الباب الرابع- دوائر السيكرومتري PSYCHROMETRIC CYCLES

الباب الرابع

دوائر السيكرومتري

PSYCHROMETRIC CYCLES

4-1	مقدمة	(Introduction)
4-2	نظام التكييف الصيفي	(Summer air conditioning system)
4-3	دوائر تكييف الهواء الصيفية	(Summer air conditioning cycles)
4-4	نظام التكييف الشتوي	(Winter air conditioning system)
4-5	دوائر تكييف الهواء الشتوية	(Winter air conditioning cycles)
4-6	جهاز تكييف كبير على مدار العام
	(Big round year air conditioning system)
4-7	مسائل	(Problems)

الباب الرابع

دوائر السيكرومتري

PSYCHROMETRIC CYCLES

4 ـ مقدمة (Introduction)

أجهزة تكييف الهواء عديدة وهي تعمل على سحب الهواء من الأماكن المراد تكييفها ودفعه خلال جهاز التكييف حيث تعاد معالجة الهواء قبل إعادة تغذيته لنفس الأماكن.

يمكن تصنيف أجهزة تكييف الهواء تبعاً لنوعية الجهاز إلى:

أ ـ جهاز شباك (Window) يخدم غرفة واحدة.

ب ـ جهاز سبليت (Split) يخدم غرفة واحدة.

جـ ـ جهاز دولاب (Package) يخدم غرفة أو غرفتين.

د ـ جهاز مركزي (Central) يخدم العديد من الغرف والأدوار.

يمكن تصنيف أجهزة تكييف الهواء تبعاً لأداء جهاز التكييف إلى:

أ ـ جهاز تكييف صيفي (Summer) يعمل على تبريد الهواء وخفض نسبة رطوبته.

ب ـ جهاز تكييف شتوي (Winter) يعمل على تسخين الهواء وزيادة نسبة رطوبته.

جـ ـ جهاز تكييف على مدار العام (Round year) يعمل على التحكم في درجة حرارة الهواء ورطوبته حسب الظروف الجوية الخارجية.

كل أجهزة تكييف الهواء تؤدي دورة تشتمل على العمليات التالية:

أ ـ عملية خلط الهواء الخارجي بالهواء الراجع.

ب ـ عملية معالجة الهواء خلال جهاز التكييف.

ج ـ عملية امتصاص الحرارة وزيادة الرطوبة خلال المكان المراد تكييفه.

المكونات الأساسية لأجهزة تكييف الهواء هي:

أ ـ ملف تسخين (Heating coil).

ب ـ ملف تبريد (Cooling coil).

ج ـ وحدة رش مياه (Water sprayers).

د ـ مروحة (Fan).

هـ ـ خانق هواء (Air damper).

الرموز (Notations) المستخدمة لحالات الهواء المختلفة هي:

O    هواء خارجي (Outside air)

S     هواء تغذية (Supply air)

M    مخلوط الهواء (Air mixture)

R     هواء راجع (Return air)

I      هواء داخلي (Inside air)

E     هواء عادم (Exhaust air)

B     هواء امرار جانبي (By-pass air)

L     هواء تارك (Leaving air)

A     نقطة الندى للجهاز (Apparatus dew point)

4-2 نظام التكييف الصيفي (Summer air conditioning system)

تعمل المروحة كما هو موضح في شكل (4-1)، على سحب وخلط الهواء الخارجي (O) بالهواء الراجع (R) إمرار المخلوط خلال الفلتر وملف التبريد، خلطه بالهواء المار جانبياً (B) امرار المخلوط خلال ملف التسخين وتغذية الهواء المكيف إلى الأماكن المراد تكييفها (S).

يشتمل نظام التكييف الصيفي عادة على:

أ ـ ملف تبريد (Cooling coil) يعمل على تبريد الهواء، خفض رطوبته والتحكم فيها.

ب ـ ملف تسخين (Heating coil) يعمل على التحكم في درجة حرارة الهواء.

ج ـ مروحة (Fan) تعمل على سحب الهواء ودفعه خلال المسالك الهوائية Air ducts

يلاحظ أن درجة حرارة الهواء خلال المروحة تزداد نتيجة إضافة الطاقة الميكانيكية ولكن زيادة درجة حرارة الهواء بسيطة أقل من 1ْم ويمكن إهمالها.

د ـ فلتر (Filter) يعمل على تنقية الهواء من الشوائب، الأتربة والروائح الكريهة.

يلاحظ أن درجة حرارة الهواء خلال الفلتر تزداد نتيجة الاحتكاك ولكن الزيادة بسيطة أقل من 1ْم ويمكن إهمالها.

هـ ـ خانق الهواء (Air damper) يعمل على التحكم في معدلات سريان الهواء الراجع والهواء الخارجي لخلق نسط صحي له نسبة غاز ثاني أكسيد الكربون في الحدود المسموح بها.

4-3 دوائر تكييف الهواء الصيفية (Summer air conditioning cycles)

يمكن استخدام مكونات نظام تكييف الهواء الصيفي، الموضح في شكل (4-1)، للحصول على دوائر التكييف الصيفية التالية:

شكل (4-2) دورة صيفية بسيطة

أ ـ دورة تكييف صيفية بسيطة (Simple summer air conditioning cycle)

نظام التكييف البسيط يلزم استخدمه في حالة طلب نقاوة عالية جداً للهواء كما هو الحال للمستشفيات، مصانع الأدوية وعنابر تجميع الأجهزة الدقيقة. في هذه الحالة، في شكل (4-1)، يكون خانق الهواء الراجع مغلق، خانق الهواء المار جانبياً مغلق وملف التبريد فقط في حالة تشغيل. يمكن تمثيل نظام التكييف بشكل (4-2 أ) والدورة بشكل (4-2 ب).

الهواء الخارجي (O) يبرد وتخفض رطوبته لحالة التغذية (S) المطلوبة.

تعين سعة ملف التبريد بالمعادلة:

C.C = Coil cooling capacity          

      = m_s (i_o – i_s)    (T.R)

ويعين حمل التبريد للغرفة بالمعادلة:

               R.L – Room load     

      = m_S (i_R-I_S) (KW)

يحث m_s عبارة عن معدل سريان هواء التغذية ووحداته (kg/s)

ب ـ دورة تكييف صيفية مع هواء راجع

(Simple summer air conditioning cycle with return air)

في هذه الحالة في شكل (4-1) خانق الهواء المار جانبياً مغلق وملف التبريد فقط في حالة تشغيل يمكن تمثيل نظام التكييف بشكل (4-3 أ) والدورة بشكل (4-3 ب).

الهواء الخارجي (O) يختلط بالهواء الراجع (R) يبرد المخلوط (M) وتخفض رطوبته إلى حالة التغذية (S) مع رطوبة نسبية تتراوح بين 80% و 90% نقطة الخلط (M) تحددها العلاقة التالية:

شكل (4-3) دورة صيفية مع هواء راجع

m_o/m_R = distance (RM)/distance (OM)

حيث m_o و m_R عبارة عن معدل سريان الهواء الخارجي والهواء الراجع على التوالي.

تعين سعة ملف التبريد بالمعادلة:

C.C = m_S (i_M – i_S) . 

تعين الرطوبة المتكثفة على ملف التبريد بالمعادلة:

m_W = m_S (H_M – H_S)     (Kg/S)

ويعين حمل التبريد للغرفة بالمعادلة:

R.L = m_S (i_R – i_S)     (KW)

حيث m_s عبارة عن معدل تغذية الهواء ومعادلته:

m_S = m_o + m_R

استخدام الهواء الراجع يعمل على الاستفادة من برودته وبالتالي خفض الطاقة اللازمة لوحدة تبريد ملف التبريد، عملياً نستخدم 30% هواء خارجي و 70% هواء راجع. في شكل (4-3 ب) ميل الخط (SR) مثل معامل الحرارة المحسوسة للغرفة (RSHF) بينما ميل الخط (MSA) يمثل معامل الحرارة المحسوسة للجهاز (GSHF) نقطة تقاطع الخطين (S) تمثل التغذية للهواء يلاحظ أنه خلال الغرفة تزداد كل من درجة حرارة الهواء (10-12ْم) ونسبة رطوبته.

إذا كانت رطوبة الهواء لا تتغير خلال الغرفة فإن دورة التكييف تمثل بالشكل التالي:

شكل (4-4)

في هذه الحالة لو كانت حالة الهواء الخارجي (O) والداخلي (R) معروفة فإن نقطة تقاطع الخط الأفقي من نقطة (R) مع خط الرطوبة النسبية وليكن 90% تحدد حالة تغذية الهواء (S ) وبفرض نسبة امرار جانبي لملف التبريد ولتكن 5% يمكن تحديد نقطة الخلد (M).

جـ ـ دورة تكييف صيفية مع إمرار جانبي وهواء راجع:

                            (summer cycle with by – pass and return air)

في هذه الحالة في شكل (4-1) كل المكونات تعمل فيما عدا ملف التسخين.

شكل (4-5) دورة صيفية مع امرار جانبي وهواء راجع

يمثل شكل (4-5 أ) نظام تكييف مع امرار جانبي وهواء راجع بينما يعبر شكل (4-5 ب) عن دورة التكييف يختلط الهواء الخارجي (O) بالهواء الراجع (R) بعد ذلك يبرد المخلوط (M) وتنخفض رطوبته إلى الحالة (L) للحصول على حالة التغذية (S ) نقطة الخلط (M) تحددها العلاقة التالية:

M_o/M_R = distance (RM)/distance (OM)

حالة تغذية الهواء (S) تحددها العلاقة التالية:

m_B/(m_o+m_R) = distance (LS)/distance (RS)

حيث mo و mR و mB عبارة عن معدل سريان الهواء الخارجي الهواء الراجع والهواء الماء جانبياً على التوالي:

تعين سعة ملف التبريد بالمعادلة:

C.C = (m_o+m_R) (i_M-i_L)          (T.R)

ويعين حمل الغرفة بالمعادلة:

R.L = m_S(i_R-i_S)                          (KW)

حيث                                           M_S = m_O + m_R + m_B

يلاحظ أن الهواء الماء جانبياً ممثل بنقطة (R) في شكل (4-5 ب) وذلك لأن الهواء الراجع والهواء المار جانبياً والهواء القادم لهم نفس الحالة وهي حالة التصميم للهواء داخل الحيز المكيف.

يمثل شكل (4*6) نظام تكييف صيفي، يستخدم هواء راجع وامرار جانبي لجزء من مخلوط الهواء الراجع والهواء الخارجي. في هذه الحالة تحدد نقطة (M) من العلاقة:

m_o/(m_s-m_o) = distance (RM) / distance (OM)

وتحدد نقطة (S) من العلاقة:

m_B/(m_S-m_B) = distance (LS)/distance (MS)

تعين سعة ملف التبريد بالمعادلة:

C.C = (m_S+m_B) (i_M-i_L)          (T.R)

شكل (4-6)

معادلة حمل الغرفة هي:

R.L = m_S (i_R-i_S)     (kW)

د ـ دورة تكييف صيفية مع هواء راجع وإعادة تسخين:

                         (Summer air conditioning cycles air and reheating)

في هذه الحالة في شكل (4-1) خانق الامرار الجانبي مغلق ويمثل نظام التكييف بشكل (4-7أ) والدورة بشكل (4-7 ب). يستخدم ملف التبريد للتحكم في رطوبة الهواء وملف التسخين للتحكم في درجة الحرارة.

يختلط الهواء الخارجي (O) مع الهواء الراجع (R) يبرد الهواء خلال ملف التبريد وتنخفض رطوبة الهواء وتتغير حالته من الحالة (M) إلى الحالة (L) خلال ملف التسخين نحصل على حالة التغذية (S).

شكل (4-7)

تحدد نقطة (M) بالعلاقة:

m_o/m_R = distance (RM)/distance (OM)

نقطة (L) تحددها رطوبة نسبية حوالي 90% بينما يحدد نقطة (S) تقاطع خط معامل الحرارة المحسوسة (RSHF) مع الخط الأفقي من نقطة (L).

تعين سعة ملف التبريد بالمعادلة:

C.C = m_S (i_M-i_S)              (T.R)

وتعين سعة ملف التسخين بالمعادلة:

H.C = m_S (i_S-i_L)                (kW)

ويعين حمل الغرفة بالمعادلة:

R.L = m_S (i_R-i_S)     (kW)

يلاحظ كما هو موضح في شكل (4-7) أن رطوبة الهواء ودرجة حرارته يزدادا خلال الغرفة.

في حالة رش مياه داخل الغرفة تزداد رطوبة الهواء وتنخفض درجة حرارته وتمثل دورة التكييف بشكل (4-8).

شكل (4-8)

في هذه الحالة لو عرف معدل رش المياه لكل كيلو جرام من الهواء لأمكن تحديد نقطة (S) على خط ثبات درجة الحرارة الرطبة المرسوم من نقطة (R)  وتحديد نقطة (L) من تقاطع الخط الأفقي المرسوم من نقطة (S) مع خط الرطوبة النسبية 90%

هـ ـ دورة تكييف هواء صيفية كبيرة (Big summer air conditioning cycle)

يوضح شكل (4-9) دورة نظام التكييف الصيفي الكبير الموضح في شكل (4-1) يختلط الهواء الخارجي (O) مع الهواء الراجع ® المخلوط (M1) يبرد وتنخفض رطوبته خلال ملف التبريد إلى الحالة (L) يختلط الهواء المار جانبياً (B) والممثل بنقطة ® مع الهواء الخارجي من ملف التبريد (L) ليعطي الحالة (M2). خلال ملف التسخين نحصل على حالة التغذية (S).

تزداد خلال الغرفة كل من درجة حرارة الهواء ورطوبته

تحدد نقطة (M₁) بالعلاقة:

m_o/m_R = distance (RM₁)/distance (OM₁)

وتحدد نقطة (M₂) بالعلاقة:

m_B/(m_R + m_O) = distance (LM₂)/distance (RM₂)

حيث m_o  و m_R و m_B عبارة عن معدلات الهواء الخارجي الهواء الراجع والهواء المار جانبياً على التوالي:

معادلة بقاء الكتلة للهواء هي:

m_S = m_O + m_R + m_B

تعين سعة ملف التبريد بالمعادلة:

C.C = (m_o+m_R) (i_M1-i_L)          (T.R)

تعين سعة ملف التسخين بالمعادلة:

     H.C = m_S (i_S-iM₂)                ( kW)

معادلة حمل التبريد للغرفة:

R.L = m_S (i_R – i_S)                  (kW)

ومعادلة حمل التهوية:

V.L = m_O (i_O – i_R)               (kW)

4ـ4 نظام التكييف الشتوي (Winter air conditioning system):

شكل (4-10) نظام تكييف شتوي

تعمل المروحة، كما هو موضح في شكل (4-10) على سحب الهواء الخارجي (O)، خلط الهواء الراجع (R) بالهواء الخارج من السخان المتقدم (Preheater)، ترطيب الهواء خلال وحدة رش المياه (Air washer)، خلط الهواء المار جانبياً (B) بالهواء الخارج من وحدة رش المياه (n)، للحصول على الحالة (M) وتغذية الهواء (S) للمكان المكيف بعد امرار الهواء خلال السخان المتأخر (Reheater).

خلال الأماكن المكيفة شتاءاً عادة تنخفض درجة حرارة الهواء نتيجة فقد الحرارة خلال الحوائط وتزداد نسبة رطوبة الهواء نتيجة تنفس شاغلي الأماكن.

يشتمل نظام التكييف الشتوي عادة على:

أ ـ ملف تسخين متقدم (Preheater) يعمل على تسخين الهواء.

ب ـ وحدة رش مياه (Air washer) تعمل على ترطيب الهواء والتحكم في رطوبته.

جـ ـ ملف إعادة التسخين (Reheater) يعمل على إعادة تسخين الهواء والتحكم في درجة حرارته.

د ـ مروح (Fan) تعمل على سحب الهواء ودفعه خلال المسالك الهوائية (Air ducts).

هـ ـ فلتر (Filter) يعمل على تنقية الهواء من الروائح والمواد العالقة.

و ـ خانق هواء (Air damper) يعمل على التحكم في معدلات سريان الهواء الخارجي.

4ـ5 دوائر تكييف الهواء الشتوية (Winter air conditioning cycles):

يمكن باستخدام مكونات نظام التكييف الشتوي، الموضح في شكل (4-10)، الحصول على دوائر التكييف الشتوية التالية:

(أ) دورة تكييف شتوية بسيطة (Simple winter air conditioning cycle):

شكل (4-11)

في هذه الحالة، في شكل (4-10) خانق هواء الراجع مغلق، خانق الهواء المار جانبياً مغلق وملف التسخين في حالة تشغيل فقط. يمكن تمثيل نظام التكييف بشكل (4-11 أ) والدورة بشكل (4-11 ب) كل الهواء اللازم للتغذية يسحب من الوسط الخارجي ويسخن إلى حالة التغذية (S).

تعين سعة ملف التسخين بالمعادلة:

H.C = m_S (i_S-i_O)      (kW)

يعين حمل التسخين للغرفة بالمعادلة:

R.L = m_S (i_R – i_S)     (kW)

حيث m_s عبارة عن معدل سريان هواء التغذية (kg/s). يلاحظ أن درجة حرارة هواء التغذية أعلى من درجة حرارة الهواء المطلوب داخل الغرفة لتأخذ في الاعتبار فقد الحرارة خلال حوائط الغرفة. فرق درجات الحرارة حوالي 28ْم. يلاحظ أيضاً أن نسبة رطوبة هواء التغذية أقل من نسبة الرطوبة داخل الغرفة لتأخذ في الاعتبار زيادة الرطوبة داخل الغرفة نتيجة تواجد الناس.

ب ـ دورة تكييف شتوية مع هواء راجع

                               (Winter air conditioning cycle with return air)

شكل (4-12) دورة شتوية مع هواء راجع

في هذه الحالة، في شكل (4-10) خانق الهواء المار جانبياً مغلق وملف التسخين شغال. يوضح شكل (4-12 أ) نظام التكييف بينما يمثل شكل (4-12 ب) دورة التكييف. يختلط الهواء الخارجي (O) بالهواء الراجع (R) تتغير حالة خليط الهواء (M)، خلال ملف التسخين، إلى حالة التغذية (S).

تعين سعة ملف التسخين بالمعادلة:

H.C = m_S (i_S-i_M)             (kW)

ويعين حمل الغرفة بالمعادلة:

R.L = m_S (i_S-i_R)              (kW)

يلاحظ أن استخدام الهواء الراجع يعمل على خفض الطاقة اللازمة لملف التسخين.

ج ـ دورة تكييف شتوية مع هواء راجع وترطيب:

         (Winter air conditioning cycle with return air and humidification)

شكل (4-13)

يشتمل الجهاز الموضح في شكل (4-13 أ) على ملف تسخين ووحدة رش مياه. تشتمل الدورة الموضحة في شكل (4-13 ب) على أربعة عمليات: عملية خلط الهواء الخارجي (O) بالهواء الراجع (R)، عملية التسخين المحسوس لخليط الهواء، عملية ترطيب ادياباتي للهواء قبل التغذية وعملية تبريد وترطيب للهواء خلال الغرفة المكيفة.

تعين سعة ملف التسخين بالمعادلة:

H.C = m_S (i_L-i_M)             (kW)

يعين معدل إضافة ماء التعويض لوحدة رش المياه بالمعادلة:

m_W = m_S (H_S – H_L)         (kg/s)

يعين حمل الغرفة بالمعادلة:

R.L = m_S (i_S-i_R)              (kW)

حيث m_s عبارة عن معدل سريان هواء التغذية (kg/s).

د ـ دورة تكييف شتوية كبيرة (Big winter air conditioning cycle)

شكل (4-14)

يوضح الشكل (4-14) دورة التكييف لنظام التكييف الشتوي الكبير الموضح في شكل (4-10). تشمل الدورة على العمليات التالية:

(OL) خلط الهواء الخارجي (L) بالهواء الراجع (R).

(M₁n) الترطيب الادياباتي خلال وحدة رش المياه لمخلوط الهواء.

(nM₂R) خلط مخلوط الهواء (n) بهواء الأمرار الجانبي (R).

(M₂S) إعادة تسخين هواء التغذية خلال ملف إعادة التسخين.

تحدد نقطة (M₁) بالعلاقة:

m_o/m_R = distance (RM₁)/distance (OM₁)

وتحدد نقطة (M2) بالعلاقة:

m_B/(m_O + m_R  (= distance (nM₂)/distance (RM₂)

تعيين سعة ملف التسخين المتقدم بالمعادلة:

H.C = m_O (i_L-i_O)                (kW)

تعين سعة ملف إعادة التسخين بالمعادلة:

H.C = m_S (i_L-i_O)                (kW)

يعين معدل إضافة ماء التعويض بالمعادلة:

m_W = (m_O + m_R) (H_n – H_M1)    (kg/s)

ويعين حمل الغرفة بالمعادلة:

R.L = mS (i_S – i_R)      (kW)

حيث m_B , m_R , m_O , m_S عبارة عن معدل سريان هواء التغذية، الهواء الخارجي، هواء الراجع والهواء المار جانبياً على التوالي.

العلاقة بين معدلات سريان الهواء هي:

m_S = m_O + m_R + m_B

يمكن تبسيط دورة تكييف الهواء الشتوية الموضحة في شكل (4-14) للحالات الخاصة التالية:

أـ دورة شتوية تستخدم هواء راجع بعد وحدة الرش

                           (Winter cycle with return air after air washer)

شكل (4-15)

في هذه الحالة يجري تسخين الهواء الخارجي ، ترطيبه، خلطه مع الهواء الراجع وتغذية مخلوط الهواء بعد إعادة تسخينه.

تعين سعة ملف التسخين المتقدم بالمعادلة:

H.C = m_O (i_L – i_O)            (kW)

وتعين سعة ملف إعادة التسخين بالمعادلة:

H.C = m_S (i_S – i_M)            (kW)

حيث m_S , m_O عبارة عن معدلات هواء التهوية وهواء التغذية على التوالي.

ب ـ دورة شتوية كبيرة بدون هواء راجع:

                                          (Big winter cycle without return air)

شكل (4-16)

كما هو موضح في شكل (4-16) يجري تسخين الهواء الخارجي، ترطيبه ثم إعادة تسخينه. تستخدم وحدة رش المياه للتحكم في رطوبة الهواء بينما يستخدم ملف إعادة التسخين للتحكم في درجة حرارة هواء التغذية.

تعين سعة ملفات التسخين بالمعادلة:

å H.C = m_S (H_S – H_O)        (kg/S)

ويعين معدل تعويض مياه الرش بالمعادلة:

m_W = m_S (H_S – H_O)     (kg/S)

حيث m_S عبارة عن معدل سريان هواء التغذية (kg/s)

4-6 جهاز تكييف كبير على مدار العام

                                          (Big round year air conditioning system)

شكل (4-17) نظام على مدار العام

جهاز تكييف الهواء على مدار العام، الموضح في شكل (4-17) يتكون من ملف تسخين متقدم (Preheater) ملف إعادة تسخين (Reheater) ووحدة رش مياه باردة أو ساخنة علاوة على المروحة والفلتر. صيفاً تعمل وحدة رش المياه المثلجة فقط ويبسط نظام التكييف إلى الشكل التالي:

شكل (4-18)

دورة التكييف لنظام التكييف الصيفي، الموضح في شكل (4-18)، يمكن تمثيلها بالدورة المعطاة في شكل (4-3 ب).

شكل 04-19)

شتاءاً يعمل ملف التسخين المتقدم، ملف إعادة التسخين ووحدة رش المياه الساخنة وبالتالي يمكن تبسيط شكل (4-17) إلى النظام الموضح في شكل (4-19). دورة التكييف لهذا النظام يمكن تمثيلها بالدورة المعطاة في شكل (4-14).

يمكن اشتقاق الحالات التالية من جهاز التكييف على مدار العام الموضح في شكل (4-17).

أ ـ دورة تكييف مع 100% هواء خارجي

                                 (Air conditioning cycle with 100% fresh air)

شكل (4-20)

يوضح شكل (4-20) نظام تكييف هواء يستخدم هواء خارجي 100%. صيفاً يعمل كل من وحدة التبريد (Colling coil) وملف إعادة التسخين (Reheater) وتمثل الدورة الصيفية بشكل (4-2 ب).

شكل (4-21)

شتاءاً لو كان فرق درجات الحرارة بين الهواء الخارجي (O) والهواء الداخلي (R) صغير، فإنه يلزم تشغيل كل من وحدة رش المياه وملف إعادة التسخين وتمثل دورة التكييف الشتوية بشكل (4-21).

إذا كان فرق درجات الحرارة بين الهواء الخارجي والهواء الداخلي كبير فإنه يلزم تشغيل ملف التسخين المتقدم علاوة على وحدة رش المياه وملف إعادة التسخين. في هذه الحالة تمثل دورة التكييف الشتوية بشكل (4-16 ب).

ب ـ دورة تكييف مع هواء راجع (Air conditioning cycle return air)

شكل (4-22)

يوضح شكل (4-22) نظام تكييف هواء يستخدم هواء راجع صيفاً يتم تشغيل كل من ملف التبريد وملف إعادة التسخين وتمثل دورة التكييف بشكل (4-6 ب).

شكل (4-23)

شتاءاً لو كان فرق درجات الحرارة بين الهواء الخارجي (O) والهواء الداخلي (R) كبير فإنه يلزم تشغيل كل من وحدة رش المياه وملف إعادة التسخين وتمثل دورة التكييف الشتوية بشكل (4-23).

4-7 مسائل (Problems)

1ـ المعطيات التالية تمثل شروط التصميم المستخدمة في تصميم وحدة تكيف هواء صيفية لمسرح: سعة الجلوس 1500 شخص، الحالة الداخلية 24ْم جافة و 50% رطوبة نسبية، الحالة الخارجية 35ْم جافة و 26ْم رطبة، الهواء النقي لكل شخص 12.5 متر مكعب / ساعة، هواء التغذية لكل شخص 50 متر مكعب/ساعة، الرطوبة المكتسبة لكل كيلو جرام من الهواء الجاف 0.003 كيلو جرام، فرق درجات الحرارة بين هواء التغذية والهواء الراجع 14ْم.

عين: (أ) السعة التبريدية لمكيف الهواء.

       (ب) حمل التبريد للمسرح.

2ـ لنظام تكييف هواء صيفي، هواء خارجي حالته 35ْم جافة و 17ْم رطبة يخلط مع هواء راجع حالته 26ْم جافة و 60% رطوبة نسبية. يبرد مخلوط الهواء تبريدا ًمحسوساً بامراره هواء متقدم ثم يرطب ادياباتيا إلى 90% رطوبة نسبية بامراره خلال وحدة رش. إذا كانت الحرارة المحسوسة المكتسبة خلال الغرفة 275 كيلو وات، معمل الحرارة المحسوسة 0.8 وكتلة الهواء الراجع ثلاثة أمثال كتلة الهواء الخارجي.

عين: (أ) سعة مبرد الهواء المتقدم

       (ب) كمية ماء التعويض اللازم لوحدة الرش.

3ـ  صالة لها الحرارة المحسوسة المكتسبة 24كيلو وات والحرارة الكامنة المكتسبة 6 كيلووات وحالة الهواء 26ْم جافة و 50 رطوبة نسبية 1000 لتر/ثانية من الهواء الخارجي عن 36ْم جافة و 24ْم رطبة تخلط مع 2000 لتر/ثانية من الهواء الراجع. جزء من مخلوط الهواء يمر خلال ملف تبريد والباقي يمر جانبياًحول ملف التبريد. على فرض أن الهواء يترك ملف التبريد ورطوبته النسبية 90%.

               عين سعة ملف التبريد

4ـ نظام تكييف هواء صيفي يتكون من مثلج مياه وملف إعادة تسخين، يستخدم هواء راجع قبل مثلج المياه وهواء امرار جانبي بعده. إذا كانت حالة التصميم الداخلية: 26ْ جافة و 50% رطوبة نسبية، حالة التصميم الخارجية 35ْم جافة و 26ْم رطبة، الهواء النقي للتهوية 2000 لتر/ثانية، الحرارة المحسوسة الداخلية المكتسبة 40كيلو وات، الحرارة الكامنة الداخلية المكتسبة 17.5 كيلو وات، الرطوبة النسبية للهواء الخارج من وحدة تثليج المياه 90%، فرق درجات الحرارة بين الهواء الداخلي وهواء التغذية 6ْم وكتل متساوية للهواء الراجع وهواء الامرار الجانبي.

             عين (أ) سعة التبريد لمثلج المياه

                   (ب) سعة التسخين لملف إعادة التسخين.

5ـ في نظام تكييف هواء صيفي ستخدم التبريد التبخيري، كتل متساوية من الهواء الخارجي وهواء الراجع تبرد بعد الخلط ثم ترطب ادياباتيا إلى 100% رطوبة نسبية بامرار الهواء خلال نظام رش مياه. إذا كانت حالة الهواء الخارجي 35ْم جافة و 17ْم رطبة، حالة الهواء الداخلي 27ْم جافة و 21ْم رطبة، الحرارة المحسوسة المكتسبة 30 كيلو وات والحرارة الكامنة الداخلية المكتسبة15 كيلو وات.

             عين: (أ) درجة حرارة الهواء بعد التبريد المتقدم.

                    (ب) درجة حرارة مياه الرش

                    (جـ) معدل تغذية الهواء

                    (د) سعة المبرد المتقدم

                    (هـ) معدل مياه التعويض.

6ـ نظام رش مياه مثلجة يستخدم لتبريد وترطيب هواء تغذية لقاعة تدريس سعتها 200 مقعد. على فرض أن المصادر الوحيدة للحرارة المباشرة والرطوبة هي شاغلي القاعة والإضاءة. حالة هواء الغرفة 24ْم جافة و 56% رطوبة نسبية. كل الهواء يأخذه النظام من الوسط الخارجي. حالة التصميم الخارجية 35ْم جافة و 24ْم رطبة. معدل الإضاءة للقاعة 1000 وات. الحرارة المحسوسة والحرارة الكامنة المتولدة لكل شخص 83 وات و 27 وات على التوالي. الرطوبة النسبية للهواء بعد نظام رش المياه المثلج 90%.

عين: (أ) كمية هواء المناولة.

       (ب) السعة التبريدية المطلوبة

7ـ وحدة تكييف هواء تستقبل هواء حالته 26ْم جافة و 0.55 رطوبة نسبية. تتكون الوحدة من ملف تبريد، يعمل على تبريد الهواء وإزالة رطوبته للحالة 3ْم جافة و 90% رطوبة نسبية، سخان كهربائي يسخن الهواء إلى 21ْم جافة ووحدة رش مياه تعمل على ترطيب الهواء لتصبح رطوبته النسبية 95% جزء من الهواء بعد ذلك يمر جانبياً خلال وحدة رش المياه لتكون الرطوبة النسبية للهواء 60%.

 عين: (أ) معامل الامرار الجانبي لوحدة الرش

        (ب) سعة ملف التبريد

        (جـ) سعة ملف التسخين.

8ـ البيانات التالية حصل عليها لتصميم نظام تكييف هواء صيفي لعنبر طباعة: شروط التصميم الداخلية 21ْم جافة و 70% رطوبة نسبية، شروط التصميم الخارجية 38ْم جافة و 28ْم رطبة، الهواء النقي 50% من الهواء الكلي، الحرارة المحسوسة الداخلية المكتسبة 175 كيلو وات، الحرارة الكامنة الداخلية المكتسبة 65 كيلو وات وفرق درجات الحرارة بين هواء التغذية وهواء الراجع 5ْم.

 عين: (أ) حالة هواء التغذية وأنسب نظام تبريد.

        (ب) كمية هواء التغذية

        (جـ) السعة التبريدية للمحطة.

9ـ نظام تكييف هواء شتوي يتكون من سخان هواء متقدم، وحدة رش وسخان إعادة تسخين. جزء من الهواء المتداول يستخدم كهواء راجع قبل وحدة الرش والباقي هواء إمرار جانبي بعد وحدة الرش. إذا كانت: حالة الهواء الداخلي 26ْم جافة و 50% رطوبة نسبية، حالة الهواء الخارجي 4ْم جافة و 70% رطوبة نسبية، الهواء النقي 1700 متر مكعب/ساعة، درجة حرارة الهواء بعد سخان الهواء المتقدم 10ْم، الرطوبة النسبية للهواء بعد وحدة الرش 95%، فرق درجات الحرارة بين هواء التغذية والهواء المتداول (الراجع والامرار الجانبي) 7ْم. كتل متساوية للهواء النقي، الهواء الراجع وهواء الامرار الجانبي تستخدم.

                  عين: (أ) سعة سخان الهواء المتقدم

                                   (ب) سعة سخان إعادة التسخين.

                                   (جـ) حمل التسخين الداخلي.

                                   (د) مياه التعويض بالوحدات لتر / ثانية

10ـ حيز له الحرارة المحسوسة المفقودة 18 كيلو وات والحرارة الكامنة المفقودة 6 كيلو وات. حالة الهواء داخل الحيز 21ْم جافة و 40% رطوبة نسبية الهواء الذي يمر خلال المكيف عبارة عن 90% هواء راجع و 10% هواء خارجي حالته 5ْم جافة و 20% رطوبة نسبية. يتكون المكيف من مشبع ادياباتي وملف تسخين.

                            عين: (أ) حالة هواء التغذية

                                   (ب) كمية الحرارة التي يضيفها ملف التسخين للهواء.

                                   (جـ) كمية المياه المضافة للهواء خلال المشبع الادياباتي.