تصميم أجهزة تكييف

Menoufiya UniversityFaculty of EngineeringMechanical Power Engineering Department

Lecture NotesIn

Design of Refrigeration and Air Conditioning Equipments

4st Year of Mechanical Power Engineering

Prof. Mousa Mohamed Mousa

First Semester (2007-2008)

المركزية التكييف أجهزة تقسيم

Classification of Central Air Conditioning Systems

(Types of Central Air Conditioning Systems) المركزية الهواء تكييف نظم

ساخنة ملفات أو باردة ملفات على الغرفة هواء تمرير أى مباشر هواء تكييف نظام.1

أو شباك تكييف أجهزة فى واضح وهذا التكييف أجهزة داخل الهواء مسار فى توضع

المنفصلة. الوحدات

تكييفها المطلوب الغرفة إمداد يتم وفيه الشامل الهواء بنظام هواء تكييف نظام.2

هذا إعداد ويتم المناسبة والشروط المطلوب بالمعدل ساخن أو بارد مكيف بهواء

F مركزى مكان فى المكيف الهواء الهواء مناولة وحدات فى كما الغرفة عن بعيدا

المركزية.

طريق عن الغرفة هواء تكييف يتم وفيه الشامل الماء بنظام هواء تكييف نظام.3

F مكان فى يجهز ساخن أو بارد وماء الغرفة هواء بين الحرارى التبادل عن بعيدا

مع الحرارى التبادل يحدث لكى الغرف داخل ملفات فى الماء هذا يمرر ثم الغرفة

بين للحرارة ناقل كوسيط الماء باستخدام الهواء تكييف وحدات فى كما الغرفة هواء

الماء. تسخين أو تبريد ووحدة الغرفة

F الغرفة تكييف يتم وفيه والماء الهواء بنظام هواء تكييف نظام.4 مكيف بهواء جزئيا

الغرفة هواء بين الحرارى بالتبادل الغرفة تكييف يستكمل ثم مركزى مكان فى ومعد

الغرفة. داخل ملفات فى المار الساخن أو البارد والماء

التحكم وطرق الهواء تكييف نظم

(Air Conditioning Systems and Control methods)

(All Air Systems) شامل هواء تكييف نظام

والرطوبة الحرارة درجة إلى يكيف الذى فقط الهواء يستخدم النظام هذا فى

تسخين ملف أو تبريد ملف على المركزية الهواء مناولة وحدة فى بتمريره وذلك المطلوبة

) شكل ويوضح الهواء، وتوزيع نقل شبكة عبر الهواء مروحة بواسطة الغرفة إلى دفعه قبل

الراجع الهواء من جزء من المكون الهواء تمرير يتم وفيه صيفى هواء تكييف ( نظام1

1

الذى الماء بخار بعض وتكثيف تبريده يتم لكى التبريد ملف على الطازج الهواء من والبقية

دفع ثم الهواء تيار من الماء قطرات لفصل فواصل على الهواء مرور ثم الهواء يحتويه

الهواء. مجارى شبكة عبر المروحة بواسطة الغرفة إلى الهواء

صيفى. هواء تكييف شامل هواء ( نظام1) شكل

مع الراجع الهواء من جزء خلط يتم وفيه شتوى تكييف شامل هواء ( نظام2) شكل ويوضح

الهواء يمرر ثم األخرى والعوالق األتربة لفصل مرشح على الهواء يمرر ثم الطازج الهواء

الماء برش ترطيب غرفة ثم للهواء المحسوسة الحرارة من بعض إلضافة أولى سخان على

تيار من ماء قطرات أى لفصل الفواصل ثم للهواء الرطوبة نسبة لرفع رشاشات خالل من

للهواء المحسوسة الحرارة إضافة الستكمال الثانوى السخان على الهواء يمرر ثم الهواء

الغرف، إلى الهواء توزيع شبكة إللى الهواء لدفع الهواء مروحة ثم الحرارى الحمل لتعويض

يستخدم الشتاء ففى وشتوى، صيفى تكييف يستخدم شامل هواء ( نظام3) شكل ويوضح

وبها ةالغرف فى الثانوى سخانوال الهواء مناولة وحدة فى الترطيب وغرفة األولى السخان

حسب الغرفة فى التسخين إعادة مقدار فى ( للتحكمThermostat) الحرارة لدرجة حاكم

من الهواء لتكييف التبريد ملف يستخدم الصيف فصل فى أما الحرارى، الحمل متطلبات

للغرفة. المحسوسة الحرارة معامل حسب الرطوبة ونسبة الحرارة درجة حيث

2

شتوى. هواء تكييف شامل هواء ( نظام2) شكل

F شامل هواء ( نظام3) شكل الغرف. فى التسخين بإعادة وشتاءF صيفا

3

(All Water Systems) شامل ماء تكييف نظام

على توزيعه يتم ثم مركزية محطة فى الماء تسخين أو تبريد يتم النظام هذا فى

فتحات طريق عن التهوية ( وتتم4) شكل فى موضح هو كما تكيفها المطلوب الغرف

للغرفة، الحرارى الحمل ضمن التهوية لهواء الحرارى الحمل ويؤخذ الحوائط أو بالشبابيك

الذى الملف بها مروحة ملف وحدة باستخدام الغرفة وهواء الماء بين الحرارى التبادل ويتم

على وتمريره الغرفة هواء سحب على تعمل ومروحة الساخن أو البارد الماء بداخله يمر

مرور فى للتحكم األتجاهات ثالثى صمام ويوجد للغرفة، إعادته قبل مرشح على ثم الملف

F ويوجد الباردة أو الساخنة المياه الرطوبة( لتخفيض )نازع للتهوية رئيسى هواء ممر أيضا

هواء يحمله الذى الماء بخار من بعض لتكثيف بارد ماء ملف على بمروره الهواء رطوبة

التكييف بمعدات المبنى من المستغل الحيز بانخفاض الشامل الماء نظام ويمتاز التهوية،

تشغيل طريق عن بمفردها غرفة كل حرارة درجة فى التحكم وإمكانية الهواء نقل ومجارى

المبانى تزويد يمكن ( وكذلكThermostat) الحرارة لدرجة حاكم بواسطة المروحة إيقاف أو

أنابيب شبكة إال اليحتاج ألنه الشامل الماء بنظام تكييف بأنظمة بنائها عند تجهز لم التى

الهواء. مكيف مبنى ليصبح المبنى للتجهيز قلأ وحيز المياه

F شامل ماء ( نظام4) شكل وشتاءF. صيفا

4

(Air-Water System) ماء – هواء تكييف نظام

F النظام هذا يستخدم من لكllل التبريllد أو التسخين عمليات وتتم والماء الهواء من كال

هllو كمllا تكييفهllا المطلllوب األماكن إلى منهما كل يوزع ثم مركزى مكان فى والماء الهواء

الحمlل معظم يكlون الlتى األماكن تكييف فى يستخدم النظام وهذا (،5) شكل فى موضح

F بها الحرارى الرطوبة، نسبة فى عالى تحكم يتطلب أال شرط المحسوسة الحرارة عن ناتجا

عنllد بالغرفllة ضوضllاء وجllود وعllدم المبllنى من صغيرة مساحة بإشغال النظام هذا ويمتاز

استخدام خالل الحرارى الحمل فى للتحكم غرفة كل فى الثانوية المياه وتستخدم التشغيل

مروحة. ملف وحدة

ماء – هواء ( نظام5) شكل

Questions

1. Explain with brief comment and simple diagram all air system for summer and winter central air conditioning.

2. How can be control the reheat value of winter central air conditioning.3. Explain with brief comment and simple diagram all water system for summer and

winter central air conditioning.4. What are the advantages of all water system for summer and winter central air

conditioning.

5

5. What are the advantages of air-water system for summer and winter central air conditioning.

مركزى تكييف نظام فى الهواء مناولة وحدة تصميم

(Design of Air Handling Units)

نظllام بllه للهواء مجرى أو نفق من تتكون المركزى التكييف أنظمة فى الهواء مناولة وحدة

الغllرف. ولكى إلى الهllواء توزيllع شllبكة خالل الهllواء لدفع بمروحة ومزود تسخين أو تبريد

عمllل يجب مركllزى تكllييف لنظllام مناسllبة هllواء مناولllة وحدة واختيار تصميم بعمل نقوم

اآلتية:- الحسابات

F المكيفة لألماكن الحرارى الحمل ( Cooling Load Calculation) وشتاءF صيفا

(Room Sensible Heat Factor) للغرفة المحسوس الحرارى الحمل معامل

F الهواء تكييف دورة (Summer and Winter Air Conditioning Cycles) وشتاءF صيفا

Total Air in Main Duct and) الفرعية والمجارى الرئيسى المجرى فى الكلية الهواء كمية

Branches)

Layout) المطلوبllة والمحllابس والوصllالت الهواء توزيع لشبكة مخطط عمل of Air duct

System and Fittings)

Velocity) الفرعيllة والمجllارى الرئبسllى المجllرى فى والقطllر الهllواء سllرعة تحديllد and

Diameter of Main Duct and Branches)

(Power of Air Fanالفرعية) والمجارى الرئيسى المجرى فى الهواء دفع مروحة قدرة

(Diffuser of Air) الغرف إلى الهواء مخارج

(Cooling Load Calculation) الهواء تكييف أحمال حسابات

F تبريllد كأحمllال المكيفllة للمبllانى الحراريllة األحمال حساب من شllتاءF وتدفئllةF صllيفا

لكى الهllواء مناولllة ووحllدات الهllواء تكllييف لمعدات الجيد واألختيار التصميم لدقة األهمية

المكlان، فى المكيlف للهlواء الجيlد والتوزيlع الحراريlة والراحlة التشlغيل متطلبات تحقق

6

درجlة فى أرتفlاع أقصlى عنlدها تتحقlق الlتى المناخيlة الظlروف األعتبار فى األخذ ويجب

F والرطوبllة الحرارة حسllابات من نجllد حيث شllتاءF، الحllرارة لدرجllة أنخفllاض وأدنى صllيفا

الحllرارة درجllة فى أرتفllاع وأقصllى يونيو21 هو العام فى يوم أطول أن الشمسية الطاقة

يحدث يوم وأبرد ديسمبر،21 هو العام فى يوم أقصر وأن يوليو، شهر فى يحدث والرطوبة

أو الثانيllة السllاعة تحدث اليوم مدار على حرارة درجة أقصى وأن فبراير، أو يناير شهر فى

F الغرفlة إلى تlدخل حlرارة كميlة أقصlى وأن الظهlر، بعlد الثالثlة الشمسlى لألشlعاع تبعlا

خالل بالتوصllيل تنتقllل والllتى للمبllنى الخارجيllة األسllطح على الساقط والمنتشر المباشر

الزمنى التخلف بسبب الظهر بعد الرابعة أو الثالثة الساعة حوالى تحدث واألسقف الجدران

وانتقالهllا الجدران على الشمسية األشعة سقوط بين الزمنى الفرق وهو التوهين ظاهرة أو

F الغرفة، داخل إلى تنتقllل الخllارج من الجllدران على السllاقطة الحرارية الطاقة ألن ونظرا

الحرارة أنتقال فإن الخارجية األسطح على سقوطها زمن عن متأخر زمن بعد الغرفة داخل

F مستقر غير طور فى يحدث F نسllتخدم فوسllو العادية بالطرق حسابها يصعب وأيضا عوضllا

ASHRAE الهllواء، وتكllييف والتبريllد للتدفئllة األمركيllة المهندسllين جمعية جداول ذلك عن

.1985 عام لطبعة

وأحمllال خارجيllة أحمllال همllا رئيسيين قسمين إلى للغرفة الحرارى الحمل تقسيم ويمكن

واألرضllيات واألسقف الجدران خالل المنتقلة الحرارة كمية هى الخارجية فاألحمال داخلية،

األحمllال أمllا ، والتهويllة المكيllف المكllان داخllل إلى الخllارج من للهواء والتسرب والنوافذ

مصادر وأى الكهربية واألجهزة واألضاءة األشخاص عن الناتج الحرارى الحمل فهى الداخلية

لنمllاذج ملخص نعllرض وسllوف المكيllف بالمكllان موجllودة كامنllة أو محسوسllة حراريllة

كاآلتى:- المختلفة األحمال حسابات

External heat gains الخارجية األحمال

Heat transmission through walls واألسقف الجدران خالل التوصيل - أحمال1

األرضllية كllانت إذا واألرضllيات واألسllقف الجllدران خالل بالتوصيل المنتقلة الحرارة

الحlرارة درجlات فlرق نتيجlة تنتقlل والحرارة مكيف، فراغ وليس الخارجى للهواء معرضة

إلنتقllال فllورير معادلllة من حسllابها ويتم المكيllف للمكllان والداخلى الخارجى الوسط بين

الحllرارى، للحمllل والداخليllة الخارجية أسطحها والمعرضة المركبة الجدران خالل الحرارة

7

ومحllار الطllوب مثllل مختلفllة بنllاء مllواد من موضllح هllو كمllا الجدار مقطع أن أعتبرنا فإذا

الكلى الحllرارة انتقllال معامllل فllإن وداخليllة خارجيllة جداريllة هllواء وطبقة حرارى وعازل

يلى: كما يحسب للجدار

حدة، ∆x حيث Fعلى كال للجدار المكونة المادة سمك الحرارى kتمثل التوصيل معامل هو

و مادة الجدار hi, hoلكل لسطح المالصقة الهواء لطبقة بالحمل الحرارة انتقال معامل هى

، التوالى على والداخلى الجدار، Uالخارجى عبر الكلى الحرارة انتقال معمل هىA هو

األنتقال سطح األتية: المعادلة منQT بالتوصيل المنتقلة الحرارة كمية وتحسبمساحة

المكlان وداخlل الخlارجى الوسlط بين الحlرارة درجlة فرق هو∆T الحرارة درجات وفرق

F أشllعة لتعllويضCLTD التبريllد حمllل حرارة درجات فرق ويسمى تصحيح معامل له مضافا

يلى: كما ويحسب المبنى على الساقطة الشمس

الغرفllة حllرارة درجllة عنllد قيمهllا وحساب وضعها تم األمريكية المهندسين جمعية وجداول

25.5 oC 29.4 الخارجى الجو حرارة ودرجة oC11.6 والمدى oCأقل بين الفرق هو الذى

o 40 عرض خط عند الشمسى واإلشعاع اليوم مدار على حرارة درجة وأقصى حرارة درجة

F F تصllحيح معامllل هوLM يوليو،21 يوم شماال هllوK واإلتجllاه، والشllهر العllرض لخllط تبعllا

K=0.83 ، صناعية منطقة فى فاتحا أو غامق لحائطK=1 ويأخذ للجدار اللون تصحيح معامل

نائيllة، منطقllة فى اللllون فllاتح الحائllط كllان إذاK=0.65 أو اللllون متوسط الحائط كان إذا

CLTDالجداول من تأخذ F F موقعهllا حسllب المختلفllة للجllدران تبعllا األربعllة لإلتجاهllات تبعllا

8

الجllو حllرارة درجllة هىTo الغرفllة، حllرارة درجllة هىTR الشمسllى، والllوقت ونوعيتهllا

التالية: المعادلة من وتحسب اليوم مدار على المتوسطة الخارجية

حرارة درجة أقصى بين المدى هوPc اليوم، خالل القصوى الهواء حرارة درجة هىTm حيث

=Pc ~ 14 بين عllادةF ويأخllذ اليوم فى حرارة درجة وأقل حسllب الصllيف أشllهر فى11

عند الجو حرارة درجة فى التغير لمدى المئوية النسبة∆Tm ، العرض وخط الزمنية المنطقة

الحرارى. الحمل حساب ساعة

معllامالت على الحصllول مllع لألسllقف السllابقة المعادلllة نفس تطبllق لألسllقف بالنسllبة

كمايلى: األسقف جداول من التصحيح

الشمسى( نسبة مدى التغير فى درجة حرارة الهواء مع الوقت 1جدول )

123456789101112 الشمسى الوقت

لمدى المئوية النسبة

درجة فى التغير

∆Tm% الحرارة

8792969910

0

98938471563923

131415161718192021222324الشمسى الوقت

لمدى المئوية النسبة

درجة فى التغير

∆Tm% الحرارة

113031021344758687682

F عlادةF يأخlذ معاملF حيث السlقف كlان إذا إال العاديlة لألسllقف الصlحيح للواحlد مسlاويا

F عنllد أو الهllواء إلخllراج المعلق والسقف السقف بين الفراغ فى مروحة وضع عند أو معزوال

هlوF=0.75 ، K تكlون الحlاالت هlذه كlل وفى الفlراغ، هذا فى الهواء رجوع ممرات وضع

K=0.5 ، صllناعية منطقة فى فاتح أو غامق لسقفK=1 ويأخذ للسقف اللون تصحيح معمل

الدوام. على فاتح لسقف

9

Transmission and radiation through glass النوافذ عبر واإلشعاع - التوصيل2

F نحسب ،QW النوافذ خالل واألشعاع بالتوصيل المنتقلة الحرارة المنتقلة الحرارة أوال

يجمlع ثم جداريllة هlواء لطبقlة والlداخل الخارج من ومعرض الزجاج سمك خالل بالتوصيل

يلى: كما باألشعاع المنتقلة الحرارة عليها

معامllل أما النوافذ جداول من يأخذ المعادلة هذه فىCLTD التبريد حمل حرارة درجة فرق

ينفllذ الllذى ذلllك إلى النوافllذ زجاج من ينفذ الذى الشمسى األشعاع نسبة وهوSc التظليل

معامل جداول من ويأخذmm 3 بسمك عادى أبيض واحدة طبقة زجاج من مكونة نافذة من

F العازل والزجاج المفرد للزجاج التظليل F وأيضlا ونوعيتهlا، لونهlا وكlذلك سlتائر لوجlود تبعlا

SHGFmax ى اإلشعاع أو الشمسى الكسب من مقدار أقصى وهوllذ الشمسllاج من النافllزج

من ويأخllذ الزجاج سمت وزاوية العرض خط على ويتوقف اليوم خاللmm 3 بسمك عادى

والتllوهين الزمllنى التخلllف ظllاهرة بسllبب ويأخllذ التبريد حمل معامل وهوCLF الجداول،

للجlدران الحراريlة السlعة يتوقlف وهlذا إنطالقهlا إعادة ثم اإلشعاع إمتصاص من الناتجين

،H ثقيلllة متوسllطة،M ، خفيفlة L مسlتويات ثالثllة إلى صنف وقد والستائر، األثاث ونوع

أطllار ونllوع الريllاح سllرعة مllع يتناسllب لكىU الكلى الحllرارة أنتقال معامل تصحيح ويتم

الشباك.

Ventilation and Infiltration والتهوية التسرب عن ناتجة حرارية - أحمال3

والشبابيك األبواب بين الخلوص خالل من الحيز إلى الهواء تسرب ينتج

F الحرارة درجات وفرق الهواء سرعة نتيجة والحوائط التهويllة أمllا األبllواب، فتح عنllد وأيضllا

والتخلص الكربllون أكسيد ثانى نسبة لتقليل المكيف الحيز إلى الهواء من كمية إدخال فهى

NA سllاعة لكllل الغرفlة هlواء تغlير مllرات عlدد ونحسlب المكان، فى والتلوث الروائح من

المعادلة: هذه من التسرب نتيجة صغير لمبنى

10

m3 ، المكيllف الحllيز حجمm/s ، V الريح سرعة هىv التسرب، هواء كمية هى حيث

التالى: الجدول من تأخذ التسرب معادلة وثوابت الهواء كثافة

التسرب( ثوابت معادلة عدد مرات تغير الهواء لمبنى صغير نتيجة 2جدول )

abcالمبنى نوع

محكم

متوسط

االحكام

محكم غير

0.15

0.20

0.25

0.010

0.015

0.020

0.007

0.014

0.022

حجم من سllاعة كllل للتغير نسب أو أخرى جداول باستخدام التسرب معدل حساب ويمكن

F أو ساعة كل الغرفة حجم من 0.15 ~ 0.4 مثل المكييف المكان أما المصمم، لتقدير تبعا

F التنفس لهواء الواحد الشخص إحتياج معدل فهى التهوية NP األشllخاص عدد فى مضروبا

F وهى وحllدة فى لتllدويرها الراجllع الهllواء مllع خلطهllا يجب الllتى الطازجة الهواء كمية أيضا

كاآلتى: وتحسب الهواء تكييف أنظمة فى الهواء مناولة

لتر/ثمعدل هواء التهوية لألشخاص ( 3جدول )

/ األشخاص عددالحيز نوع

من2 م 100

األرضية

Lit/s شخص لكل التهوية

مدخنين غيرمدخنين

مكتب

اجتماعات أماكن

وانتظار

جلوس أماكن

7

60

30

10

17.5

7.5

2.5

2.5

2.5

التسرب هواء نتيجةQleak الكلى والحمل والكامن المحسوس الحرارى الحمل ويكون

هو: والتهوية

11

الخارجيllة الرطوبllة نسبة هىi ، o الضغط، ثبوت عند للهواء النوعية الحرارةCP حيث

الغرفة. حرارة درجة عند الماء لتبخير الكامنة الحرارةhfg ، والداخلية

Internal heat gains الداخلية األحمال

Human load األشخاص - حمل1

وتتوقlف المكيlف المكlان فى الموجlودين األشlخاص من الناتجlة الحرارة كمية هى

F وتنقسم الشخص به يقوم الذى النشاط نوعية على وكميllة محسوسة حرارة كمية إلى أيضا

يلى: كما كامنة حرارة

لكمية الحرارى الحمل معاملCLF الواحد، للشخص المحسوسة الحرارة كميةHS حيث

F األشخاص من الصادرة المحسوسة الحرارة فيهllا المتواجllدين الكليllة السllاعات لعllدد تبعllا

المحسوسllة الحllرارة كميllة وتحسllب الواحllد، للشllخص الكامنllة الحرارة هىHL بالمكان،

التالى: الجدول من والكامنة

( كمية الحرارة بالوات الصادرة من األشخاص عند درجة حرارة4 جدول )

الغرفة.

الحرارة كميةالنشاط نوع

من الكلية

W الشخص

الجافة الغرفة حرارة درجة

20 oC22 oC24 oC26 oC

SLSLSLSL

1159025803575406550بارتياح جلوس

14010مكتبية أعمال

0

40905080407070

15010وقوف

5

45955582687278

16011مطاعم

0

5010

0

6085757585

2351310111210138015 فى خفيllف عمllل

12

0550055مصنع

26514بدنية أعمال

0

12

5

12

5

14

0

10

5

16

0

9017

5

Lighting load األضاءة - حمل2

القllدرة تحسllب المعتاد وفى المستخدمة، الكهربية القدرة على األضاءة حمل يعتمد

فى وتllذداد الغرفlة أرضlية مسlاحة منW/m2 20~10 لحllوالى مكافئllة لألضاءة الكهربية

الطاقllة الفلورسllنت اللمبllات أن مالحظllة ويجب العمليllات وغرف والرسم القراءة أماكن

المحllوالت فى الناتجة الحرارة لمعادلة العادية اللمبات قدرة عن تزيد عنها الناتجة الحرارية

األضاءة: من الناتجة الحرارية الطاقة لحساب التالية المعادلة وتستخدم الكهربية

إلى المسllتعملة اللمبllات قllدرة ويسllاوى اإلسllتخدام أو األسllتعمال معامل هوFu أن حيث

وهllوFb أمllا الكاملllة، األضllاءة حالllة فى1 يسllاوى وعllادةF المكان فى الكلية المبات قدرة

الفلورسllنت، للمبllات1.2 ويسllاوى العاديllة للمبllات1 ويساوى الكهربى التيار كبح معامل

يلى: كماAF األرض لمساحة بالوات تحسبLR األضاءة وشدة

فlإن حlرارى إشlعاع شlكل على تكlون األضlاءة عن الصlادرة الحراريlة الطاقlة أن وحيث

F ذلllك بعllد وتبثها الحرارية الطاقة هذه تمتص واألثاث واألرضيات واألسقف الجدران مسllببتا

الحllرارى الحمllل ومعامllل للغرفllة، اللحظى الحllرارى للحمllل التllوهين أو الزمنى التخلف

تحت التهويllة وترتيبllات الغرفllة وأثllاث اللمبllات تثllبيت طريقllة على يعتمllدCLF لألضllاءة

األضاءة. وزمن السقف

Appliances load الكهربية األجهزة - حمل3

أو آلى حاسllب مثllل الغرفllة فى المسllتخدمة لألجهllزة الكهربيllة القllدرات تجمllع

F ثالجllات أو مكواة أو كاميرات أو تليفزيون حالllة وفى المصllنعة الشllركات لكتالوجllات تبعllا

كمية وتكون المحرك كفائة حيث(-1) فى المحرك قدرة نضرب كهربية محركات وجود

هى: الحرارة

13

األعتبllار فى نأخllذ ذلك شابه ما أو للطبخ بوتجاز أو قهوة ماكينة مثل أجهزة وجود حالة وفى

كتالوجlات أو المواصlفات جlداول من جهlاز كlل عن والكامنlة المحسوسlة الحlرارة كمية

المصنعة. الشركات

System heat gains التكييف نظام - أحمال4

حيث مكيفllة غllير أمllاكن فى الهواء مجارى مرور عن الناتجة الحرارية األحمال وهى

فيحllدثoC 15~10 حllوالى تكllون الهllوائى المجllرى داخllل التغذية هواء حرارة درجة أن

يلى: كما ويحسب الخارجى والوسط التغذية هواء بين حرارى أنتقال

والعllازل الهllوائى المجllرى مllادة سllمك خالل الكلى الحllرارة أنتقllال معامllل هllوU حيث

الهواء، للمجرى الخارجية السطح مساحةA الخارجى، والوسط التغذية هواء وبين الحرارى

Ta الخارجى، الهواء حرارة درجة هى Ts 5 حوالى ويضاف التغذية، هواء حرارة درجة هى~

10% المكllان خارج الهوائى المجرى كان إذا الهوائى المجرى وصالت بين للتسرب كناتج

F ويأخذ الوصالت، بين البارد للهواء تسرب به ويوجد المكيف الحllرارة كميllة األعتبار فى أيضا

المجllرى داخllل كllانت إذا الهواء مناولة وحدة فى التغذية لهواء المروحة محرك عن الناتجة

F الراجع الهواء مجرى كان وإذا الهوائى، الحllرارى الفقllد نحسllب المكيف المكان خارج أيضا

التسرب. ونسبة التغذية هواء مجرى مثل له

Safety Factor األمان - معامل5

حسابها يصعب التى الحرارى الحمل بنود لبعض األعتبار فى يأخذ أمان معامل هو

F أو الكلى الحمل من%10~5 ويقدر المصمم. لتقدير تبعا

RSHF للغرفة المحسوس الحمل معامل

كمايلى: للغرفة الكلى الحمل إلى المحسوس الحمل نسبة وهو

14

الغرفllة أن حيث الllرطب الهllواء خريطllة على الغرفllة إجراء اتجاه يحدد المعامل وهذا

TR = 22 oC حرارة درجة عندR نقطة هى والتصميم الحرارية الراحة ظروف تكون المكيفة

R = 45 % ± 5 F النسبية والرطوبة2 ± تكون الصيف فصل فى التغذية هواء ظروف وأيضا

F وهىs النقطة عند والرطوبة ،oC 10 ~ 5 من بحوالى الغرفة حرارة درجة عن تقل دائما

التالى: بالرسم كما %95~ 85 حوالى تكونs الحالة عند التغذية لهواء النسبية

صيفاRSHF.F للغرفة المحسوسة الحرارة ( معامل6) شكل

أقصllى عنllد الخllارجى الوسllط يكllون الصllيف فصل فى أنه مالحظة يجب تقدم مما

F أغسllطس أو يوليllو شllهر فى الظهllر بعllد15 السllاعة وليكن حرارى حمل للظllروف تبعllا

الخارجى فالوسط To = 40 oC, o = 60% ولتكن العرض لخط بالنسبة للمنطقة المناخية

الداخليlة واألحمlال الخارجيlة األحمlال فlإن ولذلك المكيفة الغرفة ظروف من أعلى يكون

الهllواء تكllييف دورة واختيllار التكييف جهاز تصميم المطلوب التبريد حمل هى وتكون تجمع

وأن بllاردة تكون الخارجية الظروف فإن الشتاء فصل فى أما (،7) بشكل كما أساسه على

F الليل فى تكون حرارة درجة أقل العllرض لخllط بالنسllبة للمنطقllة المناخيllة للظllروف تبعا

To = 5 أن ولنفرض oC, o = 60% فى حرارة درجة أدنى عند شمسى إشعاع يوجد وال

تأثير األعتبار فى نأخذ وال التوصيل أحمال لحساب السابقة المعادالت نستخدم ولذلك الليل

فإن ولذلك (،8) بشكل هو كما النوافذ أو واألسقف الجدران على سواءF الشمسى األشعاع

المطلllوب التدفئllة حمllل هllو يكllون والباقى الخارجية األحمال من تطرح الداخلية األحمال

أساسه. على الهواء تكييف دورة أو التدفئة نظام تصميم يجب الذى هو الحمل وهذا

15

F الحرارية ( األحمال7) شكل وشتاءF. صيفا

الخارجيllة( تكllون )األحمllال الغرفllة من الحllرارى الفقد أن مالحظة يجب الشتاء فصل فى

F، سllالبةF المحسllوس الحمllل اشارة فإن ولذلك الداخلية، األحمال من باستمرار أعلى دائمllا

إضllافة ويجب الخارج إلى الغرفة من تنتقل المحسوسة الحرارة كمية صافى أن يعنى وهذا

اشارة أما ،R النقطة الحرارية الراحة ظروف عند الغرفة على للحفاظ مماثلة حرارة كمية

الداخليllة للمصllادر الكllامن الحمllل بين الفllرق على تتوقllف فهى الصllافى الكllامن الحمل

أشllارة أتفقت فllإذا سllالبة، وهى والتهويllة للتسllرب الكllامن والحمllل موجبllة وهى للغرفة

ظllروف وهىS نقطllة فllإن السllالبة الكllامن الحمllل أشارة مع السالبة المحسوس الحمل

F أعلى تكllون أن يجب للغرفة التغذية هواء (7) شllكل فى مllبين هllو كمllاR نقطllة من يمينllا

F أعلى من يكllونS→R الخllط للغرفllة المحسوسة الحرارة معامل وإتجاه أسllفل إلى يمينllا

F الجافة الحرارة درجة فى أعلى تكونS نقطة بحيث الرطوبةإلضllافة نسبة فى أعلى وأيضا

اشارة كانت إذا الحرارية. أما الراحة لظروف للوصول للغرفة كامن وحمل محسوس حمل

تكllونS نقطllة فllإن المحسllوس الحمل إشارة عن فتختلف موجبة الصافى الكامن الحمل

F أسفل S الخط للغرفة المحسوسة الحرارة معامل ( وإتجاه8) بشكل كماR نقطة من يمينا

→Rفل من يكونllأس F الجافllة الحllرارة درجllة فى أعلىS نقطllة وظllروف أعلى إلى يمينllا

الرطوبة. نسبة فى وأقل

16

شتاءRSHF.F للغرفة المحسوسة الحرارة ( معامل8) شكل

مثال

F فى يllوم30أحسب حمل التبريد للغرفة الموضحة بالشكل وتقع عند خط عllرض شllماال

ورطوبlةoC 24 بتوقيت شمسي إذا كانت درجlة حlرارة الغرفlة 14 يوليو الساعة 21

%50نسبية ،oC 30ودرجlة حlرارة رطبlة oC 40 ودرجة حرارة الجو الخارجي

ومحllار منcm 5وطبقة بالط سقف بسllمك cm 15والسقف من الخرسانة بسمك

وتشطيب بالمحارcm 20 بسمك والحوائط من الطوب المفرغ cm 2الداخل بسمك

من مساحةW/m2 15وشدة اإلضاءة من كل جهة cm 3من الداخل والخارج بسمك

حlتى8األرضية والمصابيح فلوروسنت وأساس مكتبي متوسlط وسlاعات العمlل من

والغرفة cm 5 مغطاة بالبالط بسمك cm 10 مساءF واألرضية من الخرسانة بسمك 16

، والنوافذ من الزجاجkW 3 شخص لألعمال الكتابية والحمل الكهربي لألجهزة 30بها

وستائر من نسيج ثقيل متوسط اللون والباب من خشب البلوطmm 3العادى بسمك

= hi ومعامل انتقال الحرارة بالحمل على السطح الداخلي للجllدران cm 5بسمك 9

W/m2.K درانllوالسطح الخارجي للج ho = 23 W/m2.Kراريllيل الحllل التوصllومعام

لمواد البناء المستخدمة كاآلتي:

التوصيل معاملالمادةالتوصيل معاملالمادة

K (W/m. k)K (W/m. k)

0.67بالط0.85أحمر طوب

0.16خشب0.61مفرغ طوب

1.4زجاج1.1خرسانة

0.039حراري عازل0.72محارة

17

الكامنة والحرارةJ/kg 1005 للهواء النوعية والحرارةkg/m3 1.18 الهواء كثافة أن أفرض

.L.T = 2454 103 J/kg للتبخير

الحل

QT : واألرضية والسقف الجدران خالل التوصيل أحمال

وطبقllة والخllارج الداخل من محار وطبقة مفرغ طوب بالرسم كما جميعها الجدران تتكون

وخارجية: داخلية الهواء من جدارية

وحيث أن الجدران فى منطقة الllدلتا والقllاهرة واإلسllكندرية تتكllون من طllوب أحمllر أو

أسمنتى مفرغ أو خرسانة ومحار من الllداخل والخllارج ودهllان زيllتى وال يسllتخدم عllازل

F ولألغراض الخاصة مثل مخازن التجميllد والحفllظ، فllإن حرارى فى عزل المبانى إال نادرا

تتفlق مlعUمواصفات حوائط البنlاء حسlب معامlل انتقlال الحlرارة الكلى المحسlوب

18

للمواصفات األمريكية من الجllداول المسllتخدمة، وعلى هllذاBمواصفات جدران النوعية

يمكن استعمال القيم التالية فى حساب انتقال الحرارة خالل الجدران.

30F عرض خط شر شماال

ق

شماغرب

ل

جنو

ب

سق

ف

لإلضاءزجاج

ة

لألشخا

ص

B للجدرانCLTD oC13857227

LM000.5-2.100

k0.831

F1

SHGFmax (W/m2)678678204128865

من الشمسى الكسب

الزجاج

Sc0.64

CLF0.760.89وأبواب نوافذ زجاج

0.2

2

0.5

3

0.860.6

8

0.9الشباك أطار للزجاجU تصحيح معامل

1.14الرياح سرعة

الخارجية الحرارة درجة متوسط نحسب ثم اللون، متوسط لحائطK=0.83 اللون ومعامل

فى حرارة درجة أقصى بينPc = 14 oC حدود فى تتغير الحرارة درجة أن أساس على

) الجدول من %3 هى14 الساعة عند التغير نسبة وأن الليل فى حرارة درجة وأقل النهار

( كاآلتى:2-1

وطبقllة محllار طبقllة الllداخل ومن أسllطح بالط وطبقة ثقيلة خرسانة من يتكون والسقف

:معلق سقف يوجد وال والخارجى الداخلى السطح على الهواء من جدارية

19

سllقف مواصlفات مllع تتفlق كلى الحllرارة أنتقlال ومعامllل بنllاء مllواد يناظر السقف وهذا

يمكن هllذا وعلى المسllتخدمة، الجllداول من األمريكيllة للمواصllفات 9 ورقمC النوعيllة

اللllون اعتبارمعامllل مllع األسllقف خالل الحllرارة انتقال حساب فى التالية القيم استعمال

.LM=0 الحرارة درجات فرق وتصحيح ،K=1 للسقف

فإن: مكيف غير لهواء الخارج من معرضة ولكن السقف مثل تتكون األرضية أن ونفرض

والشllبابيك األبllواب مسllاحات طllرح بعllد الجllدران من بالتوصllيل المنتقلllة الحرارة كمية

يلى: كما واألرضية والسقف

20

فرق ونعتبر الخشب من المصنوع الباب سمك خالل المنتقلة الحرارة األعتبار فى ويأخذ

F الباب به المثبت الجدار مثل جانبيه على الحرارة درجة إذا تصحيح معامالت بدون أو تقريبا

الشمسى، لإلشعاع معرض غير كان

QW : النوافذ خالل الشمسى واألشعاع التوصيل أحمال

اعتبllار مllعcm 3 المفllرد العllادى الزجllاج سllمك من الكلى الحرارة انتقال معامل نحسب

متوسllط ثقيllل نسllيج من داخلية وستائر خشبى وإطار وداخلية خارجية جدارية طبقة وجود

متوسط. أساس بها والغرفة ،Sc = 0.64 التظليل معامل فيكون اللون

معامllل فى الكلى الحllرارة انتقllال معامllل فنضllرب الخشllب من الشllباك أطار أن نفرض

:km/hr 12 هواء سرعة نظير1.14 تصحيح ومعامل الخشب، إلطار0.9 تصحيح

21

Qleak والتهوية: التسرب أحمال

فيكllونm/s 4 حوالى أىkm/hr 12 الرياح سرعة وأن اإلحكام متوسط المبنى أن نفرض

هو، التسرب هواء معدل

مllدخن، غllير شllخص 30 من أشllخاص5 يوجllد أنllه نفllرض التنفس هواء معدل أما

،Lit/s 17.5 يحتاج المدخن والشخصLit/s 2.5 يحتاج مدخن الغير والشخص

هو: والتهوية التسرب هواء نتيجةQl والكامنQs المحسوس الحرارى الحمل فيكون

Qlight : األضاءة أحمال

وأرضlيةa=0.45 معامlل يكlون ضlعيفة، وتهويlة السlقف تحت مثبتlة للمبات األضاءة حمل

،CLF=0.76 فيكونhr 10 كلية إضاءة ومدةC التصنيف فيكون البالط من الغرفة

QAp : الكهربية األجهزة أحمال

22

QP : األشخاص أحمال

يتحرك، أن قبل المكان فىhr 4 يمكث الشخص وأنhr 10 الكلى الزمن أن اعتبار على

يكون: الكلى والحمل للغرفة المحسوسة الحرارة معامل

%5 أمان معامل وبأخذ الحمllل فيكllون الهllواء مجllارى خالل والتسllرب المهملة لألحمال

هو: الهواء تكييف دورة لتصميم الكلى

%85 حوالى للغرفة المحسوس الحمل معامل أن وحيث من الغرفllة إجراء تمثيل فيكون

وهىR النقطllة إلى الهllواء مناولllة وحllدة من الخllارج التغذيllة هllواء حالllة وهىS النقطllة

حllرارة درجة من أقلS نقطة حرارة درجة وتكون (،9) بشكل كما المكيفة الغرفة ظروف

الغرفة.

صيفاRSHF.F للغرفة المحسوسة الحرارة ( معامل9) شكل

مثال

23

ومحتوياتهllا الغرفة ظروف لنفس الشتاء فصل فى التدفئة حمل أحسب السابق المثال فى

To=5 خارجيllة لظروف الليل فى يكون الحرارة درجة فى أنخفاض أدنى ولكن oCةllورطوب

. o=60% نسبية

الحل

أدنى أن نعلم أن فيجب الشllتاء فصllل فى التدفئllة أحمllال حسllابات بعمllل نقllوم عنllدما

الحوائllط خالل التوصllيل حمllل نحسب ولذلك الليل، فى يحدث الحرارة درجة فى إنخفاض

معllامالت أهمllال مع الخارجى والوسط الغرفة حرارة درجة فرق بين واألرضيات واألسقف

F الشمسى الكسب لتعويض التصحيح النهllار فى يحllدث ألنه الشمسى الكسب إهمال وأيضا

التكllييف جهllاز على األحمال من يخفف هو ولذلك الداخلية لألحمال مضاف حمل يعتبر وهو

وهمllا والتهويllة والتسرب التوصيل أحمال أن إلى األنتباه ويجب الشمس، سطوع فترة فى

األحمllال بllاقى امllا الخllارج، إلى الغرفllة من حllرارى فقllد تكون الخارجية األحمال مجموع

األحمllال بين الفllرق يكllون التدفئllة حمllل فllإن ولذلك للغرفة حرارى كسب فهى الحرارية

الداخلية. واألحمال الخارجية

QT : واألرضية والسقف الجدران خالل التوصيل أحمال

F فنحن السllتائر وكllذلك الليllل فى مغلقة والنوافذ األبواب تكون الشتاء فصل فى ألنه ونظرا

إال البنlاء مlواد وبين بينها قليل يكون الفارق ألن واألبواب النوافذ مادة خالل التوصيل أهملنا

الحرارى التبادل لعظم األعتبار فى ذلك أخذ فيجب الزجاج من كاملةF حوائط وجود حالةF فى

خاللها.

QV والتهوية: التسرب أحمال

فيكllونm/s 4 حوالى أىkm/hr 12 الرياح سرعة وأن اإلحكام متوسط المبنى أن نفرض

هو، التسرب هواء معدل

24

مllدخن، غllير شllخص 30 من أشllخاص5 يوجllد أنllه نفllرض التنفس هواء معدل أما

،Lit/s 17.5 يحتاج المدخن والشخصLit/s 2.5 يحتاج مدخن الغير والشخص

هو: والتهوية التسرب هواء نتيجةQl والكامنQs المحسوس الحرارى الحمل فيكون

كمايلى: الكلى الحرارى الحمل ويكون كماهى الداخلية األحمال

يكون: الكلى والحمل للغرفة المحسوسة الحرارة معامل

حllرارى، فقllد وكالهمllا الكllامن الحمل اشارة مع تتفق المحسوس الحمل اشارة أن وحيث

الحراريlة الراحlة ظlروفR نقطlة من أعلى تكlون التغذيlة هlواء ظlروفS النقطlة فlإن

F أعلىS نقطة فتكون للغرفة، ويكونS→R الخط هو الغرفة إجراء واتجاهR نقطة من يمينا

F %5 أمllان معامllل وبأخllذ. RSHF للغرفllة المحسوسllة الحرارة لمعامل موازيا لألحمllال

هو: الهواء تكييف دورة لتصميم الكلى الحمل فيكون الهواء مجارى خالل والتسرب المهملة

25

شتاءRSHF.F للغرفة المحسوسة الحرارة ( معامل10) شكل

%90 حllوالى للغرفllة المحسllوس الحمllل معامllل أن وحيث الحllرارى الحمllل وإشllارة

S النقطllة من الغرفllة إجراء تمثيل فإن الكامن الحرارى الحمل إشارة مع تتفق المحسوس

الغرفllة ظllروف وهىR النقطة إلى الهواء مناولة وحدة من الخارج التغذية هواء حالة وهى

F أعلىS نقطة حرارة درجة وتكون (،10) بشكل كما المكيفة الغرفة. حرارة درجة من يمينا

;; الهواء تكييف دورات صيفا

F الهواء لتكييف األساسية العمليات السllيكرومترية األجllراءات من مجموعة هى صيفا

نسllبة فى واألعلى الحرارة درجة فى األعلى الخارجى الرطب الهواء على إجرائها يتم التى

فى أقllل رطب هllواء إلى وتحويلllه المكيllف للمكllان الحراريllة الراحة ظروف من الرطوبة

الهllواء فإن ذلك ولتحقيق المكيف، المكان حالة من الرطوبة نسبة فى وأقل الحرارة درجة

الهllواء فى الموجودة الماء بخار من كمية تكثيف أى رطوبة ونزع تبريد بإجراء يمر الخارجى

F الهواء تكييف عمليات معظم وفى الخارجى، الغرفllة من الراجllع الهواء خلط يتم فإنه صيفا

وحllدة فى الهllواء تllدوير قبllل للتهويllة المكllان لحاجة يكفى بما الخارجى الطازج الهواء مع

الهllواء تكllييف تطبيقات بعض وفى الرطوبة، ونزع التبريد ملف على الهواء وإمرار المناولة

استخدام أو كيميائية عمليات بداخلها تتم التى األماكن بعض أو العمليات غرف مثل الخاصة

) والشllكل طllازج هllواء كلllه المناولllة وحدة فى الهواء تدوير يلزم فإنه نفاذة أو سامة مواد

الهllواء مllع الراجع الهواء وخلط صيفى مركزى تكييف لنظام األساسية العمليات ( يمثل11

F التهوية من المكان حاجة يكفى بما الطازج نتخلص أن المفيllد غllير من ألنllه للطاقllة توفيرا

داعى، بllدون طllازج هlواء المناولlة وحlدة فى ونllدور الخllارج إلى بأكمله الراجع الهواء من

نظllام أو شllباك تكييف جهاز مثل مباشر هواء تكييف نظام استخدام عند أنه مالحظة ويجب

26

المكllان، إلى مباشرة تدخل المكييف للمكان الالزمة التهوية هواء كمية فإن منفصل تكييف

المكيllف للمكllان الالزم التهويllة هواء كمية فإن مركزى هواء تكييف نظام استخدمنا إذا أما

الهواء. مناولة وحدة خالل الراجع الهواء مع تدويرها يتم

R النقطllة للغرفllة الحراريllة الراحllة حالة لدينا معلوم يكون الهواء تكييف دورة تصميم عند

F ,QS والكامن المحسوس الحرارى الحمل وأيضا QLرارة ومعاملllة الحllة المحسوسllللغرف

RSHFازج الهواء وكميةllة الالزم الطllان لتهويllة المكllواء وحالllارجى، الهllل ويجب الخllتمثي

يجب الllتى التغذيllة هواء حالة وتحديد الرطب الهواء خريطة على السيكرومترية اإلجراءات

فى التغذية لهواء الجافة الهواء حرارة درجة تكون والتى ،S النقطة وهى بها الغرفة نمد أن

الغرفةF. حرارة درجة من أقلoC 10 ~ 5 حدود

صيفى. هواء تكييف ( نظام11) شكل

مثال

F، التبريlد حمlل لحساب السابق المثال فى kW 88.71 للغرفlة المحسlوس الحمlل صlيفا

مllدخنين، أشllخاص5 منهم30 بالغرفllة األشllخاص وعllددkW 16.23 الكllامن والحمllل

30 جافة، حرارة درجةoC 40 الخارجى والهواء ، %50 نسبية ورطوبةoC 24 عند والغرفةoCرارة درجات وفرق رطبة، حرارة درجةllواء بين الحllة هllواء الغرفllة وهllو التغذيll8 ه oC

اآلتى: أحسب %5 الكلى الحرارى للحمل أمان ومعامل

للغرفة. المحسوس الحمل معامل – أ

الغرفة. في الهواء مرور معدل – ب

lتبريد. طن بوحدة التبريد لملف التبريد سعة – ج

27

التبريد. لملف الندى نقطة - درجة د

lالتجنيب. ومعامل التبريد ملف - كفاءة ه

التبريد. إجراء في المتكاثف الماء كمية – و

الحlل

يلى: كما لألشخاص الالزم الهواء معدل من للمكان الالزم التهوية هواء معدل حساب

يلى: كما المخلوط الهواء أنثالبيا على نحصلM الخلط لنقطة حرارى اتزان بعمل

كما تحسب تبريد طن بوحدة التبريد سعة أو التبريد لملف التبريد حمل

يلى:

28

100 تعllادل نسllبية ورطوبة التشبع خط عندD النقطة هى التبريد لملف الندى نقطة درجة

.Apparatus dew point, tAdp وتسمى%

،Bypass factor, BF التجنيب ومعاملCoil efficiency, Coil التبريد ملف كفاءة

اآلتى: نحسب الهواء تبريد إجراء فى المتكاثف كمية ولحساب

شتاء; الهواء تكييف دورة

F هى شllتاءF الهllواء لتكllييف األساسllية العمليllات األجllراءات من مجموعllة أيضllا

الحlرارة درجlة فى األقlل الخlارجى الlرطب الهlواء على إجرائهlا يتم الlتى السيكرومترية

أعلى رطب هواء إلى وتحويله المكيف للمكان الحرارية الراحة ظروف من الرطوبة ونسبة

من أعلى أو أقllل فتكllون الرطوبllة نسبة أما المكيف، المكان من الجافة الحرارة درجة فى

F المكيف المكان حالة الخارجى الهواء فإن ذلك ولتحقيق للغرفة، الكامن الحمل إلشارة تبعا

أديابllاتكى تllرطيب إجllراء ثم أولى مسخن على الهواء بإمرار محسوس تسخين بإجراء يمر

%95~90 دون مllا إلى النسllبية الرطوبllة لرفع الهواء تيار فى ماء برش األنثالبيllا بثبllوت

تسخين التغذية هواء تسخين إلعادة ثانوى تسخين ملف على الهواء إمرار ثم هواء(، )غسالة

o 10~5 بحوالى للغرفة الحرارية الراحة درجة من أعلى جافة حرارة درجة إلى محسوس

Cالراحة حالة لدينا معلوم يكون شتوى الهواء تكييف دورة تصميم فعند (،11) بالشكل كما

RF النقطة للغرفة الحرارية ,QS والكllامن المحسllوس الحllرارى الحمllل وأيضا QLلllومعام

الهllواء وحالة المكان لتهوية الالزم الطازج الهواء وكميةRSHF للغرفة المحسوسة الحرارة

حالllة وتحديllد الرطب الهواء خريطة على السيكرومترية اإلجراءات تمثيل ويجب الخارجى،

الهواء حرارة درجة تكون والتى ،S النقطة وهى بها الغرفة نمد أن يجب التى التغذية هواء

الغرفةF. حرارة درجة من أعلىoC 10 ~ 5 حدود فى التغذية لهواء الجافة

29

مثال

سllخان هواء( ثم )غسالة ترطيب غرفة ثم أولى سخان من يتكون شتوي هواء تكييف نظام

%50 نسllبية ورطوبllة oC 24 هي الغرفllة ظروف ، الغرفة إلى الهواء مروحة ثم ثانوي

،األول السllخان قبllل طllازج هllواء1 إلى راجllع هllواء3 بنسllبة بالوزن يخلط الراجع الهواء

والهllواءkW 16.34 هllو الكllامن والحمllلkW 55.43 هllو للغرفllة المحسllوس الحمllل

بين الحرارة درجات وفرق رطبة، حرارة درجةoC 2 جافة، حرارة درجةoC 5 عند الخارجى

نسllبية برطوبllة الllترطيب غرفllة من يخرج الهواء وأنoC 8 هو التغذية وهواء الغرفة هواء

اآلتى: أحسب %90 تساوى

للغرفة. المحسوس الحمل معامل – أ

الغرفة. إلى التغذية هواء مرور - معدل ب

lالثانوى. والسخان األولى السخان قدرة – ج

.الترطيب وإجراء األولى التسخين إجراء بعد الجافة الحرارة - درجة د

lالترطيب. غرفة - كفاءة ه

الترطيب. إجراء في المستهلكة الماء كمية – و

شتاءF. هواء تكييف ( نظام12) شكل

الحlل

30

ويمرRSHF=0.77 يوازى خط ورسم الرطب الهواء خريطة علىR النقطة حالة تحديد بعد

،TS=TR+8 أن بحيثS للنقطة الحرارة درجة مع ويتقاطعR بالنقطة

يلى: المكيف للمكان الالزم والراجع التهوية هواء معدل حساب

لنقطllة حllرارى اتزان بعمل ثم الرطب الهواء خريطة علىO والنقطةR النقطة تحديد بعد

يلى: كماM نقطة ونحدد المخلوط الهواء أنثالبيا على نحصلM الخلط

S األجراء نرسم ثم الرطب الهواء خريطة على اليمين إلى أفقىM1 األجراء إتجاه نرسم

2من الهواء خروج حالة وهى %90 نسبية رطوبة خط مع يتقاطع حتى اليسار إلى أفقى

يتقllاطع حllتى2 بالنقطllة المار األنثالبيا ثبوت خط نحدد ثم2 النقطة فنحدد الترطيب غرفة

الهواء خريطة على الثالثة األجراءات تحديد يمكن وبذلك1 النقطة ونحددM1 األجراء مع

يلى: كما الكهربية السخانات قدرة نحسب ثم الرطب،

31

الترطيب، غرفة كفاءة

،Air washer الترطيب لغرفة الالزمة الماء كمية

(Air Duct Design) الهواء مجارى تصميم

التكllييف ودورات والتدفئllة التبريllد أحمllال وحسllاب الهllواء تكllييف نظم دراسة بعد

الراحllة تحقllق والllتى المطلوبllة النسllبية والرطوبllة الحllرارة درجllة إلى للهllواء المركllزى

وحlدة من ممlرات أو مجlارى خالل المكيlف الهlواء نقlل يلlزم فإنlه المكان، فى الحرارية

الهlواء نقlل نظlام ويتكllون تكييفهlا، المطلوب واألماكن الغرف على وتوزيعه الهواء مناولة

ممllرات إلى ويتفرع الهواء مناولة وحدة مخرج عند الهواء دفع مروحة به رئيسى مجرى من

ومروحlة الراجlع للهlواء ممlرات األحlوال بعض فى ويوجlد والغlرف، األماكن إلى ومخارج

المبllنى دراسllة يلllزم الهllواء مجllارى تصllميم وقبllل المكيفllة، األمllاكن من الهllواء سllحب

F للغllرف الهllواء إمداد ومخارج المجارى تثبيت أماكن وتحديد تكيفه المطلوب الهllواء وأيضllا

نوع وأختيار الحرارى، الحمل حسابات من غرفة لكل الالزم الهواء معدالت وحساب الراجع،

F الفرعية والممرات الرئيسى المجرى لشكل توضيحى مخطط ورسم الهواء مخارج موضحا

األمllاكن إلى الفرعيllة والمجllارى الرئيسllى المجllرى قطllر وحسllاب خllط، كل طول عليها

الالزمllة المروحllة قllدرة حساب ثم المعتمدة، الهواء مجارى تصميم طرق بإحدى المختلفة

الفرعية. والمجارى الرئيسى المجرى فى الهواء لدفع

الهواء مجارى تصميم طرق

فى الفقlد مقlدار حسlاب يلlزم هlواء تكlييف لنظlام الالزمlة الهواء مجارى لتصميم

الكلى الهllواء تllدفق معllدل حسب والسرعة القطر وحساب الرئيسى المجرى فى الضغط

32

تسllاوى طريقة منها الهواء مجارى لتصميم طرق عدة ويوجد الفرعية، المجارى ذلك بعد ثم

طريقllة ثم الثابتllة السllرعة فllرض طريقllة التناقصllية، السllرعة فllرض طريقllة األحتكllاك،

السllرعة فllرض وطريقllة األحتكاك تساوى طريقة هنا نذكر وسوف اإلستاتيكى، االسترجاع

10 تساوى أو من أقل الرئيسى المجرى فى هواء لسرعات استخدامهما لسهولة التناقصية

m/s.

Equal friction method األحتكاك تساوى طريقة

الحمllل حسllابات من غرفllة لكllل الالزمllة الهllواء كميllة نحسllب الطريقllة هllذه فى

نختllار الرئيسllى، والمجllرى فllرعى مجllرى كllل فى الهllواء تllدفق معدل نحسب الحرارى،

المروحllة، من القllريب الرئيسllى المجllرى فى الكلى الهllواء سريان لمعدل مناسبة سرعة

تسllاوى نفرض المكافئ، والقطر الرئيسى المجرى فى متر لكل الضغط فى الفقد نحسب

والسllرعة المكllافئ القطر ونحسب الفرعية المجارى باقى فى متر لكل الضغط فى الفقد

التالى. المثال حل نتتبع الطريقة تلك ولتوضيح فرعى، مجرى كل خالل

المجlرى خالل والسlرعة القطlر أحسlب هlواء، توزيlع لنظlام المlبين الشlكل فى مثال

المجلفن. الصاج من المصنوعة الفرعية والمجارى الرئيسى

A → B الرئيسى المجرى

كlل عنllد الالزم الهlواء مجمlوع من الرئيسlى المجllرى فى الكلى السlريان معlدل نحسب

مخرج،

33

السllرعات جllدول من الرئيسllى المجllرى فى الهllواء لسllريان مناسllبة سllرعة نفllرض

الرئيسى المجرى قطر نحسب ثم m/s 10 تتعدى ال بحيث المختلفة للتطبيقات المسموحة

التدفق. معادلة من

( السرعات المسموحة فى المجllرى الرئيسllى والمجllارى الفرعيllة لبعض5 جدول )

التطبيقات.

التطبيق

m/s السرعة

الفرعية المجارىالرئيسى المجرى

راجع هواءتغذية هواءراجع هواءتغذية هواء

5433مساكن

فنادق

ومستشفيات

7.56.565

107.586ومكتبات مكاتب

6.55.554مسارح

ومطاعم بنوك

ومحالت

107.586

107.586كافتيريا

.m/s 8 الرئيسى المجرى فى الهواء سرعة نفرض

التالية، المعادلة من الرئيسى المجرى فى الضغط فى الفقد نحسب

F القطر إلى الداخلى السطح خشونة معامل نحسب المجرى، منها المصنوع للمادة تبعا

ولزوجته الهواء كثافة إيجاد بعد الرئيسى المجرى داخل الهواء لسريان رينولدز رقم نحسب

التغذية. هواء حرارة درجة عند التالية الجداول من

34

( كثافة ولزوجة الهواء عند درجات حرارة مختلفة.6جدول )

اللزوجة

Pa.s

الكثافة

kg/m3

الحرارة درجة

oC

16.768 x 10-6 1.341 -10

17.238 x 10-6 1.292 0

17.708 x 10-6 1.247 10

18.178 x 10-6 1.204 20

18.648 x 10-6 1.164 30

19.118 x 10-6 1.127 40

19.588 x 10-6 1.092 50

( معامل خشونة السطح لبعض المواد المستعملة لتصنيع مجارى الهواء.7جدول )

, mm الخشونة المادة نوع

0.9- 9.0 صلب حديد

0.3 – 3.0 خرسانة

0.18 – 0.9 خشب

0.26 مسبوك حديد

0.12 أسفلتى مسبوك حديد

0.15 مجلفن صاج

0.045 تجارى صلب

0.015 ملفوفة أنابيب

ناعم ، وزجاج بالستيك 0.0

ثم ، f األحتكاك معامل نحسب/d والنسبةRe رينولدز رقم بمعلومية Moody خريطة من

طول. وحدة لكل الرئيسى المجرى فى الضغط فى الفقد نحسب

35

القطllر ونحسllب الفرعيllة المجllارى كllل فىPa/m متر لكل الضغط فى الهبوط قيمة نثبت

نحسlب ثم األحتكlاك، معامlل فlرض بعlد المجlرى فى السlريان معدل بمعلومية المكافئ

والسllرعة القطllر نتllائج من األحتكاك معامل نصحح ثم التدفق، معادلة من السريان سرعة

تصllحيح كllل بين الفllرق يكllون حllتى أخllرى مرة التصحيح عملية نكرر ثم حسابهما تم التى

المطلوبة. القيم هما والسرعة القطر فيكون صغيرة قيمة وأخر

B → E الفرعى المجرى

عالقlة منd ، V نحسlب ثم السابقة القيمة ولتكن مناسبةF بقيمةf األحتكاك معامل نفرض

يلى. كما الضغط فى والفقد التدفق معدل

ثمMoody خريطllة ونllدخل جديllدRe رينولllدز رقم لحسابV والسرعةd القطر نستخدم

أخرى. مرة السابقة الخطوات ونكرر f نحسب

يعطى: d ، V لقيم األول التصحيح

36

يعطى: d ، V لقيم الثانى التصحيح

التالية. القيم هى وتكون تتغير لنd ، V قيم ولذلك األحتكاك معامل نفس على حصلنا

من نتحقllق ثم عليهم حصllلنا التى والسرعة القطر من المجرى فى السريان معدل نحسب

المحسوب. الهواء سريان معدل قيم مع الهواء سريان لمعدل التصميمية القيم تتطابق

Q = 1 m3/s هى التصميمية القيمة ألن مقبولة قيمة هذه

B → C الفرعى المجرى

والفقد التدفق معدل عالقة منd ، V نحسب ثم السابقة بالقيمةf األحتكاك معامل نفرض

يلى. كما الضغط فى





37

التالية. القيم هى وتكون تتغير لنd ، V قيم ولذلك األحتكاك معامل نفس على حصلنا

الهllواء سllريان معllدل قيم مllع الهllواء سllريان لمعllدل التصميمية القيم تتطابق من نتحقق

المحسوبة.


C → F الفرعى المجرى







38

تتغير. لم والسرعة القطر قيم ولذلك استخدمناه الذى األحتكاك معامل نفس


المحسوبة.


C → D الفرعى المجرى







39

F ليس األول والتصحيح الثانى التصحيح بين الفرق تتغير. لمV, d قيم ولذلك كبيرا


المحسوبة.


قllدرة حسllابات فى ذلllك بعllد النتllائج استخدام ليسهل مبين هو كما جدول فى النتائج نضع

المروحة.

النتائج جدول

P/L = 0.487 (Pa/m)

Section L (m) Q (m3/s) V (m/s d (m) Qcal f

A-B 30 8 8.00 1.128 8.000 0.0145

B-C 15 7 7.77 1.071 6.998 0.0146

C-D 75 4 6.75 0.869 4.002 0.0159

B-E 30 1 5.07 0.501 1.000 0.016

C-F 15 3 6.275 0.780 2.998 0.0164

40

الضغط فى الفقد خرائط باستخدام األحتكاك تساوى طريقة

مجllارى تصllنيع فى االسllتخدام شائع ألنه المجلفن الصاج من مصنوعة هواء لمجارى

القطlر لحسlاب التlدفق ومعlدل مlتر لكل الضغط فى الفقد خرائط استخدام يمكن الهواء

،oC 20 حllرارة درجllة عنllد هواء لسريان والسرعة السllابق المثllال حllل نكllرر سllوفو

فى الفقllد وحسllاب سllبق كمllا الرئيسllى المجllرى حسllابات إجراء بعد الخرائط باستخدام

متر. لكل الضغط



مخرج.

معدل بمعلومية ثمV = 8 m/s ولتكن مناسبة قيمة الرئيسى المجرى فى السرعة نفرض

معادلllة من الرئيسllى المجllرى قطllر نحسllب الرئيسllى المجllرى فى الكلى الهllواء تllدفق

التدفق.

التالية، المعادلة من الرئيسى المجرى فى الضغط فى الفقد نحسب

F القطر إلى الداخلى السطح خشونة معامل نحسب المجرى، منها المصنوع للمادة تبعا

ولزوجته الهواء كثافة إيجاد بعد الرئيسى المجرى داخل الهواء لسريان رينولدز رقم نحسب

. oC 20 ولتكن التغذية هواء حرارة درجة عند

41

ثم ، f األحتكاك معامل نحسب/d والنسبةRe رينولدز رقم بمعلومية Moody خريطة من

متر. لكل الرئيسى المجرى فى الضغط فى الفقد نحسب

القطر. نقرأP=0.5 Pa/m وm3/s 8 الكلى التدفق معدل عند الرئيسى للمجرى

التدفق معدل وبمعلومية P=0.5 Pa/m متر لكل الضغط فى الفقد عند فرعى مجرى لكل

يلى: كما جدول فى النتائج ونضع والسرعة القطر قيمة نقرأ

النتائج جدول

P/L = 0.5 (Pa/m)

Section L (m) Q (m3/s) V (m/s d (m) Qcal

A-B 30 8 8.00 1.135 8.094

B-C 15 7 7.80 1.080 7.145

C-D 75 4 6.90 0.875 4.149

B-E 30 1 4.80 0.515 0.999

C-F 15 3 6.30 0.780 3.010

Velocity reduction method التناقصية السرعة طريقة

للسllرعة قيم نفllرض ثم الرئيسllى للمجllرى مناسllبة سرعة أقصى نختار الطريقة هذه فى

والسllرعة التllدفق معllدل بمعلوميllة ثم الفرعيllة، المجارى فى السريان اتجاه فى تناقصية

هllذه من ويتضllح مllتر، لكllل الضllغط فى والفقllد القطllر نقllرأ مجllرى كllل فى المفروضllة

للهllواء خllانق بتثبيت ينصح ولذلك أخر إلى مجرى من يختلف الضغط فى الفقد أن الطريقة

فى فقllد أعلى بllه الllذى الفllرع فى يترك أن على مجرى كل فى التدفق معدل فى للتحكم

F، مفتوح الضغط الضllغط فى الفقد خرائط باستخدام السابق المثال حل نكرر سوفو كامال

.متر لكل

42



مخرج.

V ولتكن ومناسllبة قصllوى قيمllة الرئيسllى المجllرى فى السرعة نفرض = 8 m/sثم

الضllغط فى والفقllد القطllر نقرأ الرئيسى المجرى فى الكلى الهواء تدفق معدل بمعلومية

الخريطة. من متر لكل

اتجllاه فى تناقصllية للسllرعة مناسllبة قيم نفllرض الرئيسى المجرى بعد فرعى مجرى لكل

السريان.

القطllر الخريطllة من نقllرأ المفروضة والسرعة التدفق معدل بمعلومية فرعى مجرى لكل

جدول. فى النتائج نضع ثم متر، لكل الضغط فى الفقد وقيمة

جدول النتائج

Section L (m) Q (m3/s) V (m/s d (m) Qcal P (Pa/m)

A-B 30 8 8.00 1.135 8.094 0.50

B-C 15 7 7.00 1.130 7.020 0.38

C-D 75 4 6.00 0.925 4.032 0.38

B-E 30 1 4.00 0.430 1.017 1.35

C-F 15 3 6.00 0.800 3.016 0.45

والمجارى الرئيسى بالمجرى مقارنة كبير به الضغط فقد B→E الفرعى المجرى أن نالحظ

F األخرى الفرعية منllه فllرعى هllو الllذى الرئيسllى المجرى بقطر مقارنة صغير قطره وأيضا

F، كبllيرةF تكllون سllوف الثانويllة المفاقيد ولذلك السllريان سllرعة تعllديل يجب ولllذلك أيضllا

43

سllرعة ولنختllار الثانويllة، والمفاقيllد األحتكllاك مفاقيllد لتقليllل المجرى هذا خالل ونقصانها

F4 ولتكن أخرى مناسبة m/sجدول. فى النتائج ونسجل الضغط فى والفقد القطر ونقرأ

B→E جدول النتائج بعد تصحيح المجرى الفرعى

Section L (m) Q (m3/s) V (m/s d (m) Qcal P (Pa/m)

A-B 30 8 8.00 1.135 8.094 0.50

B-C 15 7 7.00 1.130 7.020 0.38

C-D 75 4 6.00 0.925 4.032 0.38

B-E 30 1 4.00 0.575 1.039 0.30

C-F 15 3 6.00 0.800 3.016 0.45

وفى الهlواء، وتوزيlع نقlل لنظlام الفرعيlة والمجlارى الرئيسlى المجlرى قطر حساب بعد

F الهواء تكييف تطبيقات الفراغات مع لتتناسب المقطع مستطيلة هواء مجارى تستخدم غالبا

للقطllر المكافئllة األبعllاد إيجllاد فى تسllتخدم التاليllة والمعادلllة المبllانى فى بهllا المسموح

التالية. المعادلة من األخر وحساب بعد فرض يجب ولذلك الدائرى،

Air Fan الهواء مراوح

وتثبت الهllواء، وتوزيllع نقllل مجllارى فى المكيllف الهllواء دفllع فى المllراوح تستخدم

تتغلب أن ويجب الرئيسllى، المجllرى وبدايllة الهllواء مناولة وحدة مخرج عند عادةF المروحة

إلى وبالرجوع الهواء، توزيع نظام فى المختلفة األجزاء فى الضغط فى الفقد على المروحة

الكلى الضllغط أن نجllد برنllوللى معادلة وبتطبيق األنابيب خالل للسريان األساسية المبادئ

والمفاقيد األحتكاك ومفاقيد الديناميكى والضغط األستاتيكى الضغط يساوى مقطع أى عند

مفاقيllد وأهمllال برنllوللى معادلllة وبتطllبيق األنllابيب، بين الوصllالت عن الناتجllة الثانويllة

على، نحصل السريان فى مقطعين بين الثانوية والمفاقيد األحتكاك

: برنوللى معادلة

44

على: نحصل الثانوية والمفاقيد األحتكاك مفاقيد وجود فى برنوللى معادلة بتطبيق

تصبح: برنوللى معادلة فإن شغل وإضافة السريان فى مروحة وضع حالة فى

45

باسllتمرار ينخفض األسllتاتيكى الضllغط فllإن واألنllابيب المجllارى خالل السllريان حالllة فى

نتيجة:

األحتكاك: مفاقيد

الثانوية: المفاقيد

شllغل لبذل مروحة وجود مع برنوللى معادلة فى الثانوية والمفاقيد األحتكاك مفاقيد وبوضع

الهllواء مروحllة أن وبفllرض الطاقة، معادلة أو المعدلة برنوللى معادلة تصبح السريان على

سllرعة فllإن الهllواء توزيllع نظllام إلى وتدفعllه الخارجى الوسط من الساكن الهواء تسحب

فllإن جllوى ضllغط وهمllا الخllروج ضllغط يساوى الدخول ضغط وكذلك نهملها الهواء دخول

يلى: كما الحالة هذه فى الطاقة معادلة

تكllييف نظام فى الهواء وتوزيع لنقل الالزمة المروحة قدرة نحسب لكى الطاقة معادلة فى

الهllواء مروحllة أن وحيث الثانويllة، والمفاقيد األحتكاك مفاقيد حساب يلزم فإنه معين هواء

فى الفقlد معرفlة يجب فإنlه الرئيسlى المجlرى وبدايlة الهواء مناولة وحدة نهاية فى تثبت

فى للفقllد القيم بعض التllالى الجllدول وفى الهllواء، مناولllة وحدة من جزء كل فى الضغط

الهواء. مناولة وحدة فى الثانوية والمفاقيد الضغط

الهواء.( مفاقيد الضغط والمفاقيد الثانوية فى وحدة مناولة 8جدول )

الهواء مناولة وحدة فى الضغط فى الفقد

46

Component∆P (Pa or N/m2) الجزء،

Damper50 هواء، خانق

Filter100 مرشح،

Cooling coil150 تبريد، ملف

Eliminators50 فواصل،

Heating coil150 تسخين، ملف

Air washer100 هواء، غسالة

Mixing and suction to المروحة، إلى وسحب خلط

fan

50

والمجارى الهواء مناولة وحدة فى الثانوية المفاقيد

Componentk الجزء،

Inlet0.40 الحافة، مستدير مدخل

Fan discharge to main الرئيسى، للمجرى المروحة مخرج

duct

0.30

0.03الرئيسى المجرى فقد رئيسى، مجرى من فرع خروج

0.40الفرعى المجرى فقد رئيسى، مجرى من فرع خروج

Standard 90 elbow0.75 ، كوع أو دوران

Expander0.75 تدريجى، تزايد

Reducer0.05 تدريجى، تناقص

Damper0.20 الهواء، مجارى فى خانق

Exit grille0.50 للغرف، الهواء مخارج

Fan Power المروحة قدرة

النظllام تخطيllط نعيllد أن يجب الهواء وتوزيع نقل نظام فى المروحة قدرة ولحساب

الفعليllة الوصllالت وكذلك وتفصيالتها أجزائها بجميع الهواء مناولة وحدة وشكل مكان ونحدد

الهllواء ومخllارج الفرعيllة المجllارى وكllذلك الهواء مناولة بوحدة الرئيسى المجرى لتوصيل

المطllورة الطاقllة معادلllة وتصllبح السllريان، معllدل فى للتحكم الهواء وخوانق الغرف إلى

يلى: كما المروحة قدرة لحساب تطبيقها يمكن والتى

Fan Power by applying Modified Bernoulli’s Equation as

47

Reshaping the duct system with air handling unit

48

Power of Air Fan

To calculate the Fan power we reshape the duct system again according to

the diameter which we calculated as follows.

The pressure drop in air handling unit is as follows:Damper : 050 PaFilter : 100 PaCooling coil : 150 PaEliminators : 050 PaHeating Coil : 150 paMixing and suction to fan : 050 Pa

The dynamic loss coefficients K is as follows: Fan discharge to main duct : 0.30Standard 90 elbow : 0.75Reduction : 0.05Exit grille : 0.50

مثال

المروحة. قدرة أحسب الهواء، وتوزيع نقل لنظام السابق المثال فى

نقllل نظllام على الطاقة معادلة نطبق والتوصيالت التفاصيل بكل النظام تخطيط إعادة بعد

النظام. مكونات كل على الهواء وتوزيع

49

Air Fan System Characteristics

Consider a straight air duct system in which the total pressure drop is calculated

by adding the losses of different sections, which are in turn proportional to their

respective velocity pressure as follows:

Where, R is the air duct flow resistance. So, by analogy with electricity, we can derive

the concept of resistance R of the duct system.

Air Duct System in Series

The friction loss and dynamic loss be calculated in each section and we use the

equation power directly as follow:

50

Air Duct System in Parallel

The friction loss and dynamic loss be calculated in each branch and we use the equation

power directly as follow:

After could calculate the friction and dynamic loss in air duct system in series or

in parallel and calculate the equivalent resistance, we will tray to calculate the

power required in the last example.

The Air Duct System can be simplified as follows:

Air Handling unit, R 1 :

51

Section A-B, R 2 :

Section B-C, R3 :

Section C-D, R4 :

Section B-E, R5 :

Section C-F, R6 :

R4 , R 6 in parallel shape, R t1 :

R3 , R t1 in series shape, R t2 :

R5 , R t2 in parallel shape, R t3 :

52

R1 , R 2 , R t3 in series shape, R t :

Fan Power.

Problems in Air Duct Design

1- For air conditioning system shown below, calculate the duct size and air velocity in

each branch. By using modified Bernoulli’s equation, estimate the power required

for the electric air fan. Assume that = 0.13.

Modified Bernoulli’s Equation.

2- Calculate the duct size and velocity of each branch in the below network and also

suggest a suitable layout to calculate the power required. The air distributor gives

equal flow rate of 15 m3/min.

53

3- In the duct layout shown above, the outlets are deliver 25 m3/min at 1, 15 m3/min at 2

and 30 m3/min at 3. Also, select air velocity of 8 m/s in the section A. Determine the

size of duct system using Duct friction chart and determine the static pressure

required for the air fan.

4- Size the duct in the problem 3 by using Velocity reduction method and find the

power required for the air fan.

5- For a system shown below, size the ducts on a rate of friction pressure drop of 0.7536

Pa/m and the air flow rate from the fan is 4 m3/s. The two outlets deliver equal

masses of air.

a) Modify the diameter of branch duct to outlet 1 so that no damper is required

at the outlet.

b) Calculate the fan total and static pressure, also the power required.

The pressure drops in each equipment are as follows:

Filter 100 Pa. Damper 50 Pa.

54

Cooling coil 150 Pa. Mixing section 50 Pa.

The dynamic loss coefficient K for all expander are to be taken as applying to the difference the upstream and downstream velocity pressure, and for all reducers as applying to the downstream velocity pressure only. The values are given in the following table.Section

KCondition

Inlet 1.4 Mean face velocity = 4 m/sExpander AB 0.35

Mean face velocity at filter = 1.5 m/s

Reducer BC 0.02 Mean face velocity at damper = 3 m/sReducer EF to fan section 0.02Reducer GH at fan discharge 0.3Straight – through duct suction. 0.25Elbow 0.23Grille 0.5

Solved Problem in Duct Design

For the system shown below which made from galvanized iron which = 0.15 mm, size the ducts with

equal friction method with using the duct friction chart. Also calculate the air fan power required. Take

the followings for air, = 1.2 kg/m3, = 18.178 10-6 Pa.s. Assume the velocity in the main duct GH is

8 m/s.

The pressure drop in air handling unit is as follows:

Inlet : 10 PaDamper : 50 PaFilter : 100 PaCooling coil : 150 PaMixing section : 50 Pa

55

Fan discharge to main duct : 15 PaThe dynamic loss coefficient K is as follows: Standard 90 o elbow : 0.50Reduction : 0.10Damper : 0.05Exit grille : 0.50

SolutionThe total flow rate is,

The main duct G-H diameter from continuity equation with assuming constant air density,

From Moody chart at Re and /d, we can determine the fraction factor f as,

The diameter and velocity of other branches can be determined from the duct friction chart at friction loss per meter equal 0.6 Pa as follows,

The results of velocity and diameter from chart can be tabulated as follows,Results

Calculation of Fan Power

P/L = 0.6 (Pa/m)Section L (m) Q

(m3/s)V (m/s d (m) Qcal

G-H 20 6 8.0 0.977 5.999H-K 10 4 7.4 0.84 4.101K-L 35 3 6.8 0.75 3.004H-M 7 2 6.0 0.65 1.991K-N 7 1 5.2 0.495 1.001

Power 2.73 kW

56

We can apply modified Bernoulli’s equation in all section of the duct system from Inlet to Exit grills as follows,

Report for Oral Exam

For the waiting room shown below calculate the cooling load, the total air rate in the main duct, size the main duct and branches, and the power of the air fan. The room is in Shebin El- Kom city at latitude of 30o N in 21 of July at sun time of 15 hr. The room temperature of 25 oC and RH= 50 %, the outside temperature are 40 oC and Rh = 30 %. The ceiling from heavy concert with 15 cm thick and walls from hole bricks of 25 cm and finished with cement layer at inside and outside of 5 cm. The light density is 15 W/m2 of the floor area and the lambs are fluorescent. The floor from concert and covered with ceramic layer of 5 cm and the number of persons are 60. There are 12 kW of appliances load. The convection heat transfer coefficient at inside and outside walls are h i = 8 W/m2.K and ho = 20 W/m2.K respectively. For any data you need use it from the previous tables in the course and use the following data of solar load from the ASHRAE tables as,

Latitude of 30o NEastWestNorthSouthCeilingGlassLightingPersons

CLTD oC for Walls B108412238

LM000.5-2.100

k0.831

F1

SHGFmax (W/m2)680680200130880

Glass solar heat gain

57

Sc0.63

CLFGlass for windows and door0.750.9

0.2

2

0.5

3

0.860.68

Correction factor U for

Glass

Windows tire0.9

Wind speed1.14

The windows are from glass with 3 mm thick and the door from wood with 8 cm. The infiltration is 0.25 from the room volume per hour and each person needs 2.5 lit/s from fresh air, and each person gives 95 W sensible heat and 105 W latent heat. The air density is 1.161 kg/m3 and specific heat of 1005 J/kg.K. The latent heat of evaporation is L.T=2454 kJ/kg.

58

تصميم أجهزة تكييف

Documents