نظرًا لأنه ليس من الممكن إظهار جميع التفاصيل اللازمة للتثبيت الصحيح لقطع معينة من معدات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) على مخططات الطوابق أو المخططات واسعة النطاق، فمن الضروري أن يقوم مصمم نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) بإظهار هذه المعلومات في تفاصيل توصيل المعدات. ستوضح هذه التفاصيل جميع مجاري الهواء ووصلات الأنابيب المطلوبة، بالإضافة إلى متطلبات الدعم والملحقات المتنوعة مثل أجهزة قياس الحرارة وأجهزة قياس الضغط وموصلات الأنابيب المرنة.
ومن الشائع أيضًا تطوير التفاصيل التي تصف العناصر المتنوعة المرتبطة بأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC)، مثل علاقات الأنابيب، وحواجز السقف، والاختراقات عبر غلاف المبنى. ومن ثم، فقد قدمنا بعض التفاصيل الأكثر أهمية التي يجب على كل مهندس وفني HVAC معرفتها.
المبادلات الحرارية ذات الغلاف الأنبوبي على شكل U والمبادلات الحرارية الأنبوبية
تتكون المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب على شكل حرف U من حزمة أنبوب على شكل حرف U نحاسية مثبتة داخل غلاف أسطواني من الفولاذ. يدور تيار السائل البارد عادة عبر أنابيب حزمة الأنبوب، ويدور تيار السائل الساخن عادة عبر الغلاف (حول حزمة الأنبوب). تنتقل الحرارة من السائل الساخن إلى السائل البارد عبر جدران الأنابيب. تُستخدم المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب بشكل شائع لنقل الحرارة من البخار إلى الماء أو الماء المالح. ومع ذلك، يمكن استخدامها أيضًا لنقل الحرارة من الماء إلى الماء، أو الماء إلى الماء المالح، أو الماء المالح إلى الماء. يتم تثبيت الحواجز في الغلاف لتوجيه تدفق المياه عبر الأنابيب إذا تم استخدام المبادل الحراري لنقل الحرارة من الماء إلى الماء، أو الماء إلى الماء المالح، أو الماء المالح إلى الماء.
يلزم وجود تمريرتين على الأقل من السائل عبر حزمة الأنبوب للمبادلات الحرارية ذات غلاف الأنبوب على شكل U والمبادلات الحرارية الأنبوبية. بالنسبة لمعظم تطبيقات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC)، يتراوح طول المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب بين 3 و6 أقدام وقطرها 6 و12 بوصة، على الرغم من توفر مبادلات حرارية أكبر. يوضح الشكل أدناه توصيلات الأنابيب إلى غلاف البخار إلى الماء الساخن وأنبوب المبادل الحراري.
المبادلات الحرارية للوحة والإطار
تقتصر توصيلات المبادلات الحرارية للوحة والإطار على توصيلات السوائل الساخنة والباردة الداخلة والخارجة، والتي عادة ما تكون جزءًا لا يتجزأ من الرأس الثابت (الأمامي) للمبادل الحراري {على الرغم من إمكانية توفير التوصيلات أيضًا في الجزء الخلفي (المتحرك) رأس المبادل الحراري]. اعتمادًا على تكوين قناة لوحات المبادل الحراري، يمكن وضع وصلات الدخول والخروج للسوائل الساخنة والباردة إما على نفس الجانب من الرأس الثابت للمبادل الحراري أو في ترتيب قطري.
It is common for the hot and cold fluids to circulate through plate and frame heat exchangers in a counter-flow configuration; that is, the hot and cold fluids flow in opposite directions through the heat exchanger. This arrangement, in which the temperature gradient between the hot and cold fluids remains essentially constant, maximizes the heat transfer efficiency of the heat exchanger and also allows for a crossover temperature between the hot and cold fluids. Fig. below is a connection detail for a plate and frame heat exchanger.
مضخات
هناك أنواع عديدة من المضخات بما في ذلك مضخات الشفط النهائي، والمضخات القريبة، والمستقيمة، والمضخات المنقسمة أفقيًا، والمضخات المنقسمة عموديًا، ومضخات الإزاحة الإيجابية. أكثر أنواع المضخات شيوعًا المستخدمة في الأنظمة المائية هي المضخات النهائية والمضخات الخطية، وكلاهما مضخات طرد مركزي.
يتم ربط مضخات الشفط النهائية بإطار قاعدة فولاذي متكامل يتم تركيبه ميدانيًا على قاعدة خرسانية. يمكن أن تكون القاعدة الخرسانية عبارة عن وسادة تنظيف بارتفاع 4 بوصات يتم تركيب إطار قاعدة المضخة عليها بعوازل زنبركية. ومع ذلك، فإن التركيب المفضل هو قاعدة خرسانية بالقصور الذاتي يتم تثبيت إطار قاعدة المضخة عليها بمسامير. قاعدة القصور الذاتي الخرسانية عبارة عن كتلة خرسانية ذات إطار فولاذي يبلغ ارتفاعها حوالي 6 بوصات وأكبر بمقدار 6 بوصات من قاعدة المضخة من جميع الجوانب والتي يتم دعمها من الأرضية بواسطة عوازل زنبركية.
توفر قاعدة القصور الذاتي الخرسانية قاعدة صلبة للحفاظ على محاذاة عمود المضخة وتقليل الحركة الاهتزازية الناتجة عن محرك المضخة الدوارة. يكون اتصال أنبوب الشفط بالمضخة موازيًا لعمود المكره ويكون اتصال أنبوب التفريغ متعامدًا مع عمود المكره. يتم استخدام موصلات الأنابيب المرنة في توصيلات أنابيب الشفط والتفريغ لمضخات الشفط النهائية لعزل الاهتزاز الناتج عن المضخة عن نظام الأنابيب. تتوافق وصلات الشفط والتفريغ للمضخات الموجودة في الخط مع بعضها البعض وتكون متعامدة مع عمود المضخة/المكره. يتم دعم المضخات الصغيرة الموجودة في الخط بواسطة نظام الأنابيب. تتطلب المضخات الخطية الكبيرة تركيب شماعات الأنابيب بالقرب من وصلات الشفط والتفريغ. سيتم دعم المضخات الخطية الكبيرة جدًا من أرضية المبنى، عادةً على وسادة خرسانية بارتفاع 4 بوصات.
تشتمل توصيلات الأنابيب المطلوبة للمضخات على صمامات إغلاق عند شفط وتفريغ المضخة، وصمام موازنة عند تفريغ المضخة، وصمام فحص ومقياس تدفق عند تفريغ المضخة، وأجهزة قياس الضغط. كخيار، يمكن تركيب صمام متعدد الأغراض، والذي يؤدي واجبات صمام الإغلاق، وصمام الموازنة، وصمام الفحص، على تفريغ المضخة. من الشائع أن يتم استخدام ناشر الشفط، الذي يشبه في الحجم كوع أنبوب طويل نصف قطره 90 درجة، في وصلة أنبوب الشفط لمضخات الشفط النهائية. وهذا يسمح لأنبوب الشفط بالهبوط عموديًا في ناشر الشفط. بخلاف ذلك، من الضروري توفير خمسة أقطار من الأنابيب المستقيمة في أعلى وصلة شفط المضخة. إذا لم يتم توفير ناشر شفط أو الطول اللازم للأنبوب المستقيم أعلى وصلة شفط المضخة، سيحدث اضطراب غير مرغوب فيه في تدفق السائل عند وصلة شفط المضخة، مما سيؤثر على أداء المضخة وقد يؤدي أيضًا إلى تلف المضخة.
يتراوح حجم مضخات الشفط النهائية من 3 إلى 6 أقدام طولًا ومن 1 إلى 3 أقدام عرضًا. يتم توصيل عمود المحرك بعمود المكره من خلال أداة التوصيل.
تكون المضخات الخطية إما عمودية أو أفقية، وهو ما يصف اتجاه عمود المحرك/المكره. يتم توصيل عمود المحرك مباشرة بعمود المكره. يتراوح حجم المضخات المضمنة من 1 إلى أكثر من 3 أقدام (البعد من المكره إلى نهاية المحرك) ومن 1 إلى 3 أقدام بين وصلات الشفط والتفريغ.
لفائف التدفئة
تتطلب ملفات الماء الساخن توصيلات إمدادات مياه التدفئة وأنابيب العودة، وتتطلب ملفات البخار توصيلات أنابيب إمداد البخار وإرجاع المكثفات.
وحدة نظام تقسيم بدون قنوات
تشتمل التوصيلات إلى وحدات النظام المقسم بدون مجاري على أنابيب شفط غاز التبريد والسائل وربما الغاز الساخن بين الوحدات الداخلية والخارجية، ووصلة أنابيب تصريف المكثفات بحوض الصرف، والتوصيلات الكهربائية للوحدات الداخلية والخارجية. نظرًا لأن الوحدات الداخلية مثبتة على الحائط أسفل السقف أو مجوفة داخل السقف، فمن الشائع عدم وجود مساحة كافية لانحدار أنابيب تصريف المكثفات. لذلك، عادة ما يتم تركيب مضخة مكثفة صغيرة بجوار الوحدة الداخلية لاستقبال المكثفات من وعاء تصريف ملف التبريد وضخها إلى نقطة التفريغ إلى نظام مياه العواصف بالمبنى. يجب أن يتم توصيل أنابيب تصريف المكثفات بنظام مياه العواصف بالمبنى باستخدام صمام مياه راكدة لمنع زيادة تكلفة مياه العواصف التي يمكن أن تحدث أثناء هطول الأمطار الغزيرة من فيضان مضخة المكثفات.
تستخدم وحدات النظام المقسمة بدون قنوات عادةً طاقة كهربائية 208/240 فولت /1Φ. إذا كانت هناك حاجة لمضخة مكثفة، فيجب أن تكون محددة لاستخدام طاقة 120 فولت / 1Φ وأن تكون مزودة بسلك وقابس لتكون بمثابة وسيلة فصل. في هذه الحالة، يقوم المهندس الكهربائي بتصميم وعاء قاطع دائرة الصدع الأرضي (GFCI) بالقرب من مضخة المكثفات كمصدر للطاقة الكهربائية. يوضح الشكل أدناه تفاصيل الاتصال لوحدة نظام مقسمة بدون قنوات، على التوالي.
وحدة طرفية VAV تعمل بالمروحة
يوضح الشكل أدناه التوصيلات المرتبطة بوحدة طرفية VAV تعمل بمروحة متوازية مع ملف تسخين الماء الساخن. ستكون التوصيلات لوحدة طرفية VAV تعمل بمروحة متسلسلة مع ملف تسخين الماء الساخن متشابهة، ولكن سيتم تركيب ملف تسخين الماء الساخن على مخرج الوحدة الطرفية.
تشبه توصيلات أنابيب تسخين المياه (حسب نوع صمام التحكم) تلك الموضحة في ملفات التسخين ذات الصمامين (أو الثلاثة). أيضًا، يلزم وجود موصل قناة مرن. على وصلة مخرج الوحدات الطرفية التي تعمل بالمروحة لعزل الاهتزازات الناتجة عن المروحة في الوحدة الطرفية من نظام مجاري الهواء السفلي.
دليل تصميم التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) دبليو. لارسن آنجل، PE، LEED AP
FREQUENTLY ASKED QUESTIONS
HVAC connection details typically include information on ductwork and piping connections, support requirements, and miscellaneous appurtenances such as thermometers, pressure gauges, and flexible pipe connectors. Additionally, details may also describe miscellaneous items associated with the HVAC system, including pipe hangers, roof curbs, and penetrations through the building envelope. This information is essential for ensuring a safe, efficient, and functional HVAC system.
A U-tube heat exchanger consists of a copper U-tube bundle mounted within a steel cylindrical shell, where the cold fluid stream circulates through the tubes and the hot fluid stream circulates through the shell. In contrast, a shell-and-tube heat exchanger has a tube bundle with straight tubes, rather than U-shaped tubes. While both types of heat exchangers are used in HVAC systems, U-tube heat exchangers are more commonly used due to their ease of maintenance and cleaning.
In a U-tube shell and tube heat exchanger, heat is transferred from the hot fluid to the cold fluid through the tube walls. The hot fluid stream circulates through the shell, surrounding the tube bundle, while the cold fluid stream circulates through the tubes. As the fluids flow through the heat exchanger, heat is transferred from the hot fluid to the cold fluid, allowing for efficient heat transfer and temperature control.
U-tube shell and tube heat exchangers are commonly used in HVAC systems for various applications, including chilled water systems, hot water systems, and heat recovery systems. They are particularly useful in situations where a high degree of heat transfer is required, such as in large commercial or industrial buildings. Additionally, they can be used in conjunction with other HVAC components, such as pumps, valves, and fans, to create a comprehensive HVAC system.
Including miscellaneous details, such as pipe hangers, roof curbs, and penetrations through the building envelope, in HVAC connection details can help ensure a safe and efficient installation. These details can also help prevent errors and omissions during construction, reducing the risk of costly rework or system downtime. By considering these often-overlooked components, HVAC system designers can create a more comprehensive and effective system design.
HVAC connection details can be used to improve system maintenance and troubleshooting by providing a clear understanding of the system’s components and their relationships. By referencing these details, maintenance personnel can quickly identify and isolate issues, reducing downtime and improving overall system reliability. Additionally, connection details can help inform preventative maintenance schedules, ensuring that critical components are inspected and maintained regularly.
