الهواء القسري

📅 آخر تحديث: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة
صورة لمنفذ تهوية أرضي يدخل منه الهواء الساخن أو البارد إلى الغرفة.
يتضمن نظام الهواء القسري فتحات تهوية موجودة في الغرف الفردية يتم من خلالها تصريف الهواء الساخن.

نظام التدفئة المركزية بالهواء القسري هو نظام يستخدم الهواء كوسيط لنقل الحرارة . تعتمد هذه الأنظمة على مجاري الهواء والفتحات وغرف التوزيع لتوزيع الهواء، بشكل منفصل عن أنظمة التدفئة والتكييف . تنقل غرفة التوزيع الراجعة الهواء من عدة فتحات تهوية كبيرة إلى وحدة معالجة الهواء المركزية لإعادة تسخينه. بينما توجه غرفة التوزيع الإمداد الهواء من الوحدة المركزية إلى الغرف التي صُمم النظام لتدفئتها. وبغض النظر عن النوع، تتكون جميع وحدات معالجة الهواء من فلتر هواء، ومروحة، ومبادل حراري/عنصر/ملف، ووحدات تحكم متنوعة. وكما هو الحال في أي نظام تدفئة مركزية آخر، تُستخدم منظمات الحرارة للتحكم في أنظمة التدفئة بالهواء القسري.

يُعد نظام التدفئة بالهواء القسري النوع الأكثر شيوعًا من أنظمة التدفئة المركزية في أمريكا الشمالية . [ 1 ] وهو أقل شيوعًا بكثير في أوروبا ، حيث تسود أنظمة التدفئة المائية ، وخاصة في شكل مشعات المياه الساخنة.

الأنواع

صورة لفرن غاز يعمل بالهواء القسري، حوالي عام 1991.
فرن تدفئة حديث يعمل بالهواء القسري من النوع الذي يعمل بالغاز

الغاز الطبيعي/البروبان/النفط/الفحم/الخشب

  • يتم إنتاج الحرارة عن طريق احتراق الوقود.
  • يعمل مبادل حراري على منع دخول نواتج الاحتراق إلى مجرى الهواء.
  • يوجد في المبادل الحراري موقد من نوع الشريط (طويل به ثقوب)، أو موقد داخلي (يشبه الشعلة)، أو موقد من نوع الزيت.
  • يتم توفير الإشعال بواسطة شرارة كهربائية ، أو شعلة تجريبية دائمة، أو مشعل سطح ساخن.
  • تضمن أجهزة السلامة عدم تراكم غازات الاحتراق و/أو الوقود غير المحترق في حالة حدوث عطل في الإشعال أو عطل في التهوية.

كهربائي

  • عنصر تسخين كهربائي بسيط يقوم بتسخين الهواء.
  • عندما يطلب منظم الحرارة التدفئة، يتم تشغيل المروحة وعنصر التسخين في نفس الوقت.
  • عندما تصل درجة حرارة منظم الحرارة إلى "المستوى المطلوب"، يتم إيقاف تشغيل المروحة وعنصر التسخين.
  • لا يتطلب سوى القليل من الصيانة.
  • عادة ما تكون تكلفة تشغيلها أعلى من تكلفة تشغيل فرن الغاز الطبيعي.

مضخة حرارية

  • يستخلص الحرارة من البيئة، باستخدام الأرض أو الهواء كمصدر، عبر دورة التبريد .
  • يتطلب طاقة أقل من التسخين بالمقاومة الكهربائية، وربما يكون أكثر كفاءة من الأفران التي تعمل بالوقود الأحفوري (الغاز/النفط/الفحم).
  • قد لا تكون أنواع التدفئة التي تعمل بالهواء مناسبة للمناخات الباردة إلا إذا استخدمت مع مصدر تدفئة احتياطي. ويمكن للطرازات الأحدث أن توفر التدفئة حتى في درجات حرارة أقل من صفر  درجة مئوية (32  درجة فهرنهايت).
  • يوجد ملف تبريد في وحدة معالجة الهواء بدلاً من الموقد/المبادل الحراري. ويمكن استخدام النظام أيضاً للتبريد، تماماً مثل أي نظام تكييف مركزي.

ملف هيدرونيك

  • يجمع بين التدفئة المائية (الماء الساخن) وتوزيع الهواء القسري
  • يتم إنتاج الحرارة عن طريق احتراق الوقود (الغاز/البروبان/النفط) في غلاية
  • يُوضع مبادل حراري (ملف هيدرونيك) في وحدة معالجة الهواء، على غرار ملف التبريد في المضخات الحرارية أو أنظمة التكييف المركزي. ويُستخدم النحاس عادةً في مشعبات الإمداد والعودة وفي ملفات الأنابيب.
  • يتم ضخ الماء الساخن عبر المبادل الحراري ثم إعادته إلى الغلاية لإعادة تسخينه.

تسلسل العمليات

  1. يطلب منظم الحرارة التدفئة
  2. يتم توفير مصدر الإشعال عند الغلاية
  3. يقوم جهاز التدوير ببدء تدفق الماء إلى الملف الهيدروني (المبادل الحراري).
  4. بمجرد أن يسخن المبادل الحراري، يتم تشغيل المروحة الرئيسية
  5. عند توقف طلب التدفئة، يتم إيقاف تشغيل الغلاية والمضخة.
  6. يتم إيقاف تشغيل المنفاخ بعد فترة زمنية محددة (اعتمادًا على المعدات المحددة المستخدمة، قد تكون هذه الفترة الزمنية ثابتة أو قابلة للبرمجة).

آلية التوازن الذاتي

يعتمد أي منظم تدفق هواء ذو ​​تهوية متغيرة (CAV) على آلية التوازن الذاتي. [ 2 ] [ 3 ] ويُحدد تصميم هذه الآلية دقة الحفاظ على معدل التدفق المحدد، ومستوى الضوضاء، والحد الأدنى لمقاومة المنظم، ونطاق التدفق، وغيرها من المعايير. [ 4 ] [ 5 ]

توجد تصاميم مختلفة لآلية التوازن الذاتي التي تحدد إلى حد كبير الخصائص التقنية لمنظمات CAV:

  • آلية توازن ذاتي تعتمد على غشاء تعديل من السيليكون يغير حجمه تبعًا لضغط الهواء في القناة، مما يؤدي إلى زيادة أو تقليل مساحة تدفق الهواء.
  • آلية توازن ذاتي ذات مقطع متداخل. يقوم المخمد المتوازن ذاتيًا المزود بنابض بإغلاق الجزء المتبقي من المقطع العرضي تلقائيًا اعتمادًا على ضغوط القناة.
  • آلية توازن ذاتي مزودة بوصلة لضبط التدفق.

عادةً ما يكون مخمد المنظم مصنوعًا من الألومنيوم خفيف الوزن، وتتكون آلية التوازن الذاتي من أذرع بلاستيكية وناقل حركة، ونابض فولاذي ومخمدات اهتزاز من السيليكون، وهي ضرورية لمنع التذبذب التلقائي.

CAV و VAV

يُعد نظام حجم الهواء المتغير (VAV) بديلاً لنظام حجم الهواء الثابت. [ 6 ] تتميز أنظمة حجم الهواء المتغير عمومًا بتعقيدها مقارنةً بنظيراتها ذات حجم الهواء الثابت، نظرًا لاعتمادها على التحكم في درجة الحرارة وحجم الهواء الفعلي المُضخ إلى كل غرفة. [ 7 ] ورغم صعوبة تصميمها وتنفيذها، إلا أن نظام VAV أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة من نظام CAV، لأن مكونات تصميم تدفق الهواء المتغير تعمل فقط عند الحاجة.

المزايا والعيوب

بالمقارنة مع الماء، تتمتع الكتل الهوائية بسعة حرارية أقل. وهذا يعني أنها تبرد بسرعة أكبر، ولكنها في الوقت نفسه ترفع درجة حرارة الغرفة في وقت قصير. [ 8 ] [ 9 ] يسمح القصور الحراري المنخفض بتدفئة مبانٍ مختلفة الأحجام في غضون دقائق معدودة. [ 10 ] وفي الوقت نفسه، تُستخدم كل الحرارة لتدفئة الغرف فقط. [ 11 ]

أنظمة مزودة بوحدات تسخين الهواء

العيوب: مستوى ضوضاء مرتفع، انتشار الغبار، كل وحدة تتطلب إمدادًا بسائل نقل الحرارة والكهرباء، وجود تدرج عالٍ في درجة حرارة الهواء على طول الارتفاع. [ 12 ]

المزايا: لا يتطلب قنوات ذات مقطع عرضي كبير، وله مدى رش طويل

أنظمة تدفئة الهواء مع نظام تهوية التزويد

العيوب: تتطلب قنوات ذات مقاطع عرضية كبيرة، ومن الضروري تخصيص وحدة التزويد والمضخة في مجموعة الأنابيب، وتتميز بتدرج عالٍ في درجة حرارة الهواء على امتداد الارتفاع، كما أن نطاق تدفق الهواء ضيق. [ 13 ]

المزايا: تصميم جذاب (لا يظهر سوى فتحات التهوية)، وغير مكلف (بالنظر إلى إمكانية دمجه مع نظام التهوية).

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ ألين، إدوارد؛ ثالون، روب؛ شراير، ألكسندر سي. (2017). أساسيات البناء السكني (  الطبعة الرابعة). وايلي. ص  410. ISBN 9781118977996.
  2. ↑ "حجم الهواء الثابت - CAV" . theengineeringmindset.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27-10-2023 .
  3. ↑ "US7582009B1" . patents.google.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27-10-2023 .
  4. ↑ "حجم الهواء الثابت - CAV" . theengineeringmindset.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27-10-2023 .
  5. ↑ "ما هو حجم الهواء الثابت؟" . www.mrductcleaning.com.au . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27-10-2023 .
  6. ↑ "مقارنة بين نظامي VAV و CAV في أنظمة التكييف والتهوية" . airfixture.com . تاريخ الاسترجاع: 27-10-2023 .
  7. ↑ "ما الفرق بين أنظمة حجم الهواء الثابت وأنظمة حجم الهواء المتغير؟" . knowledgeburrow.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27-10-2023 .
  8. ↑ "ما الذي يتمتع بسعة حرارية أقل من الماء؟" . greed-head.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22-10-2023 .
  9. ↑ "السعة الحرارية النوعية والماء: الحرارة مقابل درجة الحرارة، حقائق، صيغة، وحدة النظام الدولي للوحدات" . www.collegesearch.in . تاريخ الاسترجاع: ٢٢ أكتوبر ٢٠٢٣ .
  10. ↑ "ما هو نظام التدفئة المركزية بالغاز؟" . www.comfyhome.com.au . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22-10-2023 .
  11. ↑ "القصور الحراري، والراحة، واستهلاك الطاقة في المباني: دراسة حالة في ولاية ساو باولو - البرازيل" . www.researchgate.net . تاريخ الاطلاع: 22 أكتوبر 2023 .
  12. ↑ "9 أنواع من أنظمة تكييف الهواء (AC) - المزايا والعيوب [ دليل شامل ] " . engineeringlearn.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22-10-2023 .
  13. ↑ "استعادة الحرارة بواسطة وحدة تهوية" . www.researchgate.net . تاريخ الاطلاع: 22-10-2023 .