عملکرد کویل­ های انبساط مستقیم (DX) در تهویه مطبوع چگونه است؟

عملکرد کویل­ های انبساط مستقیم (DIRECT EXPANSION COILS: DX COILS) در تهویه مطبوع چگونه است؟

در کویل ­های انبساط مستقیم (DX) مانند کویل ­های سرمایش به کار رفته در هواسازها، پنل داخلی کولرهای گازی اسپلیت و …، مبردهایی مانند R-22 و R-134a به صورت مستقیم درون لوله­ ها تبخیر و منبسط می ­شوند تا هوای محیط را خنک و رطوبت ­زدایی نمایند. در این روش تبرید، مبرد وارد یک توزیع­ کننده (Distributor) شده و به صورت یکنواخت بر روی لوله­ های مسی توزیع می­ گردد. تراکم پره­ ها معمولاً در حدود ۱۲ تا ۱۸ پره در هر اینچ طول است. و عمدتاً کویل ­های انبساط مستقیم (DX) به صورت چهار ردیفه مورد استفاده قرار می­ گیرند. گاهاً در سطح داخلی لوله ­های مسی، میکروفین ­ها (Microfins) با تراکم حدود ۶۰پره در هر اینچ و ارتفاع ۰٫۰۰۸ اینچ و به منظور بالا بردن راندمان انتقال حرارت تعبیه می ­شوند.

آرایش جریان هوا و مبرد در کویل­ های انبساط مستقیم (DX) اغلب به صورت ترکیبی از جریان ناهمسو (Counter Flow) و متقاطع (Cross Flow) است و هدر تخلیه (Discharge Header) معمولاً در سمت ورودی هوا قرار دارد. توزیع مبرد و قرارگیری آن بر روی مدارهای مختلف در تعیین عملکرد کویل ­ها حیاتی است. در کویل ­های انبساط مستقیم (DX) بخار مبرد تبخیر شده حدود ۱۰ تا ۲۰ درجه فارنهایت فوق اشباع می ­شود تا از هرگونه جاری شدن مایع مبرد در کمپرسورهای رفت و برگشتی و آسیب زدن به آن­ ها ممانعت به عمل آید. در نهایت، بخار مبرد از طریق هدر وارد لوله مکش (Suction Line) می ­گردد.

در واقع کویل ­های انبساط مستقیم (DX) به هدف دستیابی به حداکثر راندمان انتقال حرارت در فرآیند تبرید طراحی شده ­اند. به کویل ­های انبساط مستقیم (DX) کویل­ های اواپراتور (Evaporator Coils) نیز اطلاق می ­شود. این کویل ­ها در ساختار اواپراتور (Cooling Coil) و کندانسور (Heating Coil) قابل استفاده هستند. در مقایسه با سیستم ­های آب خنک، در یک سیستم مجهز به کویل ­های انبساط مستقیم (DX) جریان هوای عبوری بر روی کویل ­های انبساط مستقیم (DX)، به واسطه انبساط مبرد جاری در کویل ­ها به صورت مستقیم و بدون استفاده از آب خنک می ­گردد.

چرا سیستم های مجهز به کویل ­های انبساط مستقیم (DX) تنها برای کاربردهای تک منطقه ­ای (SINGLETHERMAL ZONE) مناسب هستند؟

1. در سیستم­ های تهویه مطبوع دارای کویل ­های انبساط مستقیم (DX) کنترل سیستم برای فعالیت موفق و کارآمد آن ضروری است.

کنترل­ ظرفیت در سیستم ­های دارای کویل ­های انبساط مستقیم (DX) بیشتر توسط خاموش و روشن کردن کمپرسور در جواب سیگنال دریافتی از ترموستات تحقق می ­یابد. بنابراین دو اتاق، با ترموستات ­های کنترلی تنظیم شده بر روی ۲۲ درجه فارنهایت و ۲۸ درجه فارنهایت با هم تداخل دارند، یا به عبارتی دیگر اتاق ­ها نمی­توانند به شرایط تنظیم شده برسند، مگر اینکه دو اتاق توسط یونیت ­های مختلفی خنک شوند. برای سرمایش یک منطقه (Single Zone)، سیستم تهویه مطبوع مجهز به کویل انبساط مستقیم (DX) تنها یک تجهیز کنترلی یا ترموستات دارد.

2. سیستم­ های تهویه مطبوع دارای کویل ­های انبساط مستقیم (DX) نمی­ توانند به صورت مناسبی شبکه بندی شوند.

لوله ­کشی ­های مبرد نقشی کلیدی در ارتباط اجزای مختلف از نظر سایز، طول و افت فشار ایفا می­کند. استفاده از چندین اواپراتور در سیستم انبساط مستقیم توصیه نمی ­شود، چرا که در این صورت تنظیم جریان دقیق مبرد به اواپراتورها سخت است. بنابراین هر سیستم انبساط مستقیم یک واحد مستقل است که شامل کمپرسور(ها)، کویل­ های اواپراتور، فن، یونیت خارجی (Condensing Unit) وواحد فیلتراسیون (Filtration Unit) است. برای ساختمان­ های بزرگ که شامل چند منطقه هستند، سیستم ­های تهویه مطبوع مجهز به کویل ­های انبساط مستقیم (DX) به صورت کلکسیونی از یونیت ­های مستقل که در مکان های متفاوت درون یک شبکه قرار گرفته ­اند و هر یونیت در شرایط ایزوله فعالیت می­ کند، دیده می ­شوند.

مزایای سیستم ­های مجهز به کویل ­های انبساط مستقیم (DX)

سیستم­ های مجهز به کویل ­های انبساط مستقیم (DX) مزایای متعددی دارند. ناچیز بودن اتلافات در مقایسه با سیستم ­های متداول قابل ملاحظه ­ترین ویژگی این کویل ­ها است. سایر مزایا در ادامه مطرح می­ گردند:

– عملکرد سرمایشی قوی

– هزینه­ های عملیاتی کم

– راه ­اندازی در زمان بسیار کوتاه

– هزینه ­های نگهداری بسیار کم در مقایسه با سایر سیستم­ ها

– مونتاژ آسان و هزینه مونتاژ کم

– کاهش هزینه ­های عملیاتی برای گرمایش و سرمایش به دلیل حذف لوله­ کشی ­ها و پمپ ­های آب

– حداقل فضای سقف و دیوار مورد نیاز

– امکان ­پذیر کردن تأمین گرمایش و سرمایش با یک سیستم اسپلیت مرکزی (Variable Refrigerant Flow: VRF)

– ارائه راه­ حلی جدید، آسان، سریع و نیازمند تنها یک سرمایه­ گذاری برای ساختمان­ های با مقیاس کوچک و متوسط

– قابل استفاده در کاربردهای نیازمند توان متوسط

– از بین بردن احتمال یخ ­زدگی کویل ­های هواسازها

– مصرف انرژی پایین

– کنترل خوب رطوبت نسبی

– عدم وجود اتلاف انرژی در لوله ­های مبرد که معضل سیستم ­های متداول است.

– عمر مفید طولانی­ تر از سیستم ­های متداول

– سر و صدای کمتر

معایب سیستم ­های مجهز به کویل­ های انبساط مستقیم (DX)

سیستم ­های دارای کویل ­های انبساط مستقیم (DX) در کنار مزایای خود معایبی نیز دارند که به ترتیب در ادامه مطرح شده است:

– هزینه ­های سرمایه ­گذاری گاهی بالاتر از سیستم ­های متداول است.

– افت راندمان کندانسور در زمان فعالیت سیستم در حالت سرمایشی

– اتلافات ظرفیت در زمان فعالیت سیستم در حالت سرمایشی و به هنگام تجاوز دمای هوای محیط از ۴۳ درجه سلسیوس

– اتلافات ظرفیت در زمان فعالیت سیستم در حالت گرمایشی و حین فعالیت یخ زدایی مورد نیاز در یونیت خارجی

هر چند که این معایب با افزودن برخی موارد (کویل ­های گرمایشی برقی یا کویل ­های آب گرم) به سیستم می ­توانند بهبود پیدا کنند. لازم به ذکر است که با وجود ناخواسته بودن فعالیت یخ ­زدایی، نمی ­توان از آن اجتناب کرد و اگر برای این موضوع راهکارهای دیگری در نظر گرفته نشود، ممکن است جریان هوای سیستم در طی زمان یخ­ زدایی متوقف شود (حدود ۵ دقیقه).