حجم الهواء المتغير

الأنظمة متعددة المناطق

وفي هذا الصدد، معدل تدفق منفاخ الهواء متغير. بالنسبة لوحدة مناولة هواء حجم الهواء المتغير واحدة تخدم عدة مناطق حرارية، يجب تغيير معدل التدفق لكل منطقة كذلك.

ومن جهة أخرى، الوحدة الطرفية لنظام حجم الهواء المتغير، والتي تُسمى غالباً صندوق حجم الهواء المتغير، هي جهاز التحكم في التدفق على مستوى المنطقة. وهي عبارة عن صمام خنق (مخمد) هواء معاير مزود بمشغل أوتوماتيكي. تتصل الوحدة الطرفية لنظام حجم الهواء المتغير بنظام تحكم محلي أو مركزي. تاريخياً، كان التحكم الهوائي (النيوماتيكي) شائعاً، ولكن أنظمة "التحكم الرقمي المباشر" الإلكترونية شائعة خاصة للتطبيقات متوسطة إلى كبيرة الحجم. كما يحظى التحكم الهجين بشعبية كذلك، مثل وجود مشغلات هوائية مع جمع البيانات الرقمية.

من جهة ثانية، يتم توضيح تطبيق تجاري شائع في الرسم التخطيطي. يتكون نظام حجم الهواء المتغير هذا من صندوق حجم الهواء المتغير، وقنوات الهواء (الدكت)، وأربع وحدات طرفية للهواء.

تحكم المراوح للأنظمة المستقلة عن الضغط

من جهة ثانية، تتمثل إحدى التحديات التي تواجه أنظمة حجم الهواء المتغير في توفير تحكم ملائم في درجات الحرارة لعدة مناطق ذات ظروف بيئية مختلفة، مثل مكتب يقع على الواجهة الزجاجية المحيطية لمبنى مقابل مكتب داخلي في الرواق. توفّر أنظمة القنوات المزدوجة هواءً بارداً في قناة واحدة وهواءً دافئاً في قناة ثانية لتوفير درجة حرارة مناسبة من الهواء المزود المختلط لأي منطقة. ومع ذلك، فإن وجود قناة إضافية يعد أمراً معقداً ومكلفاً. غالباً ما يكون إعادة تسخين الهواء القادم من قناة واحدة، باستخدام التدفئة الكهربائية أو بالماء الساخن، حلاً أكثر فعالية من حيث التكلفة.

تطبيقات إعادة التسخين - عناصر التحكم ومشكلات الطاقة

وفي هذا الصدد، تستعمل أنظمة إعادة التسخين التقليدية لنظام حجم الهواء المتغير معدلات تدفق هواء دنيا تتراوح بين 30% إلى 50% من معدل تدفق الهواء التصميمي. يتم اختيار الحد الأدنى لتدفق الهواء لتجنب خطر نقص التهوية ومشكلات الراحة الحرارية. ومع ذلك، فإن الأبحاث المنشورة التي تدعم كفاءة هذا النهج نادرة. الأنظمة التي تعمل بنطاقات دنيا أقل لتدفق الهواء (10% إلى 20% من تدفق الهواء التصميمي) تستهلك طاقة أقل للمراوح وملفات إعادة التسخين مقارنة بالنظام التقليدي، وأظهرت الأبحاث الحديثة أنه لا يزال من الممكن تحقيق الراحة الحرارية والتهوية الكافية عند هذه الحدود الدنيا الأقل.

وفي هذا السياق، يُعد التحكم في سعة مروحة النظام أمراً بالغ الأهمية في أنظمة حجم الهواء المتغير. بدون التحكم السليم والسريع في معدل التدفق، يمكن أن تتضرر قنوات الهواء (الدكت) الخاصة بالنظام أو إحكامها بسهولة بسبب زيادة الضغط. في وضع التشغيل بالتبريد، عندما تتحقق درجة الحرارة المطلوبة في المكان، يغلق صندوق حجم الهواء المتغير للحد من تدفق الهواء البارد إلى المكان. وعندما ترتفع درجة الحرارة في المكان، يفتح الصندوق لخفض درجة الحرارة مرة أخرى. تحافظ المروحة على ضغط استاتيكي (ساكن) ثابت في قناة التفريغ بغض النظر عن وضع صندوق حجم الهواء المتغير. لذلك، عندما يغلق الصندوق، تبطئ المروحة سرعتها أو تقيد كمية الهواء المتجهة إلى قناة التزويد. وعندما يفتح الصندوق، تزيد المروحة سرعتها وتسمح بتدفق المزيد من الهواء إلى القناة، مع الحفاظ على ضغط استاتيكي ثابت.

وعلى صعيد آخر، تستعمل أنظمة إعادة التسخين بنظام حجم الهواء المتغير ذات الحد الأدنى الأعلى لتدفق الهواء عادةً تسلسل تحكم تقليدي "بحد أقصى واحد". بموجب تسلسل التحكم هذا، يتم اختيار نقطة ضبط واحدة لأقصى تدفق هواء للتبريد لظروف التبريد التصميمية. يتم خفض تدفق هواء التبريد تدريجياً إلى نقطة ضبط الحد الأدنى لتدفق الهواء، حيث يظل هناك بينما تنخفض درجة حرارة المكان إلى ما دون نقطة ضبط درجة حرارة التبريد. وعند الوصول إلى نقطة ضبط التدفئة، يتم تنشيط ملف التدفئة الكهربائي أو المائي وتوفير المزيد من الحرارة تدريجياً حتى يتم الوصول إلى أقصى سعة تدفئة عند درجة حرارة التدفئة التصميمية.

وفي السياق ذاته، أظهرت الأبحاث أن استخدام تسلسل تحكم مختلف "بحد أقصى مزدوج" يمكن أن يوفر كميات كبيرة من الطاقة مقارنة بتسلسل التحكم التقليدي "بحد أقصى واحد". يتم تحقيق ذلك بسبب استخدام تسلسل "الحد الأقصى المزدوج" لمعدلات تدفق هواء دنيا أقل. تحت تسلسل التحكم هذا، يتم اختيار نفس أقصى تدفق هواء للتبريد ويتم خفضه بالمثل كلما انخفضت درجة حرارة المكان. بحلول الوقت الذي تنخفض فيه درجة حرارة المكان إلى نقطة ضبط درجة حرارة التبريد، يصل تدفق الهواء إلى قيمة دنيا أقل من تلك المستعملة في تسلسل "الحد الأقصى الواحد" (10% - 20% مقابل 30% - 50% من أقصى تدفق هواء للتبريد). وعندما تصل درجة حرارة المكان إلى نقطة ضبط التدفئة، يتم تنشيط ملف التدفئة وزيادة طاقته الكهربائية (للملفات الكهربائية) أو وضع صمام الماء الساخن (للملفات المائية) بينما يظل تدفق الهواء عند نقطة الضبط الدنيا. وعندما يصل ملف التدفئة إلى أقصى سعة تدفئة له، وعند حدوث انخفاض إضافي في درجة حرارة المكان، يتم زيادة تدفق الهواء حتى يصل إلى نقطة ضبط أقصى تدفق هواء للتدفئة (عادة نحو 50% من أقصى تدفق هواء للتبريد).