فن کویل — انواع، ساختار و نحوه کار عملی | به زبان ساده

در این مطلب، با فن کویل یا به اختصار FCU آشنا می‌شویم. FCU مخفف Fan Coil Unit به معنای واحد فن کویل است که مهندسان، اغلب از آن به عنوان فن کویل یاد می‌کنند. استفاده واحدهای فن کویل برای تهویه مطبوع ساختمان‌های مختلف اداری، رستوران‌ها و مکان‌های این‌چنینی بسیار متداول است. حتی در بعضی خانه‌ها و آپارتمان‌ها نیز از واحد فن کویل استفاده می‌شود. در این آموزش، با فن کویل آشنا می‌شویم.

ساختار و نحوه کار عملی فن کویل

از واحدهای فن کویل برای تهویه هوای محل متناسب با نیاز دمایی آن محیط استفاده می‌شود. در این بخش، عملکرد سیستم فن کویل را توضیح می‌دهیم.

فیلم آموزش سیستم های تهویه سرمایشی و گرمایشی – چیلرهای توربوکر و دیگ های چگالشی در فرادرس

کلیک کنید

همان‌طور که در تصویر زیر نشان داده شده است، دو کانال اصلی «رفت» (Supply) و «برگشت» (Return) وجود دارد که برای تأمین سرما یا گرمای اتاق‌های مختلف در گرداگرد ساختمان تعبیه شده‌اند. واحدهای فن کویل به یک کویل گرمایشی یا یک کویل سرمایشی و یا هر دو کویل گرم‌کننده و خنک‌کننده متصل می‌شوند و هوا را مطبوع می‌کنند. سپس یک فن موتوری در داخل فن کویل، هوا را به فضای مورد نظر هدایت می‌کند تا هوا را در داخل اتاق توزیع شود.

در این مدل می‌توانید «واحد هواساز» (Air Handling Unit) یا AHU اصلی را مشاهده کنید که هوای مطبوع ساختمان را از طریق مجرای اصلی تأمین می‌کند. هواسازها به گونه‌ای در ساختمان نصب می‌شوند که کمترین مسیر را طی کنند تا سیستم بازدهی بیشتری داشته باشند.

انشعاب‌ها از هواساز خارج می‌شوند و هوای تازه هر اتاق را تأمین می‌کنند. هر اتاق به حجم مشخصی از هوای تازه در ساعت نیاز دارد. این هوای تازه به سمت عقب، یعنی ورودی واحد فن کویل، هدایت می‌شود اما این انشعاب معمولاً مستقیماً به واحد متصل نیست و بین این دو فاصله وجود دارد.

یک فن موتوری هوای تازه را به واحد فن کویل می‌کشد. فن قبل از اینکه از طریق دیفیوزرهای موضعی هوا را به حرکت در آورد، هوا را در کویل‌های گرمایشی و یا سرمایشی به حرکت در می‌آورد.

هنگامی که هوا وارد اتاق می‌شود، گرمایش/سرمایش را برای افزاد یا تجهیزات داخل آن فراهم می‌کند. سپس یکی از دو مسیر را طی خواهد کرد. به داخل دریچه هوای برگشت و از طریق کانال برگشت به هواساز مکیده می‌شود. در غیر این صورت، از طریق یک دریچه مشبک در سقف کاذب به داخل دستگاه فن کویل کشیده می‌شود.

واحد فن کویل در سقف قرار دارد. شکل زیر یک مثال از سقف کاذب معمولی یک دفتر را نشان می‌دهد. در سقف دو نوع دریچه وجود دارد: دیفیوزرها که هوا را در اتاق پخش می‌کنند و دریچه برگشت که هوا را دوباره به داخل می‌کشد.

هوا از طریق مجرای بازگشت برمی‌گردد و به سمت سقف کاذب کشیده خواهد شد. ممکن است مقداری از هوای مطبوع با هدایت مستقیم به داخل سقف کاذب هدر داده شود که این را می‌توان با طراحی خوب کاهش داد. پس از خالی شدن، هوای برگشت با هوای تازه مخلوط شده و به داخل فن کویل کشیده می‌شود. در غیر این صورت، مجرای اصلی بازگشت این هوا را می‌مکد و آن را به هواساز برمی‌گرداند.

واحدهای فن کویل طراحی کاملاً ساده‌ای دارند. نام فن کویل نیز از اینجا گرفته شده است که اساساً فقط یک فن و یک مبدل حرارتی کویل دارد.

هوا از طریق فیلتر از پشت وارد می‌شود تا گرد و غبار آن گرفته شود. فیلترها به گونه‌ای هستند که می‌توان آن‌ها را برای تمیز کردن یا تعویض، جدا کرد.

هنگامی که هوا از طریق فیلترها کشیده می‌شود، وارد فن‌ها می‌شود. به طور معمول، فن کویل، بسته به اندازه، یک تا سه فن در داخل خود دارد. در شکل بالا، دو فن مشترکاً در دفتر مشترکی هستند. عامل چرخاندن این فن‌ها یک موتور الکتریکی کوچک است. فن‌ها معمولاً بسیار کوچک هستند و توانی در حدود ۸۰ وات دارند.

سپس فن‌ها هوا را از طریق کویل‌ها یا سیم‌پیچ‌های گرمایشی/سرمایشی وارد می‌کنند. مبدل‌های حرارتی کویلی هستند که بسته به نیاز محیط، هوا را به راحتی گرم یا سرد می‌کنند. بعضی از واحدها فقط گرم می‌کنند، برخی فقط خنک‌کننده هستند و برخی دیگر هم از قابلیت گرمایش و هم از قابلیت خنک‌سازی برخوردار هستند.

مبدل‌های حرارتی کویل معمولاً از منبع آب گرم و یا سرد که از دیگ‌های بخار و چیلرهای ساختمان توزیع می‌شود استفاده می‌کنند. با این حال، از بخاری‌های برقی نیز می‌توان برای اهداف گرمایشی استفاده کرد و بعضی از کویل‌ها از یک کویل انبساط مستقیم که توسط سیستم تبرید تغذیه می‌شود، برای خنک‌سازی استفاده می‌کنند.

اگر از یک کویل خنک‌کننده استفاده شود، در جایی که هوای مرطوب گرم روی سطح سرد کویل متراکم می‌شود، می‌تواند تراکم زیادی ایجاد کند. کویل خنک‌کننده رطوبت هوا را از بین می‌برد. این مایع متراکم از کویل خارج شده و در «سینی چکه» (Drip Tray) در پایین جمع می‌شود. برای تخلیه این آب باید یک لوله تخلیه نیز تعبیه کرد.

هوا پس از عبور از روی کویل‌ها، وارد پلنوم تخلیه شده و در کانال‌هایی با قطر کوچک برای انتقال موضعی توزیع می‌شود. این کانال‌ها معمولاً گرد هستند.

انواع فن کویل

فن کویل کاربردهای فراوانی دارد و همانند انتخاب هر سیستم تهویه مطبوع دیگری، استفاده از این سیستم تابع ارزیابی و مقایسه مزایای نسبی آن با سایر سیستم‌های متمرکز و غیرمتمرکز و همچنین سیستم‌های ترکیبی، تهویه طبیعی و سیستم‌های پسیو است.

فیلم آموزش اصول طراحی، نصب و سرویس سیستم های تهویه مطبوع حجم متغیر VRF در فرادرس

کلیک کنید

در انگلستان در دهه 1980، فن کویل برای تهویه مطبوع دفاتر کار مورد توجه قرار گرفت و اگرچه در ابتدا برای نصب به عنوان واحدهای مستقل و محفظه‌دار طراحی شده بود، امروزه معمولاً در سقف‌های کاذب نیز نصب می‌شود. امروزه، فن‌کویل‌ها در انواع مختلفی موجود هستند.

فن‌کویل‌ها انواع مختلفی دارند. فن کویل افقی یا سقفی (Chassis Unit) به طور معمول به صورت واحدهای افقی برای نصب در فضای خالی سقف موجود است. شکل زیر یک فن کویل سقفی را نشان می‌دهد.

فن کویل ایستاده یا دیواری (Cased Unit) معمولاً پیکربندی ایستاده‌ای برای نصب روی کف در کنار دیوار دارد. یکی فن کویل زمینی ایستاده در شکل زیر نشان داده شده است.

فن کویل کاستی نیز (Cassette Unit) به صورت کاست‌هایی که در سقف کاذب و به صورت توکار نصب می‌شوند. شکل زیر یک فن کویل کاستی را نشان می‌دهد که در سقف تعبیه شده است.

فن‌کویل‌ها در انواع مختلفی از ساختمان‌ها از جمله تعداد زیادی از املاک مسکونی استفاده می‌شوند. انعطاف‌پذیری نصب فن‌کویل بخشی از جذابیت آن به عنوان وسیله‌ای برای تهویه مطبوع یک فضا است و از آنجا که واحدهای فن‌کویل تجاری با حداکثر هفت قطعه خروجی هوا در دسترس هستند - برای اتصال به کانال‌های انعطاف‌پذیر - چندین پخش کننده هوا می‌توانند مناطق وسیعی از محل را پوشش دهند.

چند نکته درباره فن کویل

برخی از مزایا و معایب فن‌کویل‌ها عبارتند از:

• انعطاف‌پذیری بالا از نظر تقسیم‌بندی و بازآرایی فضا
• برای فضاهای دارای نقشه باز مناسب نیستند.
• به طور کلی توانایی استفاده از هوای خارج برای خنک‌سازی را ندارند و این موضوع باعث می‌شود سیستم، خصوصاً در بهار و پاییز، در خنک‌سازی کارایی کمتری داشته باشد.
• نگهداری دریچه‌های آب سرد و دریچه‌های آب گرم در سقف می‌تواند مشکل باشد.

سیستم‌های فن کویل بازدهی متوسطی دارند، اما اگر به خوبی نگهداری و مدیریت شوند، می‌توانند سطح خوبی از بازدهی را ارائه دهند. فن‌کویل‌ها معمولاً به اندازه گزینه‌های استاندارد مانند تهویه مطبوع با حجم متغیر، پره‌های خنک‌کننده یا چیلد بیم و تهویه گردشی کارآمد نیستند.

طول عمر و شرایط سیستم‌های فن کویل به طور قابل توجهی بر هزینه‌های جاری تأثیر می‌گذارد. سیستم‌های قدیمی‌تر دارای نرخ بالاتری از خرابی کنترل‌کننده دما، شیرهای عملکرد ضعیف‌تر و سیستم حرارت مرکزی ناکارآمد هستند که همگی می‌توانند هزینه‌ها را افزایش دهند.

مانند تمام سیستم‌ها، بهره‌وری با مدیریت و راه‌اندازی خوب، به ویژه در رابطه با کالیبراسیون سنسورهای دما و نگهداری دریچه‌ها، بهبود می‌یابد. سیستم مدیریت ساختمان (BMS) سطح بالاتری از کنترل را فراهم می‌کند و اگر به خوبی مدیریت شود، به کاهش هزینه‌های جاری کمک می‌کند.

زمینه های عمده برای بهبود سیستم‌های فن‌کویل عبارتند از:

• بررسی و بهینه‌سازی کنترل درجه حرارت منطقه برای فن‌کویل‌ها
• راه‌اندازی مجدد و نگهداری تعادل جریان آب سرد و آب گرم و عملکرد شیر
• بهبود و ارتقای کنترل بویلرها، چیلرها و پمپ‌های مرتبط
• ارتقای سیستم چیلر. طول عمر چیلرها 15-20 سال است، اگرچه به طور کلی قبل از پایان عمر عملیاتی آن‌ها از نظر کارایی جایگزین می‌شوند. تعویض چیلرها بهتر است در زمستان انجام شود.
• ارتقای فن‌کویل. فن‌کویل‌های مستعمل را می‌توان با واحدهای مدرنی که کم‌صداتر، کم‌مصرف‌تر و قابل اطمینان‌تر هستند، جایگزین کرد.

واحد فن کویل در اغلب ساختمان‌ها به عنوان یک سیستم تهویه مطبوع ثانویه یافت می‌شود، اما به عنوان یک نوع سیستم تهویه مطبوع اولیه کمتر دیده می‌شود، مگر در مراکز خرید و دفاتر کوچک‌تر.

واحد‌های فن‌کویل به طور معمول روی سقف نصب می‌شوند و بنابراین فضای کف را اشغال نمی‌کنند. موقعیت‌یابی فن‌کویل‌های موجود ممکن است بر تقسیم فضا تأثیر منفی بگذارد. با وجود این، واحدها را می‌توان در فضای کف جای داد.

عملکرد فن‌کویل ساده و نگهداری آن نسبتاً ساده است، اما اجزایی که بیشترین نیاز به نگهداری دارند - کنترل‌کننده‌های دما و دریچه‌ها - در فضای اشغال شده هستند و بنابراین تعمیر و نگهداری می‌تواند با مزاحمت همراه باشد.

واحد‌های فن‌کویل معمولاً در حفره بالای سقف نصب می‌شود. قسمت‌های قابل مشاهده یا یک جفت دریچه مشبک ورودی هوا یا یک کاست سقفی خواهند بود. واحدهای فن‌کویل را همچنین می‌توان روی دیوار، روی زمین یا در مواردی در فضای خالی کف نصب کرد.

معرفی فیلم آموزش آشنایی با سیستم های تهویه مطبوع سرمایشی و گرمایشی (چیلرهای توربوکر و دیگ های چگالشی)

یکی از آموزش‌های فردارس در زمینه تهویه مطبوع، آموزش آشنایی با سیستم های تهویه مطبوع سرمایشی و گرمایشی (چیلرهای توربوکر و دیگ های چگالشی) است که در ۲ ساعت و ۱۶ دقیقه و در قالب دو درس تدوین شده است. در درس اول این آموزش، چیلرهای توربوکر (بدون روغن) و موضوعات مرتبط با آن به طور کامل معرفی می‌شوند. همچنین، در درس دوم، مباحث مفصلی درباره دیگ‌های چگالشی (Condensing boiler) بیان شده است.

• برای مشاهده فیلم آموزش آشنایی با سیستم های تهویه مطبوع سرمایشی و گرمایشی (چیلرهای توربوکر و دیگ های چگالشی) + اینجا کلیک کنید.

معرفی فیلم آموزش اصول طراحی، نصب و سرویس سیستم های تهویه مطبوع حجم متغیر VRF

سیستم‌های حجم متغیر VRF یکی دیگر از راهکارهای تهویه مطبوع هستند که آموزش اصول طراحی، نصب و سرویس سیستم های تهویه مطبوع حجم متغیر VRF در رابطه با آن‌ها توسط فرادرس تهیه شده است. مدت زمان این آموزش ۴ ساعت و ۸ دقیقه بوده و در ۸ درس تدوین شده است. موضوع درس یکم این آموزش، مقدمه‌ای بر تهویه مطبوع و وضعیت انرژی است. در درس دوم، سیستم VRF و اصول کارکرد آن معرفی شده است. ویژگی‌های سیستم VRF و اصول طراحی آن در درس‌های سوم و چهارم مورد بررسی قرار گرفته‌اند. نرم‌افزارهای تجاری طراحی این سیستم‌ها در درس پنجم معرفی شده‌اند. در درس‌های ششم و هفتم نصب سیستم‌های VRF و سرویس و نگهداری آن‌ها مورد بحث قرار گرفته‌اند و در نهایت، در درس هشتم، توجیه اقتصادی استفاده از سیستم VRF بیان شده است.

• برای مشاهده فیلم آموزش اصول طراحی، نصب و سرویس سیستم های تهویه مطبوع حجم متغیر VRF + اینجا کلیک کنید.

معرفی فیلم آموزش برق و کنترل های تاسیسات

یکی دیگر از آموزش‌های فرادرس که در آن‌ به مبحث تهویه مطبوع پرداخته شده، آموزش برق و کنترل های تاسیسات است که در زمان ۵ ساعت و ۳۰ دقیقه و در قالب ۸ درس تدوین شده است.

در درس یکم این فیلم آموزشی، مفاهیم اولیه سیستم‌های کنترل پرداخته شده است. موضوع درس دوم، معرفی کنترل‌کننده‌ها است. همچنین، محرک‌ها و اندازه‌گیری‌ها، به ترتیب، در درس‌های سوم و چهارم معرفی شده‌اند. کمپرسور در درس پنجم معرفی شده و چیلر در درس ششم مورد بررسی قرار گرفته است. سیستم‌های تهویه مطبوع موضوع درس هفتم است و در نهایت، در درس هشتم، نرم‌افزارهای مهم مربوط به کنترل تأسیسات معرفی شده‌اند.

• برای مشاهده فیلم آموزش برق و کنترل های تاسیسات + اینجا کلیک کنید.

معرفی فیلم آموزش مبحث ۱۴ مقررات ملی ساختمان

آموزش مبحث ۱۴ مقررات ملی ساختمان در ۱۱ ساعت و ۴۰ دقیقه و در قالب ۱۳ درس تدوین شده است.

در درس‌های یکم و دوم این فیلم آموزشی، مقدمه و کلیات مبحث ۱۴ و تعاریف و مفاهیم بیان شده‌اند. موضوع درس سوم، نشانه‌گذاری دستگاه‌ها است. همچنین، تعویض هوا، کانال‌کشی و تعویض هوا توسط هودها به ترتیب، در درس‌های چهارم تا ششم معرفی شده‌اند. دیگ و منبع انبساط در درس هفتم معرفی شده است. دستگاه‌‌های گرم‌‌کننده و خنک‌کننده ویژه در درس هشتم مورد بررسی قرار گرفته‌اند. تامین هوای احتراق، لوله‌کشی و سیستم‌های تبرید‎، به ترتیب، در درس‌های نهم تا یازدهم این آموزش شرح داده شده‌اند. در نهایت، دودکش در درس دوازدهم و مبحث ذخیره و انتقال سوخت مایع در درس سیزدهم معرفی شده‌اند.

• برای مشاهده فیلم آموزش مبحث ۱۴ مقررات ملی ساختمان + اینجا کلیک کنید.