تحديد قدرة الأحمال الميكانيكية في المنئآت (الجزء الثاني)

أعمال المصاعد – أعمال تكييف الهواء بالمباني – الطلمبات والسخانات

يتناول الجزء الثاني أعمال تكييف الهواء بالمباني من خلال تناول أعمال التدفئة باستخدام تسخين الهواء بمقاومات كهربائية ووحدات التبريد الخاصة بالمنازل والمنشآت.

د. جمال عبد الحميد الرويني

لتنفيذ أعمال تكييف الهواء بالمباني يلزم الآتي:

• يتم استخدام الهواء لتدفئة أو تبريد حيز لما لذلك من فوائد محددة منها أن تحريك الهواء في المكان يضمن تحقيق شروط ذات نسق واحد وانتشار متساو لدرجات حرارة مناسبة في كل أجزاء البيت.
• يتم دفع هواء خارجي إلى المكان لتقليل الروائح الكريهة أو يتم سحب الهواء خارج الأماكن باستخدام مراوح سحب كما في المطابخ والمغاسل وفي الحمامات.
• يمكن اللجوء إلى تكييف الهواء مركزيا ونقله إلى الأماكن المراد تكييفها باستخدام مجاري ومخارج هواء.
• قد يحتاج الأمر إلى استخدام نظم لترطيب الهواء المكيف صيفا وقد يتطلب الأمر استخدام نظم لنزع الرطوبة منه.
• يجب أن تكون المحركات المستخدمة في إدارة المراوح بقدرة كهربائية كافية للتغلب على احتكاك الهواء بالجدران الداخلية لمجاري الهواء سواء للتغذية أوالرجوع ومن خلال ملفات التكييف سواء كانت للتبريد أو التدفئة وكذلك للتغلب على الاحتكاك في الفلاتر ومخارج الهواء وحواكمها (Control dampers).

أ- أعمال التدفئة باستخدام تسخين الهواء بمقاومات كهربائية

• من الممكن استخدام سخانات بمقاومات كهربائية في الغرف المختلفة كل منها يعمل بحاكم لدرجة الحرارة (Thermostat) وذلك لضبط درجة الحرارة عند القيمة المطلوبة.
• يمكن تخفيض درجة الحرارة بالغرف غير المستخدمة أوحتى يمكن فصل السخانات عنها باستخدام مفتاح، أما الحجرات غير المشغولة مثل غرف النوم أثناء ساعات النهار، فتكون مفصولة ولا يتم تشغيل التدفئة بها إلا في حينه للوصول إلى درجة الحرارة المطلوبة.

جدول رقم (4): قدرات وحدات السخانات المستخدمة في وحدات التدفئة الكهربائية

قدرة السخانات (وات)	السعة الحرارية (و.ج.ب/ ساعة)	عرض الوحدة (مم)	طول الوحدة (مم)	المساحة المخدومة (م2)
350	1194	200	355	2
750	2559	200	750	4 – 6
2000	6824	200	1500	12 – 16

 

جدول رقم (5): قدرات وحدات التكييف طراز شباك بسخانات كهربائية (الضاغط لا يعمل)

القدرة الحرارية		القدرة بدون سخانات (تبريد فقط) ك.و.	القدرة مع السخانات (ك.و.)	جهد التشغيل (فوت/ هرتز/ عدد الأطوار)	المساحة المخدومة (م2)
و.ج.ب/ ساعة	(طن تبريد)
1200	1	1,540	2,200	220/ 50/ 1
1800	1,5	2,365	3,750	220/ 50/ 1	15 – 18
24000	2	3,350	4,325	220/ 50/ 1	20 – 25
36000	3,00	4,00	5,00	220/ 50/ 1	25 – 30
				380/ 50/ 3

 

يبين جدول (14) قدرات السخانات المستخدمة في وحدات تدفئة المنازل من النوع الحائطي، ويمكن بناء مجموعات منها داخل وحدة السخانات الواحدة أو تكرار الوحدات داخل المكان الواحد.

ب- وحدات التبريد للمنازل

يتم تبريد المنازل الصغيرة بطريقة بسيطة باستخدام وحدة تتكون من ضاغظ (كباس) ومكثف ومبخر ودائرة وسط التبريد وباستخدام تبريد الهواء بالهواء.

وكما هو موضح في الشكل رقم “والذي يوضح رسما تخطيطيا لجهاز تكييف الهواء من نوع الشباك (Window type AC) وبه عادة ثلاثة محركات واحدة لمروحة المبخر والثاني لمروحة تبريد المكثف والثالث لضاغط وسط التبريد (الفريون).

• يمكن عكس دورة وسط التبريد لتسخين الهواء بالمكان المراد تكييفه شتاء باستخدام نفس الضاغط ويسمى الجهاز في هذه الحالة مضخنة حرارية (Heat pump) كما يمكن استخدام سخان كهربائي أمام مروحة المبخر مع فصل الضاغط ومروحة المكثف شتاء في هذه الحالة.
• تكون وحدات الشباك ذات السخانات الكهربائية عادة بالسمات والقدرات المبينة في جدول (5) وذلك للوحدات المزودة بسخانات كهربائية للتدفئة.
• يمكن وضع المكثف ذي الضوضاء العالية نوعا ما في مكان بعيد عن المبخر بالنسبة لدائرة التكييف وبالتالي الحصول على مكيف أكثر ملائمة وراحة وينتج ما يسمى بالوحدة المنفصلة (Split unit) وكما هو مبين في الشكل رقم (12)

شكل رقم (11): دائرة التبريد في وحدة تكييف هواء طراز شباك

جدول رقم (6): سعات وقدرات الوحدات المنفصلة (الكباس لا يعمل)

القدرة الحرارية		قدرة الوحدة الكهربائية		جهد التشغيل	المساحة المخدومة (م2)
و.ج.ب/ ساعة	(طن تبريد)	تبريد فقط (ك.و.)	بالسخان الكهربائي (ك.و.)
1200	1	1,540	1,5	220/ 5/ 1
1800	1,5	1,930	1,6	220/ 5/ 1	15 – 18
24000	2	2,670	2,670	220/ 5/ 1	20 – 25
36000	3,00	3,745	4,20	220/ 5/ 1	25 – 30
42000	3,5	3,5	4,50	380/ 5/ 3	35 – 40
48000	4	4,5	5,00	380/ 5/ 3	40 – 50
60000	5	6,25	7,00	380/ 5/ 3	50 – 60

• يمكن عكس دورة وسد التبريد ليسخن الهواء بالمكان المراد تكييفه كما يمكن أيضا استخدام سخان كهربائي أمام مروحة المبنى.

بين الشكل 13 بعض طرق تركيب الوحدة الداخلية والوحدة الخارجية لوحدات التكييف المنفصلة.

يبين جدول (6) سعات وقدرات الوحدات المنفصلة والتي يمكن أن تكون وحدات حائطية أو سقفية (Exposed floor or ceiling unit) غاطسة فوق السقف المستعار  (Concealed unit).

يمكن بناء وحدات منفصلة حتى سعة 15 طن تبريد مزودة بعدد 2 كباس قدرة 7 ك.و. بمروحة مكثف قدرة 0,44 ك.و. ومروحة مبخر تكون قدرتها في حدود 2,25 ك.و.

ملحوظة: في حالة عمل السخانات الكهروبائية فإن الضاغط لا يعمل.

(ت) الوحدات القائمة بذاتها (Package unit)

• يمكن بناء وحدات تكييف هواء قائمة بذاتها للتدفئة والتبريد وتكون الوحدة إما رأسية أو أفقية كما يمكن وضعها إما على السطح أو بالبدروم.
• يتم عادة نقل الهواء المكيف منها باستخدام شكبة مجاري هواء معزولة لهواء التغذية وهواء الراجع وكما هو واضح في الأشكال المبينة في الشكل رقم 14 .

ث- التكييف المركزي (Central station conditioning)

• يؤدي هذا النوع من التصميم إلى التوفير في استخدام المعدات والاقتصاد في الطاقة إلى أقصى درجة، ويتم استخدامه في المباني الكبيرة ذات الإشغال العالي مثل الفنادق والمستشفيات والمسارح الكبيرة.
• يتم في هذا النظام استخدام مولدات الماء المنتج (water chillers) التي تكون إذا ذات كباسات ترددية (Reciprocating) أو حلزونية (Screw) أو (Air handling units) والتي تحتوي على قطاعات لمراوح تغذية الهواء وراجع الهواء (supply and return air fans) وقطاع ملف التبريد (الذي يتم تغذيته بالماء المثلج) وقطاع ملف التسخين (قد يكون التسخين باستخدام ملف يغذي من ماء ساخن من غلاية أو يكون التسخين كهربائيا باستخدام مقاومات) وقطاع ترشيح الهواء وقطاع ضبط درجة الرطوبة النسبية بالهواء المكيف.

شكل رقم (12): رسم تخطيطي لدائرة الوحدة المنفصلة

شكل رقم (13): الوحدات المنفصلة (stinU tilpS)

شكل رقم (14): الوحدات المنفصلة (Spilt Unit)

• تبني هذه الوحدات إذ ا كان مكثفها يبرد بالهواء حتى 350 طن تبريد واذا أكبر من ذلك إذ ا كان يبرد الماء باستخدام أبراج تبريد.
• يبين الشكل 15 رسما تخطيطيا لدائرة تكييف مركزي باستخدام وحدة تثليج مياه ووحدة مناولة هواء ودائرة تسخين باستخدام غلاية مياه ساخنة.
• يبين الشكل 17 وحدة تثليج مياه يبرد مكثفها بالهواء وتحتاج إلى قدرة كهربائية للضواغط ولمراوح تبريد المكثف ثم تحتاج إلى قدرة للمعدات الملحقة بها مثل وحدة أو وحدات مناولة الهواء (Air handling units) وكذلك طلمبة المياه المثلجة.
• يبين جدول (7) بعض البيانات الضرورية في تحديد قدرة نظام التكييف والإضاءة المختلفة والتي تفيد مبدئيا في تحديد القدرات المطلوبة عند التخطيط.

ويلاحظ أن القيم الواردة بالجدول فيما يخص التبريد وكمية الهواء المطلوب وتغييرها في المكان هي على أساس أن درجة حرارة الهواء الخارجي عادية (35م) وفي حالة إذا ما تغيرت درجة الحرارة عن ذلك تتغير القيم في الجدول.

• يبين الشكل رقم 18 برج تبريد يخدم مبنى كبير ويتم رفع المياه إلى البرج باستخدام طلمبات.
• يمكن أن تصل سعات وحدات تثليج المياه حتى 850 طن تبريد وقد تعمل بجهد تشغيل 380 فولت/ 50 هرتز/ ثلاثي الأطوار، ويتم تقويم محرك الضاغط بطريقة ستار/ دلتا أو التقويم اللين (Soft starters) وتوجد وحدات تعمل بجهود تشغيل 3300 فولت، 6600 فولت، وقد تصل قدرة المحرك في الوحدات الكبيرة إلى 750 ك.و. وكما هو موضح في شكل (1 – 19).
• توجد حاليا في التركيبات وحدات تستخدم التبريد بالامتصاص (Cooping by Absorption) وتصل سعاتها حتى 1000 طن تبريد حيث يتم إنتاج ماء مثلج باستخدام بخار أو حتى إشعال نار مباشرة (Direct fire) لتسخين محلول ملحي (Lithium bromide) في عملية إعادة توليد الملح بعد نزع بخار الماء من المحلول والحصول على وسط مائي ذو درجة حرارة منخفضة يقوم بتبريد الماء وتثليج لاستخدامه في تكييف هواء المبنى.

شكل رقم (15): رسم تخطيطي لدائرة التكييف المركزي باستخدام وحد تثليج مياه يبرد مكتفها بالهواء وبها وحدات مناولة الهواء تحتوي علي قطاعين لمروحة التغذية وسحب هواء الراجع

شكل (17): وحدة تثليج مياه بضاغط (كباس) طارد مركزي بقدرات حتي 850 طن تبريد ويبرد مكثفها بالماء باستخدام برج تبريد

شكل (18): وحدة تبريد بالامتصاص

• يتم تبريد مكثفات هذه الوحدات بالماء ويستخدم لهذا الغرض أبراج تبريد ذات مراوح ضخمة ومزودة بطلمبات مياه ضخمة أيضا حسب سعة الوحدة.
• يبين الشكل رقم 18 رسما تخطيطيا لدائرة التبريد في وحدة التبريد بالامتصاص.
• تحتاج وحدات التبريد بالامتصاص لمصدر قوة كهربائية أصغر بشكل ملحوظ للاستغناء عن القدرة الضخمة اللازمة للضواغط مقارنة بحالة الوحدات الكهربائية وتحتاج هذه الوحدة فقط إلى قدرة كهربائية فقط لتغذية الطلمبات وهي طلمبات مياه المبخر وطلمبتي المحلول وطلمبات أبراج التبريد.

يبين الشكل رقم 19 صورة لوحدة تثليج مياه بالامتصاص سعة 330 طن تبريد ولا تحتاج إلى قدرة كهربائية أكبر من 40 ك.و.