آشنایی با سیستم‌‌های بازیابی حرارت (HRV)

خانه‌هایی که دارای ضعف در سیستم تهویه هستند با مشکلاتی مانند آلودگی و اثرات آن بر روی ساکنین و افزایش غیر استاندارد رطوبت روبه‌رو خواهند شد. اکثر منازل به استفاده از شکاف‌ها و درزهای موجود و نیز سیستم‌های تخلیه‌ی تنها برای انجام عمل تهویه متکی هستند، اما روش‌های کنونی برای ساخت منازل دارای نفوذ پذیری کمتر در برابر هوا، موجب شده است که شکاف‌ها و درزها کمتر مورد استفاده قرار گیرند و از طرفی سیستم‌های تهویه معمول نیز با مشکلاتی همراه بوده‌اند.

یکی از بهترین راه حل‌ها برای افزایش کیفیت هوای داخلی، ایجاد یک سیستم تهویه متوازن است که شامل یک دستگاه تهویه بازیافت حرارتی یا HRV است. چنین سیستم تهویه‌ای باعث ایجاد گردش ملایم هوای تازه در محیط خانه شده، سطح آلاینده‌های هوای داخل خانه را کاهش داده و موجب حذف پدیده‌ی چگالش رطوبت در پشت پنجره‌ها و همچنین رفع بوی نامطبوع می‌شود.

» این سیستم چگونه کار می‌کند

یک سیستم  (heat-recovery-ventilation) HRV، هوای نامطبوع و کهنه را با نرخ معین و حساب شده از خانه می‌گیرد و به بیرون از خانه هدایت می‌کند و به طور همزمان و با همان حجم، هوای تازه را به داخل خانه هدایت می‌کند. هر دو جریان هوا با یکدیگر در هسته مبدل حرارتی بدون این که با هم تماسی داشته باشند برخورد کرده و بخش عمده‌ی انرژی حرارتی موجود در هوای کهنه به هوای تازه‌ی ورودی داده می‌شود.

برای مثال: یک منزل را در نظر بگیرید که در منطقه‌ی آب و هوایی قرار دارد که عمل سرمایش در آن لازم است و دارای سیستم تهویه مطبوع است،در اینجا سیستم HRV دمای هوای ورودی را کاهش می‌دهد. به این ترتیب که مقداری از حرارت آن را به هوای در حال خروج با دمای پایین‌تر می‌دهد.

» طراحی هسته

قلب یک سیستم HRV، هسته مبدل حرارتی آن است. معمولا سیستم‌های HRV در منازل مسکونی یکی از سه طرح مختلف هسته که در زیر عنوان شده است را به کار می‌گیرند:

• هسته جریان مخالف با صفحه های موازی (Parallel-Plate Crossflow Core)
• هسته جریان متقاطع با صفحه های موازی (Parallel-Plate Counterflow Core)
• هسته چرخ دوار (Rotary Wheel Core)

برای مشاهده سایز بزرگ کلیک کنید

هسته‌های صفحه موازی، چه در حالت جریان متقاطع و چه در حالت جریان مخالف از آلومینیوم، پلاستیک و یا در مورد سیستم تهویه بازیافت انرژی ERV، از یک غشای نفوذپذیر در برابر رطوبت ساخته شده‌اند.

بعضی از تولید‌کنندگان در مورد برتری نظری هسته‌های جریان مخالف نسبت به هسته‌های جریان متقاطع و یا برتری قطعات آلومینیومی نسبت به قطعات پلی پروپیلن، بازار گرمی می‌کنند. اما در عمل، بازدهی HRV به بسیاری از عوامل طراحی بستگی دارد و نه فقط به هندسه و یا نوع مواد به کار رفته در آن.

• مطالعه کنید: سیستم‌های تهویه بازیافت انرژی ERV چیست؟

» تشکیل برفک

هنگامی که دمای هوای بیرون تقریبا به زیر ۲۰ فارنهایت افت می‌کند، هوای ورودی به حدی سرد است که باعث ایجاد برفک در هسته HRV می‌شود. تمام سیستم‌های HRV یک چرخه‌ی ضد برفک برای اجتناب از معضلات برفک دارند. هنگامی که حسگر دمای هوای بیرون، هوای سرد را تشخیص می‌دهد، یک سیستم کنترلی، یک دمپر ضد برفک را فعال می‌کند که تقریبا شش دقیقه در هر نیم ساعت بسته می‌شود. هنگامی که دمپر ضد برفک بسته است، هوای کهنه از داخل سیستم HRV گردش کرده و برفک موجود در هسته را ذوب می‌کند.

» عملکرد انرژی

به دلیل این که HRV مقداری از گرمای هوای تخلیه را بازیافت می‌کند، نسبت به سیستم تهویه معمولی بدون بازیافت حرارتی، انرژی کمتری مصرف می‌کند. با این وجود، خانه‌ای با یک سیستم HRV انرژی بیشتری نسبت به یک خانه بدون سیستم تهویه مصرف خواهد کرد. سیستم HRV تقریبا بین ۸۵ تا ۲۲۵ وات انرژی الکتریکی مصرف می‌کند. اکثر HRV ها تقریبا ۶۵ تا ۷۵ درصد در بازیافت حرارت از هوای تخلیه، کارآیی دارند. هرچند بعضی از مدل‌ها می‌توانند به بازدهی در حدود ۹۰ درصد نیز دست پیدا کنند.

» انتخاب‌های موجود برای کانال کشی

یک سیستم HRV را می‌توان با توجه به سیستم گرمایشی موجود و بودجه‌ی مشتری، به طرق مختلفی کانال کشی کرد. سه روش مرسوم سیستم‌های کانال کشی عبارتند از:

• سیستم ساده

در این سیستم (که در منازل دارای سیستم گرمایش هوای اجباری و یا تهویه مطبوع نصب می‌شود)، واحد HRV هوای کهنه را از کانال برگشتی اصلی سیستم هوای اجباری خارج کرده و هوای تازه را به محفظه برگشتی مشعل که به اندازه چند فوت در پایین دست قرار دارد، هدایت می‌کند. یک سیستم ساده دارای سیستم کنترل نقطه‌ی منشا برای مقدار رطوبت و یا آلاینده‌ها نمی‌باشد.

• سیستم اصلاح شده

این سیستم که نسبت به سیستم ساده بهینه شده است، هوای تازه را به داخل سیستم کانال هوای اجباری هدایت کرده و در عین حال، هوای کهنه را از دستشویی و حمام خارج می‌کند.

• سیستم کانال کشی کامل

این سیستم معمولا در خانه‌های نصب می‌شود که دارای گرمایش هیدرونیک بوده و به دو سیستم کانال‌کشی اختصاصی برای تهویه احتیاج دارد که یکی برای خارج کردن هوای کهنه از نواحی است که بیشتر رطوبت و آلاینده‌ها در آنجا ایجاد شده است و دیگری برای تغذیه هوای تازه به نواحی مسکونی است.

» طراحی و کانال کشی

کانال‌های تهویه را می‌توان هنگامی که محل دیوارهای داخلی ساختمان معلوم شد، نصب کرد. بعضی مواقع قرار دادن یک لوله فقط به فاصله چند اینچ نسبت به یک طرف، کافی است تا تفاوتی قابل ملاحظه برای امکان جا دادن یک کانال در فرو رفتگی تیرهای سقف ایجاد نماید. در مواقع اضطراری، ممکن است یک دیوار برای جای دادن کانال دارای بریدگی شود و یا یک فرورفتگی درون کمد جاسازی شود و قرار گیرد، اما معمولا با تبادل نظر با لوله‌کش از چنین اتفاقی پیش‌گیری می‌کنیم.

با مقالات جامع و معتبر تهویه مطبوع لوگرانو همراه باشید:

1. چیلر
2. کولر گازی
3. داکت اسپلیت
4. فن کویل

» قرار دادن دریچه‌ها

هوای کهنه از حمام‌ها، محل‌های لباس شویی و آشپزخانه‌ها خارج می شود ( سیستم HRV قرار نیست روغن، چربی و یا دود را کنترل کند. بنابراین باید یک هود به صورت جداگانه به منظور خارج کردن این دودها مورد استفاده قرار گیرد).

هوای تازه به اتاق‌های خواب، اتاق‌های پذیرایی و بقیه اتاق‌ها تغذیه می‌شود. سعی بر این است که دریچه‌های اتاق خواب‌ها در محل دورتری نسبت به محل قرارگیری تختخواب‌ها قرار گیرند. هنگامی که کانال‌ها به محل انتقال یافتند، همیشه کار از طبقه بالا به پایین آغاز می‌شود. همیشه هر دو دریچه هوای تازه و هوای کهنه در ارتفاع بالای دیوار و یا نزدیک سقف قرار داده می‌شوند. بعد از انتخاب محل‌های موقتی برای دریچه‌ها، مسیر کانال‌ها را از بالا به سمت زیرزمین دنبال می‌کنیم تا مطمئن شویم که هیچ مانع غیر قابل کار کردی در سر راه وجود نداشته باشد.

» کانال‌های PVC

در خانه‌هایی که نصب دریچه‌های دیواری مشکل است، معمولا از دیفیوزرهای گرد سقفی که به فضای زیر شیروانی وصل می‌شوند، استفاده می‌شود. از آنجایی که کانال‌های شیروانی در زمستان سرد می‌شوند و ممکن است که چگالش رطوبت در آنها صورت بگیرد، از لوله‌های ۴ تا ۶ اینچی PVC برای کانال‌های شیروانی استفاده می شود.

اگر عمل چگالش رطوبت رخ بدهد، اتصالات چسبی PVC از نشتی جلوگیری خواهند کرد. همیشه هر کانالی که از فضاهای فاقد گرمایش عبور می‌کند، باید عایق بندی شود. سپس اتصال توسط پیچ محکم شده و توسط نوار آلومینیومی درزگیری می‌شود.

» کانال‌های زیر زمین

روش دیگر این است که در زیر زمین، کانال‌های هوای کهنه دیواری مختلفی به یک کانال اصلی که به HRV مربوط می‌شود، وصل می‌شوند. یک کانال اصلی ثانویه نیز تمامی کانال‌های هوای تازه را به هم وصل می‌کند. باید توجه داشت که مسیر کانال اصلی تقریبا باید نزدیک به سیستم HRV تمام شود و باید کمی تا آن فاصله داشته باشد.

هنگامی که کانال‌ها نصب شدند، تمامی اتصالاتی را که با نوارهای آلومینیومی محکم نشده‌اند، از جمله اتصالات زانویی‌ها قابل تنظیم، با عایق کانال یا درزگیر سیلیکونی، عایق‌بندی می‌کنیم.

سیستم بازیافت انرژی HRV، درجه حرارت و میزان هوای تازه را با توجه به شرایط هوای فضای داخل تنظیم می‌کند. با انتقال انرژی بین هوای اگزاست داخلی و هوای تازه ورودی، بار سرمایشی یا گرمایشی سیستم تهویه مطبوع به میزان قابل توجهی می‌تواند کاهش ‌یابد.

» نصب سیستم HRV

سیستم HRV معمولا در فضای دارای دمای متعادل در ساختمان قرار می‌گیرد و همینطور اغلب در فضای تاسیسات مکانیکی زیر زمین و نزدیک به دهانه خروجی قرار می‌گیرد . محل‌های مناسب دیگر برای نصب این سیستم شامل انباری، اتاق لباسشویی، کارگاه، نواحی طبقه بالا و یا حتی گاراژ است.

معمولا این سیستم از تیرهای سقف آویزان می‌شود. از به کارگیری کانال‌های انعطاف پذیر به دلیل این که آج‌های داخلی آن در جریان هوا اختلال ایجاد می‌کند، تا حد امکان اجتناب می‌شود. اما به دلیل این که کانال انعطاف‌پذیر عایق بندی شده از مشکلات مربوط به قطرات آب چگالیده شده ممانعت به عمل می‌آورد، می‌توان از این لوله‌ها برای اتصال سیستم HRV به هودهای خروجی استفاده نمود.

» دریچه‌ی هود خروجی

دریچه‌ی هود خروجی، مجراهای ورودی و خروجی را از هوای بیرون و ورود حیوانات محاقظت می‌کند. در بعضی مواقع یک گوشه ساختمان را می‌توان برای جداسازی بهتر هوای تازه از مجرای خروجی مورد استفاده قرار داد.

مجرای هوای تازه تا حد امکان باید از دودکش مشعل‌ها، مجراهای خروجی هوا و محل‌هایی که خودرو‌ها توقف می‌کنند، دور باشد. دریچه خروجی را می‌توان زیر یک سقف یا ایوان سر پوشیده قرارداد، اما باید از مکش‌ هوای تازه از یک فضای بسته ممانعت به عمیل آورد. از آنجایی که دریچه‌ی خروجی معمولا بر روی بلوک‌های تراز قرار می‌گیرد، ترجیح بر این است که محل این قطعه قبل از شروع کار معین و مشخص باشد.

» دریچه‌ها

بعد ایجاد زیر ساخت برای دیوارها و آماده شدن آنها از هر لحاظ، انواع کنترل کننده‌ها و دریچه‌ها را نصب می‌شود. کنترل کننده‌ها با توجه به دستورالعمل تولید کننده نصب می‌شوند. هر دو دریچه‌ی مربوط به هوای تازه و هوای کهنه نیازمند یک دمپر برای متعادل کردن جریان هوا می‌باشند.

برای دریچه‌های دیواری از انواع استاندارد استفاده می‌شود. دریچه‌ها را قبل از محکم کردن آن‌ها با پیج به گوشه‌های تبدیل در یک سطح معین چک می‌کنیم. به منظور توزیع هوای بهتر و مخفی کردن داخل تبدیل، همیشه دمپرهای دریچه را طوری تنظیم می‌کنیم که جریان هوا را رو به بالای سقف هدایت کنند. برای دریچه‌های سقفی گرد، از دیفیوزرهای سبک که غالبا با جنس پلاستیکی قالب‌گیری شده‌اند استفاده می‌شود.

» تنظیم جریان هوا

هنگامی که نصب تمام شد، سیستم باید از نظر تعادل جریان هوا آزمایش شود. جریان‌های کوچک را به سختی می‌توان تست کرد، اما اکثر تولید کنندگان یک رویه‌ی تنظیم جریان را پیشنهاد می‌کنند که احتیاج به یک ایستگاه اندازه‌گیری جریان هوا یا شیرهای فشار که روی هر سیستم نصب می‌شوند و همچنین یک سنجه‌ی کالیبره شده‌ی مخصوص دارند.

مرحله نهایی هر کاری مهمترین قسمت آن است که همان ارایه‌ی دستورالعمل به صاحب خانه است. باید یک دستورالعمل کارکرد به صاحب خانه داده شده و یک جلسه توجیهی در محل برقرار و موارد زیر برای آنها توضیح داده شود:

1. عملکرد کنترل: اکثر سیستم های HRV می‌توانند برای عملکرد متوسط و عملکرد سرعت پایین مداوم و یا عملکرد سرعت بالای مداوم قابل تنظیم باشند
2. عملکرد ثابت کننده‌ی رطوبت: اکثر سیستم‌های HRV شامل یک ثابت کننده‌ی رطوبت می‌باشند که در مواقعی که رطوبت داخل اتاق از حد قابل تنظیم مصرف کننده بالاتر می‌رود، به صورت خودکار فن را در سرعت بالا به کار می اندازد.
3. برنامه تمیز کردن فیلتر: هر سه ماه یک بار، فیلترهای HRV باید تمیز شده، شسته شده و یا جایگزین شوند.
4. اهمیت دور کردن مواردی مانند برگ‌ها و کود گیاهی یا آشغال‌ها و هرنوع ماده‌ای که انتشار بو و آلودگی دارد از مجراهای ورودی هوای تازه و حتی مجراهای خروجی ساختمان

در ادامه به بررسی و معرفی سیستم تهویه بازیافت انرژی ERV خواهیم پرداخت که در مقاله بعدی آورده شده است.