بهره مندی از تجهیزات و سیستم های سرمایشی و گرمایشی مناسب برای ساختمان، یک ضرورت است. موتورخانه ها به عنوان قلب سیستم و مهم‌ترین جزء تاسیساتی ساختمان هستند که نحوه اجزا و عملکرد آنها تاثیر فزاینده¬ای بر آسایش و امنیت ساکنان دارد. هرچند با پیدایش سیستم های جدید، استفاده از موتورخانه ها کاهش یافته اما هنوز هم موتورخانه به عنوان سیستم اصلی سرمایش و گرمایش بسیاری از ساختمان ها کاربرد دارد. علاوه بر آپارتمان های کوچک، ساختمان های مختلف مانند بیمارستان ها، مدارس و ادارات در کشور به سیستم گرمایشی مرکزی و موتورخانه مجهز هستند. همچنین در ساختمان های اداری و تجاری، موتورخانه، بخشی از ساختار اصلی سیستم سرمایش و گرمایش محیط های مشاع است. در این رابطه، انواع موتورخانه های ساختمان ها را می توان به موتورخانه های صنعتی، اداری، ساختمان مسکونی، خانگی و بیمارستانی تقسیم کرد.
موتورخانه که از آن به عنوان مکانیکال روم نیز نام برده می شود، قلب تپنده و مرکز فرماندهی سیستم حرارتی و برودتی یک ساختمان است و همانند قلب انسان که وظیفه خون رسانی به نقاط مختلف بدن را دارد، آب سرد یا گرم را به تمام واحدها و اجزای ساختمان تزریق می کند. موتورخانه، قسمتی از ساختمان است که تمام تاسیسات گرمایش و سرمایش ساختمان در آن وجود دارد و کنترل سیستم را به منظور تهویه مطبوع تسهیل می کند. بنا به تعریف دیگر، موتورخانه ساختمان مسکونی، محفظه ای است که به عنوان مرکز اصلی سیستم گرمایشی یک مجموعه عمل می کند.
موتورخانه متناسب با متراژ ساختمان، ممکن است به اندازه یک انباری کوچک در زیرزمین خانه باشد اما در برج ها و ساختمان های بزرگ، ممکن است حتی یک طبقه به آن اختصاص یابد یا به دلیل آرامش ساکنان طبقات اولیه، فضایی خارج از ساختمان به آن تعلق گیرد. در بیشتر خانه ها، سیستم گرمایشی مرکزی در زیرزمین یا در پارکینگ قرار دارد. در مجموع، گستردگی موتورخانه بستگی به محیطی دارد که توسط آن سیستم، تحت تاثیر گرمایش و سرمایش قرار می گیرد. در این میان، سرویس موتورخانه آپارتمان، اهمیت فزاینده ای دارد و با بازدید از تاسیسات موتورخانه می توان هم بازدهی را افزایش و هم هزینه های ناشی از خرابی را کاهش داد و در تمام روزهای سال از هوای گرم و مطبوع در خانه بهره مند شد.
موتورخانه ها دارای تجهیزات و قسمت های مختلفی هستند که اجزای اصلی آن را می توان شامل موارد زیر برشمرد:
دیگ و بویلر
دیگ ها، استوانه بزرگ فلزی از جنس چدن یا فولاد هستند که مایعات در آن داغ می شوند و در زیر آن یک مشعل گازسوز قرار دارد. دیگ های حرارت مرکزی از رایج ترین مولدهای گرمایی هستند و انرژی حرارتی از سوخت، گرفته شده و به آن داده می شود. دیگ ها، سه نوع آبگرم، آب داغ و بخار را شامل می شوند. به تعبیر دیگر، بسته به نوع مصرف، آب می تواند در دیگ ها به آب گرم (87 درجه سیلسیوس)، آب داغ (200 درجه سیلسیوس با افزایش فشار آب) و یا بخار تبدیل شود. در موتورخانه ها معمولا از دیگ آبگرم استفاده می شود و آب داغ یا گرم شده برای آبگرمکن ها یا شوفاژ است. همچنین دیگ های آب گرم از نظر جنس و ساخت به دو نوع چدنی و فولادی تقسیم می شوند. از دیگ های چدنی با توجه به مقاومت پایین در برابر فشار و هزینه کمتر آن، در منازل مسکونی و از دیگ های فولادی به دلیل مقاوم بودن در برابر فشار و هزینه بیشتر، در ساختمان های بزرگ استفاده می شود.
چیلر برج خنک کننده
چیلرها، دستگاه های مختص سرد کردن آب و تولید سرما هستند که دو نوع جذبی و تراکمی را شامل می شوند. در این میان، چیلرهای جذبی، به دلیل استفاده از انرژی حرارتی به جای انرژی برق، در بین مهندسان مشاور و مالکان ساختمان های مسکونی و اداری از استقبال بیشتری برخوردارند. این نوع چیلرها، دارای قطعات متحرک کمتری نسبت به نوع کمپرسوری یا تراکمی هستند و به دلیل ماهیت چرخشی پمپ های مورد استفاده، خرابی، هزینه تعمیرات و صدای آنها، کمتر از انواع تراکمی است. در مجموع چیلرهای جذبی از نظر اقتصادی، مزیت های بیشتری نسبت به چیلرهای تراکمی دارند.
منبع کویل دار
این تجهیزات برای تنظیم و گردش هوا، شامل دمنده، عناصر سرمایشی و گرمایشی، فیلتر و صافی ها، تضعیف کننده صدا و دستگاه های تنظیم هوا هستند و با اتصال به سیستم تهویه، هوای دلپذیر و مطبوع را در ساختمان توزیع می کنند. فن کویل و هواساز وسایل توزیع سرما و گرما هستند که از فن کویل برای گرمایش در زمستان و سرمایش در تابستان استفاده می شود. آب سرد و گرم تولید شده در دستگاه های مولد انرژی توسط پمپ و شبکه لوله کشی به فن کویل می رسد و پس از عبور از کویل های پره دار، سرما و گرما را در محیط توزیع می کند.
با توجه به ذکر قسمت های یک موتورخانه، اجزا و تجهیزات اصلی موتورخانه را به طور جزئی تر می توان شامل مبدل های حرارتی، دیگ یا بویلر، چیلر یا خنک کننده، مشعل، پمپ سیرکولاتور، سختی گیر آب، مخزن یا منبع کندانس، هوازدا یا دی ادیتور، منبع مربوط به انبساط سیال، لوله های انتقال دهنده، ترمینال های گرما و سرما، سیستم کنترل هوشمند، سوپاپ ها و نیز مخازن آب بهداشتی برای آشامیدن و شستشو دانست.
هرچند هنوز استفاده از موتورخانه های سنتی در بسیاری از ساختمان ها رایج است اما سیستم های موتورخانه همانند سایر تجهیزات، متناسب با فضای امروزی، پیشرفته تر شده اند و موتورخانه های نسل جدید به صورت سیستم هوشمند موتورخانه ظهور یافته اند. سیستم کنترل هوشمند موتورخانه (BMS)، سامانه ای است که از طریق آن تجهیزات داخل موتورخانه متناسب با نیاز حرارتی داخل ساختمان به کار گرفته می شوند و تشخیص این نیاز از طریق سنسورهای داخل و خارج ساختمان با توجه به شرایط محیطی توسط سیستم هوشمند انجام می گیرد. در واقع، استفاده از این سیستم، امکان تنظیم فعالیت های موتورخانه به صورت اتوماتیک را فراهم می کند. به تعبیر دیگر، موتورخانه های هوشمند، مجهز به عملگرها و سنسورهایی هستند که به سیستم پردازش مرکزی متصل بوده و بر مبنای اطلاعات کسب شده از آنها، برنامه ای به سیستم پردازش مرکزی، داده شده و به موتورخانه ارسال می شود. هدف موتورخانه های هوشمند کاهش مصرف انرژی و افزایش سطح برودتی و حرارتی خودکار برای آسایش ساکنان است. با کاربرد این سیستم ها، علاوه بر کاهش مصرف سوخت موتورخانه، میزان استهلاک تجهیزات کاهش می یابد و آسایش حرارتی داخل ساختمان در حد استاندارد تنظیم می شود.
همگام با ایجاد سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه ها، بر اثر گسترش فناوری های نوین، موتورخانه ها به دلیل ظهور پکیج های کم حجم، دستخوش تحول شدند؛ به گونه ای که پرسش «موتورخانه بهتر است یا پکیج»، یکی از سوالات مطرح در حوزه تاسیسات و سیستم گرمایش ساختمان هاست و در حال حاضر رقابت شدیدی بین استفاده از پکیج دیواری و موتورخانه برای گرم کردن ساختمان وجود دارد. در این رابطه، پکیج، نوعی از سیستم های گرمایشی است که هدف آن گرمایش محیط به کمک سیستم های تبادل گرمایش است و علاوه بر آن، آب گرم یک منزل مسکونی، تجاری و... را تامین می کند.
به منظور انتخاب سیستم حرارتی مناسب برای یک ساختمان، عوامل زیر باید مدنظر قرار گیرد:
بعد از توجه به عوامل یاد شده، بررسی تفاوت ها، مزایا و معایب موتورخانه و پکیج حائز اهمیت است. در این زمینه، معیارهای مهمی مانند نحوه کار و میزان مصرف انرژی موتورخانه و پکیج، هزینه و سرعت نصب، راه اندازی و تعمیر، میزان آلایندگی، کیفیت و مطلوبیت گرما، فضای مورد نیاز و میزان تولید سر و صدا، باید در مقایسه موتورخانه و پکیج مورد توجه قرار گیرند.
در پکیج دیواری، آب با استفاده از سوختن گاز مایع در دستگاه گرم می شود و سپس توسط پمپ سیرکولاتوری داخل پکیج به گردش در آمده و به خاطر لوله کشی های قبلی ساختمان در قالب شوفاژ رادیاتور، کف ساختمان و نیز مصرف برای ظرف شویی، سرویس بهداشتی و ... در یک واحد ساختمانی مجزا قابل استفاده است. این سیستم گرمایشی به دلیل داشتن سنسورهای احتراق و تجهیزات محدود در مقایسه با موتورخانه، موجب صرفه جویی در مصرف سوخت می شود.
در مقابل، چون در موتورخانه از دیگ های بخار آب حجیم استفاده می شود و برای حرارت دیگ ها باید از مشعل متناسب با آنها استفاده کرد، میزان انرژی مصرف شده، بسیار بالاتر از پکیج دیواری در یک ساختمان است. همچنین برای سوخت در موتورخانه، از گاز یا گازوئیل استفاده می شود و پس از داغ شدن آب، دود ناشی از احتراق از طریق دودکش خارج شده و آب داغ توسط پمپ به لوله های تعبیه شده از موتورخانه تا ساختمان و سپس مکان های مصرف مانند آشپزخانه و سرویس بهداشتی منتقل می شود و سپس این حرارت می تواند برای گرمای ساختمان در قالب فن کوئل، رادیاتور شوفاژ و یا سیستم گرمایش از کف به کار رود.
بنابراین تنظیم میزان مصرف انرژی و صرفه جویی در موتورخانه ها به دلیل استفاده افراد زیاد از گرمای آن، بسیار دشوار و هدررفت انرژی به خاطر فضای وسیع و تجهیزات حجیم، بسیار بالا و غیر قابل مقایسه با پکیج دیواری است. با این وجود، از دیدگاه برخی متخصصان، چون موتورخانه می تواند گرمای مورد نیاز برای مکان هایی مانند مجتمع های مسکونی بسیار بزرگ، هتل یا بیمارستان را تامین کند، این میزان مصرف انرژی، قابل قبول است؛ مشروط بر آنکه راه های کاهش مصرف نیز لحاظ شود.
• هزینه و سرعت نصب، راه اندازی و تعمیر موتورخانه و پکیج
هزینه خرید، نصب و راه اندازی پکیج دیواری در مقایسه با هزینه های تهیه و آماده سازی موتورخانه، بسیار پایین تر است. همچنین هزینه های مربوط به مصرف سوخت، سرویس و نگهداری موتورخانه مانند عایق کاری حرارتی لوله ها و لوله کشی چندین برابر پکیج دیواری است. اگر لوله های آب در موتورخانه دچار ترکیدگی یا نشتی شوند باید هزینه بسیار بالایی برای تعمیر و تعویض لوله های آب موتورخانه پرداخت شود در حالی که این هزینه ها، برای پکیج به مراتب پایین تر است.
نکته دیگر اینکه نصب یک پکیج دیواری برای ساختمان کمتر از یک روز قابل انجام است اما نصب و راه اندازی موتورخانه وقت و انرژی زیادی می طلبد. همچنین در صورت بروز مشکل در تجهیزات موتورخانه، مدت زمان طولانی تری در مقایسه با پکیج برای تعمیر قطعات آن باید صرف شود و ممکن است چند روز طول بکشد اما تعمیر پکیج معمولا در یک روز یا چند ساعت قابل انجام است.
• آلایندگی موتورخانه و پکیج
از آنجا که سوخت موتورخانه، گاز و گازوئیل است و معمولا نصب دودکش در موتورخانه ها و نحوه خروج گازهای آلاینده از دودکش دقیقا بررسی نمی شود، میزان آلایندگی موتورخانه بسیار بیشتر از پکیج دیواری است با این حال در صورت استفاده از پکیج دارای دودکش، بررسی عملکرد صحیح آن برای خروج گازهای احتراقی بسیار مهم است و عدم توجه به آن، می تواند موجب مسمومیت، گازگرفتگی و خطرات زیاد برای افراد در یک واحد مسکونی شود.
• کیفیت گرما
کیفیت گرمای موتورخانه به دلیل تولید حرارت در مقیاس وسیع تر، بهتر و مناسب تر از پکیج است. در فصول سرد سال و در مناطق سردسیر، در صورتی که قرار باشد ساختمان با استفاده از رادیاتور شوفاژ و یا گرمایش از کف، گرم شود، احتمالا باید از وسایل حرارتی دیگر برای جبران کمبود گرما استفاده شود.
• میزان سر و صدا
سر و صدای فراوان موتورخانه ها، یکی از مشکلات بزرگ آنها به عنوان منبع حرارتی ساختمان است. این امر، به دلیل استفاده از دیگ بخار و پمپ های آب قوی است. به همین دلیل است که موتورخانه ها را در فضایی خارج از محل سکونت افراد قرار داده و دیوار و سقف آن را عایق کاری می کنند اما سر و صدای پکیج دیواری به اندازه یک آبگرمکن است و قابل مقایسه با موتورخانه نیست. در مجموع، می توان ویژگی های موتورخانه و پکیج که بیانگر مقایسه مزایا و معایب آنهاست، در قالب جدول زیر ارائه کرد:
نقش اصلی در طراحی موتورخانه بر عهده مهندسان مکانیک با گرایش سیالات است و از آنجا که تجهیزات موتورخانه، مکانیکی و الکتریکی هستند، مهندسان مکانیک و کسانی که در این حوزه تخصص و سر رشته دارند و دوره های فنی حرفه ای را سپری کرده اند، مسئول اصلی موتورخانه هستند. همچنین وضعیت قرارگیری تجهیزات مختلف در موتورخانه، به وسیله مهندس طراح تاسیسات تعیین می شود. در این رابطه، موتورخانه ها در ساختمان های بزرگ دارای تعمیرکار مستقر در محل برای رفع مشکلات احتمالی هستند اما ساختمان های کوچک در صورت بروز مشکل از متخصص استفاده می کنند. پیچیدگی های روش عملکرد موتورخانه ساختمان بیانگر این موضوع است که تعمیر مشکلات فنی، نیازمند تکنسین های حرفه ای است و در صورت خود درمانی در تعمیرات موتورخانه، ممکن است یک اشتباه کوچک، برای ساختمان یا واحد صنعتی فاجعه آفرین باشد. استفاده از تکنسین های ماهر که در قالب شرکت ها و حتی اپلیکیشن های تخصصی می توان آنها را جستجو کرد، موجب بهبود کارایی موتورخانه و رفع مشکلات آن خواهد شد.
در این رابطه، برای کارآیی مطلوب موتورخانه ساختمان مسکونی رعایت نکاتی مانند تطابق دادن دیگ و مشعل، نظافت دیگ و رسوب زدایی آن، مجهز کردن موتورخانه به نصب دمپر بارومتریک تنظیم فشار و عایق کردن لوله ها و دیگ، تنظیم کارآیی موتورخانه، تجهیز موتورخانه به سامانه هوشمند کنترل کارکرد و تنظیم دمای آب گرم، نصب انواع ترموستات های موضعی برای کنترل دما و استفاده نکردن از گرمایش دستگاه در فضاهایی که رفت و آمد زیادی در آنها وجود ندارد، ضروری است. همچنین هر سیستم موتورخانه، به یک دریچه در مکانی که در آن مستقر شده، نیاز دارد. این دریچه، برای جلوگیری از گرمای دستگاه و تهویه هوا لازم است. در صورت نصب سیستم موتورخانه ساختمان، در یک محیط بسته مانند زیر زمین، حتما باید دریچه مورد نیاز دستگاه در مکان مورد نظر تعبیه شود.
علاوه بر اینها، همیشه زمانی که می خواهید وارد موتورخانه شوید برای چند ثانیه در را باز بگذارید تا اگر در آنجا، دود و هوای سمی وجود داشته باشد، خارج شود. همواره زمانی که داخل موتورخانه هستید، در آن را کاملا باز بگذارید و از ایمن بودن سیم ها و کلیدهای برق مطمئن شوید. همچنین برای مواقع اضطراری یک کلید برق و کپسول آتش نشانی، بیرون موتورخانه در دسترس قرار دهید.