الباب الثاني عشر التحكم في أجهزة تكييف الهواء CONTROL OF AIR CONDITIONING SYSTEMS
مقدمة
12-1
تعاريف
12-2
(Basic components of control systems)
المكونات الساسية لنظمة التحكم
12-3
(Basic functions of control systems)
الدهداف الساسية لنظمة التحكم
12-4
فعل التحكم
12-5
مصادر الطاقة لنظمة التحكم
12-6
التحكم بالهواء المضغوط
12-7
التحكم بالكهرباء
12-8
(Electronic control)
تحكم الكتروني
12-9
(Sensing elements)
العناصر الحساسة
12-10
(Controllers)
المتحكمات
12-11
(Relays)
المرحلت
12-12
(Actuators)
المشغلت
12-13
أنظمة التحكم للهواء الخارجي
12-14
أنظمة التحكم في ملفات التسخين
12-15
(Electric heating control systems)
أنظمة التحكم في التسخين الكهربائي
12-16
(Control system of gas fired heaters)
نظام التحكم للسخانات الشغالة بالغاز
12-17
أنظمة التحكم في ملفات التبريد
12-18
أنظمة التحكم في الرطوبة
12-19
أنظمة التحكم في إزالة الرطوبة
12-20
أنظمة التحكم الولية لمعدات التبريد
12-21
(Introduction) (Definitions)
(Control action) (Energy sources for control systems) (Pneumatic controls) (Electric controls)
(Outside air control systems) (Heating coils control systems)
(Cooling coils control systems) (Humidity control systems) (Dehumidifiers control systems)
(Elementary control systems for refrigeration equipment)
أنظمة التحكم الولية لمعدات التكييف
12-22
(Elementary control systems for air conditioning equipment) (Complete control systems) (Problems)
159
أنظمة التحكم الكاملة
12-23
مسائل
12-24
الباب الثاني عشر التحكم في أجهزة تكييف الهواء CONTROL OF AIR CONDITIONING SYSTEMS
12-1مقدمة )(Introduction عادة نختار السعة التبريدية وسعة التسخين لنظمة تكييف الهواء ) (HVACمطابقة لحمل التصميم .عندما يقل الحمل نتيجة تغيرات خارجية )درجة حرارة الهواء وشدة أشعة الشمس( أو تغيرات داخلية )عدد الناس ،معدل الضاءة( فإن سعة نظام التكييف سوف تكون أكبر من السعة اللزمة وينشأ عن ذلك برودة زائدة أو سخونة زائدة داخل الماكن المكيفة .لتحقيق أحمال التبريد أو التسخين في كل الوقات بأقل إنفاق للطاقة يجب أن يشتمل نظام التكييف على نظام تحكم أتوماتيكي. الدهداف الساسية للتحكم الوتوماتيكي دهي: أ ـ المحافظة على شروط التصميم الداخلية )درجة حرارة الهواء ورطوبته النسبية(. ب ـ خفض عدد العاملين اللزمين لمتابعة أداء أنظمة التكييف وصيانتها وبالتالي خفض تكلفة العمالة واحتمالت الخطاء. ج ـ خفض معدلت الطاقة اللزمة لنظمة التكييف وبالتالي تكلفة الطاقة. يعرف نظام التحكم الذي يحقق الدهداف الةثلةثة السابقة بتحكم التشغيل )Operating .(control د ـ المحافظة على أمان الداء وبالتالي منع تلف الجهزة وإصابة العاملين. يعرف نظام التحكم الذي يحقق الهدف السابق بتحكم المان )(Safety control يمكن القول بأن أدهمية وأداء التحكم لنظمة تكييف الهواء مناظرة لدهمية وأداء المخ ونظام العصاب للنسان .بدون المخ يصبح النسان ،مهما كان بدنه سليم ،عبارة عن كتلة بدون حياة. كذلك أنظمة تكييف الهواء ل يمكنها تحقيق الغرض منها بدون أنظمة التحكم. مما سبق يمكن القول بأنه توجد علقة بين أنظمة التكييف وأنظمة التحكم .تحتاج وحدة التكييف الجيدة إلى نظام تحكم جيد ،قادر على تشغيلها لعطاء نتائج مرضية .لذا يجب تصميم نظام التحكم واختيار معدات التحكم المناسبة ،الرخص والتي توفر الداء المن والقتصادي لنظمة التكييف. تعتبر معدات التحكم أصعب عناصر أنظمة التكييف التي يمكن فهمها والتعامل معها .أحد السباب دهي عدم إلمام العاملين بأنظمة التحكم وتركيزدهم أساسا ً على المكونات الساسية لنظمة التكييف فقط. في دهذا الباب سوف نوضح مبادئ التحكم التوماتيكي ونعطي بعض التطبيقات لمجالت تكييف الهواء المختلفة. 12-2تعاريف )(Definitions نقطة الضبط )(Set point دهو عبارة عن قيمة وضع مقياس التحكم في درجة الحرارة أو الرطوبة النسبية علــى مــبين التحكم.
160
نقطة التحكم )(Control point دهي عبارة عن قيمــة درجــة الحــرارة أو الرطوبــة النســبية المطلوبــة والــتي يســجلها جهــاز التحكم. النحراف )(Deviation دهو عبارة عن الفرق اللحظي بين نقطة الضبط ونقطة التحكم. ثغرة تفاضلية )(Differential gap دهي عبارة عن المدى الذي خلله تتغير حالة المكان المكيف عند استخدام تحكم موضعين. موازنة )(Offset دهي عبارة عن الفرق المتوقع بين نقطة الضبط ونقطة التحكم. تخلف )(Lag دهو عبارة عن تأخر تأةثير حالة متغيرة ،في جزء ما من نظام التكييف ،علــى حالــة مرتبطــة بها في جزء آخر من نفس النظام. عنصر أولي )(Primary element دهو عبارة عن جزء حساس مةثل المنفاخ ) (Bellowsاو شريحة من معدنين )(Bimetal للحساس بدرجة الحرارة أو شعر أو جلد أو شريحة من قطعتين من الخشب للحساس بالرطوبة. فعل مباشر )(Direct action دهو عبارة عن تحكم يصحبه زيادة خرج ) (Outputالهواء عند زيادة درجة الحرارة. فعل عكسي )(Reverse action دهو عبارة عن تحكم يصحبه انخفــاض خــرج الهــواء عنــد زيــادة إشــارة التحكــم فــي درجــة الحرارة أو الضغط. تغذية مرتدة )(Feed back دهي عبارة عن انتقال معلومة عن نتائج أداء معين إلى الجزء الحساس ).(Sensor 12-3المكونات الساسية لنظمة التحكم: شكل ) (1-12نظام تحكم أولي يتكون نظام التحكم من ةثلةثة عناصر أساسية ودهي :الجزء الحساس ) ،(Sensorالمتحكم ) .(Controlled deviceيحس الجزء الحساس بدرجة الحرارة ،كما دهو موضح في شكل )-12 ،(1ويعطي إشارة للمتحكم الذي يعمل على فتح أو قفل صمام التحكم. 12-4الدهداف الساسية لنظمة التحكم: )(Basic functions of control systems تودي أنظمة التحكم العمال التالية: أ ـ اكتشاف العناصر الحساسية للتغيرات في درجة الحرارة ،الرطوبة النســبية أو ضــغط الهــواء وإعطاء إشارات للية التحكم. ب ـ قيام آلية التحكم ) (Controllerبتحويل التغيرات إلى طاقة يمكن أن تستخدمها معدات التحكم. ج ـ نقل الطاقة بوساطة السلك أو النابيب التي تعمل بالهواء المضغوط إلى معدات التحكم.
161
د ـ استخدام المعدات للطاقة في أداؤدها لتصحيح الحدث عن طريق تشغيل موتورات الضواغط، المراوح وتشغيل خوانق وصمامات التحكم في معدل سريان الموائع المستخدمة. دهـ ـ اكتشاف العناصر الحساسة للتغيرات في الحالت وإعطاء إشارات للية التحكم. و ـ قيام معدات التحكم بتوقف الموتورات وقفل الصمامات وإنهاء فعل الوحدة المستخدمة. 12-5فعل التحكم )(Control action يمكن تصنيف أفعال التحكم إلى: أ ـ تحكم موضعين )( Tow – position control شكل ) (2-12تحكم موضعين يسمح نظام تحكم موضعين ،الموضع في شكل ) ،(2-12لعنصر التحكم النهائي )الموتور أو الصمام( بشغل وضع من موضعين :قفل كامل أو فتح كامل للصمام وتشغيل أو إيقاف موتور .لكي يحقق نظام التحكم ذو الموضعين الحالة المطلوبة عادة يستخدم سخان صغير يعرف بوحدة توقيت ) (Timer deviceقرب العنصر الحساس لدرجة الحرارة ليعمل على خفض ذبذبة درجة الحرارة في الغرف وةثبات قيمتها .في دهذه الحالة يعرف النظام بتحكم موضعين مؤقت ).(Time two – Position control ب ـ تحكم عائم )(Floating action يسمح التحكم العائم ،الموضح في شكل ) 3-12أ( ،لوسيلة التحم بالحركة إلى أي موضع والعودة بدون الضرورة لتمام الدورة. يمةثل شكل ) 3-12ب( نظام تحكم عائم معدل يعرف بنظام الفعل التناسبي ) (Proportional actionأو فعل التضمين ).(Modulating action شكل ) 3-12أ( تحكم عائم شكل ) 3-12ب( تحكم تناسبي 12-6مصادر الطاقة لنظمة التحكم )(Energy sources for control systems يمكن تصنيف أنظمة التحكم إلى النظمة التالية: أ ـ أنظمة كهربية )(Electric systems في دهذه النظمة يتم التحكم عن طريق سريان وقطــع التيــار الكهربــي أو عــن طريــق تغيــر الفولت أو التيار. ب ـ أنظمة إلكترونية )(Electronic systems في دهذه النظمة يتم التحكم عن طريق استخدام فــولت صــغير ) 15فــولت( للحســاس مــع التكبير باستخدام دوائر إلكترونية. ج ـ أنظمة تعمل بالهواء المضغوط )(Pneumatic systems في دهذه النظمة يتم التحكم باستخدام دهواء مضغوط ذو ضغط منخفض يتراوح بيــن 1.02 و 1.35بار.
162
في حالة استخدام سوائل أو غازات غير الهواء تعرف أنظمة التحم بالنظمة الهيدروليكية ).(Hydraulic systems 12-7التحكم بالهواء المضغوط )(Pneumatic controls شكل )(4-12 يعمل دهذا النوع من التحكم بالهواء المضغوط .يسري الهواء ،كما دهو موضح في شكل ) ،(4-12من الضاغط خلل الخط الرئيسي إلى الةثرموستات عند ضغط ةثابت مقداره 1.02 بار .يغذي الةثرموستات صمام التحكم بالهواء خلل الخط الفرعي عند ضغط يتناسب مع درجة الحرارة التي يسجلها الةثرموستات. أي أن تغير درجة حرارة الهواء المحيط يعمل على تغير ضغط الهواء إلى الصمام وبالتالي العمل على فتح أو قفل الصمام. شكل ) (5-12متحكم استنزاف يوضح شكل ) (5-12متحكم استنزاف ) (Bleed controllerيتوقف خرج الهواء إلى الصمام ) 1.02بار( على معدل سريان الهواء خلل البوق ) (Nozzleوالذي بدوره يتوقف على فعل الحساس ).(Sensor action يمكن أن يكون متحكم الستنزاف ذو فعل مباشر ) (Direct actionو فعل عكسي ) .(Reverse action 12-8التحكم بالكهرباء )(Electric control تستخدم دوائر التحكـم الكهربيـة الطاقـة الكهربيـة لنقـل الشـارات مـن المتحكـم إلـى وحـدة التحكم النهائية )موتور ،صمام أو مرحل( ودهي نوعان: دوائر ذات ضغط منخفض ) (V = 15ودوائر ذات ضغط عالي ).(V = 220 شكل ) (6-12مرحل تعادل يوضح شكل ) (6-12مرحل تعادل ) (Balancing relayيشتمل على عنصر إنتاج ) (Armatureمتمركز عند أحد النهايات التي تتذبذب بين ملفين مغناطيسيين كهربائيين .عند تغير التيار يتحرك عنصر النتاج جهة القوة المغناطيسية الكبر ويحدث التلمس المناسب. شكل ) (7-12دور كهربية يوضح شكل ) (7-12دور كهربية ذات سلكين متكونة من ةثلةثة عناصر :مصدر الطاقة ) 220أو 24فولت( ،المفتاح ) (Switchأي المتحكم في فتح أو قفل الدورة والحمل )(Load أي المشغل ،المرحل أو الموتور. شكل ) (8-12دورة كهربية متكاملة
163
يوضح شكل ) (8-12دورة كهربية ذات ةثلةثة أسلك تشتمل على مجموعتي تلمس تعمل على التوالي لتشغيل التحكم أو توقيفه. 12-9تحكم إلكتروني )(Electronic control تعتبر قنطرة ويتستون ) (Wheatstone bridgeالساس لكل دوائر التحكم اللكتروني المستخدمة مع معدات التسخين والتبريد. شكل ) (9-12دورة قنطرة ويتستون المعدلة يوضح شكل ) (9-12دورة قنطرة ويتستون المعدلة لتناسب التحكم اللكتروني .يستخدم تيار متردد ذو فولت يتراوح بين 5و 15لدلً من التيار الةثابت ،مكبر مرحل )Amplifier (relayبدلً من الجلفا نومتر والعنصر الحساس المقاومات المستخدمة R4, R3, R1والعنصر الحساس لها نفس المقاومة ومقداردها لكل منهم 1000أوم .تتزن القنطرة عندما تكون قرآة المكبر مساوي للصفر .عند حدوث تغير في درجة حرارة الهواء تتغير المقاومة R2ويسري تيار خلل المرحل إلى المكبر ومنه إلى عنصر التحكم النهائي الذي يعمل بدوره على تبريد الهواء أو تسخينه حسب الحاجة. 12-10العناصر الحساسة )(Sensing elements تصنف العناصر الحساسة إلى ةثلةثة أنواع:
164
أ ـ عناصر حساسة لدرجة الحرارة )(Temperature sensing elements توجد ةثلةثة عناصر حساسة لدرجة الحرارة :عنصر من معدنين )(Bimetal elements منفاخ مملوء بالبخار ) (Vapor – filled bellowsوبصيلة ) (Bulbوأنبوبة شعرية ) (Capillaryمملوءة بالسائل أو الغاز. شكل ) 10-12أ( عنصر حساس من معدنين يوضح شكل ) 10-12أ( عنصر حساس من معدنين أحددهما من النحاس الصفر )(Brass والخر من النفار ) .(Invarتغير درجة حرارة الهواء المحيط بالعنصر الحساس يعمل على حركة العنصر وبالتالي فتح أو قفل تلمس كهربي في حالة التحكم الكهربي أو تغير في ضغط الهواء في حالة التحكم بالهواء المضغوط. يعمل المغناطيس الدائم على تنظيم حركة العنصر الحساس ومنع احتراق نقط التلمس. يستخدم العنصر الحساس من معدنين عادة مع الةثرموستات المركبة على الحوائط في الماكن المكيفة. يوضح شكل ) 10-12ب( منفاخ من النحاس الصفر مملوء ببخار ل يتكةثف في مدى التحكم .يعمل تغير درجة حرارة الهواء المحيط بالمنفاخ على تمدده أو انضغاطه .تستخدم الحركة الناتجة للمنفاخ لفتح أو قفل تلمس كهربائي أو تحريك مجموعة أوصال )(Linkage تعمل على تغير ضغط الهواء .يعمل الياي على ضبط كل من نقطة الوضع ومدى تمدد المنفاخ. يستخدم المنفاخ عادة مع الةثرموستات المركبة على الحوائط في الماكن المكيفة. شكل ) 10-12ب( منفاخ حساس شكل ) 10-12جـ( بصيلة حساسة يوضح شكل ) 10-12جـ( بصلة وأنبوبة شعرية مملوءة بالسائل ،الغاز أو وسيط التبريد. ينتج عند تمدد السائل في البصيلة ضغط ينتقل بوساطة النبوبة الشعرية إلى الرق ويحدث حركة تستخدم مباشرة لفتح أو قفل تلمس كهربائي أو تحريك مجموعة أوصال تعمل على تغير ضغط الهواء. تستخدم البصيلة والنبوبة الشعرية عند قياس درجة الحرارة في مسلك دهوائي ،أنبوبة أو خزان بعيد عن مكان التحكم ) .(Controllerستخدم المنفاخ والبصيلة كعناصر حساسة لدرجة الحرارة مع الدوائر اللكترونية. ب ـ عناصر حساسة للرطوبة )(Humidity sensing elements العناصر الحساسة للرطوبة عبارة عن مواد دهيجروسكوبية تتغير أبعاددها مع تغير رطوبة الوسط المحيط بها .أحد العناصر الحساسة للرطوبة عبارة عن عنصر من شريحتين متلصقتين من أخشاب غير متماةثلة مةثل أخشاب Yewو .Cederيعمل اختلف المعدلت الهيجروسكوبية للخشاب على انحراف الشريحة مع تغير الرطوبة .الغشاء الحيواني )،(Animal membrane الملبس الخاصة ) (Special clothesوشعر النسان ) (Human hairتعتبر عناصر حساسة للرطوبة لن أطوالها تتغير مع تغير الرطوبة.
165
مع أجهزة التحكم اللكترونية تستخدم طبقة كيميائية دهيجروسكوبية بين لوحين من شرائع الذدهب أو حبيبات من الكربون ) (Granulated carbonبين نقطتي تلمس .تغير الرطوبة وامتصاص بخار الماء يعمل على تغير التوصيل الكهربي للجزء الحساس. ج ـ العناصر الحساسة للضغط )(Pressure sensing elements تعتبر أنبوبة بوردن ) ،(Bourdon tubeالمنفاخ ) (Bellowsوالرق )(Diaphragm عناصر حساسة للضغط مع أجهزة التحكم التي يعمل بالهواء المضغوط .حاليا ً يستخدم العنصر الكربوني الضاغط كعنصر حساس للضغط.تعمل زيادة ضغط الهواء على ضغط حبيبات الكربون وخفض المقاومة. 12-11المتحكمات )(Controllers تستخدم أنظمة التحكم بالهواء المضغوط أربعة أنواع من المشغلت ودهي: أ ـ متحكمات ذات فعل مباشر )(Direct acting ضغط الهواء في خط الهواء الفرعي إلى وسيلة التحكم عند زيادة درجة حرارة الهواء. ب ـ متحكمات ذات فعل عكسي )(Reverse acting ودهي تعمل على خفض ضغط الهواء في خط الهواء الفرعي إلى وسيلة التحكــم عنــد زيــادة درجة حرارة الهواء. ج ـ متحكمات ذات فعل متدرج )(Graduate acting ودهي تعمل على تغير ضــغط الهـواء فــي خــط الهـواء الفرعــي بالتدريــج عنــد تغيــر درجــة الحرارة .تغير ضغط الهواء يكون في حدود 1.02بار. د ـ مشغلت ذات فعل موجب )(Positive acting ودهي تعمل على تغير الضغط في خط الهواء الفرعي فجائيا ً من موضع اليقاف )(P = O إلى وضع التشغيل ) (P = 1.02 barعند تغير درجة حرارة الهواء. يلحظ أن مشغلت درجة الحرارة ،الرطوبة وضغط الهواء متماةثلة في الداء. تستخدم أنظمة التحكم الكهربية المفتاح ) (Switchالموتورات ذات الموضعين وملف كهربي ) (Solenoidكمشغلت للخوانق ) (Dampersوالصمامات ) .(Valvesيعمل استخدام الملف الكهربي على اليقاف والتشغيل الفجائي بينما استخدام الموتور ذو الموضعين يعمل على التشغيل البطأ. 12-12المرحلت )(Relays المرحلت عبارة عن وحدات تركيب من المتحكمات ) (Controllersوالمشغلت ) (Actuatorsأي بين الةثرموستات أو الهيميدستات والصمامات لتحقيق الدهداف التي ل يمكن إتمامها بواسطة المتحكمات .تعمل المرحلت مع تيار صغير أقل من 15أمبير وفولت مقداره 220 ، 110 ، 48 ، 24أو 480 شكل ) (11-12مراحل ملف مغناطيسي يوضح شكل ) (11-12مرحل تحكم من النوع ) (DPDTأي ذو القطبين )(Poles والمرميين ) (Throwsيعمل بملف مغناطيسي. مع أنظمة التحكم بالهواء المضغوط تعمل المرحلت على تنظيم تغذية الهواء وطرده للفرع المختلفة .يلحظ أن بعض المرحلت اداؤدها مباشر والبعض الخر عكسي ،بعضها
166
يعطي خرج يتناسب مع الفرق بين دخلين وبعضها يعطي خرج يتناسب مع أدنى ضغط أو مع أقصى ضغط للهواء. 12-13المشغلت )(Actuators المشغلت عبارة عن وحدات تحكم على دهيئة خوانق ) (Dampersتعمل على تصحيح الفعل. شكل ) (12-12محرك بالهواء المضغوط المشغل الهيدروليكي ،الموضح في شكل ) (12-12عبارة عن كباس و ياي داخلي أسطوانية )أ( أو منفاخ وياي )ب( .تعادل ضغط الهواء مع ضغط الياي يعمل على تحريك مجموعة من الوصال وبالتالي تغسيل الصمام أو الخانق. شكل ) 13-12أ( منظمات خانقة شكل ) 13-12ب( ريش المنظمات الخوانق الموضحة في شكل ) 13-12أ ( عبارة عن نوعان :خوانق عادية الفتح ) (Normally openيرمز لها بالرمز ) (N.Oودهي تتحرك لوضع الفتح عند زيادة ضغط الهواء وخوانق عادية القفل ) (Normally closedويرمز لها بالرمز ) (N.Cودهي تتحرك جهة القفل عند زيادة ضغط الهواء. يعطي شكل ) 13-12ب( وضع ريش الخوانق ودهي نوعان :ريش متوازية تستخدم في حالة التحكم ذو الموضعين وريش متعاكسة تستخدم في حالة التحكم المتعادل )Modulating .(control شكل ) (14-12صمامات الصمامات المستخدمة كمشغلت والموضحة في شكل ) (14-12نوعان :صمامات عادية الفتح ) (NOتستخدم في حالة التسخين ودهي تفتح عندما يقل ضغط الهواء وصمامات عادية القفل ) (NCتستخدم في حالة التبريد ودهي تقفل عندما يقل ضغط الهواء الفرعي. شكل ) (15-12صمام مغناطيسي يوضح شكل ) (15-12صمام مغناطيسي .ستخدم للتحكم في معدلت سريان الماء ،البخار وموائع التبريد. 12-14أنظمة التحكم للهواء الخارجي )(Outside air control systems تستخدم النظمة الولية التالية مع الهواء الخارجي: أ ـ أقل دهواء خارجي )(Minimum outside air
167
شكل ) (16-12تحكم موضعين للهواء الخارجي يوفر النظام الموضح في شكل ) (16-12كمية الهواء اللزمة للتهوية أو لتعويض دهواء العادم .يلحظ أن خانق الهواء الخارجي عادة مقفول ) (N.Cويعمل مع المروحة. ب ـ دورة اقتصادية للهواء الخارجي )(Economy cycle outside air شكل ) (17-12تحكم اقتصادي للهواء تحقق الدورة القتصادية ،الموضحة في شكل ) (17-12توفير %10إلى %40من الهواء الخارجي عن طريق التحكم في درجة حرارة الهواء. عند حالة التصميم الشتوية ،يكون خانق الهواء الراجع في وضع أكبر تفح بينما خانق الهواء الخارجي في وضع أقل فتح يحقق احتياجات التهوية .عند زيادة درجة حرارة الهواء الخارجي ،يعمل الةثرموستات ) (T1على تفح خانق الهواء الخارجي وإعادة ضبط باقي الخوانق للحصول على أقل درجة حرارة لمخلوط الهواء .عند زيادة درجة حرارة الهواء الخارجية زيادة كبيرة يعمل الةثرموستات ) (T2على قفل خانق الهواء الخارجي للسماح بأقل معدل دهواء خارجي. ج ـ تحكم انثالبيا )(Enthalpy control شكل ) (18-12تحكم تفاضلي للنةثالبيا في المناطق الرطبة يفضل التحكم في معدل سريان الهواء الخارجي بدللة انةثالبيا الهواء الخارجي وانةثالبيا الهواء لراجع ،كما دهو موضح في شكل ) ،(18-12بدلً من درجة الحرارة الجافة فقط. د ـ تحكم الضغط الستاتيكي )(Static pressure control بعض الماكن التي تحتاج إلى ضغط موجب مةثل الغرف النظيفة ) (Clean roomsأو تحتاج إلى ضغط سالب مةثل المعامل الكيميائية ) (Chemical labsيجري التحكم في معدلت الهواء الخارجي لها ،كما دهو موضح في شكل ) ،(19-12بواسطة متحكم الضغط الستاتيكي ) (SPالذي يحس بالفرق بين ضغط الهواء الداخلي وضغط الهواء الخارجي حوالي 25بسكال ويضبط الخوانق للحافظ على فرق الضغط. شكل )(19-12 لمنع تغيرات الضغط الفجائية يضاف للدورة وحدة تأخير ) (Snubberكما دهو موضح في شكل ).(19-12 12-15أنظمة التحكم في ملفات التسخين )(Heating coils control systems يتم تسخين الهواء بواسطة الماء الساخن أو البخار خلل الملفات .النظمة الوليــة لتســخين الهواء دهي: أ ـ التسخين الولي )(Preheat
168
شكل ) (20-12تحكم تسخين أولي يوضح شكل ) (20-12التحكم لعملية التسخين الولي للهواء الخارجي باستخدام صمام ذو موضعين وةثرموستات للهواء الخارجي ) .(Tيفتح الصمام ذو الموضعين عندما تكون درجة حرارة الهواء الخارجي أقل من ْ4م. شكل ) (21-12تحكم خوانق النظام الموضح في شكل ) (21-12يستخدم خوانق للمرار الجانبي ولملف التسخين تعلم على التحكم في درجة حرارة الهواء قبل وحدة مناولة الهواء ).(A.H.Uيتحكم الةثرموستات )T (2فيوضع خوانق المرار الجانبي وملف التسخين بينما يتحكم الةثرموستات ) (T1في وضع الصمام ذو الموضعين. شكل ) (22-12تحكم بصمام ذو ةثلةثة اتجادهات يستخدم النظام الموضح في شكل ) (22-12مضخة سريان وصمام ذو ةثلةثة اتجادهات إحدادهما ) (NOللتغذية ،والةثاني ) (NCللمرار الجانبي والةثالث ) (Cلتغذية المياه الساخنة للملف .يتم ضبط درجة حرارة المياه الساخنة تبعا ً لشارة الةثرموستات ) .(Tيفضل استخدام دهذا النظام لو كانت أبعاد المسالك الهوائية غير كافية لخلط الهواء. ب ـ التسخين العادي للهواء )(Normal heating شكل ) (23-12تحكم منطقة يوضح شكل ) (23-12وسيلة التحكم في ملف التسخين الملحق بوحدة مناولة الهواء. يتحكم في فتحة الصمام ةثرموستات الغرفة ) (T1علوة على الةثرموستات ) (T2الذي يعمل كمتحكم تغذية خلفي يحدد أعلى درجة حرارة مسموح بها للهواء. ج ـ إعادة تسخين الهواء )(Air reheating شكل )(24-12 يوضح شكل ) (24-12نظام تحكم لعملية إعادة تسخين الهواء .يتحكم ةثرموستات المنطقة ) (T2في معدل سريان المياه الساخنة بواسطة الصمام ذو الةثلةثة اتجادهات. 12-16أنظمة التحكم في التسخين الكهربائي )(Electric heating control systems شكل ) (25-12تحكم كهربائي ذو موضعين
169
يعمل ةثرموستات الغرفة ) (T1كما دهو موضح في شكل ) (25-12على تشغيل التلمس ) (Rلسعات التسخين الكبيرة عادة نستخدم ةثروستات متعدد المراحل ذو تلمسات متعددة تسمح بالتحكم في الجزاء المختلفة لملف التسخين. شكل ) (16-12تحكم كهربائي تناسبي يوضح شكل ) (26-12دورة تحكم تناسبي ) (Proportionalيمكن الحصول عليها باستخدام ترانسفورمر اوتوماتي متغير ) (Variable autotransformeتغير بسيط جداً في تيار التحكم الةثابت ينشا عنه تغير كبير في تيار حمل التسخين .يمكن تحقيق التحكم ذو الموضعين، شكل ) (25-12بإضافة مؤقت ) (Timerالكتروني أو ميكانيكي يعطي فترة زمنية ةثابتة من 1 2
إلى 5دقائق تجعل التلمس في حالة تشغيل ـ إيقاف مرة كل فترة زمنية يحدددها ةثرموستات
الغرفة. شكل ) (27-12متحكم حالة صلبة لتقليل مشاكل الصيانة ،يفضل استخدام مؤقت إلكتروني من النوع متحكم تناسبي ذو حالة صلبة ) (Solid state time proportional controllerوذلك لتوفير زمن قاعدي صغير ما دهو موضح في شكل ) (27-12واستخدام متحكم سيلكون ) (PCبدلً من تلمس مفتاح زئبقي لنه يعطي معدل أسرع لدورة التسخين. نظام التحكم ،الموضح في شكل ) (28-12يشتمل على تحكم متتالي )Sequence (controlمع تحكم حالة صلبة للحصول على تحكم تناسبي دقيق .ملف التسخين مقسم إلى أجزاء صغيرة .يتحكم متحكم المادة الصلبة ) (PCفي %50منها فقط ويتحكم متحكم الدرجات المتتالية ) (SCفي باقي أجزاء الملف .إذا انخفضت درجة حرارة المكان عن وضع الةثرموستات التناسبي فإن متحكم الحالة الصلبة ) (PCيشغل الجزء الخاص به ،وإذا كانت الحاجة للتسخين ل زالت مستمرة فإن الجزاء الخرى من الملف تبدأ في تشغيل الواحد بعد الخر. شكل ) (28-12تحكم حالة صلبة متتالي شكل ) (29-12تحكم موضعين لسخان غازي السخانات الشغالة بالغاز عبارة عن معدات قائمة بذاتها ومجهزة بمعدات التحكم من النوع ذو الموضعين علوة على متحكم المان .يتحكم ةثرموستات الغرفة ) (T1كما دهو موضح في شكل ) (29-12في صمام التحكم بينما يقوم دليل متحكم المان بوقف تغذية الغاز عند زيادة درجة حرارة الغاز عن الحد المسموح به. 12-18أنظمة التحكم في ملفات التبريد )(Cooling coils control systems يتم تبريد الهواء بواسطة وسائط التبريد ) (Refrigerantsأو المياه المةثلجة )Chilled (waterالنظمة الولية لتبريد الهواء دهي: أ ـ ملفات التمرد المباشر )(Direct expansion coils
170
شكل ) (30-12تحكم موضعين لملف تبريد يوضح شكل ) (30-12نظام تحكم لملف تبريد مباشر .يستخدم تحكم موضعين مع الوحدات الصغيرة .يتم ضبط صمام التمدد ) (Expansion valveللمحافظة على أقل درجة حرارة سحب لوسيط التبريد .يتحكم ةثرموستات الغرفة ) (T1في فتح وقفل الصمام المغناطيسي ) (SVبينما يحافظ الةثرموستات ) (T2على أقل درجة حرارة بعد المروحة. شكل ) (31-12تحكم خوانق يوضح شكل ) (31-12نظام تحكم لملف تبريد مباشر باستخدام صمام ذو موضعين وخوانق ملف وإمرار جانبي .ةثرموستات الغرفة ) (Tيتحكم في الخوانق والصمام المغناطيسي. دهذا النظام يتحكم في درجة حرارة الهواء ول يوفر التحكم في رطوبة الهواء. شكل ) (32-12تحكم بضغط السحب في نظام التحكم لملف التبريد المباشر ،الموضح في شكل ) (32-12أضيف صمام ضغط خلفي متغير على خط سحب بخار وسيط التبريد .يتحكم ةثرموستات الغرفة في كل من الصمام المغناطيسي وصمام الضغط الخلفي .عندما ينخفض إحساس الةثرموستات ) ،(Tيتم قفل الصمام المغناطيسي وخنق صمام الضغط الخلفي ،ترتفع درجة سحب بخار وسيط التبريد وتقل سعة ملف التبريد .إضافة المرحل العكسي ) (RRتسمح بفتح صمام الضغط الخلقي قبل الصمام المغناطيسي. ب ـ ملفات المياه الساخنة )(Chilled water coils شكل ) (33-12تحكم صمام ملف تبريد يتم التحكم في ملفات المياه المةثلجة باستخدام صمام ذو ةثلةثة اتجادهات ،كما دهو موضح في شكل ) (33-12أو باستخدام صمام ذو موضعين أو صمام تضمين ).(Modulatig valve يتحكم ةثرموستات الغرفة ) (Tفي أداء الصمام ذو الةثلةثة اتجادهات. شكل ) (34-12تحكم ملف تبريد يوضح شكل ) (34-12نظام تحكم لملف مياه مةثلجة يستخدم مضخة سريان علوة على ملف ذو ةثلةثة اتجادهات .يتحكم دهذا النظام بدقة في درجة حرارة الهواء .مع أنظمة التبريد الكبيرة ،عادة يستخدم صمام إمرار جانبي ،كما دهو موضح في شكل ) (34-12بين خط التغذية الرئيسي وخط الرئيسي .يعمل متحكم تفاضل الضغط ) (DPعلى فرق الضغط بين مياه التغذية ومياه الراجع. 12-19أنظمة التحكم في الرطوبة )(Humidity control systems تعمل أنظمة التحكم الولية التالية على التحكم في رطوبة الهواء:
171
أ ـ وحدات رش المياه )(Air washers شكل ) (35-12وحدة رش مياه تعمل وحدات رش المياه بكفاءة تتراوح بين %70و %90يتم ترطيب الهواء على حساب تبريد الهواء .الوسيلة الوحيدة للتحكم في الرطوبة ،كما دهو موضح في شكل )(35-12 دهي قيام دهيميدستات الغرفة ) (Hبإيقاف أو تشغيل مضخة رش المياه. ب ـ تبريد تبخيري ذو مرحلتين )(Tow – stage evaporative cooling شكل ) (36-12تبريد تبخيري على مرحلتين يستخدم التبريد التبخيري ذو المرحلتين ملف تبريد أولي ) (Precoolerوبرج تبريد ) (Cooling towerللمرحلة الولى ووحدة رش مياه للمرحلة الةثانية كما دهو موضح في شكل ) .(36-12يحقق استخدام التبريد التبخيري ذو المرحلتين درجة حرارة أقل ورطوبة أقل من التي يمكن الحصول عليها بوحدة رش المياه فقط. يعمل دهيميدستات الغرفة ) (Hعلى تشغيل وإيقاف المضخات .يلحظ أن التحكم يتوقف على حالة الهواء الخارجي. ج ـ وحدة رش مياه مع تسخين أولي )(Air washer with preheating شكل ) (37-12تحكم رطوبة يستخدم السخان الولي ،كما دهو موضح في شكل ) 37-12ب( للتحكم في درجة الحرارة الرطبة للهواء .يحس دهيميدستات الغرفة ) (Hبالرطوبة وعند انخفاضها يعمل على تشغيل مضخة سريان مياه الرش وفتح صمام تغذية ملف التسخين بعد ذلك .يوضح شكل ) 37-12أ( العمليات السيكرومترية .يتم التحكم في درجة حرارة الغرفة عن طريق التحكم في صمام ملف إعادة تسخين الهواء. د ـ وحدة رش مياه ساخنة أو باردة )(Air washer with hot or chilled water شكل ) (38-12تحكم رطوبة يعمل دهيميدستات الغرفة ) (Hكما دهو موضح في شكل ) 38-12ب( على التحكم في صمامات المبادلت الحرارية ) (HEوبالتالي الحصول على تحكم دقيق لدرجة حرارة ورطوبة الهواء الخارج من وحدة رش المياه .يعطي شكل ) 38-12أ( العمليات السيكرومترية(SL) : صيفا ً و ) (WLشتاءًا. دهـ ـ وحدة رش مياه مع ملف تبريد )(Air washer with cooling coil شكل ) (39-12تحكم رطوبة
172
يوضح شكل ) (39-12وحدة رش مياه تستخدم ملف تبريد وملف تسخين أولي .يعمل ملف التبريد على إزالة رطوبة الهواء .في دهذا النظام يتم التحكم بواسطة ةثرموستات نقطة الندى ) (T1للحصول على قيم ةثابتة لدرجة حرارة الهواء ورطوبته .يتم التحكم في درجة حرارة الهواء بواسطة ملف إعادة التسخين. إذا كانت الرطوبة منخفضة فإن الةثرموستات ) (T1يعمل على قفل صمام ملف التبريد وفتح صمام ملف التسخين وعند زيادة درجة حرارة الهواء الخارج من وحدة الرش يقفل صمام ملف التسخين بالتدريج ويفتح صمام ملف التبريد عند زيادة درجة حرارة الهواء عن حد معين. عندما تكون درجة الحرارة الرطبة الخارجية أعلى من وضع ةثرموستات نقطة الندى )(T1 يفتح صمام ملف التبريد لزالة الرطوبة ويتم المحافظة على درجة حرارة الهواء بتغير معدل سريان الماء البارد خلل الملف. يوضح شكل ) 40-12ب( نظام وحدة رش تستخدم دهواء راجع .عندما تكون درجة الحرارة الرطبة للهواء الخارجي أقل من درجة حرارة ضبط الهواء الخارج من الملف ).(T1 تضبط الخوانق لتكون حالة خلط الهواء على خط درجة الحرارة الرطبة للهواء الخارج من الملف ويستخدم التبريد التبخيري مع وحدة رش المياه .عند زيادة درجة حرارة الهواء الخارجي عن وضع الضبط ) (T1تعمل وحدة التبريد. شكل ) (40-12تحكم رطوبة يوضح شكل ) 40-12أ( العمليات السيكروميترية صيفا ً وشتاءًا. و ـ مرطبات البخار )(Steam humidifiers يمكن ترطيب الهواء ،كما دهو مبين في شكل ) (41-12باستخدام أنبوبة مجهزة بفتحات متواجدة داخل المسلك الهوائي ويتم تغذيتها بالبخار .يتحكم دهيميدستات المسلك ) (Hأو الغرفة في صمام تغذية البخار. شكل ) (41-12مرطب بخاري ع ـ مرطبات الحواض )(Pan humidifiers شكل ) (42-12حوض ترطيب يمكن ترطيب الهواء خاصة مع أنظمة التسخين باستخدام أحواض مملوءة بالماء ومجهزة بسخان كهربائي ،كما دهو موضح في شكل ) .(42-12يتحكم دهيميدستات الغرفة في مقاومة السخان .يلحظ أن مرطبات الحواض ل تسمح بزيادة رطوبة المكان عن .%40 12-20أنظمة التحكم في إزالة الرطوبة )(Dehumidifiers control systems النظمة الولية لزالة الرطوبة دهي: أ ـ مزيلت الرطوبة الكيميائية )(Chemical dehumidifiers شكل ) (43-12مزيل رطوبة كيميائي
173
تستخدم مزيلت الرطوبة الكيميائية مادة السيلكاجل ) (Silica gelداخل عجلة دوارة ،كما دهو موضح في شكل ) (43-12تدور العجلة خلل الهواء المكيف وتمتص منه الرطوبة .يتم تجفيف السيلكاجل ،لعادة استخدامها ،أةثناء دوران العجلة خلل الهواء الساخن .يتحكم دهيميدستات الغرفة ) (Hفي صمام ملف تسخين الهواء المسترجع ،بينما يتحكم ةثرموستات الغرفة ) (Tفي صمام إعادة التبريد ) (Precoolerوبالتالي في درجة حرارة الهواء النهائية.
174
ب ـ وحدة رش مياه )(Air washer شكل ) (44-12تحكم رطوبة يمكن إزالة الرطوبة باستخدام محلول كيميائي ،متكون ن ماء وسائل ماص ،يرش على ملف التبريد لمتصاص الرطوبة من الهواء .يلزم إعادة تجديد المحلول من حين لخر .يتحكم الهيميدستات ) (Hفي رطوبة الهواء عن طريق التحكم في درجة حرارة الماء المرشوش كما دهو مبين في شكل ).(44-12 ج ـ إزالة الرطوبة بالتبريد )(Dehumidification by refrigeration يمكن خفض رطوبة الهواء باستخدام ملفات التبريد ،كما دهو موضح في شكل )،(45-12 خاصة وأن رطوبة المكان يمكن اعتباردها دالة من درجة حرارة سطح ملف التبريد .يتحكم دهيميدستات الغرفة ) (Hفي ملف التبريد عن طريق التحكم في صمام الضغط الخلفي المتغير. يعمل المرحل ) (Rعلى تشغيل الملف عند أقل سعة تبريدية عندما يحقق الهيميدستات الرطوبة النسبية المطلوبة .يعلم الةثرموستات ) (Tعلى التحكم في صمام ملف إعادة تسخين الهواء. شكل ) (45-12إزالة رطوبة بواسطة ملف تبريد 12-21أنظمة التحكم الولية لمعدات التبريد ) (Elementary control systems for refrigeration equipment أ ـ الضاغط الترددي )(Reciprocating compressor شكل ) (46-12خافض حمل الضاغط تشتمل الضواغط الترددية على متحكم سعة متعدد المراحل .يتم التحكم عن طريق تحميل ) (Loadingأو تفريغ ) (Unloadingالسطوانات بواسطة تحكم ضغط السحب ،كما دهو موضح في شكل ) ،(46-12عن طريق رفع صمام السحب عن مقعده. شكل ) (47-12تحكم ضاغط تبريد يمكن أن يتم إيقاف وتشغيل الضاغط بواسطة ةثرموستات الغرفة ولكن عادة يتم ذلك بواسطة دورة الضخ ) (Pump down cycleللضاغط.عند ارتفاع درجة حرارة الوسط المتحكم ،يعمل ةثرموستات الغرفة ) ،(Tكما دهو موضح في شكل ) ،(47-12على فتح الصمام المغناطيسي .سريان وسيط التبريد يعمل على زيادة ضغط السحب وتشغيل الضاغط عن طريق مفتاح الضغط المنخفض .عندما تتحقق درجة حرارة الوسط المتحكم يقفل ةثرموستات الغرفة ) (Tالصمام المغناطيسي .يعمل سحب البخار من المبخر على خفض ضغط السحب فتح مفتاح الضغط المنخفض وإيقاف الضاغط. ب ـ مبردات المياه )(Water chillers
175
شكل ) (48-12تحكم مضخة مبرد مياه يشتمل مبرد المياه ،الموضح في شكل ) ،(48-12على وحدات التحكم الخاصة به ودهي عادة تشتمل على تحكم تضمين للسعات ) (Modulating capacity controlsبحد أدنى %20 إلى %30لكبر سعة علوة على وسائل الحماية .يتحكم ةثرموستات الماء المةثلج ) (Tفي تشغيل الضاغط والتحكم في السعة التبريدية بوساطة الخانق ) (DMومتحكم السعة الحدية ) .(CAPعندما تنخفض سعة الضاغط إلى %20من سعته يعمل الةثرموستات على إيقاف الضاغط. ج ـ مكثفات تبريد دهوائي )(Air cooled condensers شكل ) (49-12تحكم مكةثف دهوائي يعتمد أداء المكةثف الهوائي على درجة الحرارة الجافة للوسط المحيط به .يستخدم نظام التحكم الموضح في شكل ) (49-12على متحكم ضغط الطرد ) (Pوخوانق تعمل على خفض معدل سريان الهواء عند انخفاض ضغط التكةثيف وإيقاف المروحة عند قفل الخانق. يمكن التحكم في أداء المكةثف الهواء باستخدام مروحة ذات سرعات متغيرة بدلً من استخدام الخانق أو استخدام مبدأ التعويم ) (Flooding principleعن طريق تركيب صمام خنق على خط السائل للمكةثف يعمل على التحكم في المكةثف عن طريق تغير كمية السائل داخل المكةثف. د ـ مكثفات تبريد مائي )(Water cooled condensers يستخدم مع مكةثف التبريد المائي برج تبريد لعادة تبريد مياه التكةثيف.يمكن التحكم في ضغط التكةثيف بالتحكم في معدل سريان مياه التكةثيف أو بالتحكم في درجة حرارة مياه التغذية عن طريق خلط مياه التغذية بالماء الراجع من المكةثف.عندما تكون درجة حرارة مياه التكةثيف أعلى من نقطة وضع الةثرموستات ) (Tفإنه يعمل على فتح صمام السريان ) (V1وقفل صمام المرار الجانبي ) ،(V2كما دهو موضح في شكل ) ،(50-12مع استمرار تشغيل المروحة. عندما تصبح درجة حرارة مياه التغذية أقل من نقطة الضبط ) (Set pointتقف المروحة وعند انخفاض آخر لدرجة حرارة مياه التغذية يقفل الصمام ) (V1ويفتح الصمام ).(V2 شكل ) (50-12تحكم برج تبريد شكل ) (51-12تحكم برج تبريد في النظام الموضح في شكل ) (51-12يعمل ةثرموستات درجة حرارة مياه التغذية )(T على ضبط الصمام ذو الةثلةثة اتجادهات للمحافظة على ةثبات درجة حرارة المياه .يعمل الةثرموستات على إيقاف المروحة عندما يكون الصمام في حالة امرار جانبي كامل. دهـ ـ المكثفات التبخيرية )(Evaporative condensers شكل ) (52-12تحكم مكةثف تبخيري
176
يتوقف أداء المكةثفات التبخيرية على درجة الحرارة الرطبة للهواء الخارجي .يتم تكةثيف وسيط التبريد على حساب التشبع الدياباتي للهواء والتحكم في درجة حرارة التكةثيف عن طريف تغير معدل سريان الهواء .عند زيادة ضغط التكةثيف يعمل متحكم على الضغط ) ،(Pكما دهو موضح في شكل ) ،(25-12على فتح خانق الهواء وتشغيل المروحة والعكس صحيح. و ـ مبخر )(Evaporator شكل ) (53-12تحكم مبخر في نظام التحكم ،الموضح في شكل ) ،(53-12يتحكم يرموستات الماء المةثلج ) (T1عن طريق متحكم السران ) (Fومتحكم أقل درجة حرارة للماء المةثلج ) (T2في تشغيل الصمام المغناطيسي ).(S.V ع ـ برج التبريد )(Cooling tower شكل ) (54-12تحكم برج تبريد يتم التحكم في أداء أبراج التبريد شتاءاً عن طريق تشغيل وإيقاف المروحة فقط .يعمل ةثرموستات مياه التغذية ) (Tعلى إيقاف أو تشغيل المروحة .تستخدم أبراج التبريد الكبيرة مراوح ذات سرعتين مع ةثرموستات تحكم ذو مرحلتين أو ةثلةثة .النظام الموضح في شكل ) (54-12عبارة عن برج تبريد يعمل وال العام ومجهز بمروحة ذات سرعتين ،امرار جانبي وتسخين مياه .يمكن التحكم في أبراج التبريد عن طريق التحكم في معدل سريان الهواء عن طريق الخوانق مةثل المكةثفات التبخيرية. 12-22أنظمة التحكم الولية لمعدات التكييف: )(Elementary control systems for air conditioning equipment أ ـ صندوق طرفي متغير الحجم )(Variable volume air terminal شكل ) (55-12صندوق طرفي يتحكم ةثرموستات الغرفة ) (Tفي كل من ملف إعادة التسخين وخانق الهواء ،كما دهو موضح في شكل ) (55-12عن طريق تغير معدل سريان الهواء وتةثبيت درجة حرارة الهواء. ب ـ صندوق خلط )(Mixing box شكل ) (56-12صندوق خلط تستخدم صناديق خلط الهواء مع أنظمة الضغط العالي .يتحكم ةثرموستات الغرفة )،(T الموضح في شكل ) ،(56-12في موضع الخانق لتغيير معدلت الهواء الساخن والهواء البارد. ج ـ وحدة ملف ـ مروحة )(Fan – coil unit شكل ) (57-12تحكم وحدة ملف ـ مروحة
177
وحدة ملف ـ مروحة ،الموضحة في شكل ) (57-12واسعة الستخدام في الفنادق، المكاتب والشقق ودهي تستخدم الماء البارد أو الساخن ومجهزة بماسورتين :إحدادهما للتغذية والخرى للراجع .يمكن أن تكون الوحدة مجهزة بةثلةثة مواسير :اةثنتان لتغذية المياه الساخنة والباردة والةثالةثة للماء الراجع .كما يمكن تجهيز الوحدة بأربعة مواسير :اةثنتان للماء الساخن )تغذية وترجيع( واةثنتان للماء البارد )تغذية وترجيع(. يضبط الةثرموستات ) ،(Tالموضح في شكل ) ،(57-12معدل سريان الماء بينما يعمل متحكم يدوي على تشغيل ،إيقاف وتغيير سرعة المروحة. د ـ المبادلت الحرارية )(Heat exchangers شكل ) (58-12تحكم مبادل حراري يوضح شكل )(58-12مبادل حراري يوفر ماء ساخن تتراوح درجة حرارته بين 100و ْ200م عند استخدام بخرا ذو ضغط منخفض درجة تشبعه حوالي ْ260م .يتحكم ةثرموستات تغذية المياه ) (T1في معدل سريان البخار كما يعمل على إيقاف المضخة عند قفل الصمام. دهـ ـ ألواح التسخين )(Panel heating شكل ) (59-12تحكم لوح تسخين يمكن تركيب ملفات التسخين على الحوائط ،السقف أو الرضية .يوضح شكل )(59-12 نظام التحكم في درجة الحرارة .يعمل ةثرموستات الغرفة ) (T1مع إعادة الضبط الخارجي ) (T2على التحكم في حفظ درجة الحرارة الرضية ْ30م ،للحوائط ْ40م ،وللسقف ْ50م. يتحكم الةثرموستات ) (T3في أقصى درجة حرارة مسموح بها لمياه التدفأة.
178
12-23أنظمة التحكم الكاملة )(Complete control systems في الفقرات السابقة ،ذكرت أنظمة التحكم لمعــدات التبريــد والتكييــف منفصــلة .فــي الجــزء التالي سوف نعطي بعض أنظمة التحكم الكاملة. أ ـ تكييف دهواء متغير الحجم )(Variable volume air conditioning شكل )(60-12 يشتمل نظام التكييف الموضح في شكل ) 60-12أ( على ملف تبريد ووحدة رش مياه علوة على الصندوق الطرفي في الغرفة وبداخلة ملف إعادة تسخين وموتور خانق للتحكم في معدلت الهواء في الغرفة .يوضح شكل ) 60-12ب( دورتي التكييف صيفا ً وشتاءًا .يتحكم ةثرموستات الغرفة ) (T1في خانق الهواء ومعدل سريان المياه الساخنة إلى ملف إعادة التسخين .يتحكم الهيميدستات ) (Hمع ةثرموستات إعادة الضبط ) (T2في تشغيل وإيقاف كل من وحدة رش المياه أو ملف التبريد .أقل كمية دهواء خارجي تحدددها احتياجات التهوية ويوفردها موتور الخانق ) (DMوالذي يعاد ضبط موضعه تبعا ً للفرق في النةثالبيا بين الهواء الخارجي ) (Twbومخلوط الهواء بعد الملف ووحدة الرش ).(T2 ب ـ نظام تكييف صيفي مع دهواء نقي )(Summer system with outdoor air شكل )(61-12 يشتمل نظام تكييف الهواء الموضح في شكل ) 61-12أ( على ملف تسخين وملف تبريد علوة على مراوح التغذية والطرد .يوضح شكل ) 61-12ب( دورة التكييف الصيفية .يعمل الهيميدستات ) (Hعلى التحكم في رطوبة الهواء في الغرفة عن طريق ملف التبريد،بينما يتحكم ةثرموستات الغرفة ) (Tفي ضبط درجة حرارة دهواء الغرفة عن طريق ملف التسخين. ج ـ نظام تكييف على مدار العام مع دهواء راجع )(Round year systems with return air شكل )(62-12 يوضح شكل ) 62-12أ( نظام تحكم لوحدة تكييف دهواء على مدار العام ،يشتمل على ملف تسخين ،ملف تبريد ووحدة رش مياه .يمةثل شكل ) 62-12ب( دورة التكييف السيكروميترية صيفا ً وشتاءًا. يتحكم في معدل السريان لملف التسخين ) (Tوةثرموستات أدنى مستوى لدرجة حرارة التغذية ) .(LLTيتحكم الهيميدستات ) (Hفي رطوبة الغرفة عن طريق ةثرموستات إعادة الضبط ) .(T2تتحكم درجة الحرارة الرطبة للهواء الخارجي في ضبط موتور الخنق ).(DM
179
د ـ نظام تكييف على مدار العام مع إمرار جانبي )(Round year system with by-pass شكل )(63-12 يوضح شكل ) 63-12أ( نظام تكييف دهواء على مدار العام يشتمل على ملف تسخين، ملف تبريد علوة على مروحتين التغذية والطرد ومجموعة من الخوانق للتحكم في معدلت سريان الهواء .يعطي شكل ) 63-12ب( دورتي التكييف صيفا ً وشتاءًا .يتحكم الةثرموستات ) (T1بعد إعادة الضبط بالةثرموستات ) (LLTللحافظ على أدنى حرارة للهواء ،في معدلت دهواء المرار الجانبي .يتحكم الهيميدسات ) (Hفي رطوبة دهواء الغرفة خلل ملف التبريد. دهـ ـ وحدة مناولة دهواء )(Air handling unit شكل ) (64-12تحكم وحدة مناولة يوضح شكل ) (64-12وحدة مناولة دهواء تشتمل على ملف تسخين وملف تبريد .يعمل ةثرموستات الغرفة ) (T1على التحكم في معدلت سريان المياه خلل ملفي التبريد والتسخين. يتحكم ةثرموستات الطرد ) (T2في أعلى درجة حرارة صيفا ً وأقل درجة حرارة شتاءاً مسموح بها .يلحظ أن خوانق الهواء الخارجي عادة مقفلة وتفتح مع بداية تشغيل المروحة كما دهو موضح في شكل ).(64-12 شكل )(65-12 يوضح شكل ) (65-12تحكم وحدة مناولة .ةثرموستات الغرفة ) (T1يتحكم خلل ةثرموستات الحد العلى لدرجة حرارة الهواء ) (T3في فتحة صمام ملف التسخين .يتحكم ةثرموستات نقطة الندى ) (T2بعد ملف التبريد ورش المياه في معدل سريان المياه المةثلجة إلى وحدة رش المياه وبعد ضبطها عن طريق ةثرموستات الحد العلى لدرجة حرارة الهواء الخارجي ) (T4يقوم الةثرموستات ) (T4بتشغيل موتورات خوانق الهواء الخارجي والراجع. و ـ نظام تكييف على مدار العام مع إعادة تسخين )(Round year system with reheat شكل ) (66-12تحكم منطقة يوضح شكل ) (66-12وحدة تكييف دهواء على مجار العام مع تحكم منطقة عن طريق تغيير معدلت الهواء وإعادة التسخين .ةثرموستات الغرفة ) (T4يتحكم في خانق الهواء وملف إعادة التسخين ) (Reheaterللمنطقة .يعمل الةثرموستات ) (T3على التحكم في معدل سريان المياه خلل ملفي التسخين والتبريد.يتحكم الةثرموستات ) (T1في أقل درجة حرارة لمخلوط الهواء بينما يتحكم الةثرموستات ) (T2في أعلى درجة حرارة للهواء الخارجي وذلك عن طريق التحكم في خوانق الهواء. 12-24مسائل )(Problems
180
1ـ طالب يدرس في غرف بها مسخن إشعاعي مجهز بصمام يدوي .إذا انخفضت درجة حرارة الهواء الخارجي فجأة. ارسم نظام التحكم على دهيئة قوالب ،عين العناصر الساسية واشرح تتابع أحداث التحكم. 2ـ ضبط ةثرموستات تسخين لتشغيل الموقد الزيتي لفرن عندما تكون درجة حرارة دهواء الغرفة ْ21م .إذا كان تفاضل الضبط للةثرموستات ْ1م وتخلف الستجابة ْ0.5م في التجادهين. عين درجتي الحرارة التي بينهما تتغير درجة حرارة دهواء الغرفة .وما دهو تفاضل الداء؟ 3ـ صمام خلط ذو ةثلةثة طرق محلق بمبرد مائي يتحكم بواسطة ةثرموستات غمر في ةثبات درجة حرارة الماء البارد. 4ـ نظام تكييف دهواء يشتمل على ملف تبريد ) (DXوخوانق واجهة للملف وإمرار جانبي. ةثرموستات الغرفة يفتح صمام مغناطيسي ذو موضعين عند أدنى حمل ةثم يقوم بضبط خوانق واجهة الملف والمرار الجانبي. 5ـ ةثرموستات تبريد يضبط للتحكم في السريان خلل وحدة ملف ـ مروحة لتبقى درجة حرارة دهواء الغرفة ْ26م .إذا كان تفاضل الضبط للةثرموستات ْ1م وتأخر الستجابة ْ1م. عين درجتي الحرارة التي بينهما تتغير درجة حرارة دهواء الغرفة وما دهو تفاضل الداء. 6ـ مجموعة خانق واجهة وامرار جانبي لملف تبريد تستخدم أحيانا ً في المناطق الرطبة لتحقيق إزالة رطوبة أكبر لكمية محددة من التبريد المحسوس بدلً من السماح لكل الهواء بالمرار خلف الملف.نظام التحكم معطى في شكل ) .(67-12رتب نظام التحكم ليوفر درجة الحرارة في الغرفة ْ24م والرطوبة النسبية %50إذا كانت درجة الحرارة والرطوبة النسبية ل يمكن حفظهما أنيا فإن درجة الضبط يجب أن تتجاوز تحكم الرطوبة. مدى الياي المتاح للصمام والخانق دهو 28إلى 55و 48إلى 67كيلو بسكال. أعطى رسم بيان التحكم وحدد أحدث الةثرموستات والهيميدستات. بين دهل الصمام عادة مفتوح أم عادة مغلق وأي خانق دائما ً مغلق. شكل )(67-12 7ـ مرسال درجة الحرارة في متحكم درجة حرارة دهواء له المدى من 8إلى ْ30م .خلل دهذا المدى يتغير ضغط الهواء من 20إلى 100كيلو بسكال .إذا كان كسب المستقبل ـ المتحكم ضبطه 1:2ومدى الياي لصمام الماء البارد من 28إلى 55كيلو بسكال. 8ـ ينظم ةثرموستات غرفة الخانق في ملف مسلك دهواء التغذية وبالتالي يوفر معدل سريان دهواء متغير. بين دهل الخانق عادة مفتوح أو عادة مغلق ودهل أداء الةثرموستات مباشر أو عكسي. 9ـ حدد لتحكم إعادة التسخين الطرفي ،الموضح في شكل ) ،(68-12نوعية أداء الةثرموستات أداء مباشر أو أداء عكسي وبالنسبة للصمام دهل دهو صمام عادة مفتوح أم عادة مغلق. شكل )(68-12 10ـ نظام الهواء الخارجي ،الموضح في شكل ) ،(69-12يضبط بحيث أنه يستخدم %100 دهواء خارجي عندما تكون درجة حرارة الهواء الخارجي أكبر من ْ13م وتعمل الخوانق على خلط الهواء الخارجي بهواء الراجع للحصول على درجة خلط مقداردها ْ13م عندما
181
تكون درجة حرارة الهواء الخارجي أقل من ْ13م .خوانق الهواء الخارجي تفتح لتوفير %20أو أكةثر من الهواء اللزم للتهوية. ارسم رسم بيان التحكم ،عين مدى الياي للخوانق وبين حالة الخوانق دهل دهي عادة مفتوحة أم عادة مغلقة ونوعية أداء الةثرموستات :أداء مباشر أم عكسي. شكل )(69-12
182