الصيغ الهندسية المهمة لمهندسي التبريد والتكييف (HVAC)

 

الصيغ الهندسية المهمة لمهندسي التبريد والتكييف (HVAC) 

1. الأحمال الحرارية الحسّية (Sensible Cooling Load)

الصيغة بوحدة الكيلو واط (Kw):

$Q_s (Kw) = 1.2 × ṁ_{air} (m³/s) × ΔT (°C)$

الصيغة بوحدة (Btu/hr):

$Q_s (Btu/hr) = 1.075 × ṁ_{air} (cfm) × ΔT (°F)$
 الحمل الحراري الحسّي، تدفق الهواء، فرق درجات الحرارة.

---

2. الأحمال الحرارية الكامنة (Latent Cooling Load)

الصيغة بوحدة الكيلو واط (Kw):

$Q_L (Kw) = 2963.6 × ṁ_{air} (m³/s) × Δx (Kg/Kg)$

الصيغة بوحدة (Btu/hr):

$Q_L (Btu/hr) = 4770 × ṁ_{air} (cfm) × Δx (lb/lb)$
 الحمل الحراري الكامن، الرطوبة النسبية، تدفق الهواء.

---

3. الحمل الحراري الكلي (Total Cooling Load)

الصيغة بوحدة الكيلو واط (Kw):

$Q_T (Kw) = 1.2 × ṁ_{air} (m³/s) × ΔH (KJ/Kg)$

الصيغة بوحدة (Btu/hr):

$Q_T (Btu/hr) = 4.5 × ṁ_{air} (cfm) × ΔH (Btu/lb)$

مجموع الحمل الكلي:

$Q_T = Q_s + Q_L$
 الحمل الكلي للتبريد، تدفق الهواء، الطاقة الحرارية.

---

4. الحمل الحراري للجدران (Sensible Heat Load of Walls)

الصيغة بوحدة الكيلو واط (Kw):

$Q_s (Kw) = A (m²) × U (W/m².°K) × ΔT (°C)$

الصيغة بوحدة (Btu/hr):

$Q_s (Btu/hr) = A (ft²) × U (Btu/hr.ft².°F) × ΔT (°F)$
 الحمل الحراري للجدران، انتقال الحرارة، فرق درجات الحرارة.

---

5. تدفق الماء المبرد (Chilled Water Flow)

الصيغة بوحدة اللتر/ثانية (L/s):

$ṁ_w (L/s) = \frac{Q_T (Kw)}{4.1855 × ΔT (°C)}$

الصيغة بوحدة الجالون/الدقيقة (GPM):

$ṁ_w (GPM) = \frac{Q_T (Ton)}{ΔT (°F)} × 24$

حالات خاصة لقيم ΔT:

• إذا كانت ΔT = 16°F أو 9°C:
  $ṁ_w (GPM) = Q_T (Ton) × 1.5$
• إذا كانت ΔT = 10°F أو 5.5°C:
  $ṁ_w (GPM) = Q_T (Ton) × 2.4$
  تدفق الماء المبرد، ΔT، الجالون في الدقيقة.

---

6. تصميم القنوات الهوائية (Duct Sizing)

الصيغة بوحدة (m³/s):

$Q (m³/s) = A (m²) × v (m/s)$

الصيغة بوحدة (cfm):

$Q (cfm) = A (ft²) × v (fpm)$

• المساحة المستطيلة:
  $A = W × H$
• المساحة الدائرية:
  $A = 3.14 × R²$
   تصميم القنوات، سرعة الهواء، أبعاد القناة.

---

7. تدفق الهواء الخارج (Exhaust Air Flow)

الصيغة بوحدة (L/s):

$ṁ_{air} (L/s) = \frac{V (m³) × ACH (/hr)}{3.6}$

الصيغة بوحدة (cfm):

$ṁ_{air} (cfm) = \frac{V (ft³) × ACH (/hr)}{60}$
تدفق الهواء الخارج، معدلات تغيير الهواء، حجم المكان.

---

8. تصميم فتحات التهوية (Louvers Sizing)

الصيغة بوحدة (m³/s):

$Q (m³/s) = F.A × A (m²) × v (m/s)$

الصيغة بوحدة (cfm):

$Q (cfm) = F.A × A (ft²) × v (fpm)$

القيم المقترحة لسرعة الهواء (v_max):

• للفتحات الخاصة بالرمال والفخاخ:
  $v_{max} = 1 m/s أو 200 fpm$
• للفتحات الخاصة بالهواء الخارج:
  $v_{max} = 2.5 m/s أو 500 fpm$
   تصميم فتحات التهوية، سرعة الهواء، سحب الهواء.

---

الملاحظات (Legend):

• Q_s: الحمل الحراري الحسّي
• Q_L: الحمل الحراري الكامن
• Q_T: الحمل الحراري الكلي
• ṁ: معدل التدفق الحجمي
• ΔT: فرق درجات الحرارة
• Δx: فرق الرطوبة
• ΔH: فرق الطاقة الحرارية
• A: المساحة
• U: معدل انتقال الحرارة
• V: الحجم
• F.A: معامل الفتحات
• ACH: معدل تغيير الهواء

---

خاتمة

تعتبر هذه الصيغ أساسية لمهندسي التكييف والتبريد لتصميم أنظمة HVAC، وحساب الأحمال الحرارية وتدفقات الهواء بدقة، مما يساهم في تحسين كفاءة التبريد وتوزيع الهواء داخل المباني.
صيغ HVAC، حساب الأحمال الحرارية، تصميم القنوات، فتحات التهوية، تدفق الهواء.

تعديل المقال