كيف يعمل مكيف الهواء - ملتقى الفيزيائيين العرب
  #1  
قديم 10-09-2008, 19:38
الصورة الرمزية فيزيائية وذكية
فيزيائية وذكية
غير متواجد
فيزيائي متمكن
 
تاريخ التسجيل: Feb 2007
المشاركات: 231
كيف يعمل مكيف الهواء

أساسيات جهاز مكيف الهواء

تعتمد فكرة عمل أجهزة تكييف الهواء على نفس المبدأ الذي تعمل عليه الثلاجة المنزلية لتبريد محتوياتها. تستخدم خاصية تبخير سائل التبريد وهو الفريون للحصول على البرودة المطلوبة. ودورة الفريون للتبريد هي نفسها المستخدمة في الثلاجة، وغاز الفريون هو غاز غير قابل للاشتعال

إن الفكرة الأساسية التي تعتمد عليها فكرة عمل المكيف هي ببساطة تحويل سائل إلى غاز عن طريق امتصاص حرارة من الوسط فيسبب في انخفاض درجة حرارته، ولتوضيح هذه الفكرة دعنا نذكرك عزيزي القارئ عندما تضع الماء على وجهك في يوم حار تشعر بعد ذلك ببرودة نتيجة لتبخر الماء وتحوله إلى بخار عن طريق امتصاص الحرارة من الجلد فتشعر بالبرودة كما أنك إذا ما قمت بوضع بعض قطرات من الكحول على يدك وانتظر لمدة 20-30 ثانية فستشعر ببرودة في يدك عند المنطقة التي كان عليه الكحول وستكون البرودة أكثر من تلك التي سببها الماء لأن درجة حرارة التبخر الكحول أقل من الماء، والسبب في ذلك أن الكحول يمتص حرارة من يدك ليتبخر ويتحول إلى غاز.

إذا نستنتج من ذلك بأن عملية التحول من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية تحتاج إلى حرارة وهذه الحرارة توفرت من خلال يدك وكانت النتيجة انخفاض في درجة حرارة اليد وإذا استمرت عملية التحول من سائل إلى غاز استمرت عملية التبريد.

دورة عمل المكيف

يقوم المكيف بالتبريد بصفة مستمرة من خلال تكرار عملية تحويل السائل إلى غاز داخل أنابيب التبريد في المكيف فتمتص حرارة من داخل الغرفة ليتبخر السائل المبرد ويتحول إلى غاز، ثم يتم ضغط الغاز باستخدام موتور خاص فتنطلق الحرارة التي امتصها إلى ليتحول إلى سائل مرة أخرى وتتم مرحلة الضغط في الجزء الخارجي من نظام التكييف، تتكرر العميلة باستمرار لسحب الحرارة من داخل الغرفة إلى خارج الغرفة ولكي يؤدي المكيف هذه المهمة بكفاءة فإن له دورة تعمل من خلال عدة مراحل وهي على النحو التالي:

(1) يقوم الموتور Compressor بضغط غاز الفريون مما يرفع درجة حرارته ويزداد ضغطه كما هو موضح في الشكل الجزء الأيسر باللون الأحمر.


2) هذا الغاز الحار يمر عبر أنابيب طويلة وعلى شكل التفافي ليغطي اكبر مساحة ممكنة ليتمكن من التخلص من حرارته، ويتكاثف متحولاً إلى سائل.

(3) يعمل صمام التمدد على الفصل بين منطقتين مختلفتين في الضغط وعند مرور سائل الفريون من خلال صمام التمدد فإنه ينتقل من منطقة ضغط مرتفع إلى منطقة ضغط منخفض فيتمدد ويتبخر سائل الفريون ويتحول إلى غاز مرة أخرى عن طريق امتصاص الحرارة من الغرفة المراد تبريدها.

(4) يمرر غاز الفريون عبر أنابيب التبادل الحراري الداخلية والتي تكون على شكل التفافي لتغطي اكبر مساحة ممكنة وتعطي الفرصة لامتصاص اكبر قدر ممكن من الحرارة من داخل الغرفة لتبقى باردة إلى أن يصل غاز الفريون إلى الموتور الذي يقوم بضغط الغاز مرة أخرى ويحوله إلى سائل عند النقط (B) وتتكرر العملية.

ملاحظة: يتم خلط غاز الفريون بكمية صغيرة من الزيت ليعمل على تزييت الموتور.

هذه هي فكرة عمل المكيف وسوف نقوم الآن بتوضيح الأنواع المختلفة للمكيفات والتي هي على النحو التالي:

(1) مكيف النافذة . Window Air Condition Units

(2) مكيف الوحدة المفصولة Split Unit Air Condition

(3) مكيف الماء المبرد Chilled-water Air Condition



اولا مكيف النافذة . Window Air Condition Units

مكيف النافذة تجمع كل مكونات المكيف في حيز صغير بحيث يمكن أن تثبت داخل إطار النافذة أو تخصص لها فتحة في الجدار على شكل نافذة ليتم تثبيت المكيف بحيث يكون نصفه داخل الغرفة ونصفه الأخر في الخارج


ثانياً مكيف الوحدة المفصولة Split Unit Air Condition

عند الحاجة إلى قدرة تكيف اكبر فإننا سوف ننتقل إلى هذا النوع من المكيفات والذي يأتي في صورة وحدتين منفصلتين. ويستخدم في الأماكن الكبيرة مثل المخازن والمراكز التجارية والشركات مع زيادة عدد وحدات الخارجية وتجميعها فوق المباني حيث تتصل كل وحدة خارجية بوحدة داخلية تقوم بتبريد جزء معين من المبنى.
ولا يختلف هذا المكيف عن مكيف النافذة إلا في فصل الجانب البارد عن الجانب الحار بحيث يمكن تثبيت الجزء الخاص بالبرودة داخل الغرفة على أي جدار مناسب وتثبيت الجزء الأخر في الخارج.
الجزء الداخلي البارد يحتوي على صمام التمدد والأنابيب الحلزونية الباردة والمراوح التي تدفع الهواء عبر الأنابيب البارة فيخرج الهواء للغرفة بارداً ويمكن التحكم في سرعة المروحة وتوجيهها من خلال ريش خاصة للتوجيه قابلة للحركة. أما الجزء الخارجي الحار فيوضع في خارج الغرفة أو على السطح أو يثبت على الأرض في مكان خاص ويحتوي هذا الجزء على الموتور وعلى الأنابيب الحلزونية الساخنة والمروحة التي تعمل على تسهيل تخلص الأنابيب من الحرارة. ووجود الجزء الذي يحتوي على الموتور خارج الغرفة يجعل من صوت المكيف اقل إزعاجا من مكيف النافذة


تتواجد هذه المكيفات بعدة أحجام لتناسب الكثير من الأماكن من الغرف الصغيرة وحتى الغرف الكبيرة ويمكن زيادة عدد الوحدات بالقدر المطلوب حسب حجم الغرفة والمكان المراد تبريده.

أما في الأبنية الضخمة فإن الاعتماد على هذه المكيفات يشكل بعض المصاعب وخصوصا في كثرة أنابيب التوصيل بين الوحدة الخارجية والوحدة الداخلية وزيادة طولها عن الحد المسموح به. ولهذا يجب الاستعانة بالنوع الثالث من المكيفات
ثالثاً مكيف الماء المبرد Chilled-water Air Condition
في بعض الحالات التي تصل فيها المباني المطلوب تبريدها إلى أحجام ضخمة جدا، تستخدم أنظمة تبريد بالمياه بدلا من نظم التبريد بغاز الفريون المضغوط الذي يصبح غير عملي لطول المسافة بين وحدات الضغط ووحدات توزيع الهواء البارد الداخلية، وهذه الأنظمة إما أن تتخذ شكل مبرد مياه يثبت فوق المبنى وتصل درجة حرارة الماء فيه إلى مابين 4 إلى 7 درجات مئوية. وينقل الماء المبرد عبر أنابيب إلى وحدات توزيع داخلية تشكل هذه الأنابيب لتناسب الأماكن المراد تبريدها ولا يوجد أي قيود على طول هذه الأنابيب طالما أنها معزولة بشكل جيد.

ويتم تبريد الماء باستخدام الفريون كما هو موضح في الشكل أعلاه في الجزء الأيسر ويتم التبادل الحراري بين الفريون البارد جداُ مع الماء. الذي يستخدم في التبريد من خلال تمريره عبر الأنابيب المتصلة في المبنى.



وحدة تقدير كفاءة المكيف

الوحدة الأكثر استخداما لقياس كفاءة المكيف هي وحدة الحرارة البريطانية British thermal units والتي تعرف بالاختصار BTU. وتعرف وحدة الحرارة البريطانية على إنها مقدار الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة باوند (أي ما يعادل 0.45kg) من الماء درجة فهرنيهايت واحدة (أي ما يعادل 0.56 درجة مئوية). ووحدة الحرارة البريطانية تعادل 1.055 جول. وغالباً ما نستخدم الطن لمعرفة قدرة المكيف والطن يعادل 12,000 BTU.

وعلى سبيل المثال أن مكيف النافذة تكون قدرته في حدود 10 آلاف وحدة تبريد BTU. أي اقل بقليل من 1 طن. ولمنزل مساحته 180 متر مربع تحتاج إلى مكيف بقدرة تصل إلى 60,000 BTU أي 5 طن. ويقدر خبراء التبريد أن كل متر مربع تحتاج إلى 333 BTU وبالطبع هذا رقم تقديري لان ارتفاع سقف الغرفة وعدد النوافذ وحجم الأثاث تؤثر على تقدير القدرة المطلوبة لتبريد الغرفة.

معدل كفاءة الطاقة

معدل كفاءة الطاقة energy efficiency rating (EER) للمكيف تقدر بحاصل قسمة الوحدات الحرارية البريطانية BTU على معدل استهلاك الكهرباء. على سبيل المثال إذا كان المكيف بقدرة 10,000BTU يستهلك قدرة كهربية مقدارها 1,200 watts فإن معدل كفاءة الطاقة EER تقدر بـ 8.3 والتي نتجت عن قسمة 10000BTU/1200watts. ونحن نريد أن تكون قيمة EER اكبر ما يمكن وذلك بزيادة قدرة المكيف من خلال الحصول على قيمة أعلى لـ BTU وهذا بالطبع يزيد التكلفة المالية.

ولتوضيح ذلك بشكل أفضل دعنا نفترض أن لديك خياران للحصول على جهاز تكييف بقدرة 10,000 BTU ولكن الأول له EER تساوي 8.3 ويستهلك كهرباء بقدرة 1,200 watts وهو اقل تكلفة من المكيف الثاني الذي له EER تساوي 10 ويستهلك كهرباء بقدرة 1,000 watts. وكان فرق السعر بين الاثنين في 100 دينار. والسؤال الآن ما هي المدة الزمنية التي تجعل المكيف الأكثر تكلفة يعوض الفرق في التكلفة من خلال توفيره لفاتورة الكهرباء؟
رد مع اقتباس
  #2  
قديم 10-09-2008, 22:13
الصورة الرمزية Nobel
Nobel
غير متواجد
فيزيائي متميز
 
تاريخ التسجيل: Jul 2008
الدولة: الجزائر
المشاركات: 262
افتراضي رد: كيف يعمل مكيف الهواء

شـكــ وبارك الله فيك ـــرا لك ... لك مني أجمل تحية .
رد مع اقتباس
  #3  
قديم 11-09-2008, 02:24
الصورة الرمزية فيزيائية وذكية
فيزيائية وذكية
غير متواجد
فيزيائي متمكن
 
تاريخ التسجيل: Feb 2007
المشاركات: 231
افتراضي رد: كيف يعمل مكيف الهواء

شكرا على المرور
رد مع اقتباس
  #4  
قديم 11-09-2008, 08:01
الصورة الرمزية Obada
Obada
غير متواجد
فيزيائي جـديد
 
تاريخ التسجيل: Aug 2008
المشاركات: 19
افتراضي رد: كيف يعمل مكيف الهواء

شكرا الك يا فيزيائية، موضوع حلو، ومفصل ومشروح بالصور ، الله يجزيكي الخير ..
يمكن المعظم بيعرف المبدأ، بس كتير ما بيعرفوا كيف هالعملية بتحدث داخل المكيف .. وهلأ عرفنا .. يسلمو..

سؤال الك، هلأ حرارة الجو هي طاقة ؟ ممكن نستفيد منها ؟؟
رد مع اقتباس
  #5  
قديم 12-09-2008, 16:41
الصورة الرمزية محمد محسن
محمد محسن
غير متواجد
فيزيائي جـديد
 
تاريخ التسجيل: Sep 2008
المشاركات: 4
افتراضي رد: كيف يعمل مكيف الهواء

نريد الرد على سؤالك في اخر المقال وجزاك الله خيرا عن هذا الموضوع الشيق
رد مع اقتباس
  #6  
قديم 12-09-2008, 17:43
الصورة الرمزية الوفي
الوفي
غير متواجد
فيزيائي مبدع
 
تاريخ التسجيل: Aug 2006
الدولة: الامارات
المشاركات: 415
افتراضي رد: كيف يعمل مكيف الهواء

تسلمين اختي عالطرح الرائع ...
الله يعطيج العافية...
رد مع اقتباس
  #7  
قديم 17-09-2008, 05:58
الصورة الرمزية udsn
udsn
غير متواجد
فيزيائي نشط
 
تاريخ التسجيل: Sep 2005
المشاركات: 31
افتراضي رد: كيف يعمل مكيف الهواء

[align=center]الف شكر لك على هذا

الموضوع الجميل[/align]
رد مع اقتباس
  #8  
قديم 23-09-2008, 19:47
الصورة الرمزية الجورية 2008
الجورية 2008
غير متواجد
فيزيائي جـديد
 
تاريخ التسجيل: Sep 2008
المشاركات: 2
افتراضي رد: كيف يعمل مكيف الهواء

الله يعطيك الف عافية
رد مع اقتباس
  #9  
قديم 24-09-2008, 02:36
الصورة الرمزية البروفيسور عبد العزيز
البروفيسور عبد العزيز
غير متواجد
مسجل في الدورة الثانية لتعليم الفيزياء
 
تاريخ التسجيل: May 2008
المشاركات: 133
افتراضي رد: كيف يعمل مكيف الهواء

يعطيك العافية
مشكورة ماقصرتي
أقبلي مروري.
رد مع اقتباس
  #10  
قديم 02-10-2008, 22:48
الصورة الرمزية الأسطووورة
الأسطووورة
غير متواجد
محاضرة في الدورة الثانية لتعليم الفيزياء
 
تاريخ التسجيل: Nov 2007
الدولة: السعودية
المشاركات: 1,478
افتراضي رد: كيف يعمل مكيف الهواء

جهد مبارك أختي فيزيائية ..
مكيف الهواء اختراع رائع خصوصا مع عالمنا الذي بات يشكو ظاهرة الاحتباس الحراري وارتفاع درجة حرارته
فالشكر لله أن هدى الإنسان لمثل هذا الاختراع الذي يعتمد أساسا على قوانين الديناميكا الحرارية ..
شكر الأسطوووووووورة وخالص امتنانها ..
رد مع اقتباس
اضافة رد

« الموضوع السابق | الموضوع التالي »

الذين يشاهدون محتوى الموضوع الآن : 1 ( الأعضاء 0 والزوار 1)
 
أدوات الموضوع
انواع عرض الموضوع

تعليمات المشاركة
لا تستطيع إضافة مواضيع جديدة
لا تستطيع الرد على المواضيع
لا تستطيع إرفاق ملفات
لا تستطيع تعديل مشاركاتك

BB code is متاحة
كود [IMG] متاحة
كود HTML معطلة

الانتقال السريع






الساعة الآن 09:11



Powered by vBulletin® Copyright ©2000 - 2019, Jelsoft Enterprises Ltd. TranZ By Almuhajir