روند طراحی موتورخانه همگام و به موازات تهیه طرح اولیه معماری و تهیه گزارش توجیهی مرحله اول اغاز می شود. طراحی موتورخانه دارای دو مرحله به هم پیوسته مقدماتی و عالی است.

در مرحله مقدماتی برپایه تخمین های بلوکی، یعنی در نظر گرفتن مساحت پیش بینی شده اولیه و در نظر گرفتن ویژگی های پروژه می توان ظرفیت تحهیزات مولد گرمایش و سرمایش را براورد کرد و به تبع ان ابعاد موتورخانه را تخمین زد. پس از تهیه نقشه های مرحله اول معماری مرحله محاسبات بار های گرمایش و سرمایش اغاز می شود. با انجام این محاسبات امکان بازگشت به تخمین های اولیه و دقیق نمودن انها فراهم می شود. اطلاعات اولیه ای از این دست و تعیین ابعاد برخی از دیگر اماکن و معابر تاسیسات مکانیکی مانند اتاق های هواساز، سقف های کاذب و شفت های اصلی دستمایه طراحی مرحله دوم معماری و تاسیسات قرار خواهند گرفت.

پس از نهایی شدن طرح مرحله دوم معماری، مرحله تهیه نقشه های تاسیسات مکانیکی اغاز می شود و در این میان تهیه نقشه های موتورخانه مرکزی شامل پلان استقرار تجهیزات، پلان فونداسیون تجهیزات، نقشه مسیر جریان، جداول مشخصات فنی تجهیزات و نقشه های جزئیات نصب تجهیزات در دستور کار قرار خواهند گرفت، اما به طور معمول اطلاعات مربوط به موتورخانه های مرکزی پس از تهیه کلیه نقشه های تاسیسات مکانیکی ساختمان و در اخرین مرحله، نهایی می شود. بنابراین طراحی موتورخانه مرکزی نه تنها نقطه اغاز بلکه نقطه پایان طراحی تاسیسات مکانیکی نیز هست.

همان اندازه که نوع و تعداد تجهیزات در تعیین مکان موتورخانه موثر است، تصمیم گیری های اولیه درباره چگونگی مکان از نظر موقعیت و ابعاد نیز بر دقیق نمودن نوع و تعداد تجهیزات در مراحل پایانی طراحی تاثیر گذار است. طبیعی است که برای جبران کمبود مساحت موتورخانه نمی توان از ظرفیت تجهیزات کاست اما در صورت وجود برخی محدودیت های اجتناب ناپذیر می توان بدون لطمه وارد کردن به ظرفیت های رزرو از تجهیزاتی با ظرفیت زیاد و تعداد کم استفاده کرد تا مساحت مورد نیاز کمتر شود.

تجهیزات پرظرفیت حجم بیشتری هم دارند اما به طور معمول سطحی که اشغال می کنند با توجه به فضای سرویس از چند دستگاه با همان ظرفیت، کمتر است. در این تغییر تعداد باید ارتفاع را نیز مد نظر  قرار داد. گاهی نیز قضیه عکس است یعنی به دلیل کوتاهی موتورخانه و یا معابر مجبور می شویم که تعداد تجهیزات حجیمی مانند دیگ یا چیلر را افزایش دهیم تا در صورت امکان با انتخاب تجهیزاتی با حجم کمتر جابه جایی و نصب را اسان و عملی کنیم.

 طراحی موتورخانه تاسیسات مکانیکی ساختمان

انتخاب صحیح سیستم‌های سرمایشی و گرمایشی، مهمترین قسمت بخش طراحی تاسیسات مکانیکی ساختمان است. به طوریکه اگر تمامی محاسبات دیگر از قبیل محاسبات بار ساختمان، لوله کشی‌ها و غیره به درستی انجام شده باشند ولی در نهایت دستگاه‌های سرمایشی و گرمایشی به طرز درستی انتخاب نشوند کل تاسیسات مکانیکی ساختمان تحت الشعاع قرار گرفته و نتیجه‌ی مورد نظر بدست نخواهد آمد. به طور کلی منظور از انتخاب صحیح یک سیستم در نظر گرفتن دو جنبه‌ی فنی و اقتصادی آن است.

بدین مفهوم که یک انتخاب صحیح انتخابی خواهد بود که علاوه بر لحاظ کردن جنبه‌های اقتصادی در آن بتواند به جهت فنی و تکنیکی نیز پاسخگوی نیازهای ساختمان باشد. به عنوان مثال سیستم‌های سرمایش تبخیری جهت ایجاد درجه حرارت‌های پایین مناسب نیستند و یا ممکن است دستگاهی از قبیل پکیج هوایی انبساط مستقیم به جهت بار سرمایشی به درستی انتخاب شده باشند ولی به جهت مقدار هوادهی دارای مشکل باشد‌، دراین صورت نخواهد توانست نیازهای ساختمان را برآورد نماید. بنابراین برای یک انتخاب صحیح باید پارامترهای مختلفی مورد توجه قرار گیرد. دراین قسمت انتخاب صحیح سیستم‌های کمپرسوری تولید برودت نظیر چیلرها و پکیج‌ها بیشتر مورد نظر هستند. برای انتخاب درست این سیستم‌ها باید به دو مفهوم زیر توجه شود:

1- منظور از بار سرمایشی واقعی‌، باری است که از اجزای مختلف ساختمان نظیر جدارهای خارجی، نفوذ هوا، منابع داخلی و غیره ایجاد می شود.

2- منظور از بار سرمایشی اسمی (Nominal)‌؛ ظرفیت اسمی دستگاه است بطوریکه بتواند پاسخگوی مقدار بار واقعی ساختمان باشد.

بنابراین همواره بار اسمی (ظرفیت دستگاه) از بار واقعی (بار ساختمان) بیشتر خواهد بود ولی نکته این است که چه مقدار بیشتر؟

در واقع طراح باید بتواند با محاسبه مقدار بار ساختمان، ظرفیت اسمی دستگاه را به گونه‌ای انتخاب نماید که توانایی پاسخگویی نیاز سرمایشی ساختمان را داشته باشد و از آنجا که بار سرمایشی یک کمیت متغیر با زمان است دستگاه انتخاب شده باید در هر زمان نیاز واقعی ساختمان را برطرف سازد.

انتخاب دستگاه بزرگتر موجب کاهش عمر دستگاه شده و هزینه‌های اولیه و جاری آن را نیز خواهد افزود‌. از طرف دیگر انتخاب دستگاه کوچکتر باعث می‌شود دستگاه هنگامی که ساختمان بیشترين بار سرمایشی را دارد‌؛ توانایی تامین این‌ بار را نداشته باشد‌. عواملی که باید در نظر گرفته شوند تا با داشتن بار واقعی ساختمان‌؛ ظرفیت اسمی دستگاه را بدست آورد‌، عبارتند از:

1- افت‌ها و اصطکاک‌هایی که به واسطه‌ی لوله‌کشی انجام شده در دستگاه و یا عایق نامناسب آن ایجاد می‌شود.

2- کیفیت ساخت دستگاه و مواد مصرفی در ساخت آن.

3- مقدار درجه حرارت سوپرهیت مبرد بعد از اوپراتور و در ورود به کمپرسور.

4- مقدار درجه حرارت سابکول مبرد بعد از کندانسور و در ورود به شیر انبساط.

دو عامل آخر در تعیین ظرفیت دستگاه بسیار مهم‌اند. معمولاً روند انتخاب یک دستگاه به این گونه است که طراح پس از محاسبه  بار سرمایشی (بار واقعی) به کاتالوگ سازنده‌ی مورد نظر مراجعه نموده و ظرفیت دستگاه را انتخاب می نماید. در کاتالوگ‌های سازندگان برای انتخاب دستگاهها معمولاً سه پارامتر زیر وجود دارد:

1- درجه حرارت طرح خارج که کندانسور هوایی دستگاه باید در آن کار کند.

2- درجه حرارت مورد نظر برای طرح داخل که باید توسط دستگاه تامین شود.

3- ظرفیت دستگاه در شرایط فوق.

بنابراین معمولاً طراح با در دست داشتن ظرفیتی که از دستگاه انتظار دارد و با مشخص بودن درجه حرارت‌های طرح داخل و خارج مدل دستگاه و به عبارتی ظرفیت اسمی آن را مشخص می‌نماید در حالیکه با تغییر درجه حرارت‌های سوپرهیت و سابکول در دستگاه قطعاً ظرفیتی که می‌توان از دستگاه بدست آورد متفاوت خواهد بود.

هدف از سوپرهیت نمودن (فوق گرم کردن) گاز مبرد در خروجی اوپراتور آسیبی است که بخار اشباع مبرد به پره‌های کمپرسور وارد می‌نماید. به عبارت دیگر ظرفیت‌های برودتی که برای یک دستگاه در درجه حرارت‌های طراحی مختلف داخل و خارج در کاتالوگ‌های سازندگان ارائه می‌شود؛ با این فرض است که اولاً حالت ترمودینامیکی گاز مبرد خروجی از اواپراتور دستگاه بخار اشباع بوده و ثانیاً حالت ترمودینامیکی مایع مبرد خروجی از کندانسور دستگاه مایع اشباع است. در حالیکه در عمل اگر گاز خروجی از اوپراتور در حالت بخار اشباع باشد، پس از برخورد این بخار با تیغه‌ها یا جداره‌های کمپرسور که با سرعت  بالایی در حال حرکت هستند، رطوبت موجود در بخار اشباع موجب خوردگی کمپرسور شده و در ضمن راندمان کمپرسور را نیز کم خواهد کرد.

بنابراین باید مبرد خروجی از اوپراتور به حالت سوپرهیت (فوق گرم) شده و سپس وارد کمپرسور گردد. سوپرهیت کردن گاز مبرد خروجی از اوپراتور را می‌توان با افزایش طول لوله‌های اواپراتور و یا توسط یک مبدل حرارتی که در خط ساکشن قرار دارد انجام داد. به طور کلی هر 10 درجه سوپرهیت نمودن گاز مبرد خروجی از اواپراتور موجب افزایش یک تا سه درصدی ظرفیت کمپرسور می‌شود. همچنین ظرفیت‌های مندرج در کاتالوگ‌های سازندگان بر این اساس است که حالت ترمودینامیکی مبرد خروجی از کندانسور مایع اشباع است؛ در حالیکه در عمل اگر مایع اشباع از کندانسور خارج و وارد شیر انبساط شود ممکن است در نتیجه کاهش فشاری که در شیر انبساط ایجاد می‌شود به طور ناگهانی به بخار تبدیل شود(Flashing) که باعث کاهش راندمان سیکل تبرید و خرابی شیر انبساط می‌شود.

بنابراین همواره دستگاه به گونه‌ای طراحی می‌شود که حالت ترمودینامیکی واقعی خروجی مبرد از کندانسور، مایع مادون سرد (سابکول) باشد. مادون سرد کردن مبرد می‌تواند از یکی از دو طریق افزایش طول لوله‌های کندانسور و یا مبدل حرارتی در خط ساکشن دستگاه انجام شود. به طورکلی به ازای هر یک درجه مادون سرد کردن مبرد خروجی از کندانسور؛ ظرفیت کمپرسور پنج درصد افزایش می‌يابد.

علاوه بر عوامل فوق افت فشار و دما در خطوط مکش (ساکشن) و دهش (دیسشارج) نیز موجب تغییر ظرفیت دستگاه می‌شود. معمولاً افت تقریبی مجاز سیستم لوله‌کشی سیکل تبرید معادل دو درجه‌ی فارنهایت می‌باشد.

لذا در صورتیکه درجه حرارت تبخیر مبرد در اوپراتور F420 باشد؛ کمپرسور باید بر مبنای درجه حرارت مكش F400 انتخاب شود. به همين ترتيب اگر درجه حرارت كندانس (چگالش ) F1030 باشد، كمپرسور را بايد بر مبناي درجه حرارت چگالش F1050 انتخاب نمود.

به طورکلی درجه حرارت‌های تبخیر و کندانس مبرد نیز نقش بسیار مهمی در ظرفیت دستگاه خواهند داشت. درجه حرارت تبخیر؛ درجه حرارتی است که مبرد در آن درجه حرارت در اواپراتور بخار می‌شود. برای شرایط آسایش معمولاً این درجه حرارت F400 در نظر گرفته می‌شود. به طور تقریبی برای اکثر مبردها به ازای هر ده درجه کاهش درجه حرارت تبخیر از مقدار F400؛ ظرفیت سیکل تبرید حدود 24 درصد کاهش می‌یابد.

درجه حرارت کندانس نیز درجه حرارتی است که مبرد در آن درجه حرارت در کندانسور تقطیر شده و گرمایش را به آب (کندانسورهای آبی) یا به هوا (کندانسورهای هوایی) می‌دهد. این درجه حرارت معمولاً 10تا 15 درجه فارنهایت بیشتر از درجه حرارت خشک محیط خارج در نظر گرفته می‌شود. سازندگان ظرفیت دستگاه‌هایشان را بر اساس درجه حرارت چگالش F1050 ارائه می‌کنند در حالیکه به ازای هر ده درجه افزایش درجه حرارت نسبت به F1050؛ ظرفیت سیکل تبرید حدود 13 درصد کاهش می‌یابد که البته این درصد کاهش برای مبردهای مختلف متفاوت بوده و 13 درصد مربوط به مبرد 22-R  می‌باشد.