شارك
الرئيسية
في 17 يوليو/حزيران عام 1902، اخترع «ويليس كاريير»؛ المهندس والمخترع الأميركي، أول نظام تكييف هواء حديث، وقد ساعد اختراعه في ظهور العديد من الصناعات التي تستمر حتى يومنا هذا. في السنوات الأولى، ساعد تكييف الهواء في تعزيز تصنيع كل شيء؛ من المخبوزات إلى الإمدادات في زمن الحرب، تلى ذلك الأفلام الصيفية الرائجة حيث توافد الناس على المسارح المُبرّدة هرباً من الحرارة، حتى أن التحكم الدقيق في درجة الحرارة والرطوبة قد مكّن من تطوير مراكز التسوق الداخلية ورحلات الطيران وأجهزة الكمبيوتر والخوادم التي تشغل الإنترنت، ولا تزال أنظمة التبريد الحديثة اليوم تعمل على نفس المبادئ الأساسية؛ مما يوفر هواءً بارداً مريحاً للناس في الداخل. إذاً كيف يعمل المكيف الصيفي؟
كيف يعمل المكيف؟
تأتي مكيفات الهواء بأشكال وأحجام متنوعة؛ لكن جميعها تعمل على نفس الفرضية الأساسية؛ إذ يوفر مكيف الهواء، الهواء البارد داخل منزلك أو في مكان مغلق؛ عن طريق إزالة الحرارة والرطوبة من الهواء الداخلي، يعيد الهواء المبرّد إلى الفضاء الداخلي، وينقل الحرارة والرطوبة غير المرغوب فيها إلى الخارج.
يستخدم مكيف الهواء القياسي -أو نظام التبريد- مادةً كيميائيةً متخصصة تسمى «المُبرِّد»؛ تتكون بشكلٍ رئيسي من مركبات الكربون الكلورية الفلورية، وله ثلاث مكونات ميكانيكية رئيسية: ضاغط، ومِلَف مكثّف، ومِلَف مبخّر، تعمل هذه المكونات معاً لتحويل غاز التبريد سريعاً إلى سائل، والعودة مرةً أخرى إلى غاز.
يرفع الضاغط ضغط ودرجة حرارة غاز التبريد، ويرسله إلى ملف المكثف؛ حيث يتم تحويله إلى سائل، ثم تنتقل مادة المبرّد إلى الداخل، ويدخل في ملف المبخر، هنا يتبخر المبرّد السائل ويبرّد المِلَف الداخلي، ومن ثم تنفث مروحة الهواء الداخلي عبر مِلَف المبخر البارد؛ حيث يتم امتصاص الحرارة داخل المنزل في المبرّد، ثم يتم تدوير الهواء المبرد في جميع أنحاء المنزل بينما يتم إرسال الغاز المتبخر الساخن إلى الخارج إلى الضاغط، وإطلاق الحرارة في الهواء الخارجي؛ حيث يعود المبرّد إلى الحالة السائلة، وتستمر هذه الدورة حتى يصل منزلك إلى درجة الحرارة المطلوبة.
عملية تكييف الهواء
تعتمد العديد من المنازل على مكيفات الهواء بنظامٍ منفصل، وغالباً ما يشار إليها باسم «الهواء المركزي». تشتمل أنظمة تكييف الهواء على عدد من المكوّنات، وتقوم بأكثر من مجرد تبريد الهواء بالداخل؛ إذ يمكنها أيضاً التحكم في الرطوبة وجودة الهواء وتدفق الهواء داخل منزلك؛ لذا قبل الإجابة على السؤال حول كيفية عمل مكيفات الهواء، سيكون من المفيد معرفة ما الذي يشكل نظام التكييف النموذجي.
ما هو الهواء المركزي؟
عادةً ما يُشار إلى نظام تكييف الهواء النموذجي باسم «الهواء المركزي» أو «نظام تكييف الهواء المنفصل»، على ما يلي:
- منظم حرارة يتحكم في تشغيل النظام.
- وحدة خارجية تحتوي على مروحة وملف مكثف وضاغط.
- وحدة داخلية تحتوي على ملف المبخر والمروحة لتدوير الهواء المبرد.
- أنابيب نحاسية تسمح بتدفق غاز التبريد بين الوحدتين الداخلية والخارجية.
- صمام تمدُّد ينظم 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 أحياناً باسم «الجانب البارد» من النظام-، يتم تبريد الهواء الداخلي الدافئ أثناء تدفقه عبر ملف تبريد بارد مليء بمادة المبرّد الكيميائية. يتم امتصاص الحرارة من الهواء الداخلي في المبرّد؛ حيث يتحول المبرّد من سائل إلى غاز؛ ثم يتم توزيع الهواء المبرد على المنزل.
خارج المنزل -يشار إليه أحياناً 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، ومن ثم تسحب مروحة كبيرة الهواء الخارجي المُحمّل بالحرارة الممتصة من المنزل عبر الملف الخارجي إلى الخارج. والنتيجة هي دورة مستمرة من الحرارة والرطوبة التي تتم إزالتها من الهواء الداخلي، والهواء البارد العائد إلى المنزل، والحرارة والرطوبة الخارجة من المنزل.
المزيد من التفاصيل عن كيفية الهواء 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 مروحة 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 مِلَف المبخر البارد.
نظراً لأن المبرّد السائل الموجود داخل ملف المبخر يتحول إلى غاز؛ يتم امتصاص الحرارة من الهواء الداخلي في المبرّد؛ وبالتالي تبريد الهواء أثناء مروره فوق الملف. تقوم مروحة النفخ بالوحدة الداخلية، بضخ الهواء البارد مرةً أخرى عبر مجاري الهواء بالمنزل، إلى مناطق المعيشة المختلفة. يخرج غاز التبريد من المنزل عبر أنبوب نحاسي، ويمر إلى الضاغط في وحدة تكييف الهواء بالخارج، ومن الممكن تشبيه الضاغط بمضخة كهربائية كبير؛ حيث يقوم بضغط غاز التبريد وإرساله إلى مِلف مكثّف موجود في 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 المبرّد مرةً أخرى إلى سائل، ثم ينتقل عبر أنبوب نحاسي إلى الوحدة الداخلية؛ حيث يمر عبر جهاز تمدّد ينظم تدفق مادة التبريد إلى ملف المبخر، ثم يمتص المبرد مزيداً من الحرارة من الهواء الداخلي، وتستمر الدورة.
أنواع مكيفات الهواء
إن طرح السؤال «كيف يعمل المكيف؟» يمكن أن يؤدي إلى تفسير بسيط للغاية أو معقد للغاية. الأمر نفسه مع وصف أنواع مكيفات الهواء. ونظراً لأن مساحات المعيشة الداخلية تأتي في مجموعة متنوعة من الأشكال والأحجام، بدءاً من المنازل الصغيرة وحتى مساحات 30 ألف قدم مربع، فإن أنظمة تكييف الهواء السكنية متوفرة أيضاً بأنماط وتكوينات مختلفة لتلائمها.
هناك ثلاثة أنواع أساسية؛ مكيف الهواء المنفصل، ومكيف الهواء المعبأ، ومكيف الهواء بدون مجاري الهواء. ويعتمد نوع نظام التبريد الأمثل بالنسبة لك على موقعك الجغرافي وحجم منزلك وحدودك المادية وطريقة استخدامه.
مكيف الهواء المنفصل
يقدم النظام المنفصل الإجابة الأكثر شيوعاً على السؤال «ما هو الهواء المركزي؟». تتضمن هذه الأنظمة كلاً من وحدة داخلية ووحدة خارجية. تشتمل الوحدة الداخلية على مِلَف المبخر، ومروحة النفخ -معالج الهواء- التي تقوم بتدوير الهواء في جميع أنحاء المنزل، وتحتوي الوحدة الخارجية على الضاغط وملف المكثف.
توفر مكيفات الهواء المنفصلة مجموعةً متنوعةً من الخيارات؛ بما في ذلك الأنظمة الأساسية أحادية المرحلة، والأنظمة ذات المرحلتين الأكثر هدوءاً وفعاليةً، والأنظمة متعددة المراحل الأكثر توفيراً للطاقة. يوفر مكيف الهواء ذو النظام المنفصل، تحكماً ثابتاً وموثوقاً في درجة الحرارة للمنزل بأكمله، ولأن النظام يستخدم مرشحات في معالج الهواء الداخلي؛ يمكنه تنظيف الهواء أثناء تبريده.
مكيف الهواء المعبأ
الأنظمة المعبأة هي حلول شاملة تجيب أيضاً على سؤال «ما هو الهواء المركزي؟». تحتوي الأنظمة المعبأة على مِلَف المبخر ومروحة النفخ والضاغط وملف التكثيف في وحدة واحدة، وتعمل بشكل جيد عندما لا توجد مساحة كافية في العلية أو الخزانة للوحدة الداخلية لمكيف الهواء ذو النظام المنفصل.
وحالها حال أنظمة التكييف المنفصلة؛ تسحب الأنظمة المعبأة الهواء الدافئ من المنزل من خلال مجاري الهواء الراجعة، إلى قسم ملف المبخر، ثم يمر الهواء فوق ملف المبخر، ويعود الهواء البارد إلى المنزل من خلال مجاري هواء الإمداد، وكما هو الحال مع النظام المنفصل كذلك؛ يتم إطلاق الحرارة غير المرغوب فيها إلى الخارج من خلال ملف المكثف.
توفر الأنظمة المعبأة أيضاً مجموعةً متنوعةً 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.
مكيف الهواء عديم مجاري الهواء
لا تُعتبر الأنظمة الخالية من مجاري الهواء من أنظمة الهواء المركزية؛ لأنها توفر التبريد لمناطقَ محددة ومستهدفة داخل المنزل، إنها تتطلب تركيباً أقل توغلاً؛ لأنها- كما يوحي اسمها- لا تعتمد على مجاري الهواء لتوزيع الهواء البارد.
ومثل الأنظمة المنفصلة؛ تشتمل الأنظمة الخالية من مجاري الهواء على وحدة خارجية ووحدة داخلية واحدة على الأقل، متصلة بأنابيب نحاسية لغاز التبريد؛ لكن في نظام التكييف هذا، يتم تصميم كل وحدة داخلية لتوفير هواء بارد فقط للغرفة التي تم تركيبها فيها، ويمكن تركيب الوحدة الداخلية على الحائط أو بالسقف أو على الأرض.
كما يمكن أن تشتمل بعض الأنظمة الخالية من مجاري الهواء، على وحدات داخلية متعددة متصلة بوحدة خارجية واحدة، وبغض النظر عن عدد الوحدات الداخلية؛ فإن العملية تشبه النظام المنفصل؛ إذ تحتوي الوحدة الداخلية على ملف مبخر ومروحة منفاخ لسحب الهواء الدافئ من الغرفة عبر ملف المبخر البارد، ثم إعادة الهواء البارد إلى الغرفة، ثم يمر المبرّد عبر الأنابيب النحاسية إلى الوحدة الخارجية؛ حيث يوجد الضاغط وملف المكثف، يتم سحب الحرارة من الداخل، وإطلاقها من خلال ملف المكثف الخارجي، ومن ثم يعود المبرد إلى الوحدة الداخلية، وتستمر الدورة.
توفر هذه الأنظمة المرنة راحةً محددةً 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؛ مما يسمح لك بتوفير الطاقة. على سبيل المثال؛ إذا كنت تريد مكتباً منزلياً أكثر برودةً؛ ولكن غرفة نوم أكثر دفئاً، 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 المُستخدم في منزلك أو عقارك، معرفة الإجابة على «كيف يعمل المكيف؟» يمكن أن تساعدك في اختيار النظام الأكثر منطقيةً، وسيسمح لك بفهم الخيارات التي يقدمها مقاول التدفئة والتهوية وتكييف الهواء لديك بشكلٍ أفضل.