تصميم نظام التكييف والتهوية للمشاريع | دليل عملي متكامل

اترك تعليقاً / اركون للاستشارات الهندسية / بواسطة

تصميم نظام التكييف والتهوية (HVAC) في المشروعات السكنية هو قرار هندسي يؤثر مباشرة على راحة الساكنين، كفاءة الطاقة، وتكاليف التشغيل والصيانة. تصميم سيء ينتج عنه استهلاك طاقة مرتفع، ضوضاء، مشاكل رطوبة، وصيانة متكررة. بالمقابل، تصميم مدروس يقلِّل فواتير التشغيل، يحسِّن جودة الهواء الداخلي، ويطيل عمر المعدات.

في هذا الدليل سنمر من الصفر إلى التسليم: متطلبات مدخلية، طرق حساب الأحمال، اختيار النظام الأمثل (Split — VRF — Central — Rooftop)، تصميم توزيع الهواء، متطلبات التهوية وجودة الهواء الداخلي (IAQ)، اعتبارات الضوضاء والاهتزاز، متطلبات الحماية من الحريق ذات الصلة، اختبار وتشغيل (commissioning)، وصيانة ما بعد التسليم.

1. مدخلات أساسية قبل البدء

قبل أي تصميم، يجب جمع بيانات دقيقة عن الموقع والمشروع:

  • موقع المشروع والمناخ (منطقة مناخية داخل السعودية).
  • مساحة المبنى ومخطط الغرف (المساحة لكل غرفة، ارتفاع السقف).
  • اتجاهات الواجهات، نسب النوافذ ومساحة الزجاج ونوعه (عازل، مزدوج…).
  • مستوى العزل الحراري للجدران والسقف (U-values أو نوع العزل).
  • عدد السكان المتوقع لكل وحدة/غرفة، ونشاطاتهم النموذجية.
  • الأجهزة الكهربائية والإضاءة لكل غرفة (Watt).
  • متطلبات الراحة (درجة حرارة تصميم داخلية، RH المطلوب).
  • قيود الميزانية والمساحة لتركيب وحدات خارجية وممرات مجاري الهواء.

جمع هذه المعطيات يسمح بالبدء بحسابات دقيقة للأحمال الحرارية والتهوية.

2. معايير التصميم والمرجعيات الأساسية

يُفضّل الالتزام بالمعايير التالية عند التصميم في السعودية والمنطقة الخليجية:

  • كود البناء السعودي (SBC) — متطلبات العزل والسلامة والطاقة. (https://sbc.gov.sa)
  • SEEC / المبادرات الوطنية لكفاءة الطاقة — متطلبات كفاءة وحدات التكييف والمباني. (https://www.seec.gov.sa)
  • ASHRAE 55 — شروط الراحة الحرارية. (https://www.ashrae.org)
  • ASHRAE 62.1 / 62.2 — متطلبات التهوية للمباني غير السكنية والسكنية. (https://www.ashrae.org)
  • NFPA 90A / NFPA 72 — متطلبات تركيب مجاري التهوية وكواشف الدخان والإنذار. (https://www.nfpa.org)

الالتزام بهذه المراجع يسهّل الاعتماد لدى الجهات المحلية ويضمن أداءً آمناً وموفِّرًا للطاقة.

3. حساب أحمال التبريد والتدفئة (خطوات عملية)

خطوات عامة (منهجية معمولة في المشاريع):

  1. تحديد المدخلات لكل غرفة: مساحة الغرفة (m²)، ارتفاع السقف (m)، مساحة النوافذ ونوعها، عدد الأشخاص، أجهزة كهربائية، إنارة.
  2. حساب الأحمال الداخلية: حمولة الأشخاص (Metabolic heat)، حمولة الأجهزة، حمولة الإضاءة.
  3. حساب الأحمال الخارجية: الشمسية عبر النوافذ (solar gains) وحمل نقل الحرارة عبر الجدران والسقف (conduction) اعتمادًا على U-values.
  4. حمل التهوية: حساب تدفق الهواء الخارجي المطلوب بمعدل L/s أو ACH وفق ASHRAE 62.x.
  5. تجميع الأحمال: جمع الحمل الحسي (sensible) والحمل الكامن (latent) للحصول على إجمالي قدرة التبريد المطلوبة.
  6. اختيار وحدة بقدرة تغطي الحمل الذروي مع هامش أمان (عادةً تصميم الوحدة لتعمل عند 60–80% من سعتها في الظروف العادية لزيادة الكفاءة والعمر).

ملاحظة عملية: استخدم برامج احترافية (Carrier HAP, Trane Trace, IES, or Cool Calc للمشاريع السكنية) لإجراء الحسابات بدقة وإخراج تقارير تُرفَع للجهات والبلديات.

4. مثال توضيحي مبسّط (حساب يدوي نموذجي لغرفة معيشة)

(سنعرض منهجية حسابية توضيحية)

  • غرفة 5.0 م × 4.0 م × 3.0 م → الحجم = 60.0 م³.
  • نفران كمتوسط شغل: 2 أشخاص → حمولة الأشخاص ≈ 2 × 100 W (حمل sensible تقريبًا) = 200 W.
  • أجهزة وإضاءة => 800 W (كمثال).
  • حمولة الشباك/الشمس + انتقال حراري عبر الجدران = تُحسب عبر U-value والمساحة وفرق الحرارة (على سبيل المثال).

بعد جمع مكونات الحمل وتطبيق عوامل الأمان، نصل إلى قدرة تبريد كافية لغرفة معيشة نموذجية — لكن لتفاصيل دقيقة استخدم HAP/Trace.

5. اختيار نوع نظام التكييف المناسب للمشروع السكني

خيارات شائعة ومتى تُستخدم:

  1. Split (وحدات حائطية أو سقفية منفصلة لكل غرفة)
    • مناسب للشقق الصغيرة والفلل ذات تقسيم مستقل.
    • ميزة: تكلفة أولية منخفضة وسهولة التركيب.
    • عيب: كفاءة أقل عند تغطية وحدات متعددة، تحكم مركزي محدود.
  2. VRF / VRV
    • مناسب للفلل الكبيرة والشقق الفاخرة؛ تحكم مستقل لكل غرفة وكفاءة طاقة عالية.
    • ميزة: تكييف مناطق متعددة بوحدة خارجية واحدة، إعادة تدوير حراري بين الوحدات.
    • عيب: تكلفة أولية أعلى، يتطلب خبرة تركيب وصيانة متخصصة.
  3. CHILLED WATER + AHU (نظام مركزي)
    • مناسب لمجمعات سكنية أو مباني بنظام خدمات مركزية.
    • ميزة: تحكم مركزي ممتاز، أداء متميز في المشروعات الكبيرة.
    • عيب: بنية تحتية معقّدة وتكلفة تركيب وصيانة أعلى.
  4. Packaged Rooftop Units
    • مناسب للمباني المتوسطة أو العمائر السكنية؛ يوضع على السطح ويخدم مساحات كبيرة.
    • ميزة: سهولة الصيانة والوصول.
    • عيب: حركة الشحن والتركيب على الأسطح قد تحتاج تنسيق لوجستي.

نصيحة: للمشروعات السكنية المتوسطة إلى الكبيرة، أنظمة VRF توفر توازنًا جيدًا بين الكفاءة والتحكم الفردي؛ للمجمعات الكبيرة يفضَّل النظام المركزي.

6. توزيع الهواء – تصميم الدكت والمخارج

  • مبدأ أساسي: إمداد الهواء (Supply) واستخراج الهواء (Return/Exhaust) موزَّع بطريقة تمنع حدوث تيارات باردة مباشرة أو مناطق ميتة (dead zones).
  • سرعات مبدئية: مجاري الإمداد الرئيسة: 5–7 م/ث؛ الفروع الداخلية: 2–4 م/ث (لتقليل الضوضاء).
  • فقد الضغط: احسب إجمالي فقد الضغط لتحديد قدرة المروحة (Fan static pressure).
  • عزل مجاري الهواء: عزل حراري وصوتي مناسب في المناطق الساخنة والرطبة (عزل ≥ 25 مم حسب الحاجة).
  • منتصف الواجهة (diffusers): اختر موزعات (diffusers/grilles) مناسبة لتوزيع هادئ ومتجانس.

7. التهوية وجودة الهواء الداخلي (IAQ)

  • التهوية الميكانيكية: طبق ASHRAE 62.2 لمباني السكن — توفير الهواء النقي حسب عدد الأشخاص ومساحة الغرف.
  • المعالجة والتصفية: استخدم فلاتر MERV 8 كحد أدنى للمنازل، وMERV 13 أو HEPA في الحالات الحساسة (حساسية، عيادات داخلية).
  • استرداد الطاقة (ERV/HRV): موصى به للمباني ذات العزل الجيد لتقليل خسائر الطاقة مع توفير تهوية كافية.
  • مراقبة CO₂ والرطوبة: حساسات CO₂ في المساحات العامة، وحساسات RH للمحافظة على RH بين 40–60% للراحة وتقليل نمو العفن.

8. اعتبارات الضوضاء والاهتزاز

  • قيود الضوضاء الداخلية: ضبط الضوضاء في غرف المعيشة والنوم تحت 35–40 dB(A).
  • استخدام قواعد عازلة للمضخات والماتور.
  • أبعاد القنوات وموضعات الفرعات تُصمم لتقليل الانعكاسات والدوّامات المسببة للضجيج.
  • تركيب صامت (acoustic lining) عند الحاجة حول مجاري المراوح أو وحدات AHU.

9. الحماية من الحرائق ومتطلبات الدفاع المدني / HCIS

  • Duct Smoke Detectors: تُركّب في المجاري الرئيسية حسب NFPA 90A عند تدفق الهواء الكبير أو اتصال القنوات بمناطق حرجة.
  • Fire Dampers: مصدات حرارية يتم تركيبها عندما تمر القنوات عبر فواصل مقاومة للحريق.
  • تنسيق مع متطلبات الدفاع المدني وHCIS في المشاريع الصناعية أو المنشآت الكبيرة — وجود موافقات قبل التشغيل.

10. التحكم (Controls) وإدارة المبنى (BMS)

  • أنظمة تحكم محلية (Thermostats) لكل وحدة في الفلل والشقق.
  • BMS مركزي للمجمعات الكبيرة: جدولة، مراقبة أداء الطاقة، تقارير استهلاك، إنذارات صيانة.
  • وظائف ذكية: economy mode، setback schedules، demand controlled ventilation (DCV) عبر حساسات CO₂.

11. الاختبار، التشغيل والتسليم (Commissioning)

  • Functional Tests لكل المكونات (مراوح، مضخات، صمامات تحكم، حساسات).
  • Performance Tests: قياس تدفقات الهواء الحقيقية، قياس درجات الحرارة، وقياس مستهلك الطاقة الفعلي.
  • توليد تقارير Commissioning موقّعة ومُعتمدة لتقديمها للمالك والجهات الرقابية.
  • تدريب فريق التشغيل وتسليم دليل تشغيل وصيانة (O&M Manual) مع جدول صيانة وقائية.

12. صيانة دورية وبرنامج ضمان

  • فلاتر: استبدال أو تنظيف كل 1–3 أشهر حسب الاستخدام.
  • مبادلات حرارية ومكثفات: فحص وتنظيف كل 6–12 شهر.
  • مضخات ومراوح: فحص توازن، تزييت وترصيف سنويًا.
  • معايرة حساسات وثرموستات: كل 6 أشهر.
  • فحص شامل قبل موسم الصيف: اختبار الحمل، ضغط الفريون، كفاءة الطاقة.

13. قائمة فحص نهائية (Checklist) قبل تقديم المخططات أو بدء التنفيذ

  • بيانات الموقع والمناخ كاملة ومحدثة.
  • تقارير حساب الأحمال لكل غرفة (Heat load reports).
  • نوع النظام المقترح ومواصفات المعدات (COP/SEER/SEER2).
  • مخططات توزيع الهواء والدكت والمقاسات والسرعات.
  • مخطط الأنابيب والمجاري مع فقد الضغط المحسوب.
  • متطلبات التهوية وفق ASHRAE 62.x أو المواصفة المحلية.
  • مخطط التحكم وبرمجة الثرموستات/BMS.
  • متطلبات الحماية من الحريق (Duct Detectors, Fire/Smoke Dampers).
  • خطة الاختبار والتشغيل (Commissioning plan).
  • دليل O&M وجدول الصيانة الوقائية.
  • وثائق الاعتماد للمعدات (SASO/MEPS إن لزم).

14. توصيات عملية سريعة للمشاريع في السعودية

  • لا تقلّص عزل الجدران والأسقف لتوفير التكلفة؛ العزل الجيد يعكس مباشرة على فواتير التكييف.
  • فضّل أنظمة VRF للفلل الفاخرة وPackaged/Chilled Water للمجمعات الكبيرة.
  • اعمل Energy Simulation في مرحلة التصميم المبكر لتحديد أثر الخيارات على التكاليف التشغيلية.
  • احرص على ERV/HRV في المباني ذات العزل الجيد لتقليل فقد الطاقة مع توفير تهوية كافية.
  • خطط للصيانة من البداية واجعل الوصول للأجهزة سهلًا لتقليل تكاليف التشغيل المستقبلية.

15. كيف يمكن لأركون مساعدتك؟

في أركون للاستشارات الهندسية نقدم حزمة متكاملة تشمل:

  • إعداد دراسات الأحمال الحرارية بدقة باستخدام برامج معتمدة.
  • اقتراح أنظمة HVAC اقتصادية وفعّالة تناسب ميزانيتك ومتطلباتك.
  • إعداد الرسومات التنفيذية ومواصفات المعدات (spec sheets).
  • الإشراف على التركيب والـ commissioning وتدريب فريق التشغيل.
  • إعداد دليل O&M وجدولة صيانة وقائية مفصّلة.

إذا رغبت، نقدم الآن نموذج تقرير أولي مجاني (Short feasibility sheet) لمشروعك — زودنا فقط بمساحة الوحدة وعدد الغرف ونوع النوافذ وسنجهز لك لمحة فنية وتقدير تكلفة مبدئية.

المصادر والمراجع الموثوقة

اترك تعليقاً