حساب الأحمال الحرارية للتكييف (حمل التبريد والتدفئة)
حساب تقريبي مبسّط لمراحل التصميم الأولى وتقدير التكلفة والدراسة. من نوع الاستخدام والمساحة تحصل على الأحمال المحسوسة والكامنة وSHF للغرفة وتدفق هواء التغذية، ثم يرسم «فتح في الخريطة السيكرومترية» نقطة الغرفة وخط SHF ونقطة الهواء الخارجي في الحاسبة.
أساس الحساب
حمل الغرفة هو مجموع معدلات كل بند، وحمل الهواء الخارجي هو حساب الهواء الرطب نفسه في بطاقة العملية بالحاسبة. في التبريد تُكتب الحرارة المطلوب إزالتها بإشارة +، وفي التدفئة تُكتب الحرارة المطلوب تزويدها بإشارة +.
| البند | المعادلة | ملاحظات · الأساس |
|---|---|---|
| الأشخاص | qs = N·s, ql = N·l | قيمتا s وl من جدول الحرارة المنبعثة من الأشخاص أدناه (W لكل شخص). عدد الأشخاص N = الكثافة × A / 100، أو عدد يُدخل مباشرة |
| الإضاءة والأجهزة | q = L·A, q = E·A | كلها حرارة محسوسة وفورية (دون معامل استخدام أو تخزين حراري). والمعدلات قيم مرجعية |
| الغلاف (مبسّط) | q = U·Ae·(t_o − t_r) + S·A | التوصيل من فرق الحرارة الجافة فقط، والإشعاع الشمسي وغيره قيمة واحدة لكل مساحة أرضية. وفي التدفئة تُستخدم U·Ae·(t_r − t_o) |
| تدفق الهواء الخارجي | Q = (Rp·N + Ra·A)/Ez × 3.6 | إجراء معدل التهوية في ASHRAE 62.1. قيمة Ez من جدول فعالية توزيع الهواء في المنطقة في 62.1: القيمة الافتراضية 1.0 للتبريد (تغذية هواء بارد من السقف)، و0.8 للتدفئة (تغذية هواء دافئ من السقف وسحب من السقف). أو Q = n·A·H، أو قيمة تُدخل مباشرة |
| المحسوسة للهواء الخارجي | qs = ṁ·(1.006 + 1.86 W_o)·(t_o − t_r) | ṁ = Q / (3600·v_o) عند الحجم النوعي للهواء الخارجي. وهو التعريف نفسه في بطاقة العملية بالحاسبة (من الهواء الخارجي إلى الغرفة) |
| الكامنة للهواء الخارجي | ql = ṁ·(h_o − h_r) − qs | الكلية مطروحًا منها المحسوسة (كما في بطاقة العملية)، والرطوبة ṁ·(W_o − W_r) |
| SHF للغرفة | SHF = Σqs / (Σqs + Σql) | أحمال الغرفة فقط دون الهواء الخارجي، وبهذه القيمة يُرسم خط SHF على المخطط |
| تدفق هواء التغذية (تبريد) | ṁ_s = q_r / (h_r − h_s), Q_s = ṁ_s·v_s | t_s = t_r − ΔT، ونقطة التغذية هي التي يساوي عندها SHF لعملية «التغذية ← الغرفة» قيمة SHF للغرفة (كما في حساب التبريد بالحاسبة) |
| تدفق هواء التغذية (تدفئة) | ṁ_s = q_r / ((1.006 + 1.86 W_s)·ΔT) | t_s = t_r + ΔT، وW_s = W_r (كما في حساب التدفئة بالحاسبة) |
| الوحدات | 1 TR = 3.517 kW, 1 kcal = 4.1868 kJ | طن التبريد الأمريكي، وكالوري IT |
الحرارة المنبعثة من الأشخاص (ASHRAE Fundamentals الفصل 18، الجدول 1)
قيم معدّلة تراعي التركيبة المعتادة من الرجال والنساء والأطفال عند غرفة 24 °C (W لكل شخص، وسرعة هواء منخفضة). وعند غرفة أدفأ ينتقل جزء من المجموع نفسه نحو الحرارة الكامنة. وقيمة المطعم تشمل الحرارة المنبعثة من الطعام. تختلف الإصدارات قليلًا، فقارن بالإصدار الذي تعتمده.
| النشاط | مثال للتطبيق | المحسوسة W | الكامنة W |
|---|---|---|---|
| جلوس في مسرح | مسرح | 65 | 30 |
| جلوس مع عمل خفيف جدًا | مكاتب وفنادق وشقق | 70 | 45 |
| عمل مكتبي متوسط النشاط | مكاتب وفنادق وشقق | 75 | 55 |
| وقوف مع عمل خفيف، مشي | متجر متعدد الأقسام ومحل تجاري | 75 | 55 |
| مشي، وقوف | صيدلية وبنك | 75 | 70 |
| تناول الطعام (مطعم) | مطعم | 80 | 80 |
| عمل خفيف على منضدة | مصنع | 80 | 140 |
كميات الهواء الخارجي المطلوبة (ASHRAE 62.1 الجدول 6-1)
كمية الهواء الخارجي لكل شخص ولكل مساحة وكثافة الإشغال الافتراضية من إجراء معدل التهوية. تُقسم كمية الهواء الخارجي في منطقة التنفس Vbz = Rp·Pz + Ra·Az على Ez من جدول فعالية توزيع الهواء في المنطقة في 62.1 (القيمة 1.0 لتغذية هواء بارد من السقف، و0.8 لتغذية هواء دافئ من السقف مع سحب من السقف. تبدأ الحاسبة بالقيمة 1.0 للتبريد و0.8 للتدفئة ويمكن اختيار أي منهما). قد تتغير القيم بين الإصدارات، فقارن بالإصدار المعمول به. ولم تُدرج معدلات التهوية الإلزامية في الأنظمة المحلية لأنه تعذر التحقق من نصوصها هنا.
| نوع الاستخدام | Rp L/s لكل شخص | Ra L/s·m² | الكثافة شخص/100 m² | m³/h لكل شخص |
|---|---|---|---|---|
| مساحة مكتبية | 2.5 | 0.3 | 5 | 30.6 |
| قاعة اجتماعات | 2.5 | 0.3 | 50 | 11.2 |
| مبيعات (تجزئة) | 3.8 | 0.6 | 15 | 28.1 |
| صالات الطعام في المطاعم | 3.8 | 0.9 | 70 | 18.3 |
| فصول دراسية (9 سنوات فأكثر) | 5 | 0.6 | 35 | 24.2 |
| قاعة محاضرات | 3.8 | 0.3 | 65 | 15.3 |
القيم الأولية حسب نوع الاستخدام
القيم التي لها مصدر في عمود الأساس هي وحدها الموثقة المصدر، أما المعلّمة «مرجعية» فهي قيم أولية سخية تعذر التحقق منها من مصدر. أدخل قيمك أنت.
| نوع الاستخدام | الأشخاص والحرارة | الهواء الخارجي | الإضاءة والأجهزة W/m² |
|---|---|---|---|
| مكتب | 5 شخصًا/100 m² (62.1), 75/55 W | Rp 2.5 وRa 0.3 (62.1) | 10 · 15 (مرجعية) |
| قاعة اجتماعات | 50 شخصًا/100 m² (62.1), 70/45 W | Rp 2.5 وRa 0.3 (62.1) | 10 · 5 (مرجعية) |
| محل تجاري (مبيعات) | 15 شخصًا/100 m² (62.1), 75/55 W | Rp 3.8 وRa 0.6 (62.1) | 15 · 5 (مرجعية) |
| مطعم (منطقة الجلوس) | 70 شخصًا/100 m² (62.1), 80/80 W | Rp 3.8 وRa 0.9 (62.1) | 12 · 10 (مرجعية) |
| فصل دراسي | 35 شخصًا/100 m² (62.1), 70/45 W | Rp 5 وRa 0.6 (62.1) | 10 · 5 (مرجعية) |
| سكني (مبنى شقق) | 4 شخصًا (مرجعية), 70/45 W | 0.5 مرة/h (راجع الأنظمة المحلية) | 6 · 5 (مرجعية) |
| غرفة خوادم | 2 شخصًا (مرجعية), 70/45 W | 100 m³/h (مرجعية) | 10 · 500 (مرجعية) |
حدود الحساب التقريبي
هذه طريقة تقريبية تجمع معدلات كل بند، لذلك لا تحسب الإشعاع الشمسي (الاتجاه والساعة وتظليل الزجاج) ولا التأخر الزمني الناتج عن التخزين الحراري في الجدران والغرفة ولا ساعة الذروة ولا تسرب الهواء ولا مكاسب الدكت والمراوح ولا إعادة التسخين ولا معاملات الأمان. استخدمها لتقدير الحجم في مراحل التصميم الأولى ولتقدير التكلفة وللدراسة، وقبل اختيار المعدات أجرِ حساب أحمال تفصيليًا (برامج مثل HAP وTRACE التي تعتمد طريقة ASHRAE RTS).
وفي التدفئة تُهمل المكاسب الداخلية والإشعاع الشمسي ويُحتسب التوصيل عبر الغلاف والهواء الخارجي فقط، وهذا في صالح الأمان. أما كمية الترطيب فللهواء الخارجي فقط، ولا تُحتسب الرطوبة المنبعثة داخل الغرفة (من الأشخاص وغيرهم).
مثال محلول
مكتب 100 m²، غرفة 26 °C و50 %، هواء خارجي 32 °C و60 %، كثافة 5 أشخاص/100 m² أي 5 أشخاص، عمل مكتبي متوسط 75/55 W، إضاءة 10 وأجهزة 15 وإشعاع شمسي 20 W/m²، وU = 1.0 W/m²K × 50 m²، وهواء خارجي حسب 62.1: (2.5 × 5 + 0.3 × 100) × 3.6 = 153 m³/h، وفرق درجة حرارة التغذية 10 K.
الغرفة: الأشخاص 0.375/0.275 kW، والإضاءة 1.000، والأجهزة 1.500، والغلاف 1.0 × 50 × 6 = 0.300، والإشعاع الشمسي 2.000 kW، فتكون المحسوسة 5.175 والكامنة 0.275 وSHF = 5.175 / 5.450 = 0.950.
الهواء الخارجي: W_o = 18.033 وW_r = 10.496 g/kg، وh_o = 78.37 وh_r = 52.91 kJ/kg، وv_o = 0.8895 m³/kg، فتكون ṁ = 153 / (3600 × 0.8895) = 0.04778 kg/s، والمحسوسة 0.04778 × 1.0395 × 6 = 0.298 kW، والكلية 0.04778 × 25.45 = 1.216 kW، والكامنة 0.918 kW، والرطوبة 1.30 kg/h.
المجموع: المحسوسة 5.473 والكامنة 1.193 والكلية 6.666 kW = 1.90 TR = 5,732 kcal/h. التغذية عند 16 °C و10.282 g/kg، وṁ = 5.450 / (52.91 − 42.12) × 3600 = 1,817 kg/h أي 1,513 m³/h (أما المعادلة التقريبية بالقيمتين ρ = 1.2 وcp = 1.006: 5.175 kW / (1.2 × 1.006 × 10) فتعطي 1,543 m³/h، بفارق 2 %).
ينشأ فارق 2 % من تثبيت المعادلة التقريبية لـ ρ·cp عند 1.2 kg/m³ و1.006 kJ/kgK، بينما يستخدم هذا الحساب الحرارة النوعية للهواء الرطب 1.006 + 1.86·W (القيمة 1.025) والحجم النوعي عند نقطة التغذية (0.833 m³/kg لكل kg من الهواء الجاف).
المصادر
- ASHRAE Handbook Fundamentals (SI)، الفصل 18 Nonresidential Cooling and Heating Load Calculations، الجدول 1: الحرارة المنبعثة من الأشخاص بحسب النشاط
- ANSI/ASHRAE Standard 62.1, Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality: الجدول 6-1 للحد الأدنى من معدلات التهوية، وجدول فعالية توزيع الهواء في المنطقة (Ez)
- الحد الأدنى لمعدل تغيير الهواء بحسب الأنظمة المحلية المعمول بها (راجع الجهة المختصة)
- ASHRAE Handbook Fundamentals (SI)، الفصل 1 Psychrometrics: معادلات الهواء الرطب (محرك الحاسبة)
أسئلة شائعة
كيف يُحسب حمل التبريد؟
تُجمع الحرارة المحسوسة للغرفة (الأشخاص والإضاءة والأجهزة والتوصيل عبر الغلاف والإشعاع الشمسي) والحرارة الكامنة للغرفة (الأشخاص)، ثم يُضاف حمل الهواء الخارجي اللازم لتبريده حتى حالة الغرفة. تملأ هذه الحاسبة كل بند من القيم الأولية لنوع الاستخدام ومن المساحة، وتقسمه إلى محسوس وكامن بوحدات kW وTR وkcal/h. وهي حساب تقريبي لا يراعي تغير الإشعاع الشمسي والتخزين الحراري على مدار الساعات.
كيف يُحسب تدفق هواء التغذية؟
المعادلة التقريبية: تدفق التغذية (m³/h) = المحسوسة للغرفة (kW) × 3,600 ÷ (1.2 × 1.006 × فرق درجة حرارة التغذية). فمحسوسة قدرها 10 kW وفرق 10 K يعطيان نحو 2,980 m³/h. أما الحاسبة فتحسب الكمية نفسها بدقة أعلى من فرق المحتوى الحراري والحجم النوعي عند نقطة التغذية الواقعة على خط SHF للغرفة.
كيف أحوّل حمل التبريد من kW إلى طن تبريد أو kcal/h؟
العلاقتان: 1 USRT = 3.517 kW و1 kW = 860 kcal/h. فـ 35 kW تساوي نحو 9.95 TR أو 30,100 kcal/h. وتجد الجداول التفصيلية والفرق عن الطن الياباني في https://psychart.kr/ar/tools/units/rt-kw/
آخر تحديث 2026-10-12.