فن کویل یکی از پرکاربردترین سیستمهای تهویه مطبوع در ساختمانهای مسکونی، اداری و تجاری است که با ترکیب فن و کویل (لولههای حاوی آب سرد یا گرم)، هوای مطبوع و دلخواه را در فضا توزیع میکند. نوع عملکرد فن کویل، با وجود ساختار نسبتاً سادهای که دارد، تأثیر چشمگیری بر آسایش حرارتی افراد دارد. پژوهشهای دانشگاهی نشان میدهد که حتی جهت وزش هوا در حالت گرمایش فنکویل، میتواند میزان آسایش حرارتی ساکنان را تغییر دهد (آسایش حرارتی یعنی همان احساسی که از دما، سرعت جریان هوا و رطوبت محیط دریافت میشود).
در این مقاله، به بررسی علمی و کاربردی تأثیر جهت وزش هوا در فن کویلهای زمینی بالازن و روبروزن، بر آسایش حرارتی میپردازیم و خواهیم دید کدام حالت برای گرمایش فنکویل زمینی، عملکرد بهتری دارد.
فن کویل چگونه کار می کند؟
پیش از پرداختن به مفهوم آسایش حرارتی، بهتر است با نحوه عملکرد فن کویل آشنا شوید. فنکویلها از دو بخش اصلی تشکیل شدهاند که عبارتند از:
- کویل حرارتی یا سرمایشی که آب گرم یا سرد در آن جریان دارد.
- فن دمنده که هوا را از اطراف مکش کرده و پس از عبور از کویل، آن را به فضا میفرستد.
در فصل تابستان، آب سرد از چیلر وارد کویل میشود و فن هوای خنک تولید میکند. در زمستان نیز آب گرم از بویلر یا پکیج وارد کویل شده و دستگاه مانند یک رادیاتور فعال همراه با گردش هوا عمل میکند.
دمـاتجهیـز؛ راهنمای تخصصی انتخاب و قیمت تجهیزات تهویه و تاسیسـات (از سال ۱۳۸۳)
آسایش حرارتی چیست؟
آسایش حرارتی یکی از مفاهیم کلیدی در طراحی سیستمهای تهویه مطبوع است و به حالتی گفته میشود که فرد از نظر دمای محیط، سرعت جریان هوا و رطوبت احساس رضایت کند. به عبارت دیگر، این مفهوم به احساس ذهنی رضایت فرد از شرایط حرارتی محیط اشاره دارد؛ یعنی حالتی که فرد نه احساس گرما میکند و نه احساس سرما.
در سیستمهای فن کویل، عواملی مانند سرعت خروجی هوا، جهت وزش هوا، محل نصب دستگاه و دمای آب ورودی کویل در ایجاد این آسایش نقش اساسی دارند. به طور کلی آسایش حرارتی به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله:
- دمای هوا: اگر بیش از حد گرم یا سرد باشد، احساس ناراحتی ایجاد میکند.
- سرعت جریان هوا: اگر هوا تند به بدن برخورد کند، حتی در دمای مناسب هم ممکن است فرد احساس سرما کند.
- رطوبت نسبی: رطوبت پایین باعث خشکی پوست و گلو میشود و رطوبت بالا احساس خفگی ایجاد میکند.
- لباس و فعالیت بدنی: مقدار لباس و میزان فعالیت فرد نیز بر حس حرارتی اثر میگذارد.
در استانداردهای بینالمللی مانند ASHRAE، برای ارزیابی آسایش حرارتی از شاخصهایی مثل PMV و PPD استفاده میشود، اما در تحقیقات مربوط به فن کویل، مدل گایج (Gagge) یکی از معتبرترین روشها برای محاسبه این احساس حرارتی است. هدف نهایی همه این مدلها این است که شرایطی فراهم شود تا افراد در محیط داخلی بدون نوسان دمایی و بدون احساس وزش مستقیم، احساس راحتی داشته باشند.
بررسی تأثیر جهت وزش هوا بر میزان گرمایش فن کویل
در زمان گرمایش، هوای گرم تمایل دارد به سمت بالا حرکت کند، بنابراین جهت هوادهی فنکویل، تأثیر مستقیمی بر نحوه توزیع دمای اتاق دارد. در پژوهشی که انجام شده است، دو نوع جهت وزش فن کویل زمینی مورد بررسی قرار گرفتهاند:
1.بالازن (Upward Flow): هوای گرم از قسمت بالای فنکویل به سمت سقف هدایت میشود و به مرور در فضا پخش میگردد.
2.روبروزن (Forward Flow): هوای گرم مستقیماً به سمت جلو و در مسیر افراد دمیده میشود.
در حالت بالازن، هوای گرم فن کویل ابتدا به بالا میرود و سپس با اختلاط طبیعی هوا، دما در تمام نواحی اتاق متعادلتر میشود. این اتفاق باعث میشود اختلاف دمای بین کف و سقف کاهش یابد و افراد چه در حالت نشسته و چه ایستاده، احساس گرمای یکسانی داشته باشند.
اما در حالت روبروزن، هوای گرم با سرعت نسبتاً بالا به سمت بدن افراد میوزد. در فاصله نزدیک احساس گرمای زیاد و در فاصله دور احساس سرمای نسبی ایجاد میشود، که این نوسان حرارتی میتواند باعث کاهش آسایش دمایی در افراد شود.
مقایسه دو حالت فن کویل زمینی بالازن و روبروزن
در بررسیهای عددی انجامشده با استفاده از نرمافزار OpenFoam، الگوی دما و سرعت هوا در اتاق شبیهسازی شد. نتایج نشان دادند که بهصورت کلی، فن کویل زمینی بالازن در گرمایش زمستانی عملکرد متعادلتر و آسایش حرارتی بیشتری دارد، در حالیکه فن کویل زمینی روبروزن بیشتر برای شرایط سرمایش یا محیطهایی با نیاز به پرتاب مستقیم هوا مناسب است. جزئیات این یافتهها به شرح زیرند:
1.مقایسه توزیع دما در فضای اتاق
بهطور کلی، نتایج نشان داد که در حالت بالازن، اختلاف دمای بین کف و سقف کمتر و شرایط آسایش حرارتی متعادلتر است. همچنین:
- در فن کویل زمینی بالازن، هوای گرم به سمت بالا حرکت کرده و در نتیجه، دمای محیط به شکل یکنواختتری در ارتفاعهای مختلف پخش میشود.
- اما در فنکویل زمینی روبروزن، هوای گرم مستقیماً به بدن افراد برخورد میکند؛ در نتیجه، احساس گرما در نزدیکی فن کویل زیاد است ولی در فاصلههای بیشتر از دستگاه، دما به سرعت کاهش پیدا میکند.
2.مقایسه توزیع سرعت هوا
- در فن کوئل زمینی روبروزن، سرعت هوا در محدوده حضور افراد (مثلاً محل نشستن یا ایستادن) زیادتر است و ممکن است باعث احساس وزش ناخوشایند شود.
- در مقابل، فن کویل بالازن جریان هوای آرامتر و یکنواختتری در فضا ایجاد میکند. این ویژگی بهویژه در فصل زمستان باعث میشود که افراد حس سرمای ناگهانی یا وزش مستقیم نداشته باشند.
3.نتایج مدل سازی و تحلیل آسایش حرارتی
بر اساس مدل گایج (Gagge Thermal Comfort Model) که یکی از معتبرترین مدلهای علمی برای ارزیابی احساس حرارتی بدن انسان است، پژوهشها نشان دادند:
- در فنکویل بالازن، شاخص آسایش حرارتی افراد در محدودهی 0 تا 0.6 قرار داشت که نشاندهندهی شرایط مطلوب و پایدار است.
- در فنکویل روبروزن، شاخص بین 0 تا 0.4- متغیر بود و در برخی نواحی از محدوده آسایش خارج میشد.
به زبان ساده، در فن کویل زمینی بالازن افراد کمتر احساس گرما یا سرما میکنند و شرایط دما و جریان هوا در تمام نقاط اتاق یکنواختتر است.
دمـاتجهيــز؛ هـــزاران محصـول برای هـــزاران پــروژه (از سال ۱۳۸۳)
اهمیت این یافته ها در انتخاب و تنظیم فن کویل برای زمستان چیست؟
هدف از گرمایش، تنها افزایش دمای محیط نیست؛ بلکه توزیع یکنواخت گرما و ایجاد حس راحتی برای افراد در تمام نقاط فضا است. بر اساس یافتههای علمی، اگر جهت وزش هوا و سرعت آن درست تنظیم نشود، بخشی از انرژی مصرفی هدر میرود و محیط همچنان نامتعادل باقی میماند. این نتایج برای انتخاب نوع فن کویل زمینی در پروژههای ساختمانی اهمیت زیادی دارد.
اگر در زمستان از فن کویل زمینی از نوع بالازن استفاده شود، گرمای تولیدی دستگاه به شکل طبیعی در اتاق پخش میشود و اختلاف دمای بین کف و سقف کمتر خواهد بود. همچنین مصرف انرژی کاهش یافته و راندمان سیستم گرمایشی افزایش مییابد.
از طرف دیگر، در صورتی که فن کویل زمینی روبروزن در حالت گرمایش استفاده شود، ممکن است گرما در بخش بالایی اتاق تجمع پیدا کند و کاربران احساس سرمای موضعی در قسمتهای پایینتر (مثل پاها) داشته باشند. به همین دلیل است که انتخاب جهت وزش مناسب و تنظیم فن فنکوئل در سرعتهای پایینتر برای زمستان، از دید مهندسی تهویه مطبوع بسیار حیاتی است.
دمـاتجهیـز؛ بهترین قیمت ها و برندهای معتبر تجهیزات تهویه و تاسیسـات (از سال ۱۳۸۳)
جمع بندی
مطالعات علمی نشان میدهند که جهت وزش هوا در فن کویلهای زمینی، بهویژه در حالت گرمایش، نقش مهمی در احساس حرارتی افراد دارد. در فنکوئلهای زمینی بالازن، دما و جریان هوا یکنواختتر توزیع میشود و افراد آسایش دمایی بیشتری تجربه میکنند، در حالی که در فنکویلهای زمینی روبروزن، ممکن است احساس وزش مستقیم و نوسان دما باعث نارضایتی شود. بنابراین، هنگام انتخاب یا نصب فن کویل زمینی، حتماً جهت خروج هوا و تنظیمات فن را متناسب با نوع فضا کاربری در نظر بگیرید.
در مجموعه تخصصی دماتجهیز میتوانید انواع فن کویل سرمایشی و گرمایشی زمینی، سقفی، کانالی، کاستی و دیواری، از برندهای معتبر را با مشخصات فنی دقیق، گارانتی معتبر و مشاوره تخصصی تهیه کنید تا سیستم تهویه مطبوع شما در تمام فصول بهترین عملکرد را داشته باشد.
منبع: پژوهش «تأثیر جهت وزش فن کویل در حالت گرمایش بر آسایش حرارتی افراد»، هفدهمین کنفرانس دینامیک شارهها، دانشگاه صنعتی شاهرود.
منتظر تماس و مشتاق دیدارتان در مجموعه تخصصی دماتجهیز هستیم
با اشتراک گذاری مقاله فوق در شبکه های اجتماعی، دوستان خود را از مطالب مهم آن آگاه سازید.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
