معالج الهواء

وحدة معالجة الهواء ، أو وحدة معالجة الهواء (غالبًا ما يتم اختصارها إلى AHU )، هي جهاز يستخدم لتنظيم وتوزيع الهواء كجزء من نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء ( HVAC ). ^[1] عادةً ما يكون جهاز معالجة الهواء عبارة عن صندوق معدني كبير يحتوي على منفاخ أو فرن أو عناصر تكييف أو رفوف أو غرف مرشح ومخففات صوت ومثبطات . ^[2] عادةً ما تتصل وحدات معالجة الهواء بنظام تهوية مجاري الهواء الذي يوزع الهواء المكيف عبر المبنى ويعيده إلى وحدة معالجة الهواء، وأحيانًا يتم إخراج الهواء إلى الغلاف الجوي وإدخال هواء نقي. ^[3] في بعض الأحيان تقوم وحدات معالجة الهواء بتفريغ ( تزويد ) الهواء والسماح به ( إرجاعه ) مباشرة من وإلى المساحة التي يتم تقديم الخدمة لها بدون مجاري الهواء ^[4]

تسمى وحدات معالجة الهواء الصغيرة، للاستخدام المحلي، وحدات طرفية ، وقد تتضمن فقط مرشح هواء وملفًا ومنفاخًا؛ تسمى هذه الوحدات الطرفية البسيطة بملفات النفخ أو وحدات ملفات المروحة . تُعرف وحدة معالجة الهواء الأكبر حجمًا التي تعالج 100% من الهواء الخارجي، ولا يوجد هواء معاد تدويره، باسم وحدة تعويض الهواء ( MAU ) أو وحدة معالجة الهواء النقي ( FAHU ). تُعرف وحدة معالجة الهواء المصممة للاستخدام الخارجي، عادةً على الأسطح، باسم الوحدة المعبأة ( PU ) أو وحدة التدفئة وتكييف الهواء ( HCU ) أو وحدة السطح ( RTU ).

يتم تصنيع وحدة معالجة الهواء عادةً حول نظام تأطير مع ألواح حشو معدنية حسب الحاجة لتناسب تكوين المكونات. في أبسط أشكاله، يمكن تصنيع الإطار من قنوات أو أقسام معدنية، مع ألواح حشو معدنية ذات طبقة واحدة. عادةً ما يتم طلاء المعدن بالزنك للحماية طويلة الأمد. بالنسبة للوحدات الخارجية، يتم توفير شكل من أشكال الغطاء المقاوم للطقس وختم إضافي حول المفاصل. ^[2]

سيتم تصنيع وحدات معالجة الهواء الأكبر حجمًا من نظام إطار فولاذي مربع المقطع مع ألواح حشو مزدوجة الطبقة ومعزولة . تعمل مثل هذه الهياكل على تقليل فقدان الحرارة أو اكتساب الحرارة من وحدة معالجة الهواء، فضلاً عن توفير التوهين الصوتي . ^[2] قد يبلغ طول وحدات معالجة الهواء الأكبر حجمًا عدة أمتار ويتم تصنيعها بطريقة مقطعية وبالتالي، من أجل القوة والصلابة، يتم توفير قضبان قاعدة مقطعية فولاذية أسفل الوحدة. ^[2]

عندما تكون هناك حاجة إلى توريد واستخراج الهواء بنسب متساوية لنظام تهوية متوازن، فمن الشائع أن يتم ربط معالجات توريد واستخراج الهواء معًا، إما جنبًا إلى جنب أو في تكوين مكدس .

لا يستشهد هذا القسم بأي مصادر . يُرجى المساعدة في تحسين هذا القسم من خلال إضافة الاستشهادات إلى مصادر موثوقة . قد يتم الطعن في المواد غير الموثقة وإزالتها . ( نوفمبر 2021 ) ( تعرف على كيفية ومتى يمكنك إزالة هذه الرسالة )

هناك ستة عوامل لتصنيف وحدات معالجة الهواء وتحديد أنواعها، بناءً على:

1. التطبيق (استخدام وحدة معالجة الهواء)
2. التحكم في تدفق الهواء (معالجات الهواء CAV أو VAV)
3. التحكم في المنطقة (معالجات الهواء ذات المنطقة الواحدة أو المناطق المتعددة)
4. موقع المروحة (السحب أو النفخ)
5. اتجاه تدفق الهواء الخارج (أمامي، لأعلى، أو لأسفل)
6. نموذج الحزمة (أفقي أو عمودي)

لكن الطريقة الأولى شائعة جدًا في سوق أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء . في الواقع، تعلن معظم الشركات عن منتجاتها من خلال تطبيقات وحدات معالجة الهواء:

1. طبيعي
2. صحي
3. مثبتة على السقف

يتم وصف الأنواع الرئيسية للمكونات هنا بالترتيب التقريبي، من قناة العودة (المدخل إلى وحدة معالجة الهواء)، عبر الوحدة، إلى قناة الإمداد (مخرج وحدة معالجة الهواء). ^{[1] [2]}

إن ترشيح الهواء موجود دائمًا تقريبًا لتوفير هواء نظيف خالٍ من الغبار لشاغلي المبنى. وقد يتم ذلك من خلال وسائط مطوية بسيطة ذات معدل MERV منخفض ، أو HEPA ، أو كهروستاتيكية ، أو مزيج من التقنيات. كما يمكن استخدام معالجات الهواء في الطور الغازي والأشعة فوق البنفسجية.

يتم وضع الترشيح عادة أولاً في وحدة معالجة الهواء من أجل الحفاظ على نظافة جميع المكونات الموجودة في مجرى النهر. واعتمادًا على درجة الترشيح المطلوبة، يتم ترتيب المرشحات عادةً في مجموعتين متتاليتين (أو أكثر) مع توفير مرشح لوحي من الدرجة الخشنة أمام مرشح كيسي من الدرجة الدقيقة، أو أي وسيط ترشيح "نهائي" آخر. يكون استبدال المرشح اللوحي وصيانته أرخص، وبالتالي يحمي مرشحات الأكياس الأكثر تكلفة. ^[1]

يمكن تقييم عمر الفلتر من خلال مراقبة انخفاض الضغط عبر وسيط الفلتر عند معدل تدفق حجم الهواء التصميمي. ويمكن القيام بذلك عن طريق عرض مرئي باستخدام مقياس ضغط، أو عن طريق مفتاح ضغط مرتبط بنقطة إنذار في نظام التحكم في المبنى. قد يؤدي الفشل في استبدال الفلتر في النهاية إلى انهياره، حيث تتغلب القوى التي تمارسها عليه المروحة على قوته الكامنة، مما يؤدي إلى انهياره وبالتالي تلوث معالج الهواء وقنوات الهواء الموجودة في اتجاه مجرى النهر.

قد تحتاج وحدات معالجة الهواء إلى توفير هواء ساخن أو بارد أو كليهما لتغيير درجة حرارة الهواء المزود ومستوى الرطوبة حسب الموقع والتطبيق. يتم توفير مثل هذا التكييف من خلال ملفات المبادل الحراري داخل تيار الهواء في وحدة معالجة الهواء، وقد تكون هذه الملفات مباشرة أو غير مباشرة فيما يتعلق بالوسط الذي يوفر تأثير التسخين أو التبريد. ^{[1] [2]}

تشمل المبادلات الحرارية المباشرة تلك المستخدمة في سخانات حرق الوقود التي تعمل بالغاز أو مبخر التبريد ، والتي توضع مباشرة في تيار الهواء. كما يمكن استخدام سخانات المقاومة الكهربائية ومضخات الحرارة . التبريد التبخيري ممكن في المناخات الجافة.

تستخدم الملفات غير المباشرة الماء الساخن أو البخار للتدفئة، والماء المبرد أو الجليكول للتبريد (يتم توفير الطاقة الأساسية للتدفئة وتكييف الهواء من قبل المحطة المركزية في مكان آخر من المبنى). عادة ما يتم تصنيع الملفات من النحاس للأنابيب، مع زعانف من النحاس أو الألومنيوم للمساعدة في نقل الحرارة. تستخدم ملفات التبريد أيضًا صفائح إزالة لإزالة وتصريف المكثفات. يتم توفير الماء الساخن أو البخار بواسطة غلاية مركزية ، ويتم توفير الماء المبرد بواسطة مبرد مركزي . تُستخدم أجهزة استشعار درجة الحرارة في اتجاه مجرى النهر عادةً لمراقبة درجات حرارة "خارج الملف" والتحكم فيها، جنبًا إلى جنب مع صمام تحكم آلي مناسب قبل الملف.

إذا كانت هناك حاجة إلى إزالة الرطوبة ، فيتم استخدام ملف التبريد للتبريد الزائد بحيث يتم الوصول إلى نقطة الندى ويحدث التكثيف. يقوم ملف التسخين الموضوع بعد ملف التبريد بإعادة تسخين الهواء (ومن ثم يُعرف باسم ملف إعادة التسخين ) إلى درجة حرارة التزويد المطلوبة. تؤدي هذه العملية إلى تقليل مستوى الرطوبة النسبية للهواء المزود.

في المناخات الباردة، حيث تنخفض درجات الحرارة في الشتاء بانتظام إلى ما دون درجة التجمد، غالبًا ما يتم استخدام ملفات الصقيع أو ملفات التسخين المسبق كمرحلة أولى من معالجة الهواء لضمان حماية المرشحات الموجودة في المصب أو ملفات المياه المبردة من التجمد. يتم التحكم في ملفات الصقيع بحيث إذا لم يتم الوصول إلى درجة حرارة معينة للهواء خارج الملف، يتم إيقاف تشغيل وحدة معالجة الهواء بالكامل للحماية.

غالبًا ما يكون الترطيب ضروريًا في المناخات الباردة حيث يؤدي التسخين المستمر إلى جفاف الهواء، مما يؤدي إلى جودة هواء غير مريحة وزيادة الكهرباء الساكنة . يمكن استخدام أنواع مختلفة من الترطيب:

• التبخير : الهواء الجاف الذي يتم نفخه فوق الخزان سوف يتبخر بعض الماء. ويمكن زيادة معدل التبخير عن طريق رش الماء على الحواجز في تيار الهواء.
• المبخر : يتم نفخ البخار أو البخار من المرجل مباشرة في تيار الهواء.
• رذاذ الرذاذ : يتم نشر الماء إما عن طريق فوهة أو وسيلة ميكانيكية أخرى في قطرات دقيقة ويحملها الهواء.
• الموجات فوق الصوتية : يتم إثارة صينية من الماء العذب في تيار الهواء بواسطة جهاز الموجات فوق الصوتية لتكوين ضباب أو رذاذ مائي.
• الوسط المبلل: يتم الحفاظ على وسط ليفي ناعم في مجرى الهواء رطبًا باستخدام الماء العذب من أنبوب توصيل مزود بسلسلة من المنافذ الصغيرة. ومع مرور الهواء عبر الوسط، فإنه يجذب الماء في قطرات دقيقة. يمكن لهذا النوع من المرطبات أن يسد بسرعة إذا لم يتم الحفاظ على ترشيح الهواء الأساسي في حالة جيدة.

من أجل الحفاظ على جودة الهواء الداخلي ، عادةً ما تحتوي وحدات معالجة الهواء على تجهيزات تسمح بإدخال الهواء الخارجي إلى المبنى وإخراج الهواء منه. في المناخات المعتدلة، يمكن استخدام خلط الكمية المناسبة من الهواء الخارجي البارد مع الهواء العائد الأكثر دفئًا للوصول إلى درجة حرارة الهواء المطلوبة. لذلك، يتم استخدام غرفة خلط بها مخمدات تتحكم في النسبة بين الهواء العائد والخارجي والعادم.

تستخدم وحدات معالجة الهواء عادةً منفاخ قفص سنجاب كبير مدفوعًا بمحرك كهربائي تحريض تيار متردد لتحريك الهواء. قد تعمل المنفاخة بسرعة واحدة، أو توفر مجموعة متنوعة من السرعات المحددة، أو يتم تشغيلها بواسطة محرك تردد متغير للسماح بمجموعة واسعة من معدلات تدفق الهواء . يمكن أيضًا التحكم في معدل التدفق بواسطة ريش المدخل أو مخمدات المخرج على المروحة. تستخدم بعض وحدات معالجة الهواء السكنية في الولايات المتحدة الأمريكية ("الأفران" المركزية أو "مكيفات الهواء") محركًا كهربائيًا تيار مستمر بدون فرشاة يتمتع بقدرات سرعة متغيرة. ^[1] تستخدم وحدات معالجة الهواء في أوروبا وأستراليا ونيوزيلندا الآن بشكل شائع مراوح منحنية للخلف بدون لولبية أو "مراوح قابس". يتم تشغيلها باستخدام محركات EC عالية الكفاءة (مبدلة إلكترونيًا) مع التحكم المدمج في السرعة. كلما ارتفعت درجة حرارة RTU، كان تدفق الهواء أبطأ. وكلما انخفضت درجة حرارة RTU، كان تدفق الهواء أسرع.

قد توجد منفاخات متعددة في وحدات معالجة الهواء التجارية الكبيرة، وعادة ما توضع في نهاية وحدة معالجة الهواء وبداية مجاري الإمداد (لذلك تسمى أيضًا "مراوح الإمداد"). وغالبًا ما يتم تعزيزها بمراوح في مجرى الهواء العائد ("مراوح الإرجاع") تدفع الهواء إلى وحدة معالجة الهواء.

تتأرجح المراوح غير المتوازنة وتهتز. بالنسبة لمراوح تكييف الهواء المنزلية، يمكن أن تكون هذه مشكلة كبيرة: حيث يتم تقليل دوران الهواء بشكل كبير عند الفتحات (حيث أن التأرجح هو طاقة ضائعة)، وتضعف الكفاءة وتزداد الضوضاء. مشكلة كبيرة أخرى في المراوح غير المتوازنة هي ضعف عمر المحامل (المثبتة بالمروحة والعمود). يمكن أن يتسبب هذا في حدوث عطل قبل فترة طويلة من عمر المحامل المتوقع.

يمكن وضع الأوزان بشكل استراتيجي لتصحيح الدوران السلس (بالنسبة لمروحة السقف، فإن وضع التجربة والخطأ يحل المشكلة عادةً). عادةً ما يتم أخذ مراوح تكييف الهواء المنزلية/المركزية أو المراوح الكبيرة الأخرى إلى المتاجر، والتي تحتوي على موازنات خاصة لموازنة أكثر تعقيدًا (قد تتسبب التجربة والخطأ في حدوث تلف قبل العثور على النقاط الصحيحة). عادةً لا يهتز محرك المروحة نفسه.

يمكن تركيب مبادل حراري لجهاز استعادة الحرارة في وحدة معالجة الهواء بين تيارات الهواء الموردة والمستخرجة لتوفير الطاقة وزيادة السعة. تتضمن هذه الأنواع بشكل أكثر شيوعًا ما يلي:

• المبادل الحراري الصفائحي : عبارة عن شطيرة من الصفائح البلاستيكية أو المعدنية ذات مسارات هوائية متشابكة. تنتقل الحرارة بين تيارات الهواء من أحد جانبي الصفائح إلى الجانب الآخر. وعادة ما تكون المسافة بين الصفائح 4 إلى 6 مم. تصل كفاءة استعادة الحرارة إلى 70%.
• العجلة الحرارية أو المبادل الحراري الدوار: مصفوفة تدور ببطء من المعدن المموج بدقة، تعمل في كلا تياري الهواء المتقابلين. عندما تكون وحدة معالجة الهواء في وضع التسخين، يتم امتصاص الحرارة عندما يمر الهواء عبر المصفوفة في تيار الهواء العادم، أثناء نصف دورة، ويتم إطلاقها أثناء نصف الدورة الثانية في تيار الهواء المزود في عملية مستمرة. عندما تكون وحدة معالجة الهواء في وضع التبريد، يتم إطلاق الحرارة عندما يمر الهواء عبر المصفوفة في تيار الهواء العادم، أثناء نصف دورة، ويتم امتصاصها أثناء نصف الدورة الثانية في تيار الهواء المزود. كفاءة استرداد الحرارة تصل إلى 85٪. تتوفر العجلات أيضًا بطبقة ماصة للرطوبة لتوفير نقل الحرارة الكامنة وأيضًا تجفيف أو ترطيب تيارات الهواء.
• ملف دائري : ملفان لمبادل حراري من الهواء إلى السائل، في تيارات هوائية متعاكسة، متصلان ببعضهما البعض بواسطة مضخة دائرية واستخدام الماء أو محلول ملحي كوسيلة لنقل الحرارة. هذا الجهاز، على الرغم من أنه ليس فعالاً للغاية، يسمح باستعادة الحرارة بين تيارات هوائية بعيدة وأحيانًا متعددة للإمداد والعادم. كفاءة استعادة الحرارة تصل إلى 50%.
• أنبوب الحرارة : يعمل في كلا مساري الهواء المتقابلين، باستخدام مبرد محصور كوسيلة لنقل الحرارة. يستخدم أنبوب الحرارة أنابيب محكمة الغلق مثبتة في تكوين ملف مع زعانف لزيادة نقل الحرارة. يتم امتصاص الحرارة على جانب واحد من الأنبوب، عن طريق تبخر المبرد، ويتم إطلاقها على الجانب الآخر، عن طريق تكثيف المبرد. يتدفق المبرد المكثف بالجاذبية إلى الجانب الأول من الأنبوب لتكرار العملية. كفاءة استعادة الحرارة تصل إلى 65%.

تعد عناصر التحكم ضرورية لتنظيم كل جانب من جوانب وحدة معالجة الهواء، مثل: معدل تدفق الهواء ، ودرجة حرارة الهواء المزود، ودرجة حرارة الهواء المختلط، والرطوبة، وجودة الهواء. قد تكون بسيطة مثل منظم حرارة التشغيل/الإيقاف أو معقدة مثل نظام أتمتة المباني باستخدام BACnet أو LonWorks ، على سبيل المثال.

تشتمل مكونات التحكم الشائعة على أجهزة استشعار درجة الحرارة وأجهزة استشعار الرطوبة ومفاتيح الشراع والمشغلات والمحركات وأجهزة التحكم.

يمكن للمنفاخات الموجودة في وحدة معالجة الهواء أن تسبب اهتزازات كبيرة، كما أن المساحة الكبيرة لنظام القنوات تنقل هذه الضوضاء والاهتزازات إلى شاغلي المبنى. لتجنب ذلك، يتم عادةً إدخال عوازل الاهتزاز (الأقسام المرنة) في القناة مباشرة قبل وبعد وحدة معالجة الهواء وغالبًا أيضًا بين حجرة المروحة وبقية وحدة معالجة الهواء. تسمح المادة المطاطية الشبيهة بالقماش لهذه الأقسام لمكونات وحدة معالجة الهواء بالاهتزاز دون نقل هذه الحركة إلى القنوات المرفقة.

يمكن عزل حجرة المروحة بشكل أكبر عن طريق وضعها على نظام تعليق زنبركي، أو وسادات من النيوبرين، أو تعليقها على حوامل زنبركية، مما يخفف من انتقال الاهتزاز عبر الهيكل.

كما تولد المنفاخة الموجودة في وحدة معالجة الهواء ضوضاء، والتي يجب تخفيفها قبل دخول مجاري الهواء إلى غرفة حساسة للضوضاء. لتحقيق خفض كبير للضوضاء في مدة قصيرة نسبيًا، يتم استخدام مخفف الصوت . ^[1] المخفف هو ملحق مجاري هواء متخصص يتكون عادةً من حاجز داخلي مثقب مع عزل يمتص الصوت. قد تحل مخففات الصوت محل مجاري الهواء؛ وعلى العكس من ذلك، توجد مخففات الصوت المضمنة بالقرب من المنفاخ ولها شكل جرس لتقليل تأثيرات النظام.

• أأون
• شركة Carrier Corporation (تصنع أيضًا العلامتين التجاريتين Bryant وPayne)
• مجموعة سيات
• شركة دايكين إندستريز (تصنع أيضًا العلامات التجارية McQuay International و Goodman وAirfel)
• جونسون كونترولز (تصنع أيضًا العلامة التجارية York International )
• لينوكس الدولية
• ريم (يصنع أيضًا رود)
• ترين
• فيرتيف

• التدفئة والتهوية وتكييف الهواء
• جودة الهواء الداخلي
• الراحة الحرارية