أنواع وتطبيقات تكييف الهواء

تكييف الهواء أو HVAC هو اختصار لكلمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء والتي تعني التدفئة والتبريد والتهوية وتحسين جودة الهواء لتحقيق ظروف مريحة. تختلف هذه الشروط باختلاف المستخدمين. يجب أن يتمتع نظام تكييف هواء المبنى الكامل بالقدرة على التبريد والتدفئة والترطيب أو إزالة الرطوبة وتصفية الهواء لتوفير الظروف المثالية للشاغلين. يمكن إجراء هذه العملية بطرق مختلفة وبمعدات مختلفة. على سبيل المثال، يمكن تنفيذ جميع العمليات في وحدة واحدة مضغوطة، أو يمكن استخدام عدة وحدات منفصلة بالتزامن مع بعضها البعض. ولكن بشكل عام، يمكن تشغيل أنظمة تكييف الهواء على الوضع المائي بالكامل، والهواء الكامل، والوضع المختلط (ماء-هواء)، ووضع التمدد المباشر (DX). وتختلف تجهيزات كل من هذه الطرق وتصميمها عن بعضها البعض، وبحسب ظروف المشروع يمكن اختيار إحداها.

في نظام تكييف الهواء الشامل أو القنوات، يتم تصنيع القنوات من الألواح المجلفنة، والتي غالبًا ما يتم وضعها خلف الجدران وفي السقف المستعار للمبنى. ومهمة هذه القنوات هي توجيه تدفق الهواء البارد والساخن والنقي من المكيف أو أجهزة القنوات الأخرى مثل غسالة الهواء والزنت وغيرها إلى أجزاء مختلفة من المبنى. تنقسم أنظمة الهواء بالكامل إلى فئتين: حجم الهواء الثابت (CAV) وحجم الهواء المتغير (VAV). في نظام CAV يتم نقل معدل التدفق الحجمي للهواء المكيف إلى الموقع المطلوب بشكل ثابت وموحد، ولتغيير الطاقة الحرارية يتم تغيير درجة حرارة الخرج من النظام؛ لكن في نظام VAV من الممكن تغيير تدفق الهواء لتغيير قدرة النظام وتعتبر درجة حرارة النظام ثابتة.

نظام تكييف الهواء أحادي المنطقة هو نظام قادر فقط على توفير ظروف درجة الحرارة المناسبة لمنطقة أو منطقة واحدة. غالبًا ما يستخدم هذا النظام في المباني السكنية والمتاجر الكبيرة. ومن الأمثلة على هذا النظام، يمكننا أن نذكر أجهزة تكييف الهواء على السطح والمعروفة باسم حزمة السقف أو حزمة الوحدة. تتميز هذه الأجهزة بمزايا مثل سهولة التصميم والتركيب والصيانة، بالإضافة إلى انخفاض التكلفة الأولية مقارنة بأنظمة تهوية مجاري الهواء الأخرى. ولكن بما أنها منطقة واحدة، فهي غير قادرة على توفير ظروف درجات حرارة مختلفة في مجموعة واحدة. ولذلك فإن هذا النظام لن يكون مناسبًا لأماكن مثل الفنادق.

في نظام تكييف الهواء متعدد المناطق مع محطة إعادة التسخين، تمت تجربة إزالة ملف التبريد الخاص بالمناطق. ولهذا الغرض يتم ضبط درجة حرارة مكيف الهواء (AHU) بواسطة ملف التبريد الرئيسي على أقل درجة حرارة تتطلبها المناطق، وبالنسبة للمناطق التي تحتاج إلى درجة حرارة أعلى، يتم استخدام ملف التسخين المقابل لكل منطقة لإعادة التسخين . وفي بعض الحالات، يتم استخدام عناصر التسخين بدلاً من ملفات إعادة التسخين. والميزة الرئيسية لهذا النظام هو التخلص من الملفات الموضوعة في كل منطقة، مما يؤدي إلى تقليل المساحة المطلوبة وأيضا انخفاض كبير في التكاليف الأولية للنظام. لكن عيبها الرئيسي هو مسألة هدر الطاقة؛ لأنه في هذه الطريقة من الضروري تقليل درجة الحرارة الكلية للهواء الخارج من المكيف إلى أدنى مستوى مطلوب، وزيادتها مرة أخرى عن طريق ملف إعادة التسخين لبعض المناطق.

تم في هذه الطريقة استخدام مزايا النظامين السابقين. وبهذه الطريقة يتم إنشاء مسارين منفصلين ومتوازيين للهواء الساخن والبارد باستخدام ملفات التسخين والتبريد، ويتم أخذ فرع من كل من هذين المسارين لكل منطقة. تدخل هذه الفروع إلى صندوق يسمى صندوق الخلط وباستخدام مكونات التحكم المدمجة فيه تصل درجة حرارة الهواء الخارج منه إلى درجة الحرارة المطلوبة لكل منطقة. ولذلك يتم تقليل هدر الطاقة بهذه الطريقة.

يستخدم نظام تكييف الهواء ذو ​​حجم الهواء المتغير مع درجة حرارة ثابتة على نطاق واسع في المجمعات المكتبية. في هذه الطريقة، على عكس الأنظمة المقدمة، تكون درجة حرارة الملفات ثابتة، ولتغيير الطاقة الحرارية، يتم تغيير معدل تدفق الهواء لكل منطقة. غالبًا ما يتم تغيير معدل التدفق هذا بواسطة المخمد والمشغل المقابل له. التخطيطي لهذا النظام يشبه إلى حد كبير نظام المنطقة الواحدة، مع الاختلاف في أن تدفق الهواء الوارد إلى كل منطقة يمر عبر صندوق VAV قبل الدخول. هذا الصندوق هو المسؤول عن تنظيم معدل تدفق التدفق، وحسب احتياجات كل منطقة فإنه يقلل أو يزيد من معدل التدفق. وتجدر الإشارة إلى أن درجة حرارة ملفات التدفئة والتبريد الخاصة بمكيف الهواء ثابتة ولا تتغير.

في نظام تكييف الهواء الأنبوبي أو المائي بالكامل، لا يتم استخدام مجاري الهواء، ويتم نقل الطاقة الحرارية أو التبريد عن طريق الأنابيب من غرفة محرك التدفئة والتبريد إلى وحدات توزيع الحرارة مثل ملفات المروحة والمشعات ووحدة التدفئة الأرضية تنتقل السخانات وما إلى ذلك ولذلك فإن من المزايا الكبيرة لهذه الأنظمة هو زيادة مساحة البناء بسبب التخلص من مجاري الهواء الكبيرة. في هذه الأنظمة يتم مراعاة جهاز توزيع الحرارة (مثل ملف المروحة) لكل منطقة، ويتم توصيلها جميعها عبر الأنابيب إلى وحدات التبريد المركزية مثل المبردات ووحدات التدفئة مثل غرفة المحرك. من خصائص نظام الماء بالكامل مقارنة بنظام الهواء بالكامل هو الاختلاف الكبير في السعة الحرارية للماء مقارنة بالهواء. وهذا يعني أن هناك حاجة إلى كمية أقل بكثير من الماء لتوفير الحرارة أو البرودة لحجم معين من البيئة. ولذلك فإن أنابيب المياه (مقارنة بقنوات الهواء) تكون ذات حجم أصغر.

تتكون ملفات المروحة من أربعة مكونات رئيسية وهي جسم ملف المروحة وملفات التبريد والتدفئة ومروحة الجهاز ونظام التحكم الخاص بها. هناك أنواع مختلفة من ملفات المروحة، من بينها، يمكن ذكر كيفية وضعها على الأرض والسقف والجدار، وكذلك التثبيت السطحي أو المدمج. يتم توصيل ملف التسخين الخاص بالنظام بغرفة المحرك أو حزمة التسخين، ويتم توصيل الملف البارد بالمبرد أو المبرد الصغير. بعد اكتشاف درجة الحرارة المطلوبة بواسطة منظم الحرارة، يتم إنشاء تدفق الماء الساخن أو البارد إلى ملف الجهاز وتبدأ مروحة الجهاز في العمل. يتم تصنيع معظم ملفات المروحة في نوعين من أنبوبين وأربعة أنابيب. في ملف المروحة ثنائي الأنابيب، يدخل الماء الساخن أو البارد إلى الملف من أنبوب واحد ويخرج من الأنبوب الآخر. ولكن في ملف المروحة ذو الأربعة أنابيب، يمكن تغذية كلا الملفين في وقت واحد في جميع الفصول. كما أن هناك نماذج ثلاثية الأنابيب يتم فيها إرجاع أنابيب المياه الساخنة والباردة بشكل مشترك ومن أنبوب واحد، إلا أن استخدام هذه الأنواع من ملفات المراوح أقل بكثير.

تعد المشعاعات والتي تعرف أيضًا بالتسخين من أكثر طرق التدفئة شيوعًا والمعروفة، ولها أنواع مختلفة منها الحديد الزهر والفولاذ والألمنيوم. يرجع نوع الألومنيوم الخاص به إلى وزنه الخفيف، وكفاءته الحرارية العالية، ومقاومته الأفضل للتآكل، ومزيد من الجمال، وتطبيقه على نطاق أوسع. تقوم المشعات بنقل الحرارة إلى البيئة المحيطة عن طريق تمرير الماء الساخن عبر الأنابيب الداخلية الخاصة بها. أداءها مشابه جدًا لملفات المروحة، مع اختلاف أنها لا تحتوي على مروحة منفاخ.

التدفئة تحت البلاط هي نظام تدفئة جديد نسبيًا يعمل على تسخين الهواء في الغرفة دون الحاجة إلى تركيب جهاز منفصل لتوزيع الحرارة. ولهذا الغرض من الضروري عزل أرضية الغرفة وتركيب أنابيب خاصة على شكل حلزوني وبترتيب خاص على الأرض. غالبًا ما يتم استخدام السيراميك أو الباركيه في هذه الأنابيب بعد صب الخرسانة. الميزة الأكثر أهمية للتدفئة تحت الأرضية هي التوزيع الموحد للحرارة في جميع أنحاء الغرفة. ولكن من ناحية أخرى، فإن مدة تسخين البيئة المطلوبة أطول بكثير من التسخين بواسطة المبرد وملف المروحة. تجدر الإشارة إلى أنه لتوزيع الماء الساخن في أنابيب التدفئة الأرضية، يتم استخدام مجمعات خاصة لهذا النظام، وهي مجهزة بمقياس التدفق. تعمل مقاييس التدفق هذه على موازنة نظام الأنابيب وستؤدي إلى توزيع متساوي للحرارة.

يتم إنشاء نظام الهواء والماء من خلال الجمع بين نظامين من كل الماء وكل الهواء للاستفادة من مزايا هذين النظامين لتحقيق نظام أفضل. ولذلك فإن نظام الهواء المائي يوفر الهواء النقي المطلوب في نفس الوقت، ويكون حجمه المشغول أصغر من نظام الهواء الكامل. إحدى المجموعات الفرعية لهذا النظام هي ملفات مروحة القناة، حيث يدخل الهواء النقي الذي تحتاجه وحدة تكييف الهواء أولاً إلى ملف المروحة ثم يتم إرساله إلى المساحة المطلوبة. تجدر الإشارة إلى أنه في هذه الطريقة، يقع العبء الرئيسي لتوفير الحرارة أو التبريد على عاتق ملف المروحة وستكون وحدة تكييف الهواء مسؤولة فقط عن عملية التسخين المسبق.

نظام التوسيع المباشر هو نوع آخر من أنظمة تكييف الهواء يستخدم لنقل الحرارة بين البيئة الداخلية والخارجية. في هذا النظام، يتم استخدام المبرد بدلاً من الماء أو سائل الهواء. ولذلك، فإن مادة التبريد الخارجة من المكثف تدخل مباشرة إلى المبخر وتمتص الحرارة. أنابيب هذا النظام مصنوعة بالكامل من النحاس، وبما أن التبادل الحراري يتم بدون وسطاء فإن الفاقد أقل وكفاءة هذا النوع من الأنظمة ستكون عالية. اقرأ المزيد عن ما هو المبرد وأنواع المبردات. ومن مزايا هذا النظام يمكننا أن نذكر تقليل مسار الأنابيب وفقدان الحرارة الناتج عنها، وانخفاض تكلفة التركيب والتشغيل، وعدم الحاجة إلى مروحة ومضخة، وزيادة كفاءة النظام، وزيادة عمر الأجزاء مقارنة بجميع الأجهزة. -نوع الماء. أنواع أنظمة التمدد المباشر هي: نظام VRF، المبرد ومكيف الهواء، حزمة السقف، القناة المنفصلة والمقسمة.