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؟

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.

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).