يجب على العاملين في مجال التبريد فهم المعرفة التمهيدية الكلاسيكية!

1. معرفة أساسية بتكييف الهواء المركزي

1. ما هو المبرد وما هو مبدأ عمله؟

المادة العاملة التي تنقل الحرارة بين الجسم المراد تبريده والوسط المحيط، ثم تنقل الحرارة من الجسم المراد تبريده إلى الوسط المحيط في الثلاجة التي تقوم بدورة التبريد. ويعتمد مبدأ عملها على امتصاص المُبرِّد للحرارة من الجسم المراد تبريده في المبخر ثم تبخره.

2. ما هو المبرد الثانوي وما هو مبدأ عمله؟

المادة الوسيطة التي تنقل قدرة التبريد لجهاز التبريد إلى الوسط المبرد. على سبيل المثال، يتم تبريد الماء المبرد المستخدم عادةً في أجهزة تكييف الهواء في المبخر، ثم يُنقل لمسافات طويلة لتبريد الأجسام التي تحتاج إلى التبريد.

3. ما هي الحرارة المحسوسة؟

أي أن الحرارة التي تُسبب تغيراً في درجة الحرارة دون تغيير شكل المادة تُسمى الحرارة المحسوسة. ويمكن قياس تغيرات الحرارة المحسوسة باستخدام أجهزة قياس درجة الحرارة.

4. ما هي الحرارة الكامنة؟

الحرارة التي تُسبب تغيراً في حالة المادة (وتُعرف أيضاً بالتحول الطوري) دون تغيير درجة حرارتها تُسمى الحرارة الكامنة. ولا يُمكن قياس تغيرات الحرارة الكامنة باستخدام أجهزة قياس درجة الحرارة.

5. ما هو الضغط الديناميكي، والضغط الساكن، والضغط الكلي؟

عند اختيار مكيف هواء أو مروحة، غالباً ما يتم مواجهة المفاهيم الثلاثة للضغط الساكن والضغط الديناميكي والضغط الكلي.

الضغط الساكن (π): يُعرف الضغط الناتج عن اصطدام جزيئات الهواء بجدار الأنبوب بسبب حركتها غير المنتظمة بالضغط الساكن. عند حساب الضغط الساكن، يُسمى الضغط الساكن المطلق عند اعتبار الفراغ المطلق نقطة الصفر. أما الضغط الساكن النسبي، فيُسمى الضغط الساكن النسبي عند اعتبار الضغط الجوي صفرًا. ويُشير الضغط الساكن للهواء في مكيف الهواء إلى الضغط الساكن النسبي. يكون الضغط الساكن موجبًا عندما يكون أعلى من الضغط الجوي، وسالبًا عندما يكون أقل منه.

الضغط الديناميكي (Pb): يشير إلى الضغط المتولد عند تدفق الهواء. طالما أن الهواء يتدفق في قناة التهوية، فسيكون هناك ضغط ديناميكي معين، وستكون قيمته موجبة دائمًا.

الضغط الكلي (Pq): الضغط الكلي هو المجموع الجبري للضغط الساكن والضغط الديناميكي: Pq = Pi + Pb. يمثل الضغط الكلي إجمالي الطاقة التي يمتلكها متر مكعب واحد من الغاز. إذا استُخدم الضغط الجوي كنقطة بداية للحساب، فقد يكون موجبًا أو سالبًا.

2. تصنيف مكيفات الهواء

1. ما هي أنواع مكيفات الهواء التي يمكن تقسيمها حسب الغرض من استخدامها؟

مكيف هواء مريح: يتطلب درجة حرارة مناسبة وبيئة مريحة، ولا توجد متطلبات صارمة بشأن دقة ضبط درجة الحرارة والرطوبة، ويستخدم في المنازل والمكاتب والمسارح ومراكز التسوق والصالات الرياضية والسيارات والسفن والطائرات وما إلى ذلك.

مكيف هواء العمليات: يتطلب ضبط درجة الحرارة بدقة عالية، بالإضافة إلى مستوى عالٍ من نقاء الهواء. يُستخدم في ورش إنتاج الأجهزة الإلكترونية، وورش إنتاج الأدوات الدقيقة، وغرف الحاسوب، والمختبرات البيولوجية، وغيرها.

2. وفقًا لطريقة معالجة الهواء، ما هي الأنواع التي يمكن تقسيمها إليها؟

التكييف المركزي: تتركز معدات معالجة الهواء في غرفة التكييف المركزية، ويتم إرسال الهواء المعالج إلى نظام التكييف في كل غرفة عبر قناة التهوية. وهو مناسب للأماكن ذات المساحات الكبيرة والغرف المتقاربة، حيث تكون أحمال الحرارة والرطوبة متقاربة نسبيًا في كل غرفة.

نظام تكييف شبه مركزي: نظام تكييف يجمع بين وحدة تكييف مركزية ووحدات طرفية لمعالجة الهواء. يتميز هذا النظام بتعقيده النسبي وقدرته على تحقيق دقة عالية في ضبط الهواء، مما يجعله مناسبًا للورش والمختبرات التي تتطلب دقة عالية في ضبط الهواء.

نظام تكييف جزئي: يحتوي كل غرفة على وحدة تكييف خاصة بها، مثل مكيف الهواء المنفصل. كما يمكن أن يكون نظامًا يتكون من وحدات تكييف هواء مزودة بملفات مروحة وأنابيب لتزويد المياه الباردة والساخنة مركزيًا، حيث يمكن لكل غرفة ضبط درجة حرارتها حسب الحاجة.

3. وفقًا لقدرة التبريد، إلى أي أنواع يمكن تقسيمها؟

وحدات تكييف الهواء واسعة النطاق: مثل وحدات تكييف الهواء ذات التجميع الأفقي من نوع الرشاشات، ووحدات تكييف الهواء المبردة بالسطح، المستخدمة في ورش العمل الكبيرة ودور السينما وما إلى ذلك.

وحدات تكييف الهواء متوسطة الحجم: مثل مبردات المياه ومكيفات الهواء الخزائنية، وما إلى ذلك، المستخدمة في ورش العمل الصغيرة وغرف الكمبيوتر وقاعات المؤتمرات والمطاعم وما إلى ذلك.

وحدات تكييف هواء صغيرة: مكيفات هواء من النوع المنفصل للمكاتب والمنازل ودور الضيافة وما إلى ذلك.

4. ما هي أنواع مكيفات الهواء التي يمكن تقسيمها وفقًا لحجم الهواء النقي؟

نظام المرور الواحد: الهواء المعالج هو هواء نقي، يتم إرساله إلى كل غرفة لتبادل الحرارة والرطوبة ثم يتم تصريفه إلى الخارج، بدون قنوات هواء عائد.

النظام المغلق: هو نظام يتم فيه إعادة تدوير جميع الهواء الذي تتم معالجته بواسطة نظام تكييف الهواء ولا يتم إضافة أي هواء نقي.

النظام الهجين: الهواء الذي يتعامل معه مكيف الهواء هو مزيج من الهواء الراجع والهواء النقي.

5. هل يتم تصنيفها وفقًا لسرعة إمداد الهواء؟

نظام عالي السرعة: سرعة الرياح في قناة الهواء الرئيسية تتراوح بين 20-30 متر/ثانية.

نظام منخفض السرعة: سرعة الرياح في قناة الهواء الرئيسية أقل من 12 م/ث.

3. المصطلحات الشائعة لأجهزة تكييف الهواء

1. سعة التبريد الاسمية

تُسمى الحرارة التي يتم إزالتها من مساحة أو غرفة بواسطة مكيف الهواء في ظل ظروف التبريد الاسمية لكل وحدة زمنية بسعة التبريد الاسمية.

2. السعة الحرارية الاسمية

الحرارة المنبعثة من مكيف الهواء إلى مساحة أو غرفة في ظل ظروف التدفئة الاسمية لكل وحدة زمنية.

3. نسبة كفاءة الطاقة (EER)

قدرة التبريد لكل وحدة من طاقة دخل المحرك. وهي تعكس نسبة قدرة التبريد لمكيف الهواء إلى طاقة التبريد أثناء عملية التبريد، ووحدتها واط/واط.

4. معامل الأداء (COP)

قيمة معامل الأداء (COP) لضاغط التبريد، أي: سعة التبريد لكل وحدة طاقة عمود الدوران.

5. وحدات قياس تكييف الهواء الشائعة والتحويلات:

كيلوواط واحد (KW) = 860 سعر حراري (Kcal/h).

سعر حراري كبير (كيلو كالوري/ساعة) = 1.163 واط (واط).

1 طن تبريد (USRT) = 3024 كيلو كالوري (كيلو كالوري/ساعة).

1 طن تبريد (USRT) = 3517 واط (W).

4. مكيفات الهواء الشائعة

1. مبرد مبرد بالماء

يُعدّ المبرد المائي جزءًا من وحدة التبريد في نظام التكييف المركزي. يُستخدم الماء كمادة تبريد، ويُطلق عليه اسم المبرد، ويتم تبريد المكثف عن طريق تبادل الحرارة وتبريد الماء ذي درجة الحرارة العادية. لذلك، يُطلق عليه اسم وحدة التبريد المائي، بينما يُطلق على عكسه وحدة التبريد الهوائي. يُحقق مكثف وحدة التبريد الهوائي التبريد عن طريق التهوية القسرية وتبادل الحرارة مع الهواء الخارجي.

2. نظام VRV

نظام VRV هو نظام تدفق متغير للمبرد. يتكون من مجموعة من الوحدات الخارجية، تشمل وحدات وظيفية، ووحدات ذات سرعة ثابتة، ووحدات لتحويل التردد. من خلال توصيل نظام الوحدات الخارجية بالتوازي، يتم تجميع أنابيب التبريد في نظام أنابيب واحد، مما يسهل مطابقته مع سعة الوحدة الداخلية.

يمكن توصيل ما يصل إلى 30 وحدة داخلية بمجموعة واحدة من الوحدات الداخلية، ويمكن تعديل سعة الوحدة الداخلية في حدود 50٪ إلى 130٪ من سعة الوحدة الخارجية.

3. آلة الوحدات النمطية

تم تطوير هذه الآلة المعيارية استنادًا إلى نظام VRV، حيث تحوّل خط أنابيب الفريون التقليدي إلى نظام مائي، وتدمج الوحدتين الداخلية والخارجية في وحدة تبريد واحدة، وتحوّل الوحدة الداخلية إلى وحدة مروحة ملفوفة. وتتم عملية التبريد باستخدام التبادل الحراري لماء التبريد. سُميت الآلة المعيارية بهذا الاسم لقدرتها على ضبط عدد وحدات التشغيل تلقائيًا وفقًا لمتطلبات حمل التبريد، مما يتيح تركيبًا مرنًا.

4. مبرد مكبسي

مبرد المكبس هو جهاز تبريد متكامل يُستخدم خصيصًا لأغراض تبريد أجهزة التكييف، حيث يجمع بشكل مضغوط ضاغط التبريد المكبسي والمعدات والملحقات اللازمة لإتمام دورة التبريد. تتراوح قدرة مبردات المكبس المستقلة للتبريد من 60 إلى 900 كيلوواط، وهي مناسبة للمشاريع المتوسطة والصغيرة.

5. مبرد لولبي

تُعدّ المبردات اللولبية من معدات التبريد الكبيرة والمتوسطة الحجم، وتُستخدم لتوفير المياه المبردة. وهي شائعة الاستخدام في تكييف الهواء في مجالات البحث والتطوير الدفاعي، وتطوير الطاقة، والنقل، والفنادق، والمطاعم، والصناعات الخفيفة، والنسيج، وغيرها، بالإضافة إلى توفير المياه المبردة لمشاريع الري والطاقة الكهربائية. يتكون نظام التبريد اللولبي من وحدة ضاغط تبريد لولبية، ومكثف، ومبخر، ومكونات وأجهزة تحكم آلية. يتميز هذا النظام بهيكله المدمج، وحجمه الصغير، ووزنه الخفيف، ومساحته المحدودة، وسهولة تشغيله وصيانته، واستقرار أدائه، مما يجعله واسع الانتشار. تتراوح قدرة التبريد للوحدة الواحدة من 150 إلى 2200 كيلوواط، وهي مناسبة للمشاريع المتوسطة والكبيرة.

6. مبرد طرد مركزي

المبرد الطارد المركزي عبارة عن وحدة تبريد متكاملة تتكون من ضواغط تبريد طاردة مركزية، ومبخرات متوافقة، ومكثفات، وأجهزة تحكم في التدفق، وعدادات كهربائية. تتراوح قدرة التبريد للوحدة الواحدة من 700 إلى 4200 كيلوواط، وهي مناسبة للمشاريع الكبيرة والضخمة.

7. مبرد امتصاص بروميد الليثيوم

تستخدم مبردات امتصاص بروميد الليثيوم الطاقة الحرارية كمصدر للطاقة، والماء كمادة تبريد، ومحلول بروميد الليثيوم كمادة ماصة لإنتاج ماء تبريد بدرجة حرارة أعلى من 0 درجة مئوية، والذي يمكن استخدامه كمصدر تبريد لأنظمة التكييف أو عمليات الإنتاج. تتوفر ثلاثة أنواع شائعة من مصادر الطاقة: الاحتراق المباشر، والبخار، والماء الساخن. تتراوح قدرة التبريد من 230 إلى 5800 كيلوواط، مما يجعلها مناسبة للمشاريع المتوسطة والكبيرة والضخمة.

5. تصنيف وحدات التكييف المركزي

تُعدّ وحدة التكييف المركزي الجزء الأساسي من نظام التكييف المركزي. ويُعدّ اختيار الوحدات المناسبة أمرًا بالغ الأهمية لأي مشروع تكييف مركزي. وبحسب طريقة التبريد وتصنيف بنية وحدات الماء البارد (الساخن)، يمكن تقسيمها إلى الأنواع التالية.