شرکت صنعتی رحمتی | تولید کننده دریچه هوا
گاهی همه‌چیز در طراحی یک سیستم تهویه مطبوع ظاهراً درست است؛ ظرفیت دستگاه به درستی انتخاب شده، کانال‌کشی طبق نقشه اجرا شده و از تجهیزات مناسب استفاده شده، اما نادیده‌گرفتن یا اشتباه در محاسبه فشار استاتیک باعث می‌شود سیستم در عمل آن‌طور که باید کار نکند: توزیع هوا به صورت یکنواخت صورت نمی گیرد، فن با صدای زیاد و فشار بالا کار می‌کند و مصرف انرژی هم افزایش می‌یابد.
فشار استاتیک به زبان ساده نشان می‌دهد هوا تا چه حد برای عبور از شبکه کانال و اجزای سیستم مجبور است «زور بزند»؛ هرچه این فشار بیشتر باشد، حجم هوای عبوری کمتر می‌شود، توزیع هوا در فضاها به‌هم می‌ریزد، مصرف انرژی بالا می‌رود و فن و موتور تحت فشار بیشتری کار می‌کنند.
در ادامه، مفهوم فشار استاتیک، عوامل مؤثر بر آن و روش‌های کنترل و بهینه‌سازی آن در سیستم‌های تهویه مطبوع را به‌صورت مرحله‌به‌مرحله بررسی می‌کنیم؛ برای آشنایی دقیق‌تر، ادامه مطلب را مطالعه کنید.
فشار استاتیک چیست؟
فشار استاتیک فشاری است که هوا به دیواره کانال ها، فیلتر، کویل و سایر اجزای مسیر وارد می‌کند. این فشار در سیستم وجود دارد، چه هوا حرکت کند و چه ساکن باشد. در سیستم‌های تهویه مطبوع، این فشار معمولاً نسبت به فشار محیط (اتمسفر) سنجیده می‌شود و واحد آن برحسب پاسکال (Pa) است.
برای درک بهتر فشار استاتیک، یک نی سالم را در نظر بگیرید که وقتی داخل آن فوت می‌کنید؛ هوا به‌راحتی از نی عبور می‌کند و شما تقریباً مقاومت خاصی حس نمی‌کنید. حالا همان نی را تصور کنید که سرِ آن له شده و مقطعش تنگ شده است؛ وقتی در آن فوت می‌کنید، مجبورید خیلی بیشتر زور بزنید تا هوا رد شود. این زورِ اضافی در واقع شبیه همان فشاری است که فن باید برای غلبه بر مقاومت کانال‌ها، فیلتر، کویل و سایر اجزای مسیر جریان هوا تحمل کند؛ به همین فشار در سیستم‌های تهویه مطبوع «فشار استاتیک» گفته می‌شود.
در مکانیک سیالات، برای جریان هوا سه نوع فشار مطرح است:
- فشار استاتیک
- فشار دینامیک (وابسته به سرعت جریان)
- فشار کل که ترکیب این دو است
محاسبه فشار کل در سیستم:
فشار کل = فشار استاتیک + فشار دینامیک
فشار دینامیک با افزایش سرعت هوا زیاد می‌شود، اما فشار استاتیک مستقل از سرعت، بیشتر به «مقاومت مسیر» و شرایط هندسی (مثلا شکل لوله ها یا اتصالات یا پیچ و خم مسیر کانال) و تجهیزات مربوط است.
همین تفاوت است که در تحلیل عملکرد فن و انتخاب آن اهمیت پیدا می‌کند؛ چون فن باید در برابر مجموع این فشارها کار کند، اما آنچه طراح در کانال‌کشی و انتخاب فیلتر و کویل مستقیماً روی آن اثر می‌گذارد، همان فشار استاتیک است.
مثال فنی تر برای درک بهتر فشار استاتیک:
یک فن را در نظر بگیرید که هوا را داخل کانال به حرکت درمی‌آورد:
- اگر در مسیر کانال، از دریچه‌های کوچک استفاده شده باشد یا فیلتر کثیف شده باشد یا کویل گرفته باشد، مقاومت افزایش پیدا می‌کند و فشار استاتیک بالا می‌رود. در این حالت فن برای عبور دادن همان مقدار هوا باید «سخت‌تر کار کند» و معمولاً دبی کاهش پیدا می‌کند.
- اگر کانال قطر مناسبی داشته باشد، مسیرها کوتاه و بدون خم‌های اضافه باشند و فیلتر تمیز باشد، مقاومت کمتر است، فشار استاتیک پایین‌تر می‌ماند و فن با بار مناسب‌تری کار می‌کند.
به این ترتیب، فشار استاتیک را می‌توان به‌عنوان شاخصی در نظر گرفت که نشان می‌دهد مسیر عبور هوا تا چه حد برای جریان هوا «سخت» یا «آسان» طراحی و اجرا شده است.
فشار استاتیک در سیستم‌های تهویه مطبوع چگونه ایجاد می‌شود؟
در هر سیستم کانالی، هوا برای عبور از کانال‌ها و تجهیزات با مقاومت روبه‌رو می‌شود. این مقاومت‌ها باعث افت فشار در مسیر می‌شوند و مجموع همین افت‌ها به‌صورت فشار استاتیک روی فن دیده می‌شود.
- کانال‌ها
اگر برای حجم هوای زیاد، کانال با قطر کم در نظر گرفته شود، هوا مجبور است با سرعت بیشتری حرکت کند و اصطکاک آن با دیواره‌ها بیشتر می‌شود. هرچه طول کانال بیشتر و تعداد زانویی‌ها و تغییر مسیرها بالاتر باشد، مقاومت مسیر بالا می‌رود.
استفاده زیاد و غیراصولی از کانال فلکسیبل (شل و پر از خم و چین) هم جریان هوا را سخت می‌کند.
همه این موارد در نهایت افت فشار در کانال را زیاد و فشار استاتیک سیستم را بالا می‌برند. - فیلترها
فیلتر هوا ذاتاً بخشی از فشار استاتیک را به خود اختصاص می‌دهد.
هرچه کلاس و راندمان فیلتر بالاتر باشد، مقاومت بیشتری در برابر عبور هوا ایجاد می‌کند.
زمانی که فیلتر کثیف می‌شود، مسیر عبور هوا تنگ‌تر می‌شود و یکی از مهم‌ترین دلایل افزایش ناگهانی فشار استاتیک در هواساز همین فیلتر کثیف است. - کویل‌ها و دمپرها
در مسیر عبور هوا، یکی از اجزایی که به طور طبیعی افت فشار ایجاد می‌کند، کویل سرمایش یا گرمایش است. وجود فین‌ها و لوله‌ها )یعنی همان پره‌های نازک فلزی روی سطح کویل و شبکه لوله‌ها( مسیر عبور هوا را محدود می‌کند و باعث افت فشار قابل‌توجه می‌شود. اگر سطح کویل کثیف باشد یا ابعاد و مدل آن با دبی هوای مورد نیاز هم‌خوانی نداشته باشد، این افت فشار بیشتر شده و فشار استاتیک سیستم بالا می‌رود.
دمپر دستی و دمپر ضد حریق نیز با پره‌های متحرک خود مقدار باز بودن مسیر هوا را تنظیم می‌کنند. اگر سایز دمپر کوچک انتخاب شود یا پره‌ها در وضعیت نامناسب (زیادی بسته یا تنظیم‌نشده) قرار بگیرند، سطح مؤثر عبور هوا کم می‌شود و در نتیجه مقاومت مسیر و فشار استاتیک شبکه افزایش پیدا می‌کند. - دریچه‌ها
وقتی برای یک دبی بالا، دریچه کوچک انتخاب شود، سرعت خروج هوا زیاد و افت فشار موضعی در همان نقطه بالا می‌رود.
اگر دریچه‌ها با دمپر پشت دریچه‌ای نیمه بسته باشند یا دهانه آن‌ها تا حدی مسدود شود، عبور هوا سخت‌تر می‌شود و فشار استاتیک در کانال‌ها افزایش پیدا می‌کند. - طراحی نامناسب کانال
طراحی غیراصولی، مانند استفاده زیاد از زانویی‌های تند، کانال‌های باریک و شیب زیاد، باعث می‌شود مجموع افت فشار مسیر بیشتر از چیزی شود که در محاسبات در نظر گرفته شده است. در این وضعیت، فن باید در فشار استاتیک بالاتری کار کند، اما معمولاً دیگر نمی‌تواند دبی محاسبه‌شده را تأمین کند و دبی واقعی هوا کاهش می‌یابد.
اهمیت فشار استاتیک در طراحی و بهره‌برداری سیستم‌های HVAC
فشار استاتیک فقط یک عدد در طراحی نیست؛ این پارامتر مستقیماً تعیین می‌کند که سیستم تهویه مطبوع در عمل چقدر «نزدیک به طراحی» کار کند. از دبی واقعی هوای عبوری از کانال‌ها (CFM) گرفته تا مصرف انرژی، عمر فن و موتور و در نهایت عملکرد صحیح سیستم تهویه، همگی به این بستگی دارند که فشار استاتیک در محدوده‌ی قابل‌قبول طراحی نگه داشته شود. موارد زیر نشان می‌دهند بی‌توجهی به فشار استاتیک چه پیامدهایی در عملکرد سیستم خواهد داشت:
- رابطه فشار استاتیک با دبی هوا (CFM)
هر فن فقط در یک محدوده مشخص از منحنی عملکرد خود (Fan Curve) می‌تواند به‌درستی کار کند.
وقتی فشار استاتیک سیستم از مقداری که برای آن فن در نظر گرفته شده بالاتر می‌رود، نقطه کارکرد فن روی منحنی جابه‌جا می‌شود و دبی هوا (CFM) کاهش پیدا می‌کند. نتیجه این است که هوایی که واقعاً از کانال عبور می‌کند کمتر از مقدار طراحی خواهد بود. - تأثیر فشار استاتیک بر راندمان انرژی و مصرف برق
افزایش فشار استاتیک یعنی فن باید برای عبور دادن همان مقدار هوا، کار بیشتری انجام دهد. این موضوع مستقیماً باعث افزایش توان مصرفی موتور و بالا رفتن مصرف برق می‌شود.
در سیستم‌هایی که اینورتر دارند، کنترلر برای جبران کاهش دبی، سرعت فن را بالا می‌برد تا CFM مورد نیاز تأمین شود؛ این کار هم دوباره مصرف انرژی الکتریکی را افزایش می‌دهد. - تأثیر بر عمر فن و موتور
کارکرد مداوم فن در فشار استاتیک بالاتر از مقدار طراحی، باعث می‌شود موتور تحت بار بیشتری قرار بگیرد. دمای سیم‌پیچ موتور بالا می‌رود و استهلاک یاتاقان‌ها نیز بیشتر می‌شود. ادامه این وضعیت در بلندمدت می‌تواند به کاهش عمر مفید فن و افزایش احتمال خرابی منجر شود. - تأثیر بر راندمان سیستم و آسایش حرارتی
وقتی به‌دلیل فشار استاتیک بالا، CFM واقعی کمتر از مقدار طراحی باشد:
- فضاها دیرتر خنک یا گرم می‌شوند.
- توزیع هوا بین اتاق‌ها نامتعادل می‌شود؛ بعضی فضاها سردتر و بعضی گرم‌تر از حد انتظار خواهند بود.
به این ترتیب، فشار استاتیک نامناسب هم راندمان انرژی سیستم را کاهش می‌دهد و هم سطح آسایش حرارتی ساکنان را پایین می‌آورد.
مفهوم ESP یا Total External Static Pressure
ESP یا فشار استاتیک خارجی کل، مجموع فشار استاتیکی است که فن باید در ورودی و خروجی دستگاه تأمین کند تا هوا از کانال‌ها، فیلترهای بیرونی، کویل‌های اضافه و دریچه‌ها عبور کند. افت فشار داخلی خود دستگاه (مسیر داخلی فن و بعضی کویل‌ها) معمولاً در کارخانه در نظر گرفته شده و جزو ESP حساب نمی‌شود.
به زبان ساده، ESP همان «بودجه افت فشار خارج از دستگاه» است و طراح باید مطمئن شود مجموع افت فشار کانال‌ها، فیلتر، کویل و دریچه‌ها از این مقدار بیشتر نشود؛ در غیر این صورت، فن نمی‌تواند دبی طراحی‌شده را تأمین کند.
به‌صورت تقریبی، محدوده ESP برای برخی تجهیزات رایج چنین است (همیشه باید با کاتالوگ چک شود):
- هواسازهای خانگی: حدود ۷۵ تا ۱۵۰ پاسکال
- هواسازهای صنعتی/تجاری: حدود ۲۵۰ تا ۷۵۰ پاسکال
- فن‌کوئل کانالی: حدود ۵۰ تا ۱۲۰ پاسکال
- پکیج یونیت رو‌سقفی/پشت‌بامی: حدود ۱۰۰ تا ۲۵۰ پاسکال
عوامل مؤثر بر افزایش یا کاهش فشار استاتیک
چند عامل اصلی هستند که مشخص می‌کنند هوا چقدر راحت از داخل کانال‌ها و تجهیزات عبور می‌کند و فن با چه فشار استاتیکی کار کند:
- نوع و قطر کانال
هرچه کانال باریک‌تر باشد، هوا باید با سرعت بیشتری عبور کند و فشار استاتیک بالا می‌رود.
کانال گالوانیزه با قطر مناسب، نسبت به کانال فلکسیبل باریک و موج‌دار، افت فشار کمتری ایجاد می‌کند. - طول مسیر و تعداد خم‌ها
کانال هرچه طولانی‌تر باشد، اصطکاک بیشتری ایجاد می‌کند. هر زانویی ۹۰ درجه (تغییر مسیر تند) هم مثل چند متر کانال اضافه عمل می‌کند و مقاومت مسیر را بالا می‌برد. - نوع فیلتر و تمیزی آن
فیلترهای ریز و با راندمان بالا (مثلاً HEPA، یعنی فیلتر با جذب ذرات خیلی ریز) ذاتاً افت فشار بیشتری دارند. وقتی فیلتر کثیف باشد، مسیر عبور هوا تنگ می‌شود و فشار استاتیک به‌طور محسوسی بالا می‌رود. - کویل‌ها
کویلی که فین‌های آن متراکم است یا روی فین‌ها گرد و غبار نشسته، مثل یک توری متراکم جلوی هوا عمل می‌کند و افت فشار را زیاد می‌کند. - دمپرها و لوورها
دمپر نیمه بسته یا لووری که پره‌های آن درست تنظیم نشده‌اند، سطح عبور هوا را کوچک می‌کنند و مقاومت مسیر را بالا می‌برند؛ در نتیجه فشار استاتیک افزایش پیدا می‌کند. - کیفیت نصب
جمع شدن یا تا شدن کانال فلکسیبل، گرفتگی دهانه‌ها و تنظیم نبودن دریچه‌ها می‌تواند مسیر هوا را محدود کند و روی فشار استاتیک و دبی واقعی سیستم اثر بگذارد.
روش‌های اندازه‌گیری فشار استاتیک
برای اندازه‌گیری فشار استاتیک هواساز یا فن، معمولاً از مانومتر (یا فشارسنج دیجیتال) به‌همراه پراب فشار استاتیک استفاده می‌شود.
پراب در اینجا همان نوک اندازه‌گیری است؛ یعنی یک لوله یا میله باریک که داخل کانال قرار می‌گیرد، روی آن سوراخ‌های ریزی وجود دارد و از طریق شیلنگ، فشار هوا را به مانومتر منتقل می‌کند.
تجهیزات مورد نیاز:
- مانومتر U شکل یا فشارسنج دیجیتال
- پراب فشار استاتیک (نوک اندازه‌گیری که برای گرفتن فشار ساکن هوا طراحی شده است)
- شیلنگ مناسب برای اتصال پراب به مانومتر
برای اندازه‌گیری فشار استاتیک فن، معمولاً یک نقطه روی کانال برگشت، قبل از فن و یک نقطه روی کانال رفت، بعد از فن انتخاب می‌شود و پراب در این نقاط قرار می‌گیرد. بهتر است این نقاط کمی از زانویی و اتصالات تند فاصله داشته باشند تا جریان هوا یکنواخت‌تر باشد و عدد خوانده‌شده قابل اعتمادتر شود.
در کانال رفت، فشار استاتیک معمولاً نسبت به محیط مثبت و در کانال برگشت معمولاً منفی است. اگر هر دو مقدار اندازه‌گیری شوند، فشار استاتیک خارجی کل (ESP) برابر است با مجموع قدر مطلق این دو عدد. برای دقت بیشتر، اطراف سوراخ اندازه‌گیری تا حد امکان درزگیری می‌شود و بعد از پایدار شدن عدد روی مانومتر، مقدار نهایی خوانده می‌شود.
نحوه محاسبه فشار استاتیک سیستم HVAC
در طراحی سیستم کانالی، کار اصلی طراح این است که افت فشار تک‌تک اجزای مسیر هوا را به‌دست بیاورد و در نهایت آن‌ها را با هم جمع کند. این عدد نهایی، همان فشاری است که فن باید تأمین کند و باید با ESP دستگاه مقایسه شود. اگر مجموع افت فشار از ESP بیشتر باشد، فن نمی‌تواند دبی طراحی را تأمین کند.
در عمل، فشار استاتیک کل سیستم معمولاً از جمع این بخش‌ها به‌دست می‌آید:
- افت فشار کانال‌ها
- افت فشار فیلتر
- افت فشار کویل
- افت فشار دریچه‌ها و دیفیوزرها و اتصالات انتهایی
این یعنی:
فشار استاتیک کل سیستم ≈ افت فشار کانال‌ها + فیلتر + کویل + دریچه‌ها و اتصالات
و شرط درست بودن طراحی این است که:
فشار استاتیک کل سیستم ≤ ESP دستگاه
افت فشار کانال‌ها از روی دبی هوا (CFM)، ابعاد کانال و سرعت انتخابی هوا، توسط جدول‌ها یا نرم‌افزارها به‌صورت «پاسکال بر متر» به‌دست می‌آید و در طول معادل مسیر (طول واقعی + طول معادل زانویی‌ها و خم‌ها) ضرب می‌شود.
افت فشار فیلتر، کویل و دریچه‌ها هم معمولاً آماده در کاتالوگ سازنده است؛ کافی است برای دبی مورد نظر، عدد افت فشار را از جدول کاتالوگ بخوانیم.
مثال محاسباتی ساده
فرض کنید بعد از محاسبه و مراجعه به کاتالوگ دستگاه، به این اعداد رسیده‌اید:
- افت فشار کانال‌ها: ۶۰ Pa
- افت فشار فیلتر: ۴۰ Pa
- افت فشار کویل: ۶۰ Pa
- افت فشار دریچه‌ها و اتصالات: ۴۰ Pa
پس فشار استاتیک کل سیستم تقریباً برابر است با:
۶۰ + ۴۰ + ۶۰ + ۴۰ = ۲۰۰ پاسکال
اگر روی پلاک دستگاه نوشته شده باشد ESP = 250 Pa این طراحی قابل قبول است؛ چون فشار موردنیاز سیستم (۲۰۰ Pa) از ESP دستگاه کمتر است و فن می‌تواند دبی طراحی را تأمین کند. اما اگر مجموع افت فشار مثلاً به ۳۰۰ Pa می‌رسید، یعنی یا باید طراحی کانال و انتخاب تجهیزات اصلاح شود، یا فن/دستگاه با ESP بالاتر انتخاب شود.
فشار استاتیک استاندارد برای تجهیزات مختلف
مقادیر زیر تقریبی هستند و فقط برای داشتن دید اولیه به کار می‌آیند؛ در طراحی نهایی همیشه باید به کاتالوگ خود دستگاه مراجعه شود.
- هواسازهای خانگی (Residential AHU)
معمولاً برای این دستگاه‌ها ESP حدود ۷۵ تا ۱۵۰ پاسکال در نظر گرفته می‌شود. - هواسازهای صنعتی / تجاری
در کاربری‌های تجاری و صنعتی، بسته به نوع پروژه، ESP حدود ۲۵۰ تا ۷۵۰ پاسکال و در بعضی کاربردهای خاص حتی بالاتر هم ممکن است باشد. - پکیج یونیت‌ها (Packaged Units)
برای کانال‌کشی معمول، ESP این دستگاه‌ها اغلب در بازه ۱۰۰ تا ۲۵۰ پاسکال قرار می‌گیرد. - فن‌کوئل کانالی
این دستگاه‌ها معمولاً ESP پایینی دارند، در حدود ۵۰ تا ۱۲۰ پاسکال. بنابراین شبکه کانال باید با افت فشار کم و بسیار بهینه طراحی شود. - اگزاست فن
ESP اگزاست فن به نوع کاربری وابسته است؛ در پارکینگ، سرویس‌های بهداشتی یا فضاهای صنعتی می‌تواند از چند ده پاسکال تا چند صد پاسکال تغییر کند. - سیستم‌های VRF با یونیت کانالی کم‌فشار
یونیت‌های کانالی VRF عموماً ESP نسبتاً پایین دارند، مثلاً در محدوده ۳۰ تا ۸۰ پاسکال و به همین دلیل به طراحی بسیار دقیق کانال با افت فشار کم نیاز دارند.
نشانه‌های فشار استاتیک بالای سیستم
اگر در محل پروژه هستید و ابزار اندازه‌گیری فشار استاتیک در اختیار ندارید، بعضی رفتارهای سیستم می‌تواند به شما هشدار بدهد که فشار استاتیک از حد طبیعی بالاتر است:
- صدای غیرعادی در کانال‌ها یا فن
صدای سوت کشیدن هوا، زوزه فن یا صدای پره‌ها نشانه این است که هوا با سختی از مسیر عبور می‌کند. - کم بودن دبی هوا نسبت به طراحی
دمای اتاق‌ها دیر به نقطه تنظیم می‌رسد و حس می‌کنید «هوا کم می‌وزد»؛ یعنی دبی واقعی (CFM) کمتر از مقدار محاسبه‌شده است. - افزایش مصرف برق و داغ شدن موتور فن
فن برای غلبه بر مقاومت زیاد مجبور است با بار بالاتر کار کند؛ این یعنی جریان مصرفی بیشتر و دمای بالاتر موتور. - ضعف محسوس در هوادهی دریچه‌های انتهایی
دریچه‌های دور از دستگاه، هوای کمتری دریافت می‌کنند یا تقریباً بی‌هوا می‌شوند، چون افت فشار مسیر زیاد است. - اختلاف دما بین فضاهای مختلف ساختمان
بعضی فضاها خنک یا گرم هستند و بعضی دیگر نه؛ این عدم تعادل معمولاً علامتی از توزیع نامناسب هوا به‌دلیل فشار استاتیک بالاست.
پیامدهای فشار استاتیک نامناسب
اگر فشار استاتیک خیلی بالاتر یا خیلی پایین‌تر از مقدار طراحی باشد، سیستم HVAC از نظر دبی هوا، آسایش و مصرف انرژی دچار مشکل می‌شود.
- وقتی فشار استاتیک خیلی بالا باشد:
- راندمان انرژی کم می‌شود و هزینه برق فن بالا می‌رود.
- فن و موتور زیر بار اضافه کار می‌کنند و در بلندمدت زودتر دچار خرابی می‌شوند.
- توزیع هوا در فضاها به هم می‌ریزد؛ بعضی فضاها هوا و دمای مناسب ندارند و آسایش حرارتی کاهش می‌یابد.
- به دلیل فشار زیاد و سرعت نامناسب، احتمال نشت هوا و ایجاد صدای آزاردهنده در کانال‌ها بیشتر می‌شود.
مجموع این عوامل در نهایت هزینه تعمیر و نگهداری سیستم را افزایش می‌دهد.
- وقتی فشار استاتیک خیلی پایین باشد:
- می‌تواند نشانه نشت زیاد در کانال‌ها یا باز بودن بیش از حد مسیرهای دورزن (بای‌پس) باشد.
- در این شرایط کنترل و تنظیم دبی شاخه‌ها سخت می‌شود و سیستم درست بالانس نمی‌شود؛ یعنی توزیع هوا بین فضاها قابل اعتماد نخواهد بود.
راهکارهای کاهش یا کنترل فشار استاتیک
برای اینکه فشار استاتیک در محدوده قابل قبول بماند، هم در طراحی و هم در اجرا و نگهداری باید به چند نکته کلیدی توجه شود:
- افزایش سایز کانال (در صورت امکان)
وقتی سطح مقطع کانال بزرگ‌تر باشد، سرعت هوا پایین‌تر می‌آید، افت فشار در طول مسیر کمتر می‌شود و فشار استاتیک کاهش پیدا می‌کند. - کاهش زانویی‌ها و اتصالات غیرضروری
هر زانویی ۹۰ درجه یا تغییر مسیر تند، معادل چند متر کانال به افت فشار اضافه می‌کند. طراحی با خم‌های نرم‌تر و تعداد کمتر اتصالات، مقاومت مسیر را کم می‌کند. - انتخاب نوع کانال مناسب
کانال گالوانیزه صلب با سطح داخلی نسبتاً صاف، افت فشار کمتری نسبت به کانال فلکسیبل موج‌دار دارد. استفاده زیاد و طولانی از کانال فلکسیبل فشار استاتیک را بالا می‌برد. - تمیز کردن و تعویض منظم فیلتر
فیلتر کثیف یکی از سریع‌ترین عوامل افزایش فشار استاتیک است. یک برنامه نگهداری منظم برای شست‌وشو یا تعویض فیلتر، هم فشار استاتیک را کنترل می‌کند و هم مصرف انرژی فن را کاهش می‌دهد. - انتخاب صحیح دریچه و دیفیوزر
دریچه تهویه هوا باید متناسب با CFM و سطح مقطع مناسب انتخاب شود تا سرعت خروج هوا و افت فشار در محدوده توصیه‌شده بماند؛ دریچه کوچک برای دبی زیاد، افت فشار موضعی را بالا می‌برد. - بالانس کردن سیستم هوا
تنظیم دمپرها و بالانس شاخه‌ها باعث می‌شود دبی هوا به‌درستی بین فضاها تقسیم شود. این کار علاوه بر بهبود آسایش، جلوی فشارهای غیرعادی در بخش‌هایی از شبکه را می‌گیرد. - انتخاب فن بر اساس منحنی عملکرد (Fan Curve)
فن باید در نقطه‌ای از منحنی خود انتخاب شود که با فشار استاتیک واقعی سیستم و دبی مورد نیاز هم‌خوانی داشته باشد. انتخاب فن فقط بر اساس CFM بدون توجه به فشار، معمولاً در عمل به مشکل می‌خورد.
نقش نمودار فن در ارتباط دبی و فشار استاتیک
نمودار فن (Fan Curve) در واقع رابطه بین دبی هوا و فشار استاتیک را برای یک فن نشان می‌دهد.
- روی نمودار:
- محور افقی = دبی هوا (CFM یا m³/h)
- محور عمودی = فشار استاتیک (Pa یا in.wg)
هر نقطه روی این نمودار یعنی:
این فن، در این فشار استاتیک، این مقدار دبی هوا می‌دهد.
در طراحی چه‌کار می‌کنیم؟
- اول دبی مورد نیاز سیستم را می‌دانیم.
- بعد از محاسبات، فشار استاتیک مورد نیاز (بر اساس افت فشار کانال و ESP) را هم به‌دست می‌آوریم.
- این دو عدد را روی نمودار فن علامت می‌زنیم:
- اگر این نقطه روی منحنی فن باشد به این معنی هست که فن برای این سیستم مناسب است.
- اگر نقطه بیرون منحنی باشد به این معنی هست که فن انتخاب‌شده جواب نمی‌دهد و باید فن دیگری انتخاب شود.
اتفاقی که در عمل می‌افتد:
- اگر فشار استاتیک واقعی سیستم بیشتر از مقدار محاسبه‌شده شود (مثلاً فیلتر کثیف باشه یا کانال بد اجرا شده باشه)، نقطه کار فن روی منحنی به سمت دبی کمتر می‌رود؛ یعنی هوا کمتر از مقدار طراحی وارد فضاها می‌شود.
- اگر افت فشار واقعی کمتر شود، دبی واقعی ممکن است از مقدار طراحی بیشتر شود و این می‌تواند باعث صدای بیشتر در دریچه‌ها یا جریان آزاردهنده هوا شود.
نموار فن (fan curve) ابزاری است که کمک می‌کند مطمئن شویم فنِ انتخاب‌شده، با دبی و فشار استاتیک واقعی سیستم هماهنگ است.
اشتباهات رایج در طراحی که باعث افزایش فشار استاتیک می‌شود
برخی خطاهای تکراری که در پروژه‌های اجراشده زیاد دیده می‌شوند:
- انتخاب کانال کوچک‌تر از استاندارد برای کاهش هزینه اولیه
- نصب فیلترهای نامناسب یا اضافه‌کردن فیلترهای ریز بدون محاسبه افت فشار
- استفاده از دریچه‌های کوچک برای دبی زیاد
- زاویه‌های اشتباه در طراحی کانال شیب تند در جهت بالا یا پایین، زانویی با زاویه زیاد و…
- استفاده بیش از حد از کانال فلکسیبل به جای کانال گالوانیزه
- عدم توجه به طول معادل اتصالات در محاسبه Duct pressure loss
در بسیاری از پروژه‌ها، اگر از همان ابتدا محاسبات Static Pressure HVAC با دقت انجام شود، می‌توان با هزینه‌ای بسیار کمتر از مشکلات جدی بعد از بهره‌برداری جلوگیری کرد.
سخن پایانی
فشار استاتیک یکی از مهم‌ترین پارامترها در عملکرد واقعی سیستم‌های تهویه مطبوع است. این پارامتر تعیین می‌کند فن چه مقدار هوا را از کانال‌ها عبور دهد، توزیع هوا در فضاها چقدر یکنواخت باشد و مصرف انرژی سیستم در چه سطحی قرار بگیرد. اگر فشار استاتیک به‌درستی محاسبه و کنترل نشود، حتی سیستم‌هایی که روی کاغذ درست طراحی شده‌اند، در عمل با کمبود هوا، اختلاف دما بین فضاها و افزایش مصرف برق مواجه می‌شوند.
با توجه به نقش فشار استاتیک، در طراحی و عیب‌یابی سیستم‌های کانالی باید افت فشار کانال، فیلتر، کویل و دریچه‌ها و همچنین محدودیت ESP دستگاه به‌دقت بررسی شود. در این مسیر، استفاده از تجربه و دانش فنی کارشناسان مجموعه رحمتی می‌تواند به انتخاب صحیح فن و هواساز و طراحی اصولی کانال‌ها کمک کند تا سیستم نهایی، هم از نظر آسایش حرارتی و هم از نظر مصرف انرژی، عملکرد مطمئن و اقتصادی داشته باشد.
