون حرارت دادن به هوای واسط و تنها به عنوان مکانیزم انتقال) است.
دمپر دود (Smoke Damper)
یک دمپر یا واسط قابل تنظیم است که برای افزودن تهویه به یک فضا در هنگام آتش‌سوزی طراحی شده‌است.
سامانه اسپلیت (Split System)
یک سامانه اسپلیت ترکیبی از دستگاه خارج ساختمان و دستگاه داخل ساختمان است. این نوع سامانه بسیار متداول است.
گرمایش بیش از حد (Superheat)
درجه حرارت‌هایی است که بخار اب بیشتر از نقطه جوش در یک فشار معین به ان می‌رسد.
زیر خنک سازی (Sub cooling)
در وضعیتی که مایع خک کننده سردتر اس حدالق درجه حرارات لازم برای جوشیدن است که می‌تواند ان را از حالت مایع به گاز تبدیل نماید. این فرایند تفاوت میان درجه حرارت اشباع و انجماد واقع مایع است.
سامانه (System)
عبارت کلی است که به مجموعه‌ای از زیر مجموعه‌های عناصری اطلاق می‌شود که یک عملیات خاص را در درون یک ساختمان پیاده‌سازی می‌کنند.
دستگاه ترمینال (Terminal Unit)
عنصر کوچکی است که شامل سیم پیچ حرارتی، سیم پیچ سرمایشی، دمگر خودکار یا ترکیبی از این موارد است. این عنصر برای کنترل درجه حرارت یک اتاق مورد استفاده قرار می‌گیرد. عبارت اختصاری ان TU است.
منطقه گرمایی (Thermal Zone)
منطقه‌ای منحصر به فرد یا گروهی از فضاهای درون ساختمان ست که طراحی بار حرارتی یکسانی را برای ان‌ها پیش بینی می‌کند. کدهای ساختمانی ممکن است نیاز داشته باشند که این مناطق در ساختمان‌های تجاری به منظور صرفه جویی در انرژی ناحیه بندی انجام دهند. این مناطق در ساختمان‌ها برای کاهش تعداد زیر سامانه‌های و کاهش هزینه اولیه تعریف می‌شوند. برای مثال برای دفاتر پیشرو نسبت به یک منطقه در هر اداره، تمامی ادارات می‌توانند به یک ناحیه در ایند. معمولا خوابگاه‌های کوچک تنها دارای یک ناحیه حرارتی تهویه شده هستند به علاوه این که فضاهایی مانند پارکینگ‌ها، زیر شیروانی، crawlspaces و زیر زمین‌ها بدون تهویه هستند.
ترموستات (Thermostat)
ترموستات سیستمی است که سامانه گرمایشی یا سرمایشی را کنترل، مانتیور و تنظیم می‌کند. این دستگاه برای تعیین درجه حرارت مطلوب که سبب گرم یا خنک نگه داشتین محیط می‌شود مورد استفادهی قرار می‌گیرد.
دو مرحله‌ای (سرمایش و گرمایش) (Two-Stage (Cooling and Heating))
یک تهویه کننده هوای دو مرحله‌ای برای کار کردن روی تنطیمات بالا و پایین در شیرایط اب و هوایی و فصول مختلف طراحی شده‌است. بالاترین تنطیم در اب و هوای شدید و کمترین تنطیم در زمان اب و هوای معتدل استفاده می‌شود. این نوع تهیویه هوا درجه حرارت متعادلی ایجاد می‌کند و برای مدت طولانی قابل استفاه است.
شیر توسعه ترموستات (Thermostat Expansion Valve)
شیر توسعه ترموستات جزیی از یک دستگاه است که جریان هوای خنک به درون تبخیر کننده را همزمان با سنجش بخار سردکننده‌ای که از تبخیر کننده خارج می‌شود، اندازه‌گیری می‌کند.
توزیع هوای زیر کفی (Under floor Air Distribution)
روشی برای ایجاد تهویه و تهویه فضایی با استفاده از air plenum در زیر یک کف کاذب است که برای توزیع مستقیم هوای تهویه شده از طریق منتشر کننده‌ها به ناحیه اشغال شده به کار می‌رود. عبارت اختصاری ان UFAD است.
حجم هوای متغیر (Variable Volume)
سامانه ایست که دارای یک درجه حرارت منبع هوای ثابتی است و نرخ گردش هوا با مطابق با نیازمندی‌های درجه حرارت تغییر می‌دهد. در مقایسه با سامانه‌های حجم هوای ثابت، این سامانه‌های انرژی را از طریق سرعت‌های گایین‌تر فن در طی دفعات درخواست کنترل درجه حرارت کمتر، محفوظ می‌کند. بیشتر ساختمان‌های تجاری جدید از سامانه‌های VAV استفاده می‌کنند. سامانه‌های VAV وابستگی به نوع با فشار را از بین می‌برند. سامانه‌های VAV وابسته به فشار انرژی را ذخیره می‌کنند در حالی که هر دو توع در حفظ درجه حرارت ناحیه تحت تغذیه کمک می‌کنند. عبارت اختصاری برای ان VAV است.
سامانه ناحیه بندی (Zoning System)
سامانه ناحیه بندی یک ساختمان یا فضا را به ناحیه‌هایی که مستقل از یدکدیگر کنترل می‌شوند، تقسیم‌بندی می‌کند. این موضوع زمانی سود اور است که نواحی مختلفی از مناطق با اتاق‌های یک ساختمان درجه حرارت‌های متفاوتی دارند چرا که دمای مطلوب در اتاق‌های مختلف متفاوت است. درجه حرارت توسط ترموستات‌های مختلفی کنترل می‌شود.
Modern Refrigeration and Air Conditioning (August 2003) by Althouse, Turnquist, and Bracciano, Goodheart-Wilcox Publisher; 18th edition International Mechanical Code (March 6, 2006) by the International Code Council, Thomson Delmar Learning; 1 edition ASHRAE Handbook: Fundamentals, Atlanta, GA, 2009. Green Building and Controls Glossary, by KMC Controls, New Paris, IN, 2013. ASHRAE Terminology www.ashrae.org/ASHRAEterms 1