استخدام مراوح سد القناة لتخطيط أنظمة التهوية بشكلٍ أبسط.

لماذا تُبسِّط مراوح سد القنوات تخطيطات التهوية

مرور سد القنوات هو عبارة عن ريشة مروحة طرد مركزي مثبتة مباشرة داخل قناة أو غرفة توزيع، دون استخدام الغلاف الحلزوني المستخدم في المراوح الطرد المركزي التقليدية. ويؤدي هذا القرار التصميمي الوحيد إلى تغيير طريقة تخطيط نظام التهوية. فبدلاً من إنشاء قناة طويلة تؤدي إلى غرفة مراوح بعيدة، توضع المروحة بالقرب من مسار الهواء الذي تخدمه. والنتيجة هي عدد أقل من التوصيلات، وقنوات أقصر، وفقدان أقل في الضغط الناجم عن المنعطفات والانتقالات. وفي مشاريع التحديث، يكتسب هذا الأمر أهمية أكبر. إذ غالبًا ما تفتقر المباني القائمة إلى ارتفاع كافٍ في الأسقف ولا تحتوي على مساحة كافية لإنشاء غرفة جديدة للمراوح. أما مروحة السد فهي قادرة على الانزياح بسهولة داخل غرفة توزيع أو قسم قصير من القناة مع الاستمرار في نقل الكمية المطلوبة من الهواء. وبذلك يصبح التخطيط أبسط لأن المروحة تصبح جزءًا من القناة نفسها، وليس جهازًا منفصلًا يحتاج إلى غلاف خاص به.

كيف يقلل التصميم الخاص بمراوح السد من تعقيد أنظمة القنوات

المروحة المحورية في مروحة السدّ الأنبوبي تَسحب الهواء بشكل محوري من خلال المدخل وتُفرغه بشكل شعاعي في الأنبوب أو الغرفة التوزيعية. ولا يلزم وجود انتقال كبير عند المخرج. وهذا يقلل عدد التوصيلات والطول الإجمالي للأنابيب. وفي النظام التقليدي، غالباً ما يتطلب مخرج المروحة قسماً مستقيماً طويلاً لاستعادة الضغط وتقليل الاضطرابات. أما مروحة السدّ الأنبوبي فيمكن تركيبها أقرب إلى نقطة الإفراج، مما يوفّر المساحة والمواد. كما أن الشكل المدمج يسهّل الوصول إليها للصيانة. ويمكن أن توفر البوابة الخدمية في الغرفة التوزيعية إمكانية الوصول إلى المحرك والمروحة دون الحاجة إلى فك أنابيب التهوية. أما العيب فهو أن حالة المدخل تؤثر تأثيراً مباشراً. فالمدخل السيئ الذي يحتوي على انحناءات حادة أو عوائق قد يولّد دوامات وضجيجاً. ولذلك فإن التصميم الجيد يتضمّن قسماً مستقيماً عند المدخل وانسياباً سلساً نحوه. وعند تطبيق ذلك، يعمل الترتيب المبسّط بكفاءة عالية.

مقارنة بين مراوح السدّ الأنبوبي والماصفات الطاردة المركزية التقليدية

الجدول أدناه يُقارن بين ترتيبات المراوح الشائعة لتصاميم التهوية. والقيم المذكورة نموذجية وقد تختلف حسب الشركة المصنِّعة والتطبيق.

تُظهر المقارنة سبب شعبية مراوح التوصيل في التخطيطات الضيقة. وقد تظل المروحة الطاردة المركزية التقليدية الخيار الأفضل عند الحاجة إلى ضغط ساكن مرتفع جدًّا أو عند توفر غرفة المروحة مسبقًا. وتعمل المروحة الخطية داخل القناة مع أحجام الهواء الصغيرة، لكنها لا تستطيع منافسة قدرة مروحة التوصيل على إنتاج الضغط. ويتحدد الاختيار الأمثل وفق منحنى النظام والمساحة المتاحة وهدف مستوى الضوضاء.

دروس مستفادة من مشروع تجاري تم تحديثه لاحقًا

كانت هناك حاجةٌ في مبنى تجاريٍّ يقع في شرق الصين لتحديث نظام التهوية دون إغلاق الطوابق الواقعة أسفله. وقد استخدم التصميم الأصلي مروحة طرد مركزي مُركَّبة على السطح وقناة رأسية طويلة. واستغرقت القناة مساحةً قيمةً وأحدثت خسائر في الضغط أجبرت المروحة على العمل بجهدٍ أكبر مما هو ضروري. وحلَّ فريق المشروع محل وحدة السطح بمروحة «بلاغ» (Plug Fan) مُركَّبة داخل غرفة توزيع مركزية. وقلَّل الترتيب الجديد من طول القناة وأحرَر عمود الخدمة. وخلال مرحلة التشغيل الأولي، اكتشف الفريق أن مدخل الهواء كان قريبًا جدًّا من منعطف بزاوية ٩٠ درجة. ونتج عن ذلك ارتفاع مستوى الضوضاء الناتجة عن المروحة أكثر مما كان متوقعًا. وتم حلُّ المشكلة بإضافة قسم مستقيم قصير وشفرة توجيه للانحناء. والدرس المستفاد هو أن التبسيط في الترتيب لا يزال يتطلَّب تصميمًا دقيقًا لمدخل الهواء. فمعايير الجمعية الأمريكية لمراقبة أداء المراوح (AMCA) الخاصة باختبار أداء الهواء، والتوجيهات الصادرة عن جمعية مهندسي التبريد والتكييف الأمريكيين (ASHRAE) بشأن تصميم القنوات، تؤكد جميعها على أهمية ظروف الاقتراب من المروحة. والمروحة «البلاغ» ليست حلاً سحريًّا. بل هي أداة تخطيط تكافئ الهندسة الجيدة.

أنظمة التحكم، المحركات الإلكترونية (EC)، والاعتبارات المتعلقة بالطاقة

تستخدم العديد من مراوح سدّ القنوات الحديثة محركات تيار مستمر مع تحكّم إلكتروني (EC). وتتميّز هذه المحركات بإلكترونيات مدمجة تسمح بالتحكم الدقيق في السرعة وكفاءة عالية عند الأحمال الجزئية. ولهذا الأمر أهميةٌ كبرى، لأن أنظمة التهوية نادرًا ما تعمل عند أقصى حملٍ طوال العام. فالمروحة التي يمكنها خفض سرعتها أثناء انخفاض ازدحام المبنى توفر الطاقة. كما أن محركات EC تستقبل إشارات تحكّم تناظرية أو رقمية، ما يبسّط دمجها مع أنظمة إدارة المباني. ويجب أن يتناسب أسلوب التحكم مع نوع التطبيق: فالتحكم بضغط ثابت مناسب لأنظمة تدفق الهواء المتغير، بينما يناسب التحكم بتدفق ثابت أنظمة التهوية الصناعية. أما التحكم استنادًا إلى درجة الحرارة أو تركيز ثاني أكسيد الكربون فهو شائع في المساحات التجارية. وقد لفت قسم الطاقة الأمريكي الانتباه إلى أن استهلاك المراوح للطاقة قد يشكّل نسبةً كبيرةً من إجمالي استهلاك المبنى للتيار الكهربائي، لذا فإن الأداء عند الأحمال الجزئية يستحق عنايةً خاصة. أما العيب الوحيد فهو أن محركات EC حسّاسةٌ للحرارة والطاقة غير المستقرة. ولذلك فإن تبريد الغلاف المناسب وحماية النظام من التقلبات الكهربائية أمران جوهريان. فقد يؤدي استخدام وحدة تحكّم رخيصة الثمن إلى إلغاء المزايا التي توفرها محركات EC عالية الجودة.

تحديد مروحة سد القناة المناسبة بدعم من فانوفا

يبدأ تحديد مروحة سدّ القناة بالتدفق الهوائي المطلوب، والضغط الثابت، والمساحة المتاحة. ثم تُفحص ظروف المدخل، وحدود الضوضاء، ومتطلبات التحكم. وتؤدي المروحة ذات المنحنى المناسب أداءً فعّالاً قرب نقطة كفاءتها القصوى. أما المروحة ذات الأبعاد الزائدة عن الحاجة فستُهدر الطاقة وقد تسبب اضطرابات في التدفق. والمروحة ذات الأبعاد الأقل من المطلوب لن تلبّي متطلبات التدفق. و«فانوفا»، التي تأسست عام ٢٠٠٣، هي شركة مصنِّعة لمراوح التيار المستمر الإلكتروني (EC)، وتتركّز أنشطتها في مجالات البحث والتصميم والتخصيص والإنتاج لمراوح الطرد المركزي من نوع EC، والمراوح المحورية، والمراوح الحلزونية. وتقدّم «فانوفا» حلولاً لمجالات أنظمة التنقية وتكييف الهواء والتهوية، ومعدات التهوية، والمرافق النقلية، والبنية التحتية الطبية، والأجهزة المنزلية، والآلات. وللمشاريع التي تتطلب مروحةً مدمجةً مع تحكّمٍ مرن، توفّر «فانوفا» دعماً فنياً وخبرة تصنيع عميقة. وأفضل تخطيط للتهوية هو الذي يتناسب مع حجم المساحة، ومسار الهواء، وملفّ الأحمال. ويمكن لمروحة سدّ القناة أن تبسّط هذا التخطيط عند مراعاة ظروف المدخل واستراتيجية التحكم أثناء التصميم.