فن کویل

معرفی فن کویل

معرفی و عملکرد

فن‌کویل یا Fan Coil Unit (FCU) یکی از تجهیزات انتهایی سیستم تهویه مطبوع است که با عبور هوا از روی کویل سرمایشی یا گرمایشی، دمای فضای موردنظر را کنترل می‌کند. در سیستم‌های هیدرونیک، کویل دستگاه به آب سرد تولیدشده توسط چیلر یا آب گرم تولیدشده توسط بویلر، پمپ حرارتی یا منبع گرمایشی متصل می‌شود. ASHRAE Handbook

اجزای اصلی فن‌کویل معمولاً شامل فن، کویل انتقال حرارت، فیلتر هوا و تجهیزات کنترلی است. در حالت سرمایش، اگر دمای سطح کویل پایین‌تر از نقطه شبنم هوا باشد، رطوبت روی کویل تقطیر می‌شود؛ به همین دلیل دستگاه باید دارای سینی درین و مسیر مناسب تخلیه کندانس باشد. ASHRAE Handbook

فن دستگاه هوای محیط را مکش کرده، از روی کویل عبور می‌دهد و پس از تبادل حرارت دوباره به فضا برمی‌گرداند. کنترل ظرفیت می‌تواند از طریق تغییر دور فن، کنترل جریان آب کویل یا ترکیبی از این دو انجام شود و نوع دقیق کنترل به مدل و تجهیزات انتخاب‌شده بستگی دارد. ASHRAE Handbook

انواع فن‌کویل

فن‌کویل‌ها با توجه به معماری ساختمان، محل نصب و نحوه توزیع هوا در آرایش‌های مختلف تولید می‌شوند. ASHRAE به مدل‌های افقی و عمودی، نصب آشکار یا توکار و کاربردهای کانالی و بدون کانال اشاره می‌کند. ASHRAE Handbook

انواع متداول در بازار شامل موارد زیر هستند

• فن‌کویل سقفی توکار
• فن‌کویل سقفی کانالی
• فن‌کویل کاستی
• فن‌کویل زمینی
• فن‌کویل دیواری
• فن‌کویل عمودی توکار
• فن‌کویل‌های مخصوص رایزر یا Vertical Stack

ساختار داخلی، ظرفیت، ارتفاع نصب، فشار استاتیکی قابل تأمین، نوع موتور و امکانات کنترلی این مدل‌ها یکسان نیست. برای انتخاب نهایی باید دیتاشیت همان سری و مدل بررسی شود. Carrier

کاربردها

فن‌کویل برای کنترل مستقل دمای یک اتاق یا زون حرارتی بسیار مناسب است. به همین دلیل در ساختمان‌هایی که فضاهای مختلف بار سرمایشی و گرمایشی متفاوت دارند، امکان ایجاد کنترل ناحیه‌ای را فراهم می‌کند. ASHRAE Handbook

کاربردهای متداول فن‌کویل عبارت‌اند از

• ساختمان‌های مسکونی و آپارتمان‌ها
• هتل‌ها و واحدهای اقامتی
• ساختمان‌های اداری
• مراکز تجاری
• مراکز درمانی، با رعایت الزامات طراحی همان فضا
• مدارس و مراکز آموزشی
• پروژه‌های بازسازی دارای سیستم آب سرد و گرم
• ساختمان‌های دارای چیلر مرکزی یا سیستم هیدرونیک

فن‌کویل معمولاً بخش عمده‌ای از هوای داخل فضا را بازچرخانی می‌کند. تأمین هوای تازه ممکن است به‌صورت مستقل توسط هواساز یا سیستم هوای تازه انجام شود یا در برخی طراحی‌ها هوای تازه به فن‌کویل متصل شود؛ بنابراین نباید صرفاً با نصب فن‌کویل، تهویه هوای تازه ساختمان را تأمین‌شده فرض کرد. ASHRAE Handbook

معیارهای انتخاب

ظرفیت سرمایشی و گرمایشی

اولین معیار، بار واقعی سرمایشی و گرمایشی فضایی است که فن‌کویل باید پوشش دهد. انتخاب دستگاه صرفاً بر اساس متراژ اتاق روش دقیقی نیست، زیرا جهت تابش، سطح شیشه، شرایط اقلیمی، تعداد افراد، تجهیزات داخلی و مشخصات ساختمان روی بار حرارتی تأثیر دارند.

ظرفیت اعلام‌شده در کاتالوگ نیز مربوط به شرایط مشخص آب و هوا است. اگر دمای آب ورودی، دمای هوای اتاق یا دبی آب تغییر کند، ظرفیت واقعی دستگاه نیز تغییر خواهد کرد؛ جداول فنی Daikin و Carrier نمونه‌ای از وابستگی ظرفیت فن‌کویل به شرایط عملکردی هستند. Carrier

دبی هوا و فشار استاتیکی

دبی هوای فن‌کویل باید متناسب با بار، ابعاد فضا و نحوه توزیع هوا انتخاب شود. در مدل‌های کانالی، علاوه بر دبی هوا باید فشار استاتیکی موردنیاز برای غلبه بر افت فشار کانال، دریچه، فیلتر و سایر اجزای مسیر نیز بررسی شود.

برای یک مدل سقفی بدون کانال نمی‌توان فرض کرد که قابلیت اتصال به هر طول کانالی را دارد. فشار استاتیکی قابل تأمین کاملاً مدل‌محور است و باید از دیتاشیت سازنده استخراج شود.

شرایط آب

در فن‌کویل آبی، مشخصات مدار هیدرونیک مستقیماً بر عملکرد اثر دارد. هنگام انتخاب باید موارد زیر مشخص باشند:

• دمای آب ورودی در سرمایش
• دمای آب ورودی در گرمایش
• دبی آب موردنیاز کویل
• افت فشار سمت آب
• ظرفیت کل و محسوس کویل
• نوع مدار دو لوله یا چهار لوله

در سیستم دو لوله، همان شبکه معمولاً در فصل‌های مختلف برای آب سرد یا گرم استفاده می‌شود. در سیستم چهار لوله، مدار سرمایش و گرمایش مجزا هستند و امکان انعطاف بیشتر در کنترل زون‌ها فراهم می‌شود. ASHRAE

سطح صدا

از آنجا که فن‌کویل داخل یا نزدیک فضای اشغال‌شده نصب می‌شود، عملکرد آکوستیکی اهمیت زیادی دارد. سرعت فن، نوع موتور، نحوه نصب، کانال، دریچه‌ها و شرایط واقعی کارکرد می‌توانند روی صدای نهایی تأثیر بگذارند. ASHRAE Handbook

برای اتاق خواب، هتل، دفتر یا فضای نیازمند سکوت نباید فقط ظرفیت دستگاه بررسی شود. اطلاعات صوتی باید در سرعت موردنظر فن و طبق دیتاشیت همان مدل ارزیابی شود.

موتور و کنترل فن

فن‌کویل‌ها ممکن است از موتورهای چندسرعته یا موتورهای ECM با قابلیت کنترل پیشرفته‌تر استفاده کنند. ASHRAE اشاره می‌کند که ECM می‌تواند امکان کنترل گسترده‌تر دبی و کاهش مصرف انرژی فن را نسبت به برخی موتورهای متداول فراهم کند. ASHRAE Handbook

وجود موتور ECM، کنترل دور پیوسته، ترموستات دیجیتال، شیر موتوری یا ارتباط با BMS ویژگی عمومی همه فن‌کویل‌ها نیست. این موارد باید برای مدل و پکیج کنترلی موردنظر تأیید شوند.

مزایا و محدودیت‌ها

یکی از مهم‌ترین مزایای فن‌کویل، امکان کنترل دمای هر زون به‌صورت مستقل است. همچنین انتقال انرژی توسط آب باعث می‌شود در بسیاری از پروژه‌ها فضای موردنیاز برای توزیع انرژی نسبت به یک سیستم تمام‌هوا کمتر باشد. ASHRAE Handbook

مزایای متداول فن‌کویل عبارت‌اند از

• کنترل مستقل دمای فضاها
• امکان استفاده همراه با چیلر و سیستم آب گرم مرکزی
• تنوع زیاد در نحوه نصب
• امکان اجرای توکار در معماری داخلی
• قابلیت استفاده در پروژه‌های جدید یا بازسازی
• امکان کنترل چندسرعته یا مدولار در مدل‌های مناسب

فن‌کویل در عین حال جایگزین کامل هواساز نیست. ظرفیت هوای تازه، فیلتراسیون پیشرفته، کنترل دقیق رطوبت و الزامات ویژه کیفیت هوای داخل معمولاً باید در طراحی کل سیستم تهویه بررسی شوند. ASHRAE Handbook

نکات نصب و اجرا

محل نصب باید دسترسی کافی برای تعویض فیلتر، شست‌وشوی کویل، سرویس فن و موتور، هواگیری و دسترسی به شیرآلات داشته باشد. ASHRAE تأکید می‌کند که دسترسی برای نگهداری یکی از عوامل مهم در انتخاب و جانمایی فن‌کویل است. ASHRAE Handbook

در مدل‌های سقفی، اجرای صحیح تخلیه آب تقطیر اهمیت ویژه‌ای دارد. شیب و مسیر لوله درین، وضعیت سینی کندانس و در صورت وجود پمپ تخلیه باید طبق دستورالعمل سازنده اجرا شوند تا خطر سرریز و نشت آب کاهش یابد.

در مدار آب نیز موارد زیر باید کنترل شوند

• هواگیری مناسب کویل
• نصب شیر قطع و وصل مناسب
• بالانس دبی آب
• عایق‌کاری لوله‌های آب سرد
• امکان سرویس صافی و شیرها
• جلوگیری از انتقال لرزش
• امکان خارج‌کردن فیلتر و موتور برای سرویس

نوع شیر کنترلی، بالانس ولو، صافی و تجهیزات جانبی می‌تواند در پکیج بعضی سازندگان ارائه شود، اما تجهیزات همراه هر مدل باید در دیتاشیت و لیست سفارش همان دستگاه بررسی شود. ASHRAE Handbook

اشتباهات رایج

یکی از اشتباهات متداول، انتخاب فن‌کویل فقط بر اساس عدد اسمی ظرفیت یا دبی هوای درج‌شده در نام مدل است. ظرفیت واقعی باید در شرایط دمای آب، دبی آب، دمای هوای ورودی و سرعت فن پروژه بررسی شود. Carrier

انتخاب فن‌کویل کانالی بدون محاسبه افت فشار کانال نیز می‌تواند باعث کاهش دبی واقعی و افت عملکرد شود. فشار استاتیکی قابل تأمین باید با مقاومت واقعی شبکه کانال مطابقت داشته باشد.

بی‌توجهی به صدا، دسترسی سرویس و مسیر تخلیه کندانس از دیگر خطاهای مهم است. همچنین نباید نوع موتور، سطح صدا، فشار استاتیکی، تعداد ردیف کویل، ظرفیت، توان مصرفی یا امکانات کنترلی یک برند را به سایر فن‌کویل‌ها تعمیم داد؛ تمام این مشخصات باید از دیتاشیت مدل انتخابی تأیید شوند.

منابع

ASHRAE Handbook – Room Air Distribution Equipment, Fan-Coil Units

https://handbook.ashrae.org/Handbooks/S24/SI/S24_Ch20/S24_Ch20_si.aspx

ASHRAE Handbook – In-Room Terminal Systems

https://handbook.ashrae.org/Handbooks/S16/IP/S16_Ch05/s16_ch05_ip.aspx

ASHRAE Handbook – Room Air Distribution, Fan-Coil Control

https://handbook.ashrae.org/Handbooks/A23/SI/A23_Ch58/a23_ch58_si.aspx

Carrier – 42ME Chilled Water Fan Coil Units, Technical Catalogue

https://www.carrier.com/commercial/en/sa/media/42MEL-MEH_tcm198-284338.pdf

Carrier – 42B Fan Coil Technical Specifications

https://www.carrier.com/us/en/commercial/airside/42b/technical-specifications/

Daikin – Fan Coil Units Technical Data

https://www.daikin.eu/content/dam/DameaWebsite/ProductGroups/Fan-Coil-Units/Floor-mounted/FWMW-FWCW/FWMW_FWCW_Technical.pdf

Trane – Water Fan & Coil Product Catalogue

https://www.trane.com/content/dam/Trane/Commercial/lar/br/produtos-sistemas/equipamentos/Fancoletes/UNT-PRC029A-EN-21072021-1.pdf

موارد بررسی هنگام استعلام

• نوع فن‌کویل موردنیاز: سقفی توکار، کانالی، کاستی، زمینی، دیواری یا سایر آرایش‌ها
• ظرفیت سرمایشی و گرمایشی موردنیاز بر اساس بار محاسباتی فضا
• دبی هوای موردنیاز و سرعت یا دور کاری فن
• فشار استاتیکی خارجی موردنیاز، به‌ویژه برای فن‌کویل‌های کانالی
• دمای آب ورودی و خروجی در حالت سرمایش و گرمایش
• دبی آب موردنیاز و افت فشار مجاز در کویل
• نوع سیستم لوله‌کشی: دو لوله یا چهار لوله
• شرایط هوای ورودی شامل دمای خشک و رطوبت برای تعیین ظرفیت واقعی کویل
• محدودیت سطح صدای دستگاه متناسب با کاربری فضا
• نوع موتور و روش کنترل فن؛ مشخصات دقیق باید از دیتاشیت همان مدل بررسی شود
• ابعاد و محدودیت فضای نصب، جهت اتصال لوله‌ها و شرایط دسترسی برای سرویس
• نیاز به ترموستات، شیر کنترلی، پمپ درین، اتصال BMS یا تجهیزات جانبی؛ اقلام قابل ارائه وابسته به برند و مدل هستند

لینک های داخلی پیشنهادی

• چیلر و مینی چیلر
• هواساز و ایرواشر
• داکت اسپلیت
• کانال فلکسیبل کمبی