در سیستم تهویه مطبوع تمام هوا ، سرمایش ، گرمایش و رطوبت زنی مورد نیاز هوای ساختمان ، توسط هوایی که به درون فضای مورد نظر با کانال کشی وارد می شود ، تامین می گردد. یعنی اینکه یک دستگاه بزرگ مرکزی که معمولا به آن هواساز یا هوارسان گفته می شود در بیرون ساختمان مستقر شده و هوا را پس از تهویه کردن با کانال هایی در سرتاسر ساختمان توزیع می کند.

بنابرین به جز در موارد خاص صنعتی ، نیازی نیست در اتاق ها ، سالن ها و منطقه ها هیچگونه سرمایش ، گرمایش و رطوبت زنی اضافی صورت پذیرد. در این متن منظور از واژه منطقه ، هر فضایی است که نیاز باشد درجه حرارت آن به طور مجزا کنترل شود. واژه اتاق به قسمتی اطلاق می شود که توسط پارتیشن از سایر فضاها جدا شده است و می تواند دارای کنترل اختصاصی باشد یا نباشد

گرمایش هوا در هواساز :

سه روش اصلی برای گرمایش در سیستم تهویه مطبوع تمام هوا وجود دارد.

۱ . گرمایش با بخار داغ که این بخار داغ در دیگ بخار موتورخانه ایجاد می شود.

۲ . گرمایش با آب گرم یا سایر سیالات که این آب گرم در دستگاه بویلر یا پکیج گازسوز ایجاد می شود.

۳ . گرمایش الکتریکی که در آن نیز برای تبادل حرارت از اختلاف درجه حرارت بین کویل گرمایش و هوا استفاده می شود.

هواساز همانند شکل زیر دارای یک کویل است که بخار داغ یا آب گرم درون آن جاری می شود. با کارکرد فن ، هوا به درون هواساز کشیده شده و با برخورد با کویل ، هوا گرم می شود و سپس وارد سیستم کانال کشی ساختمان می شود. در یک روش هم به جای کویل آبی از کویل الکتریکی (با مصرف برق) برای گرمایش هوا استفاده می شود. اثر گرمایش بر جریان هوا در مورد سه روش مذکور یکسان است.

سرمایش هوا در هواساز :

برای تامین سرمایش در سیستم تمام هوا سه شیوه کلی وجود دارد :

۱ . سرمایش با آب سرد که این آب سرد در چیلر یا مینی چیلر ایجاد می شود. مطابق شکل بالا ، آب سرد وارد کویل شده و سطح فلزی کویل سرد می شود و با برخورد هوا با این سطح سرد ، دمای هوا کاهش یافته و سپس وارد سیستم کانال کشی ساختمان می گردد تا بین سالن ها و اتاق ها توزیع شود.

۲ . سرمایش با کویل انبساط مستقیم که در آن به جای اینکه آب سرد ارسالی از طرف چیلر در کویل جاری شود ، مبرد (گاز فرئون) مستقیما از طرف دستگاه های مدرنی مثل VRF یا GHP و یا حتی مبرد خوده چیلر ارسال شده و درون کویل جاری می شود تا عمل سرمایش هوا صورت بگیرد.

۳ . پاشش مستقیم آب در درون جریان هوا که در این فرآیند از گرمای نهان تبخیر آب استفاده می شود. با پاشش آب در مسیر هوا می توان از سرمایش نهان و محسوس (مانند کولر آبی) به طور همزمان سود برد. در کولرهای تبخیری (کولرهای آبی) ، آب در حال گردش به درون هوا پاشیده و یا بر روی یک بستر مناسب ریخته می شود.  در این نوع از هواسازها برای سرمایش هوا دیگر به کویل آب سرد یا کویل انبساط مستقیم نیازی نیست و به جای آن برای سرمایش همانند کولر آبی از روش تبخیری استفاده می شود و به این نوع از هواسازها ، ایرواشر یا زنت گفته می شود. گرمایش ایرواشر یا زنت عینا مشابه گرمایش هواساز (به سه روش) است و از این نظر هیچ تفاوتی با هم ندارند.

رطوبت زنی :

برای رطوبت زنی به هوا در سیستم تهویه مطبوع تمام هوا شیوه های زیر وجود دارد.

۱ . پاشش مستقیم آب در حال گردش به درون جریان هوا در دستگاه ایرواشر (که با هدف سرمایش هوا انجام می گیرد) که تقریبا یک فرآیند آدیاباتیک است و موجب کاهش درجه حرارت حباب خشک و ثابت ماندن درجه حرارت حباب تر خواهد شد.

۲ . پاشش آب به درون جریان هوا (در دستگاه هواساز) از طریق نازل که اساسا فرآیندی است که در آن درجه حرارت حباب تر ثابت باقی خواهد ماند (فرآیند آدیاباتیک). برای جلوگیری از ورود ذرات رسوب به درون جریان هوا و آلوده کردن یا نشستن آنها بر روی تجهیزات و مبلمان، باید آب تصفیه شود. چندین نوع نازل با مشخصه های متفاوت وجود دارد.

۳ . تزریق بخار به درون جریان هوا

رطوبت گیری :

هنگامی که درجه حرارت سطح کویل سرمایش کمتر از درجه حرارت نقطه شبنم هوا باشد، به دلیل تقطیر شدن رطوبت موجود در هوا بر سطح کویل های سرد، مقدار رطوبت هوا کاهش می یابد. به همین ترتیب، وقتی سیالی که درجه حرارت آن کمتر از درجه حرارت نقطه شبنم جریان هواست به درون آن پاشیده می شود، رطوبت هوا کاهش خواهد یافت.

دو گروه اصلی سیستم های تمام هوا

۱ .سیستم های یک کانالی که در آن کویل های سرمایی و گرمایی به صورت سری (پشت سر هم و درون یک هواساز) در مسیر جریان هوا نصب می شوند. هوا با درجه حرارت یکسان و توسط یک سیستم کانال کشی بین تمام سالن ها و اتاق ها توزیع می گردد. برای مثال در شکل زیر ساختار یک هواساز یک منطقه ای نشان داده شده است.

۲ . سیستم های دو یا چند کانالی که در آن کویل های سرمایی و گرمایی به صورت موازی یا سری – موازی در مسیر جریان هوا نصب می شوند و می توانند دارای کانال مجزا برای توزیع هوای سرد و توزیع هوای گرم باشند که در تجهیزات پایانه (مصرف کننده) با هم مخلوط می شوند یا یک کانال مجزا برای هر منطقه باشد که در آن مخلوط هوای سرد و گرم با درجه حرارت لازم به درون آن منطقه وارد خواهد شد (هواسازهای چند منطقه ای). برای مثال در شکل زیر یک سیستم دو کانالی نشان داده شده که هوا پس از تهویه شدن در هواساز و قبل از ورود به هر منطقه ، وارد یک یونیت به اسم یونیت باکس یا ترمینال باکس شده و مجددا با کویل ثانویه ای برخورد کرده و سپس وارد منطقه مورد نظر می شود. مزیت این سیستم این است که اگر ما در ساختمان دو یا چند منطقه با نیازهای دمایی متفاوت از هم داشته باشیم ، می توان با نصب این یونیت ها ، دمای هوای هر منطقه را مستقل و مجزا کنترل نمود.

از سیستم تهویه مطبوع تمام هوا چند منطقه ای برای تهویه مطبوع ساختمان هایی مانند ساختمان های اداری ، مدارس ، دانشگاه ها ، آزمایشگاه ها ، بیمارستان ها ، فروشگاه ها و … که لازم است مناطق مختلف آنها دارای کنترل مجزا باشند استفاده می شود. همچنین در کاربردهای خاص که نیازمند کنترل دقیق درجه حرارت و رطوبت هستند (مثلا اتاق تمیز ، اتاق کامپیوتر ، اتاق عمل و بیمارستان ، قسمت های تحقیق و توسعه و بسیاری از قسمت های صنعتی و تولیدی) انحصارا باید از سیستم تهویه مطبوع تمام هوا استفاده شود.

دو گروه بالا را می توان به گروه های فرعی زیر تقسیم کرد :

یک کانالی حجم ثابت یک منطقه ای

یک کانالی حجم ثابت چند منطقه ای با کویل دوباره گرمکن

یک کانالی حجم ثابت کنار گذر کردن جریان هوا از اطراف کویل ها

یک کانالی حجم متغیر ( VAV – Variable Air Volume ) دارای کویل دوباره گرمکن

یک کانالی حجم متغیر اندکسیونی

یک کانالی حجم متغیر با جعبه دارای فن

یک کانالی حجم متغیر با کانال های دوگانه

دو کانالی حجم ثابت

دو کانالی حجم متغیر

دو کانالی چند منطقه ای حجم ثابت

دو کانالی چند منطقه ای حجم متغیر

دو کانالی چند منطقه ای سه قسمتی

مزایای سیستم تهویه مطبوع تمام هوا عبارتند از :

۱ . نصب تجهیزات اصلی در یک اتاق مرکزی این امکان را می دهد که عملیات تعمیر و نگهداری فقط در فضاهایی که افراد حضور ندارند انجام شود. به علاوه این موضوع باعث می گردد بتوان مقدار ارتعاش و صدای تولیدی در تجهیزات و فیلترهای هوا را بیشتر در نظر گرفت و از تجهیزاتی با دوام و کیفیت بهتر استفاده کرد.

۲ . دور بودن تجهیزات الکتریکی ، لوله کشی ، سیم کشی ، فیلترها و تجهیزات مولد ارتعاش و صدا از فضاهایی که افراد در آنها حضور دارند، باعث می شود سرویس ها و اثرات زیان آور آنها بر افراد ، تجهیزات ، مبلمان و فرآیندها به حداقل برسد.

۳ . در سیستم تهویه مطبوع تمام هوا همواره می توان از هوای تازه بهره برد.

۴ . تبدیل از وضعیت تابستانی به زمستانی بسیار ساده است و با سیستم های کنترل خودکار سازگار است.

۵ . قدرت انتخاب در منطقه بندی، انعطاف پذیری و کنترل رطوبت در تمام شرایط بیشتر خواهد بود و این امکان وجود خواهد داشت که در فصول معتدل از گرمایش و سرمایش همزمان استفاده شود.

۶ . به سهولت می توان از سیستم های بازیافت حرارت نوع هوا به هوا استفاده کرد.

۷ . در هنگام طراحی سیستم بهینه توزیع هوا و کنترل کوران ، انعطاف پذیری زیادی دارند و با مقررات موجود مطابقت و سازگاری دارند.

۸ . در کاربردهایی که مقدار تخلیه هوا یا هوای جایگزین بیش از حد معمول است، استفاده از این سیستم ها بسیار مناسب است.

۹ . سیستم تهویه مطبوع تمام هوا با رطوبت زنی در فصل زمستان به خوبی سازگار هستند.

۱۰ . با افزایش تعداد دفعات تعویض هوا و استفاده از کنترل کننده مرغوب می توان شرایط کار سیستم را در حد ۰٫۲۵ درجه فارنهایت حباب خشک و ۰٫۵ درصد رطوبت اختلاف، تنظیم کرد. برخی از سیستم های جدید می توانند شرایط داخل فضا را کاملا ثابت نگه دارند.

معایب سیستم تمام هوا :

۱ .  عبور کانال ها نیازمند فضاست و بنابرین فضای مفید کف را کاهش و ارتفاع ساختمان را افزایش خواهد داد.

۲ . مساحت طبقه باید بیشتر باشد تا جای کافی برای شافت های عمودی که از درون آنها کانال هوا عبور می کند وجود داشته باشد.

۳ . تنظیم مقدار جریان هوا (به ویژه در سیستم های بزرگ) مشکل تر است.

۴ . کسب اطمینان برای سهولت دسترسی به تجهیزات مصرف کننده ، نیازمند همکاری و هماهنگی طراحان معماری، مکانیکی و سازه است.

۵ . امکان استفاده از گرمایش پیرامونی برای گرم کردن موقت ساختمان در حین انجام عملیات ساختمانی همیشه وجود ندارد.