وحدة مروحة ذات مبادل حراري

الصيانة

كذلك، وتُعد سهولة الوصول إلى الوحدة من الاعتبارات المهمة عند التصميم، خصوصًا عندما تكون مثبتة داخل فراغات السقف أو المناطق المخفية.

• تشمل أعمال الصيانة المعتادة:
• تنظيف أو استبدال مرشحات الهواء.
• تنظيف الملف الحراري.
• فحص المروحة والمحرك.
• فحص صمامات التحكم.
• تنظيف صينية التكاثف.
• التأكد من سلامة خط تصريف التكاثف.
• فحص العزل والتوصيلات الكهربائية.
• التحقق من مستويات الضوضاء والاهتزاز.

المكونات

في هذا الإطار، وتُركب المروحة والمحرك عادةً بحيث تسمح بإجراء عمليات الخدمة والصيانة، مثل تنظيف الملف واستبدال المرشح وصيانة المحرك.

وفي السياق ذاته، تتكون وحدة ملف المروحة عادةً من مروحة ومحرك وملف حراري ووسيلة للتحكم في درجة الحرارة، وقد تشتمل كذلك على مرشح هواء وصينية لتجميع المكثفات ووصلات للأنابيب والقنوات.

من جهة ثانية، يكون الملف عادةً من النوع ذي الأنابيب والزعانف، ويمكن أن يعمل بالماء المبرد أو الساخن، أو بسائل التبريد في الأنظمة ذات التمدد المباشر، كما يمكن إضافة ملف تسخين كهربائي في بعض التطبيقات.

الضوضاء والاهتزاز

إضافةً إلى ذلك، تنتج الضوضاء في وحدات ملف المروحة بصورة رئيسية من المروحة والمحرك وتدفق الهواء، إضافةً إلى الاهتزازات المنقولة من الوحدة إلى الهيكل.

كذلك، وتشمل وسائل التحكم في الضوضاء اختيار سرعة دوران مناسبة، وتصميم المروحة والقنوات ومخارج الهواء بعناية، واستخدام عوازل اهتزازية أو مواد امتصاص صوتي عند الحاجة.

علاوةً على ذلك، وتعد الضوضاء من معايير الاختيار المهمة في التطبيقات السكنية والفندقية والمكتبية، حيث تكون المتطلبات الصوتية أكثر صرامة من بعض التطبيقات الصناعية.

الانتشار في المباني الحديثة

التدفئة والتهوية وتكييف الهواء

إضافةً إلى ذلك، وتوفر هذه الوحدات مرونة في التصميم، إذ يمكن اختيار وحدات رأسية أو أفقية أو مخفية، مع أنظمة أنبوبين أو أربعة أنابيب، ومراوح بسرعات ثابتة أو متغيرة، بما يتوافق مع طبيعة المبنى ومتطلبات الراحة الحرارية وكفاءة الطاقة.

انظر كذلك

وفي هذا الصدد، أصبحت وحدات ملف المروحة من الوسائل الشائعة لتوفير تحكم حراري مستقل للمناطق، لأنها تسمح بتوزيع القدرة الحرارية عبر شبكات المياه أو سائل التبريد مع تقليل حجم القنوات الهوائية مقارنةً ببعض الأنظمة الهوائية المركزية.

تكييف الهواء

• مبرد (تبريد)
• مرجل
• مضخة حرارية
• رطوبة
• نقطة الندى
• تكاثف
• أتمتة المباني
• ماء مبرد
• هندسة ميكانيكية
• هندسة حرارية
• المراجع

الوحدات الرأسية والأفقية

أنظمة الأنابيب

وفي السياق ذاته، تتوفر وحدات رأسية منخفضة الارتفاع يمكن تركيبها أسفل النوافذ أو بالقرب منها، ووحدات أفقية يمكن تركيبها فوق الأسقف المعلقة، إضافة إلى تكوينات رأسية مكدسة تستعمل في المباني متعددة الطوابق.

مبدأ التشغيل

إضافةً إلى ذلك، تعمل الوحدة على تدوير هواء الحيز الداخلي عبر الملف الحراري بواسطة المروحة. فإذا كان الملف باردًا، تنتقل الحرارة من الهواء إلى وسيط التبريد أو الماء المبرد، فينخفض معدل درجة حرارة الهواء الخارج من الوحدة. وإذا كان الملف ساخنًا، تنتقل الحرارة في الاتجاه المعاكس لتدفئة الهواء.

في هذا الإطار، ويتحكم منظم الحرارة أو وحدة التحكم الرقمية في سرعة المروحة وكمية الماء أو وسيط التبريد المار عبر الملف، بحسب تصميم النظام.

كذلك، يمكن استخدام وحدة ملف المروحة بصورة مستقلة ضمن منطقة حرارية واحدة، أو ضمن نظام أكبر يضم مبردًا ومضخات وشبكة أنابيب وتحكم مركزي.

الوحدات المائية ووحدات التمدد المباشر

الوحدات المروحية ووحدات التهوية

من جانب آخر، وقد تتضمن وحدات التهوية مخازن خلط أو وصلات لهواء خارجي أو أجهزة لقياس والتحكم في تدفق الهواء الخارجي بحسب متطلبات المبنى.

وفي هذا الصدد، يُستعمل أحيانًا مصطلح وحدة تهوية للإشارة إلى وحدة ملف مروحة مصممة لإدخال جزء من الهواء الخارجي إلى الحيز ومعالجته حراريًا. ويختلف هذا التكوين عن وحدة ملف المروحة التقليدية التي تعتمد أساسًا على إعادة تدوير هواء الحيز.

وحدات الماء

في هذا الإطار، في الوحدات المائية يُضخ الماء المبرد أو الساخن من محطة مركزية عبر الملف. ويمكن أن تأتي المياه المبردة من مبرد مركزي، بينما يمكن توفير المياه الساخنة بواسطة مرجل أو مصدر حراري آخر.

من جهة ثانية، تستعمل هذه الوحدات بصورة واسعة في المباني التي تعتمد على شبكة هيدرونية مركزية، لأنها تسمح بنقل القدرة الحرارية من محطة مركزية إلى عدد كبير من الوحدات الطرفية.

القدرة واختيار الوحدة

علاوةً على ذلك، وتتضمن برامج اختيار الوحدات عادةً بيانات عن السعة التبريدية والتدفئة، ومعدل تدفق الهواء، واستهلاك الطاقة، والضوضاء، والضغط الساكن الخارجي.

وفي السياق ذاته، يتطلب اختيار وحدة ملف المروحة تحديد معدل تدفق الهواء والضغط الساكن الخارجي المطلوب والقدرة الحرارية أو التبريدية والضوضاء المسموح بها وظروف التشغيل.

في هذا الإطار، وتشير ASHRAE إلى أن اختيار حجم المروحة يجب أن يأخذ في الاعتبار أقصى معدل تدفق هواء ومتطلبات الضغط الساكن الناتجة عن القنوات والمرشحات ومخارج الهواء عند وجودها.

التكوينات

وفي السياق ذاته، توجد وحدات ملف المروحة في تكوينات عديدة تختلف بحسب اتجاه تدفق الهواء وطريقة التركيب وشكل الغلاف الخارجي.

الوحدات السحبية

في هذا الإطار، في الترتيب Draw-through توضع المروحة بعد الملف بالنسبة إلى اتجاه تدفق الهواء، فتسحب الهواء عبر الملف قبل دفعه إلى الحيز أو القناة. ويمكن لهذا الترتيب أن يحقق توزيعًا حراريًا أكثر تجانسًا عبر الملف في بعض التطبيقات.

الوحدات المكشوفة

وفي هذا السياق، تكون الوحدة المكشوفة ظاهرة داخل الحيز ويمكن تثبيتها على الجدار أو الأرضية أو السقف. وتحتوي عادةً على غلاف يحمي المكونات، مع شبكات لسحب الهواء ودفعه.

التطبيقات

وعلى صعيد آخر، في المباني المرتفعة يمكن ترتيب الوحدات رأسيًا في طوابق متتالية مع ربطها بشبكة الأنابيب الصاعدة، بينما تستعمل الوحدات الأفقية المخفية فوق الأسقف عندما تكون هناك حاجة إلى تغذية عدة فراغات عبر القنوات.

• تستعمل وحدات ملف المروحة في عدد كبير من أنواع المباني، ومنها:
• المباني السكنية والمجمعات السكنية.
• الفنادق.
• المكاتب.
• المدارس وبعض المباني التعليمية.
• المرافق التجارية.
• بعض المنشآت الصناعية.

الوحدات الطاردة للهواء

وعلى صعيد آخر، في بعض الوحدات توضع المروحة بحيث تدفع الهواء عبر الملف مباشرة، ويشار إلى هذا الترتيب باسم Blow-through. ويتميز ببساطة بنائه وإمكانية تقليل بعض متطلبات هيكل الوحدة.

وحدات التمدد المباشر

كذلك، وتسمح هذه البنية بإلغاء الحاجة إلى محطة مبرد مركزية في بعض التطبيقات، لكنها تتطلب دراسة مسارات أنابيب وسيط التبريد ومتطلبات الصيانة والسلامة المرتبطة بها.

إضافةً إلى ذلك، في وحدات التمدد المباشر يمر سائل التبريد مباشرةً داخل ملف الوحدة، وتكون الوحدة مرتبطة عادةً بدائرة تبريد ومكثف أو مضخة حرارية بدلاً من شبكة ماء مبرد مركزية.

المحركات

إضافةً إلى ذلك، ويمكن للمحركات ذات التبديل الإلكتروني أن تعمل بسرعات متغيرة وفق الطلب الفعلي على التدفئة أو التبريد، مما يسمح بتقليل استهلاك الطاقة مقارنةً ببعض المحركات التقليدية ثابتة أو محدودة السرعة.

إضافةً إلى ذلك، استعملت وحدات ملف المروحة تقليديًا محركات تحريضية أو محركات ذات مكثف دائم الانقسام متعددة السرعات. وفي الوحدات الحديثة يزداد استخدام المحركات ذات التبديل الإلكتروني (ECM) بسبب قابليتها للتحكم الدقيق وإمكان تحسين كفاءة استهلاك الطاقة.

الترشيح والهواء الخارجي

ومن جهة أخرى، يمكن تزويد وحدة ملف المروحة بمرشح عند مدخل الهواء لتقليل الجسيمات الداخلة إلى الملف والحيز المعالج.

من جهة ثانية، ولهذا يجب التمييز بين وظيفة معالجة الهواء داخل الحيز وبين متطلبات التهوية وجودة الهواء الداخلي.

علاوةً على ذلك، ولا تعني وحدة ملف المروحة وحدها بالضرورة توفير كامل احتياجات التهوية بالهواء الخارجي. ويمكن في بعض التطبيقات إدخال الهواء الخارجي إلى الوحدة أو استخدام نظام تهوية منفصل أو قناة خاصة لتوفير الهواء النقي بحسب تصميم المبنى.

الأداء الحراري

كذلك، يعتمد الأداء الحراري للوحدة على معدل تدفق الهواء، ودرجة حرارة الهواء الداخل، ودرجة حرارة الماء أو وسيط التبريد، ومعدل التدفق خلال الملف، وخصائص الملف والمروحة.

وعلى صعيد آخر، يمكن تقدير القدرة المحسوسة للوحدة من خلال معدل تدفق الهواء وفارق درجة الحرارة والسعة الحرارية النوعية للهواء، وفق العلاقة العامة:

ومن ناحية أخرى، أما في حالات إزالة الرطوبة، فيجب أخذ الرطوبة النوعية والحرارة الكامنة في الاعتبار، ولا تكفي معادلة الحمل المحسوس وحدها لوصف الأداء الكلي.

ومن ناحية أخرى، حيث تمثل معدل انتقال الحرارة، و معدل تدفق كتلة الهواء، و السعة الحرارية النوعية، و و درجتي الحرارة عند الدخول والخروج.

نظام الأنبوبين

من جهة ثانية، يسمح هذا النظام ببنية أنابيب أبسط وأقل تكلفة، لكنه لا يوفر عادةً إمكانية التدفئة والتبريد المستقلين في المناطق المختلفة في الوقت نفسه.

إضافةً إلى ذلك، يتكون نظام الأنبوبين من أنبوب تغذية وأنبوب رجوع. ويُمرر فيهما الماء البارد أو الساخن بحسب الموسم أو وضع تشغيل النظام.

إزالة الرطوبة والتكاثف

وفي هذا الصدد، لهذا السبب تزود الوحدات التي تعمل على إزالة الرطوبة بصينية لتجميع المياه مع وصلة تصريف، وقد تستعمل مضخة للمكثفات عند عدم إمكانية تصريف المياه بالجاذبية.

من جانب آخر، عندما تكون درجة حرارة سطح ملف التبريد أقل من نقطة الندى للهواء، يتكثف جزء من بخار الماء الموجود في الهواء على سطح الملف. وينتج عن ذلك ماء تكاثف يجب جمعه وتصريفه بصورة آمنة.

من جانب آخر، وتعد إدارة التكاثف جزءًا أساسيًا من تصميم وتركيب وحدات ملف المروحة، لأن سوء التصريف قد يؤدي إلى تسرب المياه أو تلف المواد المحيطة بالوحدة.

التحكم

وفي السياق ذاته، يمكن التحكم في وحدات ملف المروحة بواسطة منظم حرارة تقليدي للتحكم في تشغيل المروحة وفتح أو إغلاق صمام المياه، أو بواسطة نظام تحكم رقمي مرتبط بمنظومة أتمتة المبنى.

إضافةً إلى ذلك، وتستعمل أنظمة التحكم المتقدمة بروتوكولات التحكم الرقمي المباشر (DDC) وربط وحدات الملف بمنظومة إدارة المبنى، مما يسمح بتعديل السرعة ودرجة الحرارة وحالة الصمام وفق إشغال المكان والطلب الحراري.

الاعتماد واختبار الأداء

من جهة ثانية، ويساعد الاختبار المستقل على مقارنة أداء المنتجات وفق ظروف اختبار موحدة بدل الاعتماد على بيانات المصنع وحدها.

في هذا الإطار، وتشير Eurovent إلى استخدام المعيار الأوروبي EN 1397 لاختبارات تحديد أداء وحدات ملف المروحة المائية، إضافةً إلى EN 16583 لتحديد مستوى القدرة الصوتية.

ومن جهة أخرى، توجد برامج اعتماد مستقلة لأداء وحدات ملف المروحة. وتغطي برامج Eurovent Certified Performance وحدات ملف المروحة المائية، وتشمل اختبارات لمعدلات تدفق الهواء والقدرة والمدخل الكهربائي ومستوى القدرة الصوتية وبعض مؤشرات الكفاءة.

كفاءة الطاقة

وفي هذا السياق، كما تؤكد إرشادات CIBSE على أهمية التصميم الصحيح واختيار الوحدات وتشغيلها وصيانتها لتجنب هدر الطاقة وتحقيق الأداء التصميمي.

وفي هذا الصدد، تتأثر كفاءة وحدة ملف المروحة بالطاقة التي تستهلكها المروحة والمحرك والقدرة اللازمة لضخ الماء أو نقل وسيط التبريد، إضافةً إلى كفاءة محطة التبريد أو التدفئة المرتبطة بها.

إضافةً إلى ذلك، وتتيح المحركات ذات التبديل الإلكتروني والتحكم المتغير في سرعة المروحة مطابقة معدل تدفق الهواء مع الحمل الفعلي بدل التشغيل بسرعات ثابتة في جميع الظروف، مما قد يخفض استهلاك الطاقة في ظروف الحمل الجزئي.

نظام الأنابيب الأربعة

علاوةً على ذلك، وتشير ASHRAE إلى أن الأنظمة رباعية الأنابيب تكون مناسبة بصورة خاصة عندما تكون هناك حاجة إلى التدفئة والتبريد في مناطق مختلفة من المبنى في الوقت نفسه، وإن كانت تكلفتها الأولية عادةً أعلى من الأنظمة ثنائية الأنابيب.

ومن جهة أخرى، يتكون نظام الأنابيب الأربعة من خطي تغذية وخطي رجوع للتدفئة والتبريد. ويسمح هذا الترتيب بتوفير الماء البارد والساخن للوحدة في الوقت نفسه، ومن ثم يمكن لكل منطقة التدفئة أو التبريد وفق الحاجة.

الوحدات المخفية

وعلى صعيد آخر، تركب الوحدة المخفية داخل فراغ السقف أو منطقة خدمات أو خلف حاجز، وتُوصل عادةً بشبكات أو قنوات للسحب والإمداد. وتتيح هذه الطريقة قدرًا أكبر من المرونة في توزيع مخارج الهواء داخل الحيز.

التركيب

إضافةً إلى ذلك، تتطلب الوحدات المائية توصيل أنابيب التغذية والرجوع، وقد تشتمل شبكة الوحدة على صمامات تحكم وموازنة ومصافي وفتحات تنفيس وقياس الضغط ودرجة الحرارة بحسب تصميم النظام.

في هذا الإطار، ويجب عزل الأنابيب التي تحمل ماءً مبردًا لمنع التكاثف وفقد الحرارة، كما يجب توفير مسار مناسب لتصريف المياه المتكثفة من صينية التصريف.

من جانب آخر، وفي الوحدات المخفية يجب توفير وصول كافٍ لأعمال الصيانة، مثل تنظيف الملف واستبدال المرشحات وصيانة المروحة والمحرك.

مبادل حراري

مروحة (آلة)