آموزش جامع فن کویل؛ معرفی، ساختار، عملکرد و اجزای فن کویل

آموزش جامع فن کویل؛ معرفی، ساختار، عملکرد، انواع و اجزای فن کویل
فن کویل یا Fan Coil Unit که با نام اختصاری FCU شناخته می‌شود، یکی از تجهیزات مهم سیستم‌های تهویه مطبوع است که برای سرمایش و گرمایش فضاهای مسکونی، اداری، تجاری، هتل‌ها، بیمارستان‌ها و ساختمان‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.
فن کویل معمولاً خودش سرما یا گرما تولید نمی‌کند، بلکه آب سرد یا گرم تولیدشده توسط سیستم مرکزی را دریافت کرده و با عبور دادن هوای محیط از روی کویل، دمای هوا را تغییر می‌دهد. در فصل گرم، آب سرد وارد کویل می‌شود و هوای محیط پس از عبور از روی کویل خنک می‌شود. در فصل سرد نیز آب گرم وارد کویل شده و هوای عبوری گرم می‌شود.
فن کویل چیست؟
فن کویل یک واحد تهویه مطبوع است که از یک مبدل حرارتی یا کویل، فن، موتور الکتریکی، فیلتر هوا، سیستم کنترل و تجهیزات مربوط به تخلیه آب تقطیر تشکیل می‌شود.
در فن کویل‌های رایج ساختمانی، آب سرد یا گرم در داخل کویل جریان پیدا می‌کند و فن، هوای محیط را از روی سطح کویل عبور می‌دهد. به این ترتیب حرارت بین آب و هوا منتقل شده و هوای سرد یا گرم‌شده دوباره وارد فضای مورد نظر می‌شود.
آب سرد معمولاً توسط چیلر یا مینی‌چیلر و آب گرم توسط موتورخانه، دیگ، پکیج مرکزی یا سایر تجهیزات گرمایشی تأمین می‌شود.
یکی از ویژگی‌های مهم فن کویل، امکان کنترل دمای هر فضا به‌صورت مستقل است. به همین دلیل می‌توان دمای اتاق‌ها یا قسمت‌های مختلف یک ساختمان را متناسب با نیاز همان فضا تنظیم کرد.
فن کویل به چه کاری می‌آید؟
فن کویل برای ایجاد سرمایش و گرمایش موضعی در فضا استفاده می‌شود. این دستگاه می‌تواند در ساختمان‌هایی که دارای سیستم مرکزی تولید آب سرد و گرم هستند، نقش واحد نهایی انتقال حرارت را بر عهده داشته باشد.
در تابستان، آب سرد از داخل کویل عبور کرده و گرمای هوای اتاق را جذب می‌کند. در زمستان، آب گرم حرارت خود را به هوای عبوری از کویل منتقل می‌کند.
فن کویل به دلیل امکان کنترل مستقل فضاها، در ساختمان‌های مسکونی، اداری، تجاری، هتل‌ها، مراکز درمانی و بسیاری از پروژه‌های ساختمانی کاربرد دارد.
تاریخچه فن کویل
برای فن کویل نمی‌توان یک مخترع یا یک سال مشخص را به‌عنوان زمان اختراع این دستگاه معرفی کرد. فن کویل به‌تدریج از ترکیب فناوری‌های مربوط به سیستم‌های گرمایش و سرمایش آبی، مبدل‌های حرارتی و فن‌ها شکل گرفت.
با توسعه سیستم‌های تهویه مطبوع در قرن بیستم، استفاده از واحدهای کوچک‌تر برای کنترل دمای هر اتاق یا هر ناحیه از ساختمان اهمیت بیشتری پیدا کرد. فن کویل‌ها به‌خصوص در ساختمان‌های تجاری، هتل‌ها و ساختمان‌های چندطبقه مورد استفاده قرار گرفتند.
در دهه‌های بعد، طراحی فن کویل‌ها توسعه پیدا کرد و مدل‌های زمینی، سقفی، توکار، کانالی، کاستی و سایر مدل‌ها وارد بازار شدند.
فن کویل‌های امروزی نیز نسبت به نمونه‌های قدیمی پیشرفت زیادی کرده‌اند. استفاده از موتورهای کم‌مصرف، کنترل الکترونیکی سرعت، ترموستات‌های دیجیتال، شیرهای کنترلی و امکان اتصال به سیستم مدیریت ساختمان از جمله تغییرات مهم در طراحی نسل جدید این تجهیزات است.
فن کویل در ایران
تولید فن کویل در ایران سابقه طولانی دارد. شرکت ساراول که در سال ۱۳۳۸ تأسیس شد، طبق تاریخچه رسمی خود تولید فن کویل را از سال ۱۳۵۴ آغاز کرد.
امروزه فن کویل در ایران توسط شرکت‌های مختلفی تولید می‌شود و مدل‌های متنوع داخلی و خارجی نیز در بازار عرضه می‌شوند.
از برندهای ایرانی شناخته‌شده بازار می‌توان به ساراول، ساران، تهویه، آذرنسیم، یکتا تهویه اروند، سرماآفرین و تهویه آریا اشاره کرد.
در کنار برندهای ایرانی، برندهای خارجی مختلفی نیز در بازار ایران دیده می‌شوند که از جمله آن‌ها می‌توان به Midea، Gree یا Green، AUX و Hisense اشاره کرد.
موجودی مدل‌ها، نمایندگی و شرایط واردات برندهای خارجی ممکن است در دوره‌های مختلف تغییر کند؛ بنابراین کشور سازنده هر دستگاه باید از روی پلاک مشخصات، کاتالوگ یا مدارک همان مدل بررسی شود.

انواع فن کویل
فن کویل‌ها را می‌توان بر اساس محل نصب، شکل کابینت، جهت پرتاب هوا و نوع توزیع هوا دسته‌بندی کرد.

فن کویل کاستی
فن کویل کاستی در سقف کاذب نصب می‌شود و پنل آن در سطح سقف قرار می‌گیرد. این پنل معمولاً دارای دریچه‌های مخصوص مکش و توزیع هواست.
فن کویل دیواری
فن کویل دیواری روی دیوار نصب می‌شود و فضای کف را اشغال نمی‌کند. طراحی ظاهری این مدل معمولاً برای نصب روکار انجام می‌شود.
فن کویل عمودی
فن کویل عمودی دارای ساختار عمودی است و می‌تواند در پروژه‌های مختلف به‌صورت روکار یا توکار مورد استفاده قرار گیرد.
فن کویل بالازن
در فن کویل بالازن، هوای خروجی از قسمت بالایی دستگاه خارج شده و به سمت بالا هدایت می‌شود.
فن کویل روبه‌روزن
در فن کویل روبه‌روزن، جریان هوای خروجی از قسمت جلویی دستگاه وارد محیط می‌شود.
ساختار فن کویل
ساختار کلی فن کویل از چند قسمت اصلی تشکیل شده است که هر کدام وظیفه مشخصی در فرآیند سرمایش و گرمایش دارند.
مهم‌ترین اجزای فن کویل عبارت‌اند از:
کویل حرارتی
فن
الکتروموتور
فیلتر هوا
سینی درین
لوله تخلیه کندانس
شیر کنترل
ترموستات
کلید یا کنترل سرعت فن
کابینت و شاسی
دریچه برگشت هوا
دریچه خروجی هوا
پلنیوم
کانال هوا
اتصالات آب رفت و برگشت
عایق حرارتی
سیستم برق و ترمینال
تجهیزات نصب و لرزه‌گیری
عملکرد فن کویل در حالت سرمایش
در حالت سرمایش، آب سرد توسط چیلر یا منبع سرمایشی تولید شده و از طریق لوله‌کشی وارد کویل فن کویل می‌شود.
فن، هوای اتاق را به داخل دستگاه می‌کشد. هوای ورودی ابتدا از فیلتر عبور کرده و سپس از روی کویل سرد عبور می‌کند.
حرارت موجود در هوای اتاق به آب سرد داخل کویل منتقل می‌شود و دمای هوا کاهش پیدا می‌کند.
هوای خنک‌شده توسط فن به فضای اتاق بازمی‌گردد.
اگر دمای سطح کویل از نقطه شبنم هوا پایین‌تر باشد، بخشی از رطوبت موجود در هوا نیز روی سطح کویل به آب تبدیل می‌شود. آب حاصل در سینی درین جمع شده و از طریق لوله تخلیه کندانس از دستگاه خارج می‌شود.
عملکرد فن کویل در حالت گرمایش
در حالت گرمایش، آب گرم از موتورخانه، دیگ، پکیج مرکزی یا منبع گرمایشی وارد کویل می‌شود.
فن هوای محیط را از روی کویل گرم عبور می‌دهد. حرارت آب به هوا منتقل شده و هوای گرم‌شده از طریق خروجی وارد اتاق می‌شود.
به این ترتیب فن کویل می‌تواند در فصل سرد نیز به‌عنوان واحد گرمایشی مورد استفاده قرار گیرد.
کویل فن کویل
کویل مهم‌ترین قسمت انتقال حرارت در فن کویل است.
کویل معمولاً از لوله‌های مسی و پره‌های آلومینیومی تشکیل شده است. آب سرد یا گرم از داخل لوله‌ها عبور می‌کند و حرارت بین آب و هوای عبوری از روی پره‌ها منتقل می‌شود.
تعداد ردیف‌های کویل، سطح تبادل حرارتی، تعداد مدارها، دبی آب و مقدار هوای عبوری از عوامل مؤثر بر ظرفیت حرارتی فن کویل هستند.
کویل باید به‌گونه‌ای طراحی شود که سطح کافی برای تبادل حرارت میان آب و هوا فراهم کند.
فن
فن وظیفه ایجاد جریان هوا در دستگاه را بر عهده دارد.
فن هوای محیط را به داخل فن کویل می‌کشد یا هوا را به سمت کویل هدایت می‌کند و سپس هوای سرد یا گرم‌شده را به فضای مورد نظر می‌فرستد.
نوع فن، قطر، شکل پره‌ها، سرعت چرخش و مقدار هوادهی آن بر ظرفیت، صدای کارکرد و عملکرد کلی دستگاه تأثیر دارند.
الکتروموتور
الکتروموتور نیروی لازم برای چرخاندن فن را تأمین می‌کند.
در بسیاری از فن کویل‌های متداول از موتورهای چندسرعته استفاده می‌شود تا کاربر بتواند سرعت جریان هوا را انتخاب کند.
در مدل‌های جدیدتر از موتورهای EC و موتورهای دارای کنترل الکترونیکی نیز استفاده می‌شود که امکان کنترل دقیق‌تر سرعت و کاهش مصرف انرژی را فراهم می‌کنند.
فیلتر هوا
فیلتر در مسیر هوای ورودی قرار دارد و بخشی از گردوغبار و ذرات موجود در هوای محیط را جذب می‌کند.
تمیز بودن فیلتر برای عبور مناسب هوا و حفظ عملکرد صحیح فن کویل اهمیت دارد.
فیلتر همچنین از تجمع سریع گردوغبار روی کویل و بخش‌های داخلی دستگاه جلوگیری می‌کند.
سینی درین
هنگامی که فن کویل در حالت سرمایش کار می‌کند، رطوبت هوا ممکن است روی سطح سرد کویل تقطیر شود.
آب حاصل از این فرآیند در سینی درین جمع می‌شود.
سینی درین باید به شکلی طراحی و نصب شده باشد که آب تقطیرشده به‌درستی به سمت خروجی هدایت شود.
لوله تخلیه کندانس
آب جمع‌شده در سینی درین از طریق لوله تخلیه کندانس از دستگاه خارج می‌شود.
در سیستم‌هایی که تخلیه به‌صورت ثقلی انجام می‌شود، مسیر لوله باید شیب مناسب داشته باشد.
در بعضی شرایط که امکان ایجاد شیب کافی وجود ندارد، از پمپ تخلیه کندانس استفاده می‌شود.
شیر کنترل
شیر کنترل برای تنظیم مقدار آب عبوری از کویل استفاده می‌شود.
در سیستم‌های ساده ممکن است کنترل جریان آب به شکل دستی انجام شود، اما در سیستم‌های اتوماتیک معمولاً از شیرهای موتوری یا کنترل‌شونده استفاده می‌شود.
ترموستات یا سیستم کنترل ساختمان می‌تواند با ارسال فرمان به شیر کنترل، مقدار جریان آب عبوری از کویل را تغییر دهد.
ترموستات
ترموستات وظیفه اندازه‌گیری و کنترل دمای محیط را بر عهده دارد.
کاربر دمای مورد نظر را روی ترموستات تنظیم می‌کند و سیستم کنترل با توجه به دمای واقعی محیط، عملکرد فن و در صورت وجود، شیر کنترل را تنظیم می‌کند.
ترموستات‌های ساده می‌توانند دارای کلید انتخاب سرعت فن باشند، در حالی که کنترلرهای دیجیتال امکانات بیشتری برای تنظیم دما و عملکرد دستگاه فراهم می‌کنند.
کابینت فن کویل
کابینت یا بدنه، اجزای داخلی فن کویل را در خود جای می‌دهد و از آن‌ها محافظت می‌کند.
در مدل‌های روکار، کابینت علاوه بر حفاظت از قطعات، نقش مهمی در ظاهر دستگاه دارد.
در مدل‌های توکار، قسمت اصلی دستگاه داخل سقف کاذب یا فضای مخصوص نصب می‌شود.
دریچه برگشت هوا
دریچه برگشت مسیر ورود هوای محیط به داخل فن کویل است.
هوای اتاق از طریق این قسمت وارد دستگاه شده و پس از عبور از فیلتر، فن و کویل، دوباره به محیط بازمی‌گردد.
دریچه خروجی هوا
هوای سرد یا گرم‌شده از طریق دریچه خروجی وارد فضای مورد نظر می‌شود.
شکل، اندازه و جهت دریچه خروجی می‌تواند بر نحوه توزیع هوا در محیط تأثیر بگذارد.
پلنیوم
پلنیوم در بسیاری از فن کویل‌های سقفی و کانالی برای اتصال دستگاه به کانال یا دریچه هوا استفاده می‌شود.
پلنیوم می‌تواند در قسمت مکش، دهش یا هر دو مسیر مورد استفاده قرار گیرد.
کانال هوا
در فن کویل‌های کانالی، کانال وظیفه انتقال هوای سرد یا گرم‌شده را از دستگاه به دریچه‌های خروجی بر عهده دارد.
به کمک کانال می‌توان هوا را به نقاط مختلف یک فضا یا چند ناحیه هدایت کرد.
اتصالات آب
کویل دارای مسیر ورود و خروج آب است.
در فن کویل دو لوله‌ای، یک لوله برای رفت و یک لوله برای برگشت آب وجود دارد.
در فن کویل چهار لوله‌ای، دو مسیر رفت و دو مسیر برگشت وجود دارد؛ بنابراین مدار سرمایش و گرمایش می‌توانند به‌صورت جداگانه به دستگاه متصل شوند.
فن کویل دو لوله‌ای
فن کویل دو لوله‌ای دارای یک مسیر رفت و یک مسیر برگشت است.
آب موجود در این مدار می‌تواند بر اساس فصل، سرد یا گرم باشد.
به همین دلیل یک فن کویل دو لوله‌ای معمولاً برای سرمایش یا گرمایش در یک زمان مشخص مورد استفاده قرار می‌گیرد.
فن کویل چهار لوله‌ای
فن کویل چهار لوله‌ای دارای دو مدار مجزا برای آب گرم و آب سرد است.
این ساختار امکان استفاده از سرمایش و گرمایش را به شکل مستقل‌تر فراهم می‌کند و در ساختمان‌هایی که شرایط حرارتی فضاهای مختلف با یکدیگر متفاوت است کاربرد زیادی دارد.
عایق حرارتی
عایق حرارتی برای کاهش انتقال ناخواسته حرارت و جلوگیری از تشکیل رطوبت روی قسمت‌های سرد سیستم استفاده می‌شود.
در مسیر آب سرد، عایق‌کاری مناسب اهمیت زیادی دارد؛ زیرا سطوح سرد بدون عایق می‌توانند باعث تقطیر رطوبت موجود در هوا شوند.
سیستم برق فن کویل
فن کویل برای راه‌اندازی موتور و تجهیزات کنترلی به مدار برق نیاز دارد.
در مدل‌های مختلف، سیم‌کشی می‌تواند شامل تغذیه موتور، سرعت‌های مختلف فن، ترموستات، شیر کنترل و تجهیزات جانبی باشد.
ساختار سیم‌کشی باید مطابق نقشه برق و دستورالعمل همان مدل انجام شود، زیرا مدار الکتریکی فن کویل‌ها با توجه به نوع موتور و سیستم کنترل می‌تواند متفاوت باشد.
تفاوت فن کویل با سیستم‌های تولید سرمایش و گرمایش
فن کویل معمولاً یک دستگاه تولیدکننده سرما یا گرما نیست.
چیلر وظیفه تولید آب سرد را بر عهده دارد و دیگ یا سیستم گرمایشی آب گرم تولید می‌کند. فن کویل این آب سرد یا گرم را دریافت کرده و انرژی حرارتی آن را به هوای محیط منتقل می‌کند.
به همین دلیل در یک سیستم مرکزی، می‌توان چندین فن کویل را در قسمت‌های مختلف ساختمان نصب کرد و هر واحد را متناسب با شرایط همان فضا کنترل کرد.
جمع‌بندی
فن کویل یکی از تجهیزات مهم تهویه مطبوع است که با ترکیب یک کویل حرارتی و سیستم گردش هوا، امکان سرمایش و گرمایش فضا را فراهم می‌کند.
سادگی ساختار، امکان کنترل مستقل فضاها، تنوع در محل نصب و قابلیت اتصال به سیستم‌های مرکزی باعث شده است فن کویل در ساختمان‌های مسکونی، اداری، تجاری، هتل‌ها و پروژه‌های مختلف مورد استفاده قرار گیرد.
شناخت صحیح کویل، فن، موتور، فیلتر، سینی درین، سیستم تخلیه کندانس، شیر کنترل، ترموستات، مسیرهای آب و اجزای توزیع هوا، پایه اصلی آشنایی فنی با ساختمان و عملکرد فن کویل محسوب می‌شود.