تويت
اخترع ويليس كاريير أول نظام تكييف الهواء الحديث. ساعد اختراع شركة Carrier في ظهور العديد من الصناعات التي تستمر في دعم اقتصادنا اليوم. في السنوات الأولى، ساعد تكييف الهواء في تعزيز تصنيع كل شيء من المخبوزات إلى الإمدادات في زمن الحرب. أدى ذلك مباشرة إلى الأفلام الصيفية الرائجة حيث توافد الناس على المسارح المبردة هربًا من الحرارة. حتى أن التحكم الدقيق في درجة الحرارة والرطوبة قد مكّن من تطوير مراكز التسوق الداخلية ورحلات الطيران عبر المحيط الأطلسي وأجهزة الكمبيوتر والخوادم التي تشغل الإنترنت. لا تزال أنظمة التبريد “الحديثة” اليوم تعمل على نفس المبادئ الأساسية، مما يوفر هواءً باردًا مريحًا للأشخاص في الداخل. اذن كيف تعمل مكيفات الهواء؟
تأتي مكيفات الهواء بأشكال وأحجام متنوعة، لكنها تعمل جميعها على نفس الفرضية الأساسية. يوفر مكيف الهواء، الهواء البارد داخل منزلك أو في مكان مغلق عن طريق إزالة الحرارة والرطوبة من الهواء الداخلي. يعيد الهواء المبرد إلى الفضاء الداخلي، وينقل الحرارة والرطوبة غير المرغوب فيها إلى الخارج. يستخدم مكيف الهواء القياسي أو نظام التبريد مادة كيميائية متخصصة تسمى مادة التبريد(refrigerant)، وله ثلاثة مكونات ميكانيكية رئيسية: ضاغط(compressor) وملف مكثف(condenser) وملف مبخر(evaporator coil). تعمل هذه المكونات معًا لتحويل غاز التبريد سريعًا من الغاز إلى سائل والعودة مرة أخرى. يرفع الضاغط ضغط ودرجة حرارة غاز التبريد ويرسله إلى ملف المكثف حيث يتم تحويله إلى سائل. ثم ينتقل المبرد إلى الداخل ويدخل في ملف المبخر. هنا يتبخر المبرد السائل ويبرد الملف الداخلي. تهب مروحة الهواء الداخلي عبر ملف المبخر البارد حيث يتم امتصاص الحرارة داخل المنزل في المبرد. ثم يتم تدوير الهواء المبرد في جميع أنحاء المنزل بينما يتم إرسال الغاز المتبخر الساخن إلى الخارج إلى الضاغط. ثم يتم إطلاق الحرارة في الهواء الخارجي حيث يعود المبرد إلى الحالة السائلة. تستمر هذه الدورة حتى يصل منزلك إلى درجة الحرارة المطلوبة.
عملية تكييف الهواء
تعتمد العديد من المنازل على مكيفات الهواء بنظام منفصل، وغالبًا ما يشار إليها باسم “الهواء المركزي”(central air). تشتمل أنظمة تكييف الهواء على عدد من المكونات وتقوم بأكثر من مجرد تبريد الهواء بالداخل. يمكنهم أيضًا التحكم في الرطوبة وجودة الهواء وتدفق الهواء داخل منزلك. لذا قبل أن نجيب على السؤال المتعلق بكيفية عمل مكيفات الهواء، سيكون من المفيد معرفة ما الذي يشكل النظام النموذجي.
ما هو الهواء المركزي؟
عادةً ما يُشار إلى نظام تكييف الهواء النموذجي باسم “الهواء المركزي” أو “نظام تكييف الهواء المنفصل”، على ما يلي:
- ترموستات(thermostat) يتحكم في تشغيل النظام
- وحدة خارجية تحتوي على مروحة وملف مكثف وضاغط
- وحدة داخلية (عادة إما فرن أو ملف مروحة) تحتوي على ملف المبخر والمروحة لتدوير الهواء المبرد
- أنابيب نحاسية تسمح بتدفق غاز التبريد بين الوحدتين الداخلية والخارجية
- ينظم صمام التمدد كمية غاز التبريد التي تدخل في ملف المبخر
- مجاري الهواء التي تسمح للهواء بالانتقال من الوحدة الداخلية إلى أماكن المعيشة المختلفة والعودة إلى الوحدة الداخلية
في أبسط وصف لها، تتضمن عملية تكييف الهواء إجراءين يحدثان في وقت واحد ، أحدهما داخل المنزل والآخر خارج المنزل.
- داخل المنزل (يشار إليه أحيانًا باسم “الجانب البارد” من النظام)، يتم تبريد الهواء الداخلي الدافئ أثناء تدفقه عبر ملف تبريد بارد مليء بالمبرد. يتم امتصاص الحرارة من الهواء الداخلي في المبرد حيث يتحول المبرد من سائل إلى غاز. يتم توزيع الهواء المبرد على المنزل.
- خارج المنزل (يشار إليه أحيانًا باسم “الجانب الساخن” من النظام)، يتم ضغط غاز التبريد قبل إدخال ملف كبير في الوحدة الخارجية. يتم إطلاق الحرارة في الخارج حيث يتحول المبرد إلى سائل وتقوم مروحة كبيرة بسحب الهواء الخارجي عبر الملف الخارجي لرفض الحرارة الممتصة من المنزل.
والنتيجة هي دورة مستمرة من الحرارة والرطوبة يتم إزالتها من الهواء الداخلي، والهواء البارد العائد إلى المنزل، والحرارة والرطوبة الخارجة من المنزل.
تفاصيل كيفية عمل مكيفات الهواء أو المکیف المركزي
الآن بعد أن أصبح لديك فهم أساسي لكيفية عمل مكيفات الهواء، دعنا نتعمق قليلاً في وصف العملية بأكملها.
يراقب منظم الحرارة، الذي يتم تثبيته عادةً على الحائط في موقع مركزي داخل المنزل، درجة حرارة الهواء الداخلي ويتحكم فيها. تبدأ عملية التبريد عندما يشعر منظم الحرارة بالحاجة إلى خفض درجة حرارة الهواء ويرسل إشارات إلى مكونات نظام تكييف الهواء داخل المنزل وخارجه لبدء التشغيل. تسحب المروحة من الوحدة الداخلية الهواء الساخن من داخل المنزل عبر مجاري الهواء الراجعة. يمر هذا الهواء عبر المرشحات حيث يتم جمع الغبار والنسالة والجزيئات الأخرى المحمولة في الهواء. ثم يمر الهواء الداخلي المفلتر والدافئ فوق ملف المبخر البارد. نظرًا لأن المبرد السائل الموجود داخل ملف المبخر يتحول إلى غاز، يتم امتصاص الحرارة من الهواء الداخلي في المبرد، وبالتالي تبريد الهواء أثناء مروره فوق الملف. تقوم مروحة النفخ بالوحدة الداخلية بضخ الهواء البارد مرة أخرى عبر مجاري الهواء بالمنزل إلى مناطق المعيشة المختلفة.
يخرج غاز التبريد المنزل من خلال أنبوب نحاسي ويمر إلى الضاغط في وحدة تكييف الهواء بالخارج. فكر في الضاغط كمضخة كهربائية كبيرة. يقوم الضاغط بضغط غاز التبريد وإرساله إلى ملف مكثف الوحدة الخارجية. تسحب مروحة كبيرة الهواء الخارجي عبر ملف المكثف، مما يسمح للهواء بامتصاص طاقة التدفئة من المنزل وإطلاقها في الخارج. خلال هذه العملية، يتم تحويل المبرد مرة أخرى إلى سائل. ثم ينتقل عبر أنبوب نحاسي إلى الوحدة الداخلية حيث يمر عبر جهاز تمدد ينظم تدفق مادة التبريد إلى ملف المبخر. ثم يمتص المبرد البارد مزيدًا من الحرارة من الهواء الداخلي وتستمر الدورة.
أنواع مكيفات الهواء
كما ترى، فإن طرح السؤال “كيف تعمل مكيفات الهواء” يمكن أن يؤدي إلى تفسير بسيط للغاية أو معقد للغاية. الأمر نفسه مع وصف أنواع مكيفات الهواء. ونظرًا لأن مساحات المعيشة الداخلية تأتي في مجموعة متنوعة من الأشكال والأحجام، بدءًا من المنازل الصغيرة الجديدة اليوم وحتى 30 ألف قدم مربع، فإن أنظمة تكييف الهواء السكنية متوفرة أيضًا بأنماط وتكوينات مختلفة لتلائمها. هناك ثلاثة أنواع أساسية – مكيف الهواء المنفصل(split-system air conditioner)، ومكيف الهواء المعبأ(packaged air conditioner)، ومكيف الهواء بدون مجاري الهواء(ductless air conditioner). لكل منها استخداماته المتخصصة، لكنهم جميعًا يفعلون نفس الشيء بشكل أساسي – اجعل داخل منزلك باردًا. يعتمد نوع نظام التبريد الذي يعمل بشكل أفضل بالنسبة لك على موقعك الجغرافي وحجم منزلك وحدوده المادية وطريقة استخدامه.
مكيف هواء المنفصل أو SPLIT-SYSTEM
يقدم نظام الانقسام الإجابة الأكثر شيوعًا على السؤال “ما هو المکیف المركزي؟” تتضمن هذه الأنظمة كلاً من وحدة داخلية ووحدة خارجية. تشتمل الوحدة الداخلية، التي عادة ما تكون عبارة عن فرن أو ملف مروحة، على ملف المبخر ومروحة النفخ (معالج الهواء) التي تقوم بتدوير الهواء في جميع أنحاء المنزل. تحتوي الوحدة الخارجية على الضاغط وملف المكثف.
توفر مكيفات الهواء بنظام سبليت مجموعة متنوعة من الخيارات، بما في ذلك الأنظمة الأساسية أحادية المرحلة، والأنظمة ذات المرحلتين الأكثر هدوءًا وفعالية، والأنظمة متعددة المراحل الأكثر هدوءًا والأكثر توفيرًا للطاقة. يوفر مكيف الهواء بنظام منفصل تحكمًا ثابتًا وموثوقًا في درجة الحرارة للمنزل بأكمله. ولأن النظام يستخدم مرشحات في معالج الهواء الداخلي، يمكنه تنظيف الهواء أثناء تبريده.
مكيفات الهواء المعبأة
الأنظمة المعبأة هي حلول شاملة تجيب أيضًا على السؤال “ما هو المکیف المركزي؟” تحتوي الأنظمة المعبأة على ملف المبخر ومروحة النفخ والضاغط وملف التكثيف في وحدة واحدة. تعمل بشكل جيد عندما لا توجد مساحة كافية في العلية أو الخزانة للوحدة الداخلية لمكيف الهواء ذي النظام المنفصل. كما أنها خيار جيد في المناطق التي يفضل فيها تركيب الأسطح. مثل الأنظمة المنقسمة، تسحب الأنظمة المعبأة الهواء الدافئ من المنزل، من خلال مجاري الهواء الراجعة، إلى قسم ملف المبخر. يمر الهواء فوق ملف المبخر ويعود الهواء البارد إلى المنزل من خلال مجاري هواء الإمداد. وكما هو الحال مع نظام الانقسام، يتم إطلاق الحرارة غير المرغوب فيها إلى الخارج من خلال ملف المكثف.
توفر الأنظمة المعبأة أيضًا مجموعة متنوعة من الخيارات لتوفير كفاءة أفضل في استخدام الطاقة. وهي متوفرة في أنظمة ذات مرحلتين وأنظمة أحادية المرحلة. تشتمل النماذج عالية الكفاءة على مراوح منفاخ متعددة السرعات. في الولايات المتحدة، تعد الأنظمة المعبأة أكثر شيوعًا في المناطق الجنوبية والجنوبية الغربية من البلاد.
مكيف هواء دوكتل أو بدون مجاری الهواء
لا تعتبر الأنظمة الخالية من مجاري الهواء من أنظمة المکیفات المركزية لأنها توفر التبريد لمناطق محددة ومستهدفة داخل المنزل. إنها تتطلب تركيبًا أقل توغلًا لأنها، كما يوحي اسمها، لا تعتمد على مجاري الهواء لتوزيع الهواء البارد. مثل الأنظمة المنفصلة، تشتمل الأنظمة الخالية من مجاري الهواء على وحدة خارجية ووحدة داخلية واحدة على الأقل متصلة بأنابيب نحاسية لغاز التبريد. في نظام بدون مجاري، تم تصميم كل وحدة داخلية لتوفير هواء بارد فقط للغرفة التي تم تركيبها فيها. يمكن تركيب الوحدة الداخلية على الحائط أو بالسقف أو على الأرض. يمكن أن تشتمل بعض الأنظمة الخالية من مجاري الهواء على وحدات داخلية متعددة متصلة بوحدة خارجية واحدة. بغض النظر عن عدد الوحدات الداخلية، فإن العملية تشبه نظام الانقسام. تحتوي الوحدة الداخلية على ملف مبخر ومروحة منفاخ لسحب الهواء الدافئ من الغرفة ، عبر ملف المبخر البارد، ثم إعادة الهواء البارد إلى الغرفة. يمر المبرد عبر الأنابيب النحاسية إلى الوحدة الخارجية حيث يوجد الضاغط وملف المكثف. يتم إطلاق الحرارة من الداخل من خلال ملف المكثف الخارجي. يعود المبرد إلى الوحدة الداخلية، وتستمر الدورة.
توفر هذه الأنظمة المرنة راحة محددة في المناطق التي توضع فيها الوحدات الداخلية. كما أنها تعمل مثل نظام تقسيم المناطق من خلال توفير تحكم فردي في درجة الحرارة لكل غرفة منفصلة. على سبيل المثال، إذا كنت تريد مكتبًا منزليًا أكثر برودة ولكن غرفة نوم أكثر دفئًا، فقم بتثبيت وحدة بدون مجاري في كل غرفة. يمكنك الآن ضبط درجات حرارة مختلفة في كل منطقة حسب احتياجاتك المريحة.
بغض النظر عن نوع النظام الذي يعمل لمنزلك أو موقع عملک، تعرف الإجابة على “كيف تعمل مكيفات الهواء؟” يمكن أن يساعدك في اختيار النظام الأكثر منطقية. وسيسمح لك بفهم الخيارات التي يقدمها مقاول التدفئة والتهوية وتكييف الهواء بشكل أفضل.
الملفات المرفقة
