يمكن لأنظمة التدفئة والتهوية والتكييف (HVAC) أن تكون اكبر مستهلك للطاقة في المباني حيث تقوم هذه الأجهزة بتوفير الدفء والتبريد، كما تتحكم بالرطوبة وتعمل على تنقية الهواء والتحكم بضغط المباني وتوفر الراحة لسكان هذه المباني. كل هذا العمل يتم بالتفاعل بين سكان المبنى والنظام.
ان الأنظمة المصممة والمركبة والمصانة بشكل جيد توفر الراحة للسكان وتوقف نمو الطحالب و الفطريات كما ان ضمان عمل هذه الأنظمة بشكل فعال مهم جداً لضمان راحة الموظفين و زيادة إنتاجهم.
تغيير النظام :
يجب التفكير في تغيير أنظمة التدفئة والتهوية والتكييف بأنظمة اكثر كفاءة اذا كان هنالك تغير في أحمال التدفئة والتكييف نتيجة إجراءات ترشيد استهلاك الطاقة في الأنظمة الأخرى كالإنارة او تغيير في طريقة اشغال المبنى، اذا كان نظام التحكم ضعيفاً، أو اذا أدى تطبيق كودات تهوية جديدة الى مشاكل في قدرة النظام على استيعاب هذا التغيير او اذا وجد مشاكل في الهواء الداخلي كزيادة في نسبة الرطوبة، كما يمكن ان يكون لتغيير غازات التبريد سببا في تغيير مبرد المياه (Chiller) .
فرص توفير الطاقة في انظمة التدفئة ، التهوية والتكييف:
1- تقليل الأحمال : يمكن تقليل الأحمال الحرارية بإحدى الطرق التالية منفردة أو مجتمعة وهي زيادة العزل في المبنى ، تظليل المبنى من الشمس والرياح بالأشجار او بحواجز خاصة، بمعالجة الشبابيك و تقليل الحرارة المنبعثة من الأجهزة المشعة للحرارة كأجهزة الحاسب وماكينات التصوير.
2- أتمتة أجهزة التحكم في المباني: يمكن إضافة هذه الأنظمة (الأتوماتيكية) لتحسين عمل انظمة المباني بما في ذلك انظمة التدفئة، التهوية و التكييف ولربما ابسط هذه الخطوات هو استعمال (Setback) وهي إنقاص درجة حرارة الثيرموستات، خلال الساعات التي تكون فيها المباني غير مشغولة.
3- زيادة كفاءة الأجهزة عندما تكون الأحمال الحرارية جزئية: كثيراً ما تعمل المباني تحت ظروف لا تحتاج الى أحمال حرارية كاملة بل تكون جزئية مما يقلل من كفاءة الأجهزة عندما تعمل على أحمال جزئية. لذلك يوجد عدة طرق لرفع كفاءة النظام عندما يكون هنالك أحمال جزئية منها جعل الأجهزة كالمبرد والمرجل تعمل على مراحل (غالباً مرحلتين) حيث تعمل هذه الأجهزة على مرحلة واحدة عندما يكون الحمل جزئياً ومرحلتين عندما يكون الحمل الحراري كلياً. وغالباً ما يكون التحكم بهذه الأجهزة عن طريق أجهزة كمبيوتر Microprocessor وذلك للحصول على افضل النتائج. كما يمكن استعمال اكثر من مرجل او مبرد تعمل بالتوازي لتغطية الحمل الحراري بحيث يكون الحمل موزعاً على عدد هذه الأجهزة مما يجعلها تعمل بكفاءة طوال الوقت.
4- عزل الأجهزة غير العاملة : عندما تكون الأجهزة المشبوكة على التوازي لا تعمل يجب عزلها عن الشبكة بواسطة محابس وذلك لتقليل حمل المضخات بحيث يمكن إيقاف بعض المضخات عن العمل او تركيب مغيرات السرعة Variable speed drives على المضخات مما يؤدي إلى توفير الطاقة في عمليات الضخ.
5- استعمال المقتصدات (economizers) : عندما يكون المناخ معتدل أي وجود درجات حرارة ونسبة رطوبة معتدلة فان استعمال المقتصدات (economizers) يكون ذا فائدة. فعندما تكون درجة الحرارة الخارجية مناسبة يكون الهواء الخارجي كافي للتخلص من الأحمال الحرارية دون الحاجة إلى استعمال التبريد فيعمل الـمقتصد ((economizer على إدخال هواء خارجي كلي وإغلاق عمل أجهزة التبريد لكن نظام التحكم لهذا النظام يجب إن يكون دقيق وإلا أدى إلى نتائج عكسية.
6- انظمة التهوية : إن لنظام التهوية في المباني اثر كبير على الحمل الحراري نظراً لارتفاع تكلفة معالجة (تدفئة أو تبريد) الهواء الخارجي.
لكن من الناحية الأخرى يجب التمسك بكودات التهوية وذلك للحفاظ على إنتاجية العاملين في هذه المباني والتي تكون التكلفة في حالات مرضهم وغيابهم اكبر من التكلفة الناتجة عن إدخال هواء جديد خارجي إلى المبنى.
7- تحسين كفاءة أبراج التبريد : يمكن تحسين كفاءة أبراج التبريد وبالتالي زيادة التوفير بوضع حشوة جديدة اكثر كفاءة، وباستعمال ماتورات عالية الكفاءة واستعمال مغيرات السرعة (Variable speed Drives) كما أن لمعالجة المياه بشكل جيد الأثر الكبير على توفير الطاقة.
أهمية الصيانة :
تعمل الصيانة الجيدة على زيادة كفاءة نظام التدفئة والتهوية و التكييف بحيث تقلل من الخسائر التي قد تنتج من هذا النظام ومن أعمال الصيانة :
1- صيانة وحدات مناولة الهواء (Air handling units): للحصول على نوعية هواء جيدة داخل المبنى وتقليل التكاليف يجب تنظيف المبادلات الحرارية بين الهواء وغاز التبريد (أو الماء) في هذه الوحدات كما يجب تغيير الفلاتر بشكل دوري.
2- التهوية : يجب التأكد من كميات تدفق الهواء الخارجي الى داخل المبنى بشكل دوري، كما يجب صيانة منظمات التدفق (Dampers) بشكل دوري وذلك للتأكد من عملها بشكل مناسب.
3- التسريب في نظام التوزيع : يجب منع التسريب من قنوات التوزيع الـ (Ducts) قدر الإمكان لان التسريب يؤدي إلى عدم الشعور بالراحة لدى الساكنين في المبنى بالإضافة إلى زيادة استهلاك الطاقة.
4- ضغط غاز التبريد: تحتاج أجهزة التبريد التي تعمل على مبدأ التمدد المباشر
(Direct Expansion) إلى ضغط غاز محدد لتعمل بقدرة وكفاءة عالية وكذلك للتحكم بشكل افضل في درجة حرارة ونسبة الرطوبة في المبنى. إن من أهم أسباب عدم ضغط الغاز بالشكل المناسب هو الفشل في ضغط الشبكة بالنيتروجين عند اللحام، عدم القدرة على تفريغ الأنابيب بالطرق المناسبة، عدم التأكد من وجود تسريب في الشبكة قبل شحنها بالغاز واستخدام أجهزة قياس ضغط غير معايرة.
هذا و يمكن الحصول على وفر في الطاقة يصل الى 40% في المباني.
العزل الحراري في المباني :
تفتقر المباني الأردنية حديثة الإنشاء في غالبيتها بشكل واضح إلى التكامل الفيزيائي الذي يتمثل في إيجاد الوسائل والإجراءات العملية المناسبة بهدف حماية المبنى من المؤثرات الضارة واستغلال الظروف البيئية المحيطة بطريقة اقتصادية تتحقق معها شروط الراحة للساكنين. ومن أهم الوسائل المتبعة في هذا المجال العزل الحراري. فغالباً ما تخلو مخططات البناء من هذه التفاصيل. أما في حالة التطبيق فيتم التنفيذ بشكل خاطئ أو بطريقة ارتجالية لا تعتمد على أسس سليمة مما يؤدي إلى عدم تحقيق الهدف المنشود من التصميم. وبشكل عام لا تجد التصميم الحراري (الفيزيائي) للعناصر الخارجية للبناء مراعاة تذكر من قبل المهندس المصمم الذي يركز جل اهتمامه على عنصري الجمال والقوة فقط.
إن غياب التصميم الحراري في إنشاء المباني يعرضها لمشاكل فيزيائية وأضرار متنوعة تبدأ بالظهور بعد فترة قصيرة من إشغال المبنى. فمشاكل الرطوبة وتشكل العفن على الجدران والزوايا وظهور التشققات بفعل الاجهادات الحرارية تشكل جزءاً من المشاكل التي تتعرض لها هذه المباني مما يؤدي إلى فقدان الراحة الحرارية في السكن. فالمسكن غير المعزول حرارياً يبقى بارداً في الشتاء على الرغم من تدفئته.
مما سبق، يتضح أن التصميم المثالي للمبنى الملائم للسكن يرتكز على مقومات مكملة لبعضها البعض تعتمد على مراعاة التصميم الحراري إلى جانب التصاميم الإنشائية المعمارية، والذي سيؤدي إلى إنشاء أبنية اقتصادية في التشغيل تتوفر فيها عناصر الجمال والأمان والراحة.
أهمية العزل الحراري في المباني :
يشكل العزل الحراري أهمية مميزة في تصميم المبنى، وذلك لما يوفره العزل من فوائد اقتصادية وراحة للساكنين. ومن هذه الفوائد:
1. توفير نسبة عالية من الطاقة اللازمة للتدفئة أو التكييف (-70%).
2. توفير في حجم وثمن أجهزة التدفئة والتكييف اللازمة وزيادة عمرها التشغيلي بسبب أسلوب التشغيل الجزئي وبالتالي يمكن التقليل من تكاليف صيانتها.
3. حماية البناء من أخطار تكثف بخار الماء وتكون العفن ومن تأثيرات الحرارة الخارجية والأضرار الناجمة عنها.
4. تأمين أجواء صحية ومريحة للساكنين طيلة فصول السنة.
يتضح من هذه الفوائد أن العزل الحراري في البناء هو استثمار اقتصادي يؤدي الى توفير الطاقة والمال، بالإضافة إلى توفير الراحة للساكنين
منقوووول
موضوع: أنظمة التدفئة والتهوية والتكييف (HVAC Systems) 