نظام التحكم في التدفئة والتهوية وتكييف الهواء

تحتاج معدات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء ( HVAC ) إلى نظام تحكم لتنظيم تشغيل نظام التدفئة و/أو التكييف. ^{[ 1 ]} عادةً ما يُستخدم جهاز استشعار لمقارنة الحالة الفعلية (مثل درجة الحرارة) بالحالة المستهدفة. ثم يستنتج نظام التحكم الإجراء المطلوب اتخاذه (مثل تشغيل المروحة).

استخدمت أولى وحدات التحكم في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء أنظمة تحكم هوائية ، وذلك لأن المهندسين كانوا على دراية بأنظمة التحكم في السوائل. وهكذا، استُخدمت خصائص البخار والهواء للتحكم في تدفق الهواء الساخن أو البارد عبر منطق تحكم ميكانيكي.

بعد توحيد معايير التحكم في تدفق الهواء ودرجة الحرارة، أصبح استخدام المرحلات الكهروميكانيكية في منطق السلم لتشغيل المخمدات معيارًا. وفي نهاية المطاف، تحولت هذه المرحلات إلى مفاتيح إلكترونية، نظرًا لقدرة الترانزستورات على تحمل أحمال تيار أعلى. وبحلول عام ١٩٨٥، لم تعد أنظمة التحكم الهوائية قادرة على منافسة هذه التقنية الجديدة، على الرغم من أن أنظمة التحكم الهوائية (التي يعود تاريخ بعضها إلى عقود مضت) لا تزال شائعة في العديد من المباني القديمة. ^{[ ٢ ]}

بحلول عام 2000، أصبحت أجهزة التحكم المحوسبة شائعة الاستخدام. واليوم، يمكن الوصول إلى بعض هذه الأجهزة عبر متصفحات الإنترنت، التي لم تعد بحاجة إلى التواجد في نفس مبنى معدات التكييف والتهوية. وهذا يتيح وفورات في التكاليف ، حيث يمكن لمركز عمليات واحد مراقبة عدة مبانٍ بسهولة.

قبل أواخر الستينيات تقريبًا، كانت أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء تُدار بواسطة أنظمة هوائية (باستخدام ضغط الهواء والأنابيب لتحريك الصمامات والمخمدات). ثم بدأت الحوسبة الرقمية تحل محل تلك الأنظمة. تتميز وحدات التحكم المركزية ومعظم وحدات التحكم الطرفية بإمكانية برمجتها، مما يعني إمكانية تخصيص برنامج التحكم الرقمي المباشر (DDC) ليناسب الاستخدام المقصود. تشمل ميزات البرنامج الجداول الزمنية، ونقاط الضبط، ووحدات التحكم، والمنطق، والمؤقتات، وسجلات الاتجاهات، والإنذارات. تحتوي وحدات التحكم عادةً على مدخلات تناظرية ورقمية تسمح بقياس المتغير (درجة الحرارة، أو الرطوبة، أو الضغط)، ومخرجات تناظرية ورقمية للتحكم في وسيط النقل (الماء الساخن/البارد و/أو البخار). عادةً ما تكون المدخلات الرقمية عبارة عن نقاط تلامس (جافة) من جهاز تحكم، بينما تكون المدخلات التناظرية عبارة عن قياس للجهد أو التيار من جهاز استشعار متغير (درجة الحرارة، أو الرطوبة، أو السرعة، أو الضغط). تُستخدم المخارج الرقمية عادةً كوصلات ترحيل لبدء وإيقاف المعدات، بينما تُستخدم المخارج التناظرية عادةً كإشارات جهد أو تيار للتحكم في حركة أجهزة التحكم في الوسط (الهواء/الماء/البخار) مثل الصمامات والمخمدات والمحركات.

تشكل مجموعات وحدات التحكم الرقمية المباشرة (DDC)، سواء كانت متصلة بشبكة أم لا، طبقةً من الأنظمة. يُعد هذا "النظام الفرعي" حيويًا لأداء وتشغيل نظام التكييف والتهوية (HVAC) ككل. نظام التحكم الرقمي المباشر هو "عقل" نظام التكييف والتهوية، فهو يُحدد موضع كل مخمد وصمام فيه، ويُحدد أي المراوح والمضخات والمبردات تعمل، وبأي سرعة أو قدرة. بفضل هذه القدرة الذكية القابلة للتكوين في هذا "العقل"، ننتقل إلى مفهوم أتمتة المباني. ^{[ 3 ]}

يمكن لأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) الأكثر تعقيدًا أن تتكامل مع نظام أتمتة المباني (BAS) لتمكين مالكي المباني من التحكم بشكل أكبر في وحدات التدفئة أو التبريد. ^{[ 4 ]} يستطيع مالك المبنى مراقبة النظام والاستجابة للإنذارات الصادرة عنه من مواقع محلية أو بعيدة. كما يمكن جدولة النظام وفقًا لحالة الإشغال أو تغيير إعداداته من خلال نظام أتمتة المباني. في بعض الأحيان، يتحكم نظام أتمتة المباني مباشرةً في مكونات نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء. وتختلف واجهات الربط المستخدمة باختلاف نظام أتمتة المباني. ^{[ 5 ]}

تتوفر اليوم أيضًا بوابات مخصصة تربط أنظمة التكييف والتهوية المتقدمة من نوع VRV/VRF وأنظمة التكييف المنفصلة بوحدات التحكم في أنظمة التشغيل الآلي للمنازل وأنظمة إدارة المباني (BMS) للتحكم والمراقبة المركزية، مما يُغني عن الحاجة إلى شراء أنظمة تكييف وتهوية أكثر تعقيدًا وتكلفة. إضافةً إلى ذلك، تُتيح حلول البوابات هذه إمكانية التحكم عن بُعد في جميع الوحدات الداخلية للتكييف والتهوية عبر الإنترنت. ^{[ 6 ]}

• الجمعية الأمريكية لمهندسي التدفئة والتبريد وتكييف الهواء
• BACnet
• أتمتة المباني
• أوبن ثيرم