التدفئه وتكييف الهواء والتبريد

التدفـئه وتكييف الـهـواء والتبريد

 

1_ يتم تكييف الهواء والتبريد بإزالة الحرارة. إن تعريف البرودة ينص على انعدام الحرارة، وجميع أنظمة تكييف الهواء تعمل على هذا المبدأ البسيط. يمكن أن تزال الحرارة بعملية الإشعاع الحراري، والتوصيل الحراري باستخدام أوساط مثل الماء، والهواء، والثلج، ومواد كيميائية تعرف بالمبردات. ولكي نزيل الحرارة من شيء ما، نحتاج ببساطة إلى ننقل هذه الحرارة إلى وسط آخر أبرد. وهذا مبدأ عمل كل مكيفات الهواء وأنظمة التبريد. تزود أنظمة تكييف الهواء، أو مكيفات الهواء المستقلة، البرودة، والتهوية، وضبط الرطوبة لجميع أجزاء المنزل أو البناء. يعطي الفريون أو المبردات الأخرى، البرودة خلال عملية تسمى دورة التبريد. تتألف دورة التبريد من أربع عناصر أساسية لإحداث تأثير التبريد. يعطي الضاغط الضغط للنظام. يسبب هذا الضغط تسخين بخار التبريد. ثم يبرد البخار المضغوط نتيجة التبادل الحراري مع الهواء الخارجي، فيتكاثف البخار إلى سائل في المكثف. يضخ بعدها هذا السائل إلى داخل المبنى، حيث يدخل المبخر. في هذا المبخر، يتم بخ سائل التبريد من فوهات رش صغيرة داخل حجرة، حيث يهبط الضغط ويتبخر السائل. تمتص عملية التبخر الحرارة من الجو المحيط، فيبرد، وبالتالي يمتص المبخر أو يضيف حرارة إلى النظام. يعاد بعدها البخار إلى الضاغط. يوجد جهاز قياس يعمل كخانق (restriction) في النظام عند المبخر لضمان أن الحرارة الممتصة من قبل النظام قد امتصت بمعدل مناسب.

تركب أنظمة تكييف الهواء المركزية غالبًا في المساكن الحديثة، والمكاتب، والأبنية العامة، ولكنها صعبة التعديل (أي تركيبها في أبنية غير مصممة لتركيبها) لأنها ذات مجاري هواء ذات أحجام كبيرة. يجب صيانة نظام المجاري بحذر لمنع نمو البكتريا الممرضة في المجاري. يمكن استخدام أنظمة مزودة بمروحة (fan coils systems) أو أنظمة مجزئة (Split systems) كبيدل للمجاري الكبيرة التي تحمل الهواء المطلوب لتسخين أو تبريد منطقة ما.

هذه الأنظمة، بالرغم من أنها تستخدم في التطبيقات السكنية، فقد اكتسبت شعبية في المباني التجارية. توصل وحدة الملف إلى وحدة تكثيف بعيدة عبر أنابيب بدلا من المجاري.

نزع رطوبة الهواء في نظام تكييف الهواء يتم بواسطة المكثف. وبما أن المكثف يعمل عند درجة حرارة تحت نقطة الندى، فإن الرطوبة تتجمع في المبخر. هذه الرطوبة المجتمعة في أرضية المبخر في صينية التجميع التي تزال بتصريفها إلى البلاعة إو إلى الخارج. نازع الرطوبة هو جهاز يشبه مكيف الهواء، يضبط رطوبة الغرفة في المباني. وتوضع عادة في الأقبية التي تتمتع برطوبة نسبية عالية بسبب درجة حرارتها المنخفضة.

تسد نوافذ المباني المكيفة بإحكام لأن النوافذ المفتوحة تؤدي إلى اضطراب عمل نظام التدفئة والتهوية والتكييف لحفظ ظروف الهواء الداخلي.

2_ التدفئة

تصنف أنظمة التدفئة إما مركزية أو محلية. تستخدم التدفئة المركزية غالبًا في الأقاليم البارد ة لتدفئة المنازل الخاصة والأبنية العامة. يتألف نظام التدفئة هذا من مرجل أو فرن أو مضخة حرارية لتسخين الماء، أو البخار أو الهواء، في محطة مركزية كحجرة المراجل في المنزل أو الغرفة الميكانيكية في الأبنية الكبيرة. يحتوي النظام أيضًا على مجاري لأنظمة الهواء المقاد، أو أنابيب لتوزيع السائل الساخن والمشعات لنقل الحرارة إلى الهواء. تركب المشعات على الجدران أو تكون مركبة تحت أرضية الغرفة. جميع الأنظمة ذات المرجل أو التسخين بالإشعاع، ما عدا البسيطة منها، تكون مزودة بمضخة لتدوير الماء وضمان التساوي في تزويد الحرارة إلى جميع المشعات. يمكن للماء المسخن أن يغذى عن طريق مبادل حراري ثانوي داخل اسطوانة التخزين لتعطي ماء جاري ساخن.

ترسل أنظمة الهواء المقاد الهواء المسخن خلال المجاري. وفي الجو الدافئ يمكن استعمال نفس المجاري للهواء المكيف. يمكن تنقية الهواء وترشيحه من خلال منقيات الهواء. يمكن التدفئة عن طريق التسخين الكهربائي أو عن طريق وشيعة تستعمل سلك رفيع يصبح ساخنًا عندما تمر من خلاله الكهرباء. هذا النوع من التدفئة شائع في المدافئ الكهربائية الجدارية، أو المحمولة، أو كتسخين إضافي في نظام المضخة الحرارية.

يجب أن توضع عناصر التسخين، كالمشعات أو فوهات المجاري، في الأماكن الأبرد في الغرفة، وعادة بجانب النوافذ لتقليل التكاثف وتعويض تيار الهواء المتشكل في الغرفة بسبب أن الهواء قرب النافذة يصبح أثقل بسبب الزجاج البارد. يوجد تجهيزات توجه تيار الهواء بعيدًا عن النوافذ لتمنع ضياع الحرارة. تعطي تيارات الهواء الباردة شعورًا بجو أبرد من معدل درجة حرارة الغرفة، لذلك من الضروري ضبط تسرب الهواء من الخارج بالإضافة إلى تصميم نظام التدفئة.