توزيع الهواء تحت الأرضية

مخطط توزيع الهواء تحت الأرضية يوضح حركة الهواء البارد والنقي عبر الفراغ الموجود أسفل الأرضية، والذي يتم تزويده عبر موزعات الهواء الأرضية وفتحات التهوية المكتبية. أما الهواء الدافئ والراكد فيتم طرده من السقف.
رسم تخطيطي لحركة الهواء في نظام توزيع الهواء تحت الأرضية

يُعدّ نظام توزيع الهواء تحت الأرضية (UFAD) استراتيجية لتوزيع الهواء لتوفير التهوية وتكييف الهواء في المباني ، وذلك كجزء من تصميم نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC ). تستخدم أنظمة UFAD غرفة توزيع هواء تحت الأرضية تقع بين البلاطة الخرسانية الإنشائية ونظام الأرضية المرتفعة لتزويد منافذ التوزيع (عادةً ما تكون موزعات أرضية) بالهواء المُكيّف، وتقع هذه المنافذ عند مستوى الأرضية أو بالقرب منه داخل المساحة المشغولة. يعود الهواء من الغرفة عند مستوى السقف أو عند أقصى ارتفاع مسموح به فوق المنطقة المشغولة. [ 1 ]

يستفيد نظام التهوية تحت الأرضية (UFAD) من ظاهرة الأعمدة الحرارية والطبقية: حيث يُضخ الهواء المُكيَّف مباشرةً إلى المنطقة المشغولة (OZ). تعمل الأعمدة الحرارية الناتجة عن شاغلي المكان ومصادر الحرارة الأخرى على إدخال الهواء المُكيَّف لامتصاص الحرارة والرطوبة، ثم نقل الهواء الملوث إلى المنطقة العلوية (UZ). عند مستوى معين في الغرفة، يتساوى معدل تدفق الهواء العائد إلى المنطقة العلوية مع معدل تدفق الهواء المُزوَّد. يقسم هذا المستوى الغرفة إلى منطقة مشغولة ومنطقة علوية، مما يؤدي إلى تدرج حراري: حيث يتركز الهواء الساخن والملوث في المنطقة العلوية، بينما يكون الهواء في المنطقة المشغولة باردًا ومنعشًا. [ 2 ]

يُمكن لأنظمة توزيع الهواء تحت الأرضية (UFAD) أن تُوفر العديد من المزايا المُحتملة مُقارنةً بأنظمة التهوية العلوية التقليدية، بما في ذلك خفض تكاليف دورة حياة المبنى؛ وتحسين الراحة الحرارية، ورضا شاغلي المبنى، وزيادة الإنتاجية؛ وتحسين كفاءة التهوية، وجودة الهواء الداخلي ، والصحة العامة؛ وخفض استهلاك الطاقة والضغوط الساكنة؛ وتقليل ارتفاع الطوابق في المباني الجديدة. [ 3 ] يُمكن لمفهوم توزيع الهواء تحت الأرضية المُدمج مع نظام تهوية مُوزعة من السقف (UFAD-CDR) أن يُقلل بشكلٍ كبير من خطر انتقال العدوى عبر الهواء، سواءً عند معدلات تغيير الهواء العالية أو المنخفضة. [ 4 ] طُرح نظام UFAD لأول مرة في خمسينيات القرن الماضي للغرف ذات الأحمال الحرارية العالية وأنظمة الأرضيات المرتفعة لإدارة الكابلات والمعدات (مثل غرف الحاسوب، ومراكز التحكم، وما إلى ذلك). تم إدخال النظام إلى مباني المكاتب في سبعينيات القرن الماضي في ألمانيا الغربية، مع إضافة مُوزعات هواء موضعية يُمكن التحكم بها من قِبل شاغلي المبنى. في الوقت الحاضر، حقق نظام UFAD قبولًا واسعًا في أوروبا وجنوب إفريقيا واليابان. [ 1 ]

يُستخدم نظام توزيع الهواء تحت الأرضية (UFAD) بكثرة في المباني المكتبية ، لا سيما المكاتب ذات التصميم المفتوح والقابلة لإعادة التشكيل، حيث يُفضّل استخدام الأرضيات المرتفعة لتسهيل إدارة الكابلات. يُناسب نظام UFAD أنواعًا مختلفة من المباني، بما في ذلك المباني التجارية والمدارس والكنائس والمطارات والمتاحف والمكتبات، وغيرها. [ 5 ] من أبرز المباني التي تستخدم نظام UFAD في أمريكا الشمالية: مبنى نيويورك تايمز ، وبرج بنك أوف أمريكا ، ومبنى سان فرانسيسكو الفيدرالي . يجب مراعاة بعض الجوانب بدقة في مرحلة إنشاء أنظمة UFAD لضمان إحكام إغلاق الحيز الهوائي لتجنب تسرب الهواء في فتحات توزيع الهواء.

وصف النظام

تعتمد أنظمة توزيع الهواء تحت الأرضية (UFAD) على وحدات معالجة الهواء لتنقية الهواء وتكييفه وفقًا لظروف التزويد المناسبة، ليتم توصيله إلى المنطقة المشغولة. بينما تستخدم الأنظمة العلوية عادةً قنوات لتوزيع الهواء، تستخدم أنظمة UFAD حيزًا تحت الأرضية يتكون من تركيب أرضية مرتفعة . يقع هذا الحيز عادةً على ارتفاع يتراوح بين 0.3 و0.46 متر (12 و18 بوصة ) فوق البلاطة الخرسانية الإنشائية، مع إمكانية وجود ارتفاعات أقل. [ 6 ] [ 7 ] تُستخدم موزعات أرضية مصممة خصيصًا كمنافذ للتزويد. [ 5 ] يتكون التكوين الأكثر شيوعًا لأنظمة UFAD من وحدة معالجة هواء مركزية تُوصل الهواء عبر حيز مضغوط إلى المساحة عبر موزعات أرضية. قد تتضمن طرق أخرى وحدات طرفية تعمل بمراوح عند المخارج، أو قنوات تحت الأرضية، أو فتحات تهوية مكتبية، أو وصلات بأنظمة التحكم البيئي الشخصية . [ 8 ] 

توزيع الهواء وتقسيمه الطبقي في نظام التهوية تحت الأرضية

ينتج التطبق الحراري عن عمليات تُرتّب طبقات الهواء الداخلي وفقًا لكثافتها النسبية. وتُشكّل طبقة الهواء الناتجة تدرجًا رأسيًا، حيث يكون الهواء في الأسفل عالي الكثافة وأكثر برودة، وفي الأعلى منخفض الكثافة وأكثر دفئًا. [ 9 ] ونظرًا لحركة الحمل الحراري الطبيعية للهواء، يُستخدم التطبق الحراري بشكل أساسي في ظروف التبريد. [ 9 ]

تستغل تقنية تقسيم الهواء الطفو الحراري لتوزيع هواء عالي الجودة على مستوى شاغلي المبنى وترك الهواء غير المأهول غير مكيف.

تستغل أنظمة تهوية الهواء تحت الأرضية (UFAD) التدرج الحراري الطبيعي الذي يحدث عند صعود الهواء الدافئ بفعل الطفو الحراري . في تصميم UFAD، يبقى الهواء المُكيَّف في الجزء السفلي من الغرفة، حيث يكون الهواء مشغولاً، بينما تُولِّد مصادر الحرارة، كالأشخاص والمعدات، تيارات حرارية تحمل الهواء الدافئ والملوثات الناتجة عنه نحو السقف ، حيث تُصرَّف عبر قنوات الهواء الراجع. [ 8 ] يؤثر التدرج الحراري الناتج عن نظام UFAD على درجات الحرارة المُحدَّدة في المكان. فمعظم جسم الشخص يكون في منطقة أبرد من درجة الحرارة عند مستوى منظم الحرارة؛ لذا، توصي الممارسات الحالية برفع درجات الحرارة المُحدَّدة في منظم الحرارة مقارنةً بأنظمة التهوية العلوية التقليدية. تتحكم استراتيجية التهوية المثلى في منافذ التزويد للحد من اختلاط هواء التزويد بهواء الغرفة إلى ما دون مستوى التنفس مباشرةً. فوق هذا المستوى، يُسمح بدخول هواء مُتدرج وأكثر تلوثًا. وبالتالي، يكون تركيز الملوثات في الهواء الذي يتنفسه الشخص أقل مقارنةً بأنظمة التهوية التقليدية ذات الاختلاط المتجانس. [ 8 ]

يعتمد السلوك النظري لأنظمة توزيع الهواء تحت الأرضية (UFAD) على نظرية عمود الهواء لأنظمة التهوية الإزاحية (DV). بالمقارنة مع أنظمة التهوية الإزاحية التقليدية [ 9 ] التي توفر الهواء بسرعات منخفضة، توفر أنظمة UFAD النموذجية الهواء عبر موزعات أرضية بسرعات هواء أعلى. إضافةً إلى زيادة كمية الاختلاط (وبالتالي احتمال انخفاض أداء التهوية مقارنةً بأنظمة DV)، يمكن أن تؤثر ظروف الهواء المزود الأقوى هذه بشكل كبير على تدرج الهواء في الغرفة والراحة الحرارية في المنطقة المشغولة. لذلك، يُعد التحكم في هذا التدرج وتحسينه أمرًا بالغ الأهمية لتصميم النظام وتحديد حجمه، والتشغيل الموفر للطاقة، وأداء الراحة لأنظمة UFAD. [ 10 ]

تؤثر عوامل عديدة، منها ارتفاع السقف، وخصائص موزعات الهواء، وعددها، ودرجة حرارة الهواء المُزوَّد، ومعدل التدفق الكلي، وحمل التبريد، ونمط التكييف، على كفاءة تهوية أنظمة توزيع الهواء تحت الأرضية. [ 11 ] وقد أظهرت الدراسات أن موزعات الهواء الدوامية وموزعات ألواح الأرضيات المثقبة تُنتج سرعة هواء منخفضة في المنطقة المشغولة، بينما تُنتج موزعات الهواء الخطية أعلى سرعة هواء في هذه المنطقة، مما يُخلّ بالتوازن الحراري ويُشكّل خطرًا محتملاً للتيارات الهوائية. [ 11 ] إضافةً إلى ذلك، تُتيح موزعات الهواء الأرضية عنصر تحكم شخصي في متناول المستخدم، حيث يُمكنه ضبط كمية الهواء المُوَزَّع من خلال تدوير الجزء العلوي من الموزع.

خصائص التطبيق

حمل التبريد UFAD

مخطط انسيابي تخطيطي لإجراءات الحساب يوضح التحويل من حمل التبريد المحسوب لنظام الخلط العلوي إلى حمل التبريد UFAD، ثم تقسيمه بين غرفة الإمداد والمنطقة (الغرفة) وغرفة العودة.

تختلف أنماط أحمال التبريد لأنظمة توزيع الهواء تحت الأرضية (UFAD) عن أنظمة التكييف العلوية [ 12 ] ، ويعود ذلك أساسًا إلى تأثير التخزين الحراري لألواح الأرضية المرتفعة الأخف وزنًا مقارنةً بكتلة بلاطة الأرضية الهيكلية الأثقل. يؤدي وجود الأرضية المرتفعة إلى تقليل قدرة البلاطة على تخزين الحرارة، مما ينتج عنه أحمال تبريد قصوى أعلى في النظام ذي الأرضية المرتفعة مقارنةً بالنظام بدون أرضية مرتفعة. في نظام التكييف العلوي، وخاصةً في المناطق المحيطة، يُخزَّن جزء من الحرارة الشمسية المكتسبة في بلاطة الأرضية خلال النهار، مما يقلل من أحمال التبريد القصوى في المنطقة، ويُطلق ليلًا عند إيقاف تشغيل النظام. أما في نظام توزيع الهواء تحت الأرضية، فإن وجود الأرضية المرتفعة يحوّل بلاطة الأرضية الضخمة الماصة للطاقة الشمسية إلى مادة أخف وزنًا، مما يؤدي إلى أحمال تبريد قصوى أعلى نسبيًا في المنطقة. [ 5 ] أظهرت دراسة نمذجة تستند إلى محاكاة EnergyPlus أن حمل التبريد الأقصى لنظام تهوية الهواء تحت الأرضية (UFAD) أعلى بنسبة 19% من حمل التبريد العلوي، وأن 22% و37% من إجمالي حمل التبريد لنظام UFAD يذهب إلى حيز التوزيع في المحيط والداخل على التوالي. [ 13 ]

قام مركز البيئة المبنية بتطوير مؤشر جديد يُسمى نسبة حمل التبريد لنظام التكييف الهوائي تحت الأرضية (UCLR)، والذي يُعرَّف بأنه نسبة حمل التبريد الأقصى المحسوب لنظام التكييف الهوائي تحت الأرضية إلى حمل التبريد الأقصى المحسوب لنظام التكييف الهوائي المختلط جيدًا، وذلك لحساب حمل التبريد لنظام التكييف الهوائي تحت الأرضية لكل منطقة باستخدام حمل التبريد الأقصى التقليدي لنظام التكييف الهوائي العلوي (المختلط جيدًا). ​​ويُحدد مؤشر UCLR بناءً على نوع المنطقة ومستوى الطابق واتجاه المنطقة. وبالمثل، تم تطوير كل من نسبة حيز التزويد (SPF) ونسبة المنطقة (ZF) ونسبة حيز الإرجاع (RPF) لحساب حمل التبريد لحيز التزويد والمنطقة وحيز الإرجاع. [ 12 ]

أدوات تصميم UFAD لمتطلبات تدفق الهواء في المنطقة

تتوفر أداتان تصميميتان لتحديد متطلبات معدل تدفق الهواء في مناطق نظام تهوية الهواء تحت الأرضية، إحداهما طُوّرت في جامعة بيردو كجزء من مشروع أبحاث الجمعية الأمريكية لمهندسي التدفئة والتبريد وتكييف الهواء ( ASHRAE ) (RP-1522). [ 14 ] أما الأخرى فقد طُوّرت في مركز البيئة المبنية (CBE) بجامعة كاليفورنيا في بيركلي .

طوّر مشروع بحث ASHRAE (RP-1522) أداةً مبسطةً تتنبأ بالفرق الرأسي في درجة الحرارة بين رأس وكاحلي شاغلي المبنى، ومعدل تدفق هواء التغذية لمنطقة توزيع الهواء، وعدد موزعات الهواء، وكفاءة توزيع الهواء. تتطلب الأداة من المستخدمين تحديد حمل التبريد للمنطقة ونسبة حمل التبريد المخصصة لمنطقة توزيع الهواء أسفل الأرضية. كما تتطلب منهم إدخال درجة حرارة هواء التغذية إما عند موزع الهواء أو عند القناة، مع تحديد نسبة معدل تدفق هواء منطقة توزيع الهواء إلى معدل تدفق هواء التغذية للمنطقة. تتيح الأداة للمستخدمين الاختيار من بين ثلاثة أنواع من موزعات الهواء، وهي قابلة للتطبيق على سبعة أنواع من المباني، تشمل المكاتب، والفصول الدراسية، وورش العمل، والمطاعم، والمتاجر، وقاعات المؤتمرات، وقاعات المحاضرات. [ 8 ] [ 15 ]

تُتيح أداة تصميم أنظمة توزيع الهواء تحت الأرضية (UFAD) التابعة لمركز البيئة المبنية (CBE)، والمبنية على أبحاث مُستفيضة، إمكانية التنبؤ بحمل التبريد لنظام UFAD باستخدام حمل التبريد التصميمي المحسوب لنفس المبنى بنظام تكييف علوي. كما تتنبأ الأداة بمعدل تدفق الهواء، وتدرج درجة حرارة الغرفة، وارتفاع درجة حرارة الحيز الهوائي لكل من المناطق الداخلية والمحيطية لمبنى مكاتب نموذجي متعدد الطوابق يستخدم نظام UFAD. تُمكّن أداة CBE المستخدم من الاختيار بين أربعة تكوينات مختلفة للحيز الهوائي (متسلسل، متسلسل عكسي، مستقل، ومشترك) وثلاثة أنواع من موزعات الهواء الأرضية (دوامي، مربع، وشبكي خطي). يتوفر إصدار إلكتروني من أداة التصميم للجمهور على موقع مركز البيئة المبنية ( CBE)، وقد تم أرشفته في 27 فبراير 2012 على موقع Wayback Machine .

ارتفاع درجة حرارة الهواء في الحيز العلوي

مسارات انتقال الحرارة في نظام UFAD.

ارتفاع درجة حرارة هواء التوزيع في غرفة التوزيع هو زيادة في درجة حرارة الهواء المُكيَّف نتيجة اكتساب الحرارة بالحمل الحراري أثناء مروره عبر غرفة التوزيع أسفل الأرضية من مدخلها إلى موزعات الهواء الأرضية. [ 16 ] تُعرف هذه الظاهرة أيضًا باسم التحلل الحراري. وينتج ارتفاع درجة حرارة هواء التوزيع عن ملامسة هواء التوزيع البارد للوح الخرساني والأرضية المرتفعة، حيث تكون درجة حرارتهما أعلى من درجة حرارة الهواء. ووفقًا لدراسة نمذجة، قد يكون ارتفاع درجة حرارة الهواء كبيرًا (يصل إلى 5  درجات مئوية أو 9  درجات فهرنهايت)، وبالتالي، بالمقارنة مع حالة محاكاة مثالية لنظام تهوية أرضية بدون ارتفاع في درجة حرارة الهواء، فإن ارتفاع درجة حرارة هواء الموزعات قد يؤدي إلى زيادة معدل تدفق هواء التوزيع وزيادة استهلاك الطاقة للمراوح والمبردات. ووجدت الدراسة نفسها أن ارتفاع درجة حرارة الهواء في الصيف أعلى منه في الشتاء، كما أنه يعتمد على المناخ. [ 16 ] يتميز الطابق الأرضي ذو اللوح الخرساني الملامس للأرضية بانخفاض أقل في درجة الحرارة مقارنةً بالطوابق الوسطى والعليا، وتؤدي زيادة درجة حرارة هواء التوزيع إلى انخفاض في ارتفاع درجة الحرارة. لا يتأثر ارتفاع درجة الحرارة بشكل ملحوظ باتجاه المنطقة المحيطة، أو اكتساب الحرارة الداخلي، أو نسبة النافذة إلى الجدار. [ 16 ] وبالتالي، فإن ارتفاع درجة حرارة هواء التوزيع يؤثر على إمكانية توفير الطاقة لأنظمة التكييف تحت الأرضية، وقدرتها على تلبية متطلبات التبريد بدرجات حرارة أعلى من تلك الخاصة بالأنظمة العلوية التقليدية. تشير الأبحاث الحالية إلى إمكانية تحسين كل من أداء الطاقة والأداء الحراري في أنظمة التكييف تحت الأرضية عن طريق توجيه الهواء عبر قنوات إلى المناطق المحيطة حيث تكون الأحمال في أعلى مستوياتها. [ 16 ] ومع ذلك، يرى النقاد أن هذا التوجيه تحت الأرضية يقلل من فائدة وجود حيز توزيع منخفض الضغط، بالإضافة إلى إضافة تعقيدات في التصميم والتركيب عند تركيب القنوات بين قواعد بلاط الأرضية.

تسرب الهواء في غرف توزيع الهواء تحت الأرض

تسرب الهواء من نظام التهوية تحت الأرضية الذي لا يساهم في التبريد، مما يؤدي إلى زيادة هدر طاقة المروحة.
تسرب نظام التهوية تحت الأرضية إلى الحيز، مما يساهم في التبريد.

يُعدّ التسريب في غرف توزيع الهواء في أنظمة التكييف تحت الأرضية سببًا رئيسيًا لانخفاض كفاءة هذه الأنظمة. يوجد نوعان من التسريب: التسريب إلى داخل الغرفة، والتسريب إلى مسارات تتجاوزها. لا يُؤدي النوع الأول من التسريب إلى زيادة استهلاك الطاقة، لأن الهواء يصل إلى المنطقة المُراد تبريدها. أما النوع الثاني، فيزيد من استهلاك الطاقة اللازمة للمراوح للحفاظ على ضغط ثابت في غرفة التوزيع، مما يُؤدي إلى زيادة استهلاك الطاقة. لذا، يجب مراعاة إحكام إغلاق غرفة التوزيع بدقة خلال مرحلة إنشاء أنظمة التكييف تحت الأرضية. [ 8 ]

نظام التدفئة تحت الأرضية والطاقة

لم تُجرَ دراساتٌ مُستفيضةٌ لتقييم كفاءة الطاقة لأنظمة توزيع الهواء تحت الأرضية (UFAD)، إلا أن بعض الدراسات تُشير إلى إمكانية تحقيق وفوراتٍ في الطاقة بفضل انخفاض الضغط ومعدل تدفق الهواء. يبلغ ضغط الهواء في الحيز المُجمّع عادةً 25 باسكال (0.0036 رطل لكل بوصة مربعة) أو أقل. [ 8 ] يُعدّ نظام UFAD مُناسبًا بشكلٍ خاص للمباني ذات الأسقف العالية، حيث يكون تأثير توفير الطاقة أكثر وضوحًا نتيجةً للتدرج الحراري. [ 17 ] ولأنّ نظام UFAD يعتمد على تزويد الهواء عبر أرضيةٍ مُرتفعة باستخدام أنواعٍ مُختلفةٍ من تكوينات التوزيع والمنافذ، فإنّ العامل الأساسي لكفاءة النظام هو ضمان التدرج الحراري. وقد أدّى التشغيل غير الفعّال لنظام UFAD إلى تدهور الوفورات المُحتملة منه. [ 18 ] كما أظهرت دراسة توفير الطاقة أنّ هذه النسبة تختلف باختلاف المباني الواقعة في مناخاتٍ مُختلفة، مما يُشير إلى ضرورة إجراء المزيد من الدراسات حول هذا العامل قبل تصميم نظام تكييف هواء مُناسب.  

التطبيقات

يُستخدم نظام توزيع الهواء تحت الأرضية بكثرة في المباني المكتبية ، لا سيما المكاتب ذات التصميم المفتوح والقابلة لإعادة التشكيل، حيث يُفضّل استخدام الأرضيات المرتفعة لتسهيل إدارة الكابلات. كما يشيع استخدامه في مراكز التحكم ومراكز بيانات تكنولوجيا المعلومات وغرف الخوادم التي تتطلب أحمال تبريد كبيرة من المعدات الإلكترونية، بالإضافة إلى متطلبات توجيه كابلات الطاقة والبيانات. ويشير دليل تصميم نظام توزيع الهواء تحت الأرضية الصادر عن جمعية مهندسي التدفئة والتبريد وتكييف الهواء الأمريكية (ASHRAE) إلى ضرورة مراعاة هذا النظام في أي مبنى يُفكّر في استخدام أرضية مرتفعة لتوزيع الكابلات. [ 8 ]

ينبغي مراعاة اعتبارات خاصة بالمساحة عند استخدام أنظمة توزيع الهواء تحت الأرضية (UFAD) في المختبرات، نظرًا لمتطلبات ضغط الغرفة الحرجة واحتمالية تسرب المواد الكيميائية إلى فراغ التهوية في الأرضية نتيجةً للانسكاب. لا يُنصح باستخدام أنظمة UFAD في بعض المرافق أو المساحات المحددة، مثل المباني الصغيرة غير السكنية، والأماكن الرطبة كدورات المياه ومناطق حمامات السباحة، والمطابخ وغرف الطعام، والصالات الرياضية، لأن تصميمها قد يكون صعبًا أو مكلفًا للغاية. يمكن أيضًا استخدام أنظمة UFAD مع أنظمة تكييف الهواء الأخرى، مثل أنظمة التهوية بالإزاحة، وأنظمة توزيع الهواء العلوية، وأنظمة التدفئة بالأسقف المشعة، أو أنظمة التبريد الإشعاعي، لتحسين الأداء. [ 8 ]

UFAD مقارنة بأنظمة التوزيع الأخرى

المزج العلوي

عادةً ما تُوضع قنوات الهواء الداخل والخارج في أنظمة الخلط العلوية التقليدية عند مستوى السقف. يُضخ الهواء الداخل بسرعات أعلى من المعتاد لراحة الإنسان، وقد تكون درجة حرارته أقل أو أعلى أو مساوية لدرجة حرارة الغرفة المطلوبة، وذلك حسب حمل التبريد/التدفئة. وتختلط تيارات الهواء المضطربة عالية السرعة مع هواء الغرفة.

تتمتع أنظمة التهوية تحت الأرضية المصممة هندسيًا بشكل جيد بالعديد من المزايا المحتملة مقارنة بالأنظمة العلوية التقليدية، مثل مرونة التصميم، وتحسين الراحة الحرارية، وتحسين كفاءة التهوية وجودة الهواء الداخلي، وتحسين كفاءة الطاقة في المناخات المناسبة، وخفض تكاليف دورة الحياة. [ 16 ] [ 19 ]

التهوية الإزاحية

تعمل أنظمة التهوية بالإزاحة (DV) وفق مبادئ مشابهة لأنظمة التهوية تحت الأرضية (UFAD). تُدخل أنظمة التهوية بالإزاحة الهواء البارد إلى الحيز المُكيَّف عند مستوى الأرضية أو بالقرب منه، بينما تُعيد الهواء عند مستوى السقف. ويعتمد ذلك على الاستفادة من خاصية الطفو الطبيعي للهواء الدافئ والأعمدة الحرارية الناتجة عن مصادر الحرارة، حيث يُضخ الهواء البارد من مستويات منخفضة. وعلى الرغم من التشابه، فإن أنظمة التهوية تحت الأرضية تُشجع على مزيد من الاختلاط داخل المنطقة المشغولة، وتوفر إمدادًا محليًا بالهواء، مما يُتيح زيادة حركة الهواء في المكان، ويمنع الشعور بركود الهواء، الذي غالبًا ما يرتبط بانخفاض جودة الهواء. أما الاختلافات العملية الرئيسية، فتتمثل في أن الهواء في أنظمة التهوية تحت الأرضية يُضخ بسرعة أعلى عبر فتحات أصغر حجمًا مقارنةً بأنظمة التهوية بالإزاحة، وعادةً ما يتحكم شاغلو المكان في هذه الفتحات. [ 8 ]

قائمة المباني البارزة التي تستخدم أنظمة تهوية تحت الأرض

بناءسنةدولةمدينةالمهندسون المعماريونالإحداثيات
برج بنك أوف أمريكا2009نيويوركمدينة نيويوركشركة كوك + فوكس للهندسة المعمارية40°45′20.6″ شمالاً 73°59′2.81″ غرباً / 40.755722° شمالاً 73.9841139° غرباً / 40.755722; -73.9841139
مركز ديفيد براور2009كاليفورنيابيركليسولومون إي تي سي-دبليو آر تي37°52′10.97″ شمالاً 122°15′58.53″ غرباً / 37.8697139° شمالاً 122.2662583° غرباً / 37.8697139; -122.2662583
مبنى سان فرانسيسكو الفيدرالي2007كاليفورنياسان فرانسيسكوالتحول37°46′47.09″ شمالاً 122°24′44.13″ غرباً / 37.7797472° شمالاً 122.4122583° غرباً / 37.7797472; -122.4122583
مصلحة الضرائب الداخلية2007شهرمدينة كانساسبي إن آي إم39°5′11.30″ شمالاً 94°35′2.35″ غرباً / 39.0864722° شمالاً 94.5839861° غرباً / 39.0864722; -94.5839861
مبنى صحيفة نيويورك تايمز2007نيويوركنيويوركورشة رينزو لبناء البيانو40°45′23.42″ شمالاً 73°59′25.15″ غرباً / 40.7565056° شمالاً 73.9903194° غرباً / 40.7565056; -73.9903194
مقر إدارة النقل في كاليفورنيا - المنطقة 72005كاليفورنيالوس أنجلوستوم ماين34°3′21.75″ شمالاً 118°14′40.47″ غرباً / 34.0560417° شمالاً 118.2445750° غرباً / 34.0560417; -118.2445750
مقر كالبرز2005كاليفورنياسكرامنتوشركة بيكارد تشيلتون للهندسة المعمارية38°34′33.51″ شمالاً 121°30′17.65″ غرباً / 38.5759750° شمالاً 121.5049028° غرباً / 38.5759750; -121.5049028
ميدان المسبك2005كاليفورنياسان فرانسيسكواستوديوهات الهندسة المعمارية وآخرون.37°47′24.54″ شمالاً 122°23′49.02″ غرباً / 37.7901500° شمالاً 122.3969500° غرباً / 37.7901500; -122.3969500
محكمة روبرت إي. كويل بالولايات المتحدة2005كاليفورنيافريسنومور روبل يوديل، غروين أسوشيتس36°44′16″ شمالاً 119°47′02″ غرباً / 36.7377° شمالاً 119.7838° غرباً / 36.7377; -119.7838
المقر الرئيسي لشركة فيستيون2004ميبلدة فان بورينسميث جروب جيه جيه آر42°14′39.61″ شمالاً 83°25′58.53″ غرباً / 42.2443361° شمالاً 83.4329250° غرباً / 42.2443361; -83.4329250
مركز راي وماريا ستاتا2003ماجستيربوسطنفرانك جيري42°21′43.35″ شمالاً 71°5′23.26″ غرباً / 42.3620417° شمالاً 71.0897944° غرباً / 42.3620417; -71.0897944
مؤسسة هيوليت2002كاليفورنيامينلو باركشركة بي إتش بوكوك للهندسة المعمارية37°25′30.87″ شمالاً 122°11′38.04″ غرباً / 37.4252417° شمالاً 122.1939000° غرباً / 37.4252417; -122.1939000
قصر بيلاجيو للعروض1998نيفاداجَنَّةويل برودر36°6′45.10″ شمالاً 115°10′33.41″ غرباً / 36.1125278° شمالاً 115.1759472° غرباً / 36.1125278; -115.1759472
مكتبة فينيكس العامة1995أريزونافينيكسويل برودر33°28′17.71″ شمالاً 112°4′23.84″ غرباً / 33.4715861° شمالاً 112.0732889° غرباً / 33.4715861; -112.0732889
متجر أبل1993كاليفورنياسان فرانسيسكوبوهلين سيونسكي جاكسون37°47′10.16″ شمالاً 122°24′22.57″ غرباً / 37.7861556° شمالاً 122.4062694° غرباً / 37.7861556; -122.4062694
المقر الرئيسي لشركة تاكو بيل2009كاليفورنياإيرفينمهندسو إل بي إيه33°39′26″ شمالاً 117°44′49″ غرباً / 33.6571981° شمالاً 117.7469452° غرباً / 33.6571981; -117.7469452
برج نهر اللؤلؤ2011الصينقوانغتشوSOM و AS+GG23°7′36.3″ شمالاً 113°19′3.36″ شرقاً / 23.126750° شمالاً 113.3176000° شرقاً / 23.126750; 113.3176000
برج مانيتوبا هايدرو2009كنداوينيبيغ ، مانيتوباكوابارا باين ماكينا بلومبرج49°53′33.99″ شمالاً 97°8′46.70″ غرباً / 49.8927750° شمالاً 97.1463056° غرباً / 49.8927750; -97.1463056
مكتبة فانكوفر العامة1995كندافانكوفر ، كولومبيا البريطانيةموشيه سافدي ومهندسو DA49°16′44.72″ شمالاً 123°6′57.68″ غرباً / 49.2790889° شمالاً 123.1160222° غرباً / 49.2790889; -123.1160222
برج سيلزفورس2017كاليفورنياسان فرانسيسكوبيلي كلارك بيلي للهندسة المعمارية37°47′23.64″ شمالاً 122°23′48.84″ غرباً / 37.7899000° شمالاً 122.3969000° غرباً / 37.7899000; -122.3969000

مراجع

  1. 1 2 باومان، فريد س.؛ دالي، آلان (2003). دليل تصميم توزيع الهواء تحت الأرضية (UFAD) . الجمعية الأمريكية لمهندسي التدفئة والتبريد وتكييف الهواء. ISBN 978-1-931862-21-9. OCLC 54615153 . 
  2. تشانغ، كاي؛ تشانغ، شياوسونغ؛ لي، شوهونغ؛ جين، شينغ (2014-12-01). "مراجعة لتقنية توزيع الهواء تحت الأرضيات" . الطاقة والمباني . 85 : 180-186 . Bibcode : 2014EneBu..85..180Z . doi : 10.1016/j.enbuild.2014.09.011 . ISSN 0378-7788 . 
  3. باومان، فريد؛ ويبستر، توم (يونيو 2001). "مخرج توزيع الهواء تحت الأرضية". مجلة ASHRAE . 43 (6).
  4. زبيحي، مجتبى؛ لي، ري؛ برينكيرهوف، جوشوا (1 مارس 2024). "تأثير تدفق الهواء الداخلي على انتقال الأمراض المنقولة بالهواء في الفصل الدراسي" . محاكاة المباني . 17 (3): 355-370 . doi : 10.1007/s12273-023-1097-y . ISSN 1996-8744 . 
  5. 1 2 3 مجموعة الموارد الفنية التابعة لجمعية مهندسي التدفئة والتبريد وتكييف الهواء الأمريكية (ASHRAE) بشأن تصميم أنظمة تهوية الأرضيات (2013). دليل أنظمة تهوية الأرضيات: تصميم وبناء وتشغيل أنظمة توزيع تهوية الأرضيات . دبليو. ستيفن كومستوك. ISBN 978-1-936504-49-7.
  6. هانزاوا، هـ.؛ هيغوتشي، م. (1996)، "توزيع تدفق الهواء في غرفة توزيع هواء منخفضة الارتفاع تحت الأرضية لنظام تكييف الهواء"، مجلة AIJ للتكنولوجيا والتصميم ، 3 : 200-205 ، doi : 10.3130/aijt.2.200
  7. باومان، فريد؛ بيكورا، باولو؛ ويبستر، توم (1999)، إلى أي مدى يمكنك النزول؟ أداء تدفق الهواء في غرف التهوية الأرضية منخفضة الارتفاع ، مركز البيئة المبنية، جامعة كاليفورنيا في بيركلي
  8. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 باومان، فريد؛ دالي، آلان (2003)، "دليل تصميم توزيع الهواء تحت الأرضيات"، الجمعية الأمريكية لأنظمة التدفئة والتبريد وتكييف الهواء (ASHRAF)
  9. 1 2 3 نيلسن، بي في (1996)، "تهوية الإزاحة - النظرية والتصميم"، U ، U9513، قسم تكنولوجيا البناء والهندسة الإنشائية، جامعة آلبورغ، ISSN 0902-8005 
  10. ويبستر، تي.؛ باومان، فريد؛ ريس، ج. (2002). "توزيع الهواء تحت الأرضية: التطبق الحراري" . مجلة ASHRAE . 44 (5).
  11. 1 2 لي، كيه إس؛ جيانغ، زد؛ تشين، كيو (2009)، "فعالية توزيع الهواء مع توزيع الهواء الطبقي"، معاملات ASHRAE ، 115 (2)
  12. 1 2 شيافون، ستيفانو؛ لي، كوانغ هو؛ باومان، فريد؛ ويبستر، توم (فبراير-مارس 2011). "طريقة حساب مبسطة لأحمال التبريد التصميمية في أنظمة توزيع الهواء تحت الأرضية (UFAD)" . الطاقة والمباني . 43 ( 2-3 ): 517-528 . Bibcode : 2011EneBu..43..517S . doi : 10.1016/j.enbuild.2010.10.017 .
  13. شيافون، ستيفانو؛ لي، كوانغ هو؛ باومان، فريد؛ ويبستر، توم (2011)، "طريقة حساب مبسطة لأحمال التبريد التصميمية في أنظمة توزيع الهواء تحت الأرضية (UFAD)" ، الطاقة والمباني ، 43 (2): 517-528 ، Bibcode : 2011EneBu..43..517S ، doi : 10.1016/j.enbuild.2010.10.017
  14. لي، كيسوب؛ شو، غوانغتشينغ (يونيو 2012). "وضع إجراءات تصميم للتنبؤ بمتطلبات تدفق الهواء في أنظمة توزيع الهواء في الغرف المختلطة جزئيًا". تقرير مشروع بحثي من جمعية مهندسي التدفئة والتبريد وتكييف الهواء الأمريكية RP-1522 .
  15. شو، غوانغتشينغ؛ لي، كيسوب؛ جيانغ، تشنغ؛ تشن، تشينغيان (2012). "البيئة الحرارية في الأماكن المغلقة المزودة بأنظمة توزيع هواء تحت الأرضية: الجزء 2. تحديد معايير التصميم (1522-RP)". مجلة أبحاث التدفئة والتهوية وتكييف الهواء والتبريد . 18 (6): 1192-1201 . doi : 10.1080/10789669.2012.710058 . S2CID 15848165 . 
  16. 1 2 3 4 5 كوانغ هو، لي؛ ستيفانو شيافون؛ فريد باومان؛ توم ويبستر (2012). "التدهور الحراري في أنظمة توزيع الهواء تحت الأرضيات: الأساسيات وتأثيرها على أداء النظام" . الطاقة التطبيقية . 91 (1): 197-207 . Bibcode : 2012ApEn...91..197L . doi : 10.1016/j.apenergy.2011.09.011 . S2CID 54035654 . 
  17. رافتري، بول؛ باومان، فريد؛ شيافون، ستيفانو؛ إيب، توم (2015). "الاختبارات المعملية لموزع تهوية الإزاحة لأنظمة توزيع الهواء تحت الأرضيات" . الطاقة والمباني . 108 : 82-91 . Bibcode : 2015EneBu.108...82R . doi : 10.1016/j.enbuild.2015.09.005 .
  18. العجمي، علي ف.؛ أبو زيان، حسني ز.؛ العامر، ويد (2013-09-01). "تحليل الطاقة لنظام توزيع الهواء تحت الأرضية: دراسة حالة لمبنى مكاتب" . تحويل الطاقة وإدارتها . 73 : 78-85 . Bibcode : 2013ECM....73...78A . doi : 10.1016/j.enconman.2013.04.003 . ISSN 0196-8904 . 
  19. "نظرة عامة على تقنية UFAD" . مركز البيئة المبنية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 نوفمبر 2013 .

تشمل المجموعات المهنية والتجارية التي تقدم تمويلًا للأبحاث وتنشر معايير أو أدلة تتعلق بأنظمة توزيع المياه الجوفية ما يلي:

  1. الجمعية الأمريكية لمهندسي التدفئة والتبريد وتكييف الهواء (ASHRAE) http://www.ashrae.org/
  2. معهد تكنولوجيا تكييف الهواء والتبريد (ARTI)
  3. معهد تكييف الهواء والتدفئة والتبريد (AHRI) http://www.ahrinet.org/