EN
ما هو وحدة معالجة الهواء وكيف تعمل في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء؟
أنظمة التدفئة وتكييف الهواء والتهوية (HVAC) ضرورية للحفاظ على بيئات داخلية مريحة وصحية في المنازل والمكاتب والمستشفيات والمنشآت الصناعية. وفي قلب العديد من أنظمة HVAC توجد وحدة معالجة الهواء ، وهي جهاز قوي يدير تدفق الهواء وفلترته ومعالجته. سواء كان الأمر يتعلق بتنظيم درجة الحرارة في مبنى مكتبي أو ضمان نقاء الهواء في مستشفى، فإنها تلعب دوراً أساسياً في الحفاظ على المساحات الداخلية آمنة وقابلة للعمل. يشرح هذا الدليل ما هي وحدة معالجة الهواء، ومكوناتها الأساسية، وكيف تعمل داخل أنظمة HVAC، وأهميتها في مختلف البيئات. وحدة معالجة الهواء تلعب دوراً أساسياً في الحفاظ على المساحات الداخلية آمنة وقابلة للعمل. يشرح هذا الدليل ما هي وحدة معالجة الهواء، ومكوناتها الأساسية، وكيف تعمل داخل أنظمة HVAC، وأهميتها في مختلف البيئات.
ما هي وحدة معالجة الهواء؟
وحدة معالجة الهواء (AHU) هي مكون رئيسي في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء مصممة لمعالجة توزيع الهواء وتدويره عبر المبنى أو منطقة محددة. تعمل بمثابة 'مركز معالجة الهواء'، حيث تستقبل الهواء من البيئة الخارجية، وتمزجه مع الهواء العائد من داخل المبنى، وتصفّيه لإزالة الملوثات، وتحكم في درجة حرارته ورطوبته، ثم تقوم بتوزيع الهواء المعالج إلى المناطق المأهولة.
على عكس المكونات الأصغر في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء مثل أفران التدفئة أو وحدات التكييف، التي تركز على التدفئة أو التبريد فقط، فإن وحدة معالجة الهواء تدمج عدة وظائف في نظام واحد. فهي تضمن أن يكون الهواء الذي يتم توصيله إلى الغرف ليس بارداً أو ساخناً فحسب، بل نظيفاً أيضاً ومُرطباً بشكل مناسب ومتجدداً. تختلف وحدات معالجة الهواء من حيث الحجم - فهناك وحدات مدمجة للمكاتب الصغيرة وأخرى ضخمة على نطاق صناعي للمستشفيات أو المصانع - وعادةً ما تكون موجودة في غرف الماكينات أو في الطابق السفلي أو على الأسطح.
المكونات الرئيسية لوحدة معالجة الهواء
تتكون وحدة معالجة الهواء من عدة مكونات متصلة ببعضها البعض تعمل معًا لمعالجة وتوزيع الهواء. ولكل جزء دور محدد في ضمان أن يلبي الهواء معايير الجودة والراحة:
1. المراوح
تعتبر المراوح "المحرك" الخاص بوحدة معالجة الهواء، وهي مسؤولة عن تحريك الهواء عبر النظام. تحتوي معظم وحدات معالجة الهواء على مروحتين رئيسيتين:
- مروحة التغذية : تقوم بدفع الهواء المعالج عبر القنوات الهوائية إلى غرف المبنى.
- مروحة الرجوع : تسحب الهواء المستهلك من الغرف إلى وحدة معالجة الهواء لإعادة معالجته أو طرده.
يتم تحديد حجم المراوح بناءً على كمية الهواء (تقاس بوحدات المتر المكعب في الساعة أو القدم المكعب في الدقيقة) التي تحتاجها وحدة معالجة الهواء لتدويرها، وهذه الكمية تعتمد على حجم المبنى وعدد الأشخاص الموجودين فيه. وتسمح أدوات التحكم بسرعة متغيرة (VSD) الموجودة في المراوح الحديثة بتعديل معدل تدفق الهواء لتلبية الطلب، مما يحسن الكفاءة في استخدام الطاقة.
2. المرشحات
تُعتبر عملية الترشيح وظيفةً حيويةً لوحدة معالجة الهواء، حيث تقوم بإزالة الغبار وحبوب اللقاح والبكتيريا والملوثات الأخرى من الهواء. ويعتمد نوع المرشح المستخدم على احتياجات المبنى:
- مرشحات أولية : تلتقط الجُسيمات الكبيرة (مثل الغبار أو الشعر) لحماية المكونات الأخرى من التلف وتمديد عمرها الافتراضي.
- مرشحات متوسطة : تزيل الجُسيمات الأصغر (مثل حبوب اللقاح أو أبواغ العفن) لتحسين جودة الهواء.
- مرشحات عالية الكفاءة (HEPA) : تُستخدم في أماكن مثل المستشفيات أو المختبرات، وتقوم بإزالة 99.97٪ من الجُسيمات بحجم 0.3 ميكرون، بما في ذلك البكتيريا والفيروسات.
يتم وضع المرشحات داخل حُجرات ترشيح داخل وحدة معالجة الهواء، وتحتاج إلى استبدال دوري للحفاظ على الكفاءة.
3. ملفات التسخين والتبريد
تحسّن هذه الملفات درجة حرارة الهواء أثناء مروره عبر وحدة معالجة الهواء:
- ملفات التسخين : قم بتسخين الهواء باستخدام الماء الساخن أو البخار أو المقاومة الكهربائية. وهي ضرورية في المناخات الباردة أو خلال الشهور الشتوية.
- ملفات التبريد : برد الهواء عن طريق تدوير الماء المبرد أو غاز التبريد داخل الملفات. وعندما يمر الهواء الدافئ فوق الملفات الباردة، يتكاثف البخار فيه ويقل مستوى الرطوبة.
تعمل الملفات مع терموستات المبنى على الحفاظ على درجة الحرارة المرغوبة، حيث تُشغّل أو تُطفئ النظام حسب الحاجة.
4. تحكم الرطوبة
غالبًا ما تحتوي وحدات مناولة الهواء على مكونات لضبط مستويات الرطوبة، مما يضمن أن يكون الهواء الداخلي غير جافٍ أو رطبٍ بشكل مفرط:
- المكيفات : تضيف الرطوبة إلى الهواء الجاف باستخدام البخار أو ضباب فوق صوتي أو وسادات تبخرية. وهذا مهم في فصل الشتاء عندما تجفف أنظمة التدفئة الهواء.
- أجهزة إزالة الرطوبة : تزيل الرطوبة الزائدة من الهواء الرطب، عادةً عن طريق تبريد الهواء (مما يسبب التكاثف) أو باستخدام مواد ماصة للماء (مثل مواد التجفيف). ويمنع هذا نمو العفن وعدم الراحة في المناخات الحارة والرطبة.
5. صمامات التحكم (Dampers)
صمامات التحكم قابلة للتعديل وهي تتحكم في تدفق الهواء داخل وحدة معالجة الهواء والقنوات المتصلة بها:
- صمامات الهواء الطازج : تتحكم في كمية الهواء الخارجي الذي يدخل الوحدة، وتحافظ على توازن بين دخول الهواء الطازج وكفاءة استخدام الطاقة.
- صمامات إعادة الهواء : تتحكم في تدفق الهواء المستعمل من المبنى مرة أخرى إلى وحدة معالجة الهواء.
- صمامات الخلط : تقوم بخلط الهواء الخارجي الطازج مع الهواء المعاد استخدامه لتحسين كفاءة استهلاك الطاقة - حيث يتطلب إعادة معالجة الهواء المعاد طاقات أقل مقارنة بتبريد أو تسخين 100% من الهواء الخارجي.
- صمامات الحريق : تغلق تلقائيًا أثناء حدوث حريق لمنع انتشار الدخان واللهب عبر القنوات.
6. نظام التحكم
لوحة تحكم مركزية (غالبًا ما تكون متصلة بنظام إدارة المبنى BMS) تراقب وتنظم عمليات وحدة معالجة الهواء. وتحتوي المبنى على أجهزة استشعار تقيس درجة الحرارة والرطوبة وجودة الهواء، وترسل البيانات إلى نظام التحكم. ومن ثم يقوم النظام بضبط المراوح والملفات وصمامات التحكم والرطوبة للحفاظ على الظروف المحددة، مما يضمن الكفاءة والراحة.
كيف يعمل وحدة معالجة الهواء في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء؟
يتم تشغيل وحدة معالجة الهواء من خلال عملية من خطوات لتعديل وتدوير الهواء، وتتكامل مع نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء الأكبر:
الخطوة 1: استقبال الهواء وخلطه
تقوم وحدة معالجة الهواء أولاً بسحب الهواء من مصدرين:
- الهواء الخارجي الطازج : يتم سحبه من خلال فتحات الاستقبال، ويوفر الأكسجين ويقلل من الملوثات داخل المباني.
- الهواء العائد : الهواء المستهلك من غرف المبنى، ويتم جمعه عبر قنوات العودة.
تقوم صمامات الخلط بخلط هذين التيارين الهوائيين. ويعتمد النسبة على عوامل مثل عدد الأشخاص (تحتاج الأعداد الأكبر إلى هواء طازج أكثر) وكفاءة استخدام الطاقة (يوفر إعادة استخدام الهواء العائد في توفير الطاقة).
الخطوة 2: الترشيح
تمر الهواء المختلط عبر مرشحات وحدة معالجة الهواء، والتي تقوم بترشيح الجسيمات والملوثات. ويضمن ذلك توفير هواء نظيف إلى المبنى، مما يقلل من الحساسية ومسببات الربو وانتشار الأمراض المنقولة عبر الهواء.
الخطوة 3: تنظيم درجة الحرارة
بعد الترشيح، يمر الهواء فوق ملفات التسخين أو التبريد. إذا كان المبنى بحاجة إلى الدفء، ترفع ملفات التسخين درجة حرارة الهواء؛ وإذا كان يحتاج إلى التبريد، فتخفضه الملفات الباردة. ويقوم نظام التحكم بضبط الملفات بناءً على قراءات терmostat من المبنى.
الخطوة 4: تنظيم الرطوبة
بعد ذلك، يمر الهواء عبر أجهزة الترطيب أو إزالة الرطوبة للوصول إلى مستوى الرطوبة المرغوب (عادةً ما تكون الرطوبة النسبية بين 30% و60%). تمنع هذه الخطوة الهواء الجاف (الذي يمكن أن يهيج الجلد والجهاز التنفسي) أو الهواء المشبع بالرطوبة بشكل مفرط (الذي يشجع نمو العفن والعفن الأخضر).
الخطوة 5: توزيع الهواء
يقوم مروحة التغذية بدفع الهواء المعالج عبر شبكة من القنوات الهوائية إلى غرف المبنى، حيث يخرج عبر فتحات التهوية. في الوقت نفسه، تقوم مروحة العودة بسحب الهواء المستعمل مرة أخرى عبر قنوات العودة إلى وحدة معالجة الهواء، مكررةً بذلك الدورة. يمكن أن يتم طرد بعض الهواء المستعمل إلى الخارج لإزالة الملوثات، ويتم استبداله بهواء طازج من الخارج.
الخطوة 6: المراقبة والتعديل
تقوم نظام التحكم بمراقبة جودة الهواء ودرجة الحرارة والرطوبة باستمرار باستخدام أجهزة استشعار. إذا اختلفت الظروف عن القيم المحددة (على سبيل المثال، أصبحت الغرفة ساخنة جداً)، يقوم النظام بتعديل مكونات وحدة معالجة الهواء — بزيادة سرعة المراوح، أو تفعيل الملفات، أو تعديل الصمامات — لاستعادة الراحة والكفاءة.
أنواع وحدات معالجة الهواء
تم تصميم وحدات معالجة الهواء لتتناسب مع أحجام واحتياجات مختلفة للمباني. تشمل الأنواع الشائعة:
1. وحدات معالجة الهواء المُجمَّعة
تحتوي هذه الوحدات المدمجة والمُجمَّعة مسبقًا على جميع المكونات (مراوح، مرشحات، ملفات) في خزانة واحدة. وهي سهلة التركيب ومثالية للمباني الصغيرة إلى المتوسطة مثل المكاتب والمدارس ومتاجر البيع بالتجزئة.
2. وحدات معالجة الهواء الوظيفية
تُبنى الوحدات الوظيفية من أقسام منفصلة (مثل قسم المرشحات، وقسم المراوح، وقسم التسخين/التبريد) يمكن دمجها لتلبية الاحتياجات المحددة. وهي قابلة للتوسيع، مما يجعلها مناسبة للمباني الأكبر أو المنشآت ذات المتطلبات المختلفة.
3. وحدات معالجة الهواء المركبة على الأسطح
تُثبت هذه الوحدات على أسطح المباني، وتحفظ المساحات الداخلية، وهي شائعة في المباني التجارية. وتقوم بمهام التكييف والتدفئة معًا، وغالبًا ما تكون متصلة بقنوات توزيع الهواء لتوزيعه عبر الطوابق الموجودة أدناه.
4. وحدات معالجة الهواء الصناعية
وحدات كبيرة وثقيلة مصممة للمصانع والمستودعات أو المختبرات. وهي تتعامل مع معدلات تدفق هواء عالية، ومقاومة للغبار والمواد الكيميائية، وقد تتضمن مرشحات متخصصة أو أنظمة تحكم في الرطوبة لعمليات صناعية محددة.
5. غرفة نظيفة وحدات معالجة الهواء
تُستخدم في المستشفيات ومعامل الصيدلة أو تصنيع الإلكترونيات، وتمتاز هذه الوحدات بمرشحات فائقة الكفاءة (HEPA أو ULPA) وضوابط صارمة للحفاظ على بيئات معقمة وخالية من الجسيمات.
دور وحدات مناورة الهواء في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC)
تُعتبر وحدة مناورة الهواء "الحصان العامل" في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، حيث تتصل بعناصر مختلفة لضمان جودة هواء ثابتة ومريحة. وتتضمن أدوارها الرئيسية ما يلي:
- إدارة جودة الهواء من خلال ترشيح الملوثات والتحكم في دخول الهواء النقي، تقلل وحدات مناورة الهواء من تلوث الهواء الداخلي، مما يحمي صحة الأشخاص الموجودين داخل المنشأة.
- كفاءة الطاقة تقلل وحدات مناورة الهواء الحديثة المزودة بمراوح ذات سرعة متغيرة (VSD) وأنظمة استعادة الحرارة والضوابط الذكية من استهلاك الطاقة، مما يقلل من تكاليف المرافق.
- تحكم مناخي تحافظ على درجات حرارة ورطوبة مستقرة، وهو أمر بالغ الأهمية للراحة في المنازل والمكاتب، ولحفظ المواد في المتاحف أو المعامل.
- السلامة في البيئات الصناعية أو المستشفيات، تمنع وحدات مناورة الهواء انتشار الأبخرة الضارة أو البكتيريا أو الفيروسات من خلال التحكم في تدفق الهواء والترشيح.
تطبيقات وحدات معالجة الهواء في العالم الحقيقي
مكاتب
تستخدم مكتب متوسط الحجم وحدة مُعالجة هواء مُعبأة لتدوير الهواء عبر 50 غرفة. تقوم الوحدة بترشيح الغبار وحبوب اللقاح، وضبط درجة الحرارة عند 22°م (72°ف)، والحفاظ على رطوبة نسبتها 40%. وتقلل مراوح السرعة المتغيرة (VSD) تدفق الهواء خلال عطلات نهاية الأسبوع عندما يكون المبنى فارغًا، مما يخفض استهلاك الطاقة بنسبة 30%.
المستشفيات
تحتوي وحدة معالجة الهواء في المستشفى على مرشحات HEPA لإزالة البكتيريا والفيروسات، مما يضمن ظروفًا معقمة في غرف العمليات. كما تحافظ على ضغط إيجابي في غرف المرضى (يتدفق الهواء من الداخل إلى الخارج، ومنع الملوثات الخارجية من الدخول) وضغط سلبي في غرف العزل (يتدفق الهواء من الخارج إلى الداخل، لاحتواء الجراثيم).
المصانع
تستخدم مصنع لمعالجة الأغذية وحدة صناعية لمعالجة الهواء مزودة بملفات ومرشحات مقاومة للتآكل لإزالة الغبار والمواد المسببة للحساسية. تقوم الوحدة بالتحكم في الرطوبة لمنع نمو العفن على المنتجات الغذائية والحفاظ على درجات حرارة ثابتة لضمان سير عمليات الإنتاج بانتظام.
المدارس
يقوم وحدة معالجة الهواء الموجودة على سطح مدرسة بتغذية 20 فصلًا دراسيًّا، وذلك بخلط الهواء الطازج مع الهواء العائد لتقليل تكاليف الطاقة. وتشمل هذه الوحدة مرشحات كربونية لإزالة الروائح من المقاصف، وتحسّن تدفق الهواء خلال ساعات الذروة (على سبيل المثال، عندما يكون الطلاب في الفصل) من أجل راحة أفضل.
الأسئلة الشائعة
ما الفرق بين وحدة معالجة الهواء والمرجل (Furnace)؟
إن المرجل يسخّن الهواء فقط، في حين تجمع وحدة معالجة الهواء بين تسخين الهواء وتبريده وتنقيته والتحكم في الرطوبة. ووحدة معالجة الهواء نظام شامل أكثر تُستخدم لتوزيع الهواء المكيّف في جميع أنحاء المبنى، وغالبًا ما تعمل مع المرجل أو مكيّف الهواء كجزء من نظام التدفئة وتكييف الهواء والتهوية (HVAC).
ما مدى انتظام الصيانة اللازمة لوحدة معالجة الهواء؟
الصيانة الدورية أمر بالغ الأهمية. يجب استبدال المرشحات كل 1–3 أشهر. كما يجب فحص المبادلات الحرارية والمراوح والصمامات وتنظيفها كل 6–12 شهرًا لمنع تراكم الغبار وضمان الكفاءة. وتساعد الفحوصات الاحترافية السنوية في اكتشاف المشكلات مثل التسرب أو الأجزاء البالية.
هل يمكن لوحدة معالجة الهواء أن تعمل بدون قنوات تهوية؟
تستخدم معظم وحدات معالجة الهواء قنوات لتوزيع الهواء، ولكن بعض الوحدات الصغيرة (مثل تلك الموجودة في الشقق) قد تتصل مباشرة بفتحات التهوية في الغرفة دون الحاجة إلى شبكة قنوات معقدة. ومع ذلك، فإن أنظمة الميني-سبليت بدون قنوات ليست وحدات معالجة هواء – بل تستخدم وحدات داخلية فردية بدلًا من ذلك.
كيف تحسن وحدات معالجة الهواء من جودة الهواء الداخلي؟
تقوم بترشيح الغبار وحبوب اللقاح والكائنات الدقيقة، والتحكم في الرطوبة لمنع نمو العفن، وإدخال هواء نقي من الخارج لتفتيت الملوثات الداخلية مثل المركبات العضوية المتطايرة (VOCs) المنبعثة من الأثاث أو منتجات التنظيف. تكون المرشحات عالية الكفاءة في وحدات معالجة الهواء فعالة بشكل خاص في تقليل الأمراض المنقولة عبر الهواء.
ما حجم وحدة معالجة الهواء التي يحتاجها المبنى؟
يعتمد الحجم على مساحة المبنى بالمتر المربع، وارتفاع السقف، وكثافة التواجد، والمنطقة المناخية. يقوم مهندس تكييف محترف بحساب تدفق الهواء المطلوب (ACH، أو تغييرات الهواء في الساعة) ويختار وحدة معالجة هواء ذات سعة مطابقة. على سبيل المثال، قد تحتاج مكتب مساحته 500 متر مربع إلى وحدة تُجري تداول هواء بسعة 5000–10000 متر مكعب/ساعة.
جدول المحتويات
- ما هو وحدة معالجة الهواء وكيف تعمل في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء؟
- ما هي وحدة معالجة الهواء؟
- المكونات الرئيسية لوحدة معالجة الهواء
- كيف يعمل وحدة معالجة الهواء في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء؟
- أنواع وحدات معالجة الهواء
- دور وحدات مناورة الهواء في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC)
- تطبيقات وحدات معالجة الهواء في العالم الحقيقي
- الأسئلة الشائعة