حجم مجاري الهواء

كيف يتم حساب حجم مجاري الهواء

يتحدد حجم المجرى بمقدار الهواء الذي يحتاج لنقله ومدى سرعة حركة ذلك الهواء: تساوي المساحة المقطعية تدفق الهواء مقسومًا على السرعة. أدخل تدفق الهواء الذي يحتاج فرع المجرى لتوصيله وسرعة هواء مستهدفة، وستجد هذه الأداة قطر المجرى الدائري اللازم — مقربًا لأعلى إلى أقرب حجم يُصنَّع فعليًا.

يؤدي تحديد حجم مجرى صغير جدًا إلى دفع نفس تدفق الهواء عبر فتحة أصغر، مما يسرّع الهواء متجاوزًا سرعته المستهدفة — السبب الكلاسيكي لأنظمة HVAC الصاخبة والصفيرية. تحديد حجم أكبر من اللازم يهدر المواد والمساحة دون أي فائدة حقيقية، لأنه فقط يبطئ الهواء أكثر من اللازم.

المعادلة

$$\text{Area} = \frac{\text{Airflow (CFM)}}{\text{Velocity (ft/min)}}$$

مثال محلول

يحتاج فرع مجرى لنقل 400 قدم مكعب/دقيقة بسرعة مستهدفة قدرها 700 قدم/دقيقة:

1. المساحة المطلوبة: 400 ÷ 700 = 0.571 قدم مربع، أو حوالي 82.3 بوصة مربعة.
2. القطر الدقيق المطلوب: حوالي 10.2 بوصة.

مقربًا لأعلى إلى أقرب حجم قياسي: مجرى دائري 12 بوصة. السرعة الفعلية عند 12 بوصة: حوالي 509 قدم/دقيقة — عند أو دون الهدف البالغ 700 قدم/دقيقة بشكل مريح، تمامًا كما هو مقصود.

العوامل الرئيسية التي يجب مراعاتها

• مجاري الهواء المستطيلة تحتاج إلى تحويل “القطر الدائري المكافئ” لمقارنة حجم عادلة. تعتمد كفاءة المجرى المستطيل على نسبة أبعاده، وليس فقط مساحة مقطعه العرضي — المجرى المستطيل العريض والمسطح جدًا أقل كفاءة من مجرى أقرب إلى المربع بنفس المساحة، لذا فإن مطابقة المساحات بين المجاري الدائرية والمستطيلة ليست متكافئة تمامًا.
• تُحجّم هذه الحاسبة مسارًا واحدًا لمجرى بمعزل عن غيره، وليس نظامًا متفرعًا كاملاً. يُوزّع نظام مجاري HVAC الحقيقي إجمالي تدفق الهواء عبر عدة فروع تُغذي غرفًا مختلفة، ويحتاج كل فرع إلى تحجيمه الخاص بناءً على حصته الخاصة من إجمالي CFM — يحتاج تصميم النظام الكامل أيضًا إلى احتساب إجمالي الضغط الساكن عبر كل وصلة وكوع، وهو ما لا يلتقطه حساب سرعة مسار واحد مستقيم.
• الأكواع والانتقالات والتركيبات الأخرى تضيف مقاومة تتجاوز احتكاك مسار المجرى المستقيم نفسه. كل انحناء أو تغيير حجم في نظام المجاري يضيف مقاومة لتدفق الهواء — قد يحتاج نظام بمنعطفات ضيقة كثيرة إلى تعديلات تتجاوز ما يحتسبه حساب السرعة الخطي المستقيم.
• عادةً ما تُحجَّم مجاري هواء العودة أكبر من مجاري التوريد لنفس تدفق الهواء. تستهدف مجاري العودة عادةً سرعة أقل من مجاري التوريد لتقليل الضوضاء عند شبكة العودة — لا تفترض أن نفس سرعة الهدف تنطبق على مساري التوريد والعودة كليهما.

أخطاء شائعة

• تحجيم كل فرع من فروع المجاري بناءً على إجمالي CFM للنظام بدلاً من حصته الخاصة. يجب توزيع إجمالي تدفق الهواء عبر كل فرع بما يتناسب مع حمل التدفئة/التبريد الخاص بكل غرفة — تحجيم كل فرع بناءً على إجمالي CFM للنظام يؤدي إلى تحجيم كل مسار فردي بشكل مبالغ فيه.
• افتراض أن السرعة الأقل أفضل دائمًا. الانخفاض الزائد في السرعة يرفع القطر المطلوب بسرعة، منتجًا مجاري مكلفة وكبيرة الحجم قد لا تتناسب حتى مع مساحة الهيكل المتاحة — الهدف هو الوصول عند أو أسفل الهدف قليلاً، وليس أبعد ما يمكن تحته.
• مقارنة المساحة الخام لمجرى مستطيل مباشرة بمجرى دائري دون التحويل أولاً إلى قطر مكافئ. مجريان بنفس المساحة المقطعية لا يحركان الهواء بنفس الكفاءة إذا اختلف شكلاهما — انظر ملاحظة القطر المكافئ أعلاه.
• نسيان أن المجرى المرن يتصرف بشكل مختلف عن المجرى الصلب بنفس القطر. يخلق الداخل المموج للمجرى المرن احتكاكًا أكبر لكل قدم من المجرى الصلب الأملس، مما قد يعني أن مسارات المجرى المرن تحتاج إلى زيادة في الحجم أو تركيب دقيق للوصول إلى نفس السرعة الفعلية.

معلومات مفيدة

• تزداد أحجام المجاري الدائرية المصنعة عادةً بزيادات قدرها بوصتان (4، 6، 8، 10، 12 بوصة، وهكذا) — وهذا هو سبب تقريب الحاسبة للقطر المحسوب بدقة لأعلى إلى أقرب حجم قياسي بدلاً من عرض قطر كسري لا يخزنه أي مورد فعليًا.
• المجرى المرن (النوع المموج والمعزول المستخدم عادةً لمسارات الفروع) له فقدان احتكاك أعلى بشكل ملحوظ لكل قدم من المجرى المعدني الصلب الأملس بنفس القطر وتدفق الهواء — قد يحتاج مسار المجرى المرن إلى زيادة طفيفة في الحجم، أو أن يبقى قصيرًا وممدودًا جيدًا، للوصول إلى نفس السرعة الفعلية التي يفترضها حساب المجرى الصلب.
• يحتاج إجمالي تدفق هواء النظام (من CFM المقنن لوحدة المناولة أو الفرن) إلى التقسيم عبر كل فرع من فروع المجاري بما يتناسب مع حمل التدفئة أو التبريد الخاص بكل غرفة — تحجيم كل فرع بناءً على إجمالي CFM للنظام سيؤدي إلى تحجيم مبالغ فيه لكل مسار فردي.
• التحجيم الصحيح للمجرى هو نصف أداء HVAC الهادئ والفعال فقط؛ التركيب الصحيح (وصلات محكمة الإغلاق، انحناءات حادة قليلة، دعم كافٍ لمنع الترهل) مهم بنفس القدر مثل القطر نفسه.