التصنيفات
العلوم الكهربائية

فريونات أجهزة تكييف الهواء ومشكلة عام 2022

فريونات أجهزة تكييف الهواء ومشكلة عام 2022

1- مقدمة عن الكلوروفلور كاربونات :
تستخدم دائرة التبريد بضغط الغاز بكثرة في العديد من تطبيقات التبريد أو التثليج الصناعي والتجاري والسكني ، وهذه الدائرة توظف العديد من المواقع الصالحة للاستخدام كوسيط تثليج ، مثل ثاني اكسيد الكربون CO2 وثاني اكسيد الكبريت SO2 ، ولكن اكثرالمواقع نفعا هي مجموعة الهيدروكربونات المهلجنة المعروفة بأسم الفريون Freon أو الكلوروفلور كاربون ( ك ف كCHLORD FLUORO CARBONS : CFC يحتوي هيكل كل مركب في هذه المجموعة على عدد مختلف من ذرات الكلوروالفلور والكربون .
تعرف مركبات ك ف ك CFC بأنها من ضمن المركبات الكيميائية الأكثر نفعا في الصناعة التي تم تطويرها حتى يومنا هذا . تستخدم هذه المركبات في تثليج الطعام والتموينات الطبية ، وفي تكييف هواء السيارات والمباني وحاويات الأطعمة المثلجة ، وفي تنظيف أجهزة القياس الدقيقة والمكونات الإكترونية الحساسة ، وفي توفير عوازل رطوبة وحرارة لتطبيقات متنوعة ومختلفة ، وفي تعقيم المعدات الطبية وغيرها من الاجهزة الحساسة . إجمالا ، من الصعب أن نجد تطبيقا أو صناعة على وحه الأرض لا تستخدم الفريونات فيه غما مباشرة أو بشكل غير مباشر . لذلك نجد أن حجم الكلوروفلورو كاربونات المستخدم عالميا لايمكن تخليله ، فمثلا في منتصف الستينات بلغ الحجم المتداول عالميا من هذه المركبات 300000 طن في السنة الواحدة ( 2،3 ) .
إن مركبات الكلوروفلورو كاربون ( ك ف ك ) الاكثر استخداما في التطبيقات التجارية والسكنية هي :
1. فريون – 11 CCI3F أو ثلاثي الكور وأحادي الفلور والميثان ، وهذا المركب شائع الاستخدام في الثلاجات المنزلية والعزل البلاستيكي .
2. فريون – 12 CCI2F2 أو ثنائي الكلور والفلور وأحادي الميثان ، ويستخدم في تكييف هواء وسائل النقل الى ما قبل عام 1994م وفي أجهزة التكييف كبيرة السعة .
3. فريون 113 C2CI3F3 أو ثلاثي الكلور والفلور والأيثان ، ويستخدم في تنظيف الالكترونيات .
تتصف جميع الفريونات بأنها ذات خصائص كيميائية وفيزيائية ضرورية للقيام بوظائف وسيط التثليج بالاضافة الى كونها ليست تأكلية أو سامة (4) . تستخدم العديد من أنظمة التثليج الصناعي مركبي الأمونياا والفريون 22 كوسيط تثليج بالرغم من وجود بعض العيوب في مركب الأمونيا وأهمها كونه مسببا للتسمم . تستخدم التقنيات الحدثة فريون 11 وفريون 12 في مواد العزل الحراري الرغوية مثل البواي يوروثين والبوليستارين (5) ، وكذلك في التطبيقات التي تتطلب وسيط تثليج غير سام ، مثل تكييف هواء المباني ، حيث يستخدم كلا المركبيب بدرجة واسعة وفائدة كبيرة ( 6 ) . تم تطوير فريون – 12 لأول مرة في خلال العشرينات من هذا القرن (7 ) وهو غير سام وليس له رائحة ويمكن أن يصل حجم تركيزه في الهواء الى 18 % حجما بدون التسبب في آثار سامة ، ومنذ ذلك الحين تطورات صناعات مركبات ك . ف . ك . مع ظهور العديد من التطبيقات (8) .
2- خطر مركبات الكلوروفلورو كاربون على طبقة الأوزون :
يتكون جزيء غاز الأوزون من ثلاث ذرات من الأكسجين O3 وهو غاز مهيج لونه أزرق شاحب وقابل للانفجار وسام حتى عند درجات تركيز منخفضة . تزيد كثافة الأوزان على كثافة الاكسجين بمرة ونصف ، كما أنه يتكقف عند درجة حرارة 112م فيتحول الىسائل لونه أزرق داكن ثم يتجمد عند درجة حرارة 251م (3) . يتحلل هذا الغاز بسرعة عند درجات حرارة أعلى من 100 م أو عند درجة الحرارة الداخلية للمباني إذا وجد معجل تفاعل . إن نسبة وجود غاز الأوزون في الغلاف الهوائي مقارنة مع الغازات الأخرى صغيرة جدا ولكن وجودة له أهمية قصوى للحياة على وجه الأرض . ينتج الأوزون أساسا من تأثير الإشعاع الشمسي فوق البنفسجي القصير الموجة على جزيء الأكسجين المكون من ذرتي أكسجين O2 فيلحلله الى ذرتي الأكسجين المكونتينن له ، تتحد هاتان الذرتان فيما بعد مع جزىء اكسجين آ خر غير متحلل لينتج من هذا الاتحاد جزىء اكسجين آخر غير متحلل لينتج من هذا الاتحاد جزيء أوزون . تحدث هذه العملية حسب التفاعلينن الموضحين أدناه :

O2 Light 20

20 O2 O3

يحدث هذا التفاعل في طبقات الجو العليا ، وبالتحديد في طبقة الستر اتوسفير الغنية بغاز الأوزون والتي تمتد الى ارتفاع 90 كيلومترا فوق سطح الأرض . تحيط بالكرة الارضية اربع طبقات من الغازات ، كما هو موضح في شكل (1) ، وتتميز كل طبقة منها بمجموعة مختلفة من الغازات . تمتد الطبقة الداخلية ، والمسماة تروبو سفير من سطح الكرة الارضية وحتى ارتفاع 10 كيلو متر . تأتي بعدها طبقة ستراتو سفير ثم تليها طبقة أينوسفير وتمتد من 90 كم وحتى ارتفاع 50 كم عن سطح الارض ، أما الطبقة الأخيرة فهي طبقة اكسوسفير التي تمتد الى ما لانهاية . يزداد تركيز الأوزون بين طبقتي تروبو سفير وستراتوسفير في غلاف غازي يطلق عليه تروبوبوز . بالرغم من أن كمية الأوزون الموجود في هذا الغلاف ليست كبيرة ولكنها كافية لتحجز بفعالية محكمة تقريبا كل الإشعاع الشمسي الذي له أطوال موجهة أقل من 2.900×10- 8CM ومعظم الإشعاع فوق البنفسجي الذي لو قدر له أن يصل الأرض لتسبب في تلف كبير للكائنات التي تعيش على سطحها (9) .
بدأ اهتمام العالم بطبقة الأوزون منذ أن تقدم العالمان س . رولاندوم . مولينا، واللذان يعملان في قسم الكيمياء من جامعة كاليفورنيا في بركلي ، في عام 1974م بنظرية مفاجها أن مركبات الكوروفلورميثان المهجنة ، وخاصة مركبي CFC-11& CFC-12 يمكن أن تشكل تهديدا على طبقة الأوزون بسبب اطلاق ذرات الكوروالبرومين القابلين للتفاعل مع جزيء ك.ف.ك واللذان يؤثران على التوازن الطبيعي بين وجود الأوزان وبي ن فنائه . (10) .
تتصف مركبات الكوروفلوروكاربون بأنها مستقرة جدا بحيث يدوم بقاؤها في الجو من 80 الى 120 سنة منذ وقت تسربها الى الجو . تتحلل هذه المركبات (ك.ف.ك) في طبقات الجو العليا فقط عندما تلاقي هذه المركبات الضوء الش مسي فوق البنفسجي الشديد الطاقة . يحدث هذا التلاقي في طبقة الستراتوسفير حيث تمتص مركبات ك. ف.ك ضوء الشمس هذا مما يودي الى عناصر الكوروالفوروالكربون ، تتفاعل ذرة الكلور مباشرة بعد إطلاقها مع جزيء أوزون وينتج من التفاعل جزيء اكسجين وأول أكسيد الكلور حسب التفاعل التالي :

CIO O2 CI O3
ثم يتحد أول أكسيد الكور مع ذرة اكسجين لينفصل بعد الاكسجين والكلور حسب التفاعل التالي

CI O2 CIO O

إن محصلة هذين التفاعلين هي القضاء على جزىء أوزون واستمرار وجود الكلور ليقوم بتفاعل آخر شبيه . إن تكرار هذا التفاعل يؤدي في النهاية ومع مرور الزمن الى انقراض جزيئات الأوزان وتركز ذرات الكور مما يؤدي الى السماح لمزيد من الأشعة فوق البنفسجية من الوصول الى سطح الأرض وبمقادير قد تكون ضارة بالكائنات والنباتات . ظهر هذا الخطر جليا وواضحا في عام 1985م عندما أفاد باحثون بوجود ثقوب في طبقة الأوزون فوق القطب المتجمد الجنوبي بمقادير وصلت الى 50 % في بعض النقاط ، اعتماداً على الفصول المناخية وطبيعة الطقس ( 9) .
يضاف الى مشكلة تضاؤل الأوزون مشكلة اخرى هي معضلة الدف العالمي ، أو قضية تغير المناخ ( المسماة بأثر البيت الزجاجي أو البيت الأخضر ) تساهم بعض الغازات في التأثير المشترك على ملتا التظاهرتين المتصلتين بالبيئة ، ولكن سبب التركيز على غازاتالكلوروفلورو كاربون هو توسع استخدامها وتميزها بامكانية التحكم في إنتاجها والحصول على بدائل عنها غير ضارة بالبيئة .إن مركبات ك.ف.ك الأكثر استهدافا من عملية المنع هذه بسبب البطء الشديد لتحللها في الج و هي : CFC- 11, CFC-12 & CFC-113 ( 11) .
3. ما مدى خطورة المشكلة ؟
قدر مجموعة من الباحثين حجم الاستهلاك السنوي في اميركا من فريون – 11 بأنه 1 ,7 مليون كليوغرام ومن فريون – 12ربانه 95, مليون كيوغرام ، هذا مع العلم بأن هذه الكمية تستخدم في صيانة المعدات القائمة ، والحديثة ( 12) . لو أمكن تعميم هذه النتائج على مستوى العالم كله فان النتائج سوف تكون مذهلة ومخيفة . لا يزال هنالك خلاف بين العلماء والمتخصصين عن البعد الحقيقي والواقعي للمشكلة وذلك لتغير مقدار الثقب حسب تباين أحجام الغازات المنبعثة في الجو بالرغم من أن بعض صور الأقمار الصناعية وبعض القياسات الارضية لعام 1987 تفيد بأن مستويات الأوزون عالميا قد قل بمقدار 4 الى 5 % خلال ست الى ثمان سنوات (13,14) . تتفاوت التوقعات عن الاضمحلال العالمي لطبعة الأوزون مع حلول عام 2065م بأنه سوف يتفاوت من 2 الى10 % ولكن حتى مع اتفراض الرقم الأقل فان الزيادة المتوقعة في عدد المصابين بمرض سرطان الجلد سوف تتراوح من 55 الى2 ,8 مليون حالة في الولايات المتحدة الامريكية فقط (15) . يضعف الاشعاع فوق البنفسجي كذلك تفاعلات الحساسية في الجلد والدفاع المناعي ضد أورام الجلد ، كما تتأثر مقاومة الجلد ضد بعض أنواع العدوى . إن لهذه الأشعة تأثير ضار وفتاك على الأسماك والطحالب والنباتات والأشجار ، كما يمتد هذا التأثير على إطارات السيارات والمواد البلاستيكية والملابس المصنعة من البتروكيماويات فيسبب تلفها.
ليس من السهل الحصول على معطيات دقيقة عن مقدار الدمار الحالي في طبقة الأوزون . إن مراقبة كمية الأوزون في طبقات الجو العليا على مستوى الكرة الأرضية بأجمعها وبشكل مستمر أمر مستحيل نظرا التأثر الأوزون بأوقات السنة وبارتفاع وموقع مكان القياس عن سطح الأرض . إن الدراسات والبحوث تشير الى أن تدمير طبقة الأوزون يزيد فوق القطبين المتجمدين الشمالي والجنوبي بسبب توفر ظروف مواتية من درجات الحرارة والرطوبة ويصبح واضحاً بدرجة كبيرة خلال شهر سبتمبر فوق القطب المتجمد الشمالي وخلال شهر مارس فوق القطب المتجمد الجنوبي .
4. علاج المشكلة والبدائل
يوجد حاليا قلق عالمي متزايد في أوساط صناعية وتطبي قات التكييف والتثليج بسب بمقدار الوفرة المستقبلية المركبات ك.ف.ك وعن وسائط التثليج المقبولة والمباسبة للتطبيقات المختلفة ، وهذا القلق هو محصلة المواثيق الموقعة من معظم دول العالم حول مشكلة الأوزون . لقد كانت أول مبادرة من المجتمع الدولي تجاه هذه المشكلة هي الاجتماعالذي عقده في فيينا بالنمسا في مارس من عام 1985 برنامج الأمم المتحدة للبيئة ( يونيب United Nations Environment Progeram, UNEP ) وتمخض عنه ( ميثاق فيينا Vinna لحماية طبقة الأوزون ) أثمر هذا الميثاق في التعريف عالميا بمشكلة تأثير غازات ك. ف.ك على طبقة الأوزون ولكن بدون التوصية بأي حلول أو قيود على الاستهلاك .

  • لقد فرض بروتوكول مونتريال الأولى ( Original Montreal Protocol ) المقر عليه في تاريخ سبتمر16، 1987م من قبل ما يقارب من مائة دولة من دول العالم تحت رعاية برنامج الأمم المتحدة للبيئة ( يونيب UNEP ) تجميداً فوريا على إنتاج واستخدام مركبات ك.ف.ك المهلجن ة عند مستوى استهلاك وانتاج عام 1986م حسب مقدار خطورة تأثير كل منها على الأوزون (16،17) أصبح هذا البروتوكول جزءاً من ميثاق فيينا لحماية طبقة الأوزون والذي أقر في مارس من عام 1985 ضمن برنامج الأمم المتحدة للبيئة UNEP . تم بعد ذلك في اللقاء الثاني لبرامج الأمم المتحدة للبيئة ، والذي عقد في لندن عام 1990م ( 18) تعديل بروتوكول منتريال ففرض حظر كامل على جميع مركبات ك.ف.ك بنهاية عام 2000م على أن تسبتبدل بمركبات هيدروكلوروفلوروكاربونا ت HFC الخالية تماما من ذرات الكلور ، أو بمركبات هيدروكلوروفلوروكاربونات HCFC الانتقالية المحتوية على عدد أقل من ذرات الكلور . وأوصت بمتابعة ومراجعة استخدام وسائط التبريد الانتقالية ، على أن يتم إحلالها بمركبات لاتشكل ضررا البتة على الأوزون بنهاية عام 2040 أو عام 2022م إن أمكنن . أما الاتحاد الاوروبي فقد اقتراح موعدا نهائيا أقرب للإنتاج الأخير من مركبات HCFCs ، أي من 2030م الى 2022م (19) . ولكن في الاجتماع المخصص لتعديل بروتوكول مونتريال (12) والذي عقد في كوبنهاغن عام 1992 ، تغير تاريخ منع مركبات ك.ف. كفأصبح 1 يناير 1996م للدو ل المتقدمة ، أما الدولة المتطورة فقد ألزمت بجدول إلغاء تدريجي لاستخدام وتصنيع مركبات ك.ف.ك بناءاً علىمدى خطورة المركب على مدى خطورة المركب على الأوزون بحيث يتم الاستغناء التام والكامل لجميع المركبات بنهاية عام 2022م ( كما هو موضح في هذا جدو ل ) .
    المواد المعرضة للمنع
    تاريخ التحكم
    طبيعة التحكم

    ك.ف.ك
    114 ,113,12,11
    115

    مستوى الاستهلاك المرجعي:
    متوسط الاستهلاك فيما بين الأوام 1995-1997م

  • 1/7/1999م
    تجميد الاستهلاك والانتاج

    1/5/2005م
    تخفيض الاستهلاك والانتاج بمقدار50%

    1/1/2007م
    تخفيض الاستهلاك والانتاج بمقدار85%

    1/1/2010م
    توقف الاستهلاك والانتاج

    ك . ف. ك
    113 ,112,111,13
    4 ,213,212,211
    217 ,216,21521

    مستوى الاستهلاك المرجعي:
    متوسط الاستهلاك فيما بين الأوام 1998-2000م

    1/1/2002م
    تجميد الاستهلاك والانتاج

    1/1/2007م
    تخفيض الاستهلاك والانتاج بمقدار20%

    1/1/2010م
    تخفيض الاستهلاك والانتاج بمقدار85%

    هـ. ك.ف. ك

    مستوى الاستهلاك المرجعي:
    متوسط الاستهلاك في عام 2022

    1/1/2016م
    تجميد مستوى الاستهلاك

    1/1/2040م
    توقف الاستهلاك والانتاج

بلغ عدد الدول الموقعة على هذا البروتوكول ، ومن ضمنها المملكة العربية العربية السعودية ، اكثرمن 123 دولة . وقد أثمرت بنود هذا البروتوكول ، وبعض مضي عقد من الزمن ، في التخفيف من الخطر وخاصة في البلدان المتقدمة حيث يتم التخلص من مركبات ك.ف.ك بسرعة أكبرمنها في الدو ل المتطورة .
إن المركبات الانتقالية من CFC الى HFC هي اليدروكلوروفلورو كاربونات ( هـ ك ف ك HCFCs ) وهي التي يحل فيها جزيء هيدروجين مكان جزيء كلور فتقل فترة بقاء المركب في الجو الى حوالي 15 سنة ، مما يقتصر بدرجة كبيرة الفترة الحياتية للمركب الكيميائي ومن يقلل كثيرا من الضرر على البيئة . تتصف هذه المركبات بان عمرها الافتراضي في الجو أقل من عمر مواد ك ف ك ، ولكنها كذلك يمكن أن تسبب ضررا على الأوزون بسبب وجود بقايا الكلور ولذلك سوف تحظر مستقبلا . إن الهدف النهائي في معركة ثقب الأوزون هي الإحلال التام لمركبات الهيدروفلوروكاروكاربونات التي تتحلل خلال وقت قصير ( من سنتين الى15 سنة ) الى مكوناتها الأصلية في الطبقات الدنيا من الغلاف الجوي ، مكان مركبات الكلوروفلوروكاربونات . إن المعيار المستخدم للدلالة على القدرة النسبية ( نسبة الى R-11 ) لوسيط التثليج أو أي مادة كيميائية أخرى على تدمير الأوزون هو Ozone Depletion Potential (ODP) بينما يستخدم معيار Global Warming Potential ( GWP ) في الدلالة على القدرة النسبية ( نسبة الى CO2 ) على حبس الطاقة الاشعاعية . لذلك يجب أن يتخلى وسيط التبريد الملائم للأوزون بقيمتي ODP وGWP منخفضتين مع توفير فعالية جيدة لنظام التثليج . يبدو أن وسيطي التبريد غير الضارين بالأوزون واللذان يحتلان الصدارة كبديلين لوسيط التبريد فريون – 11 في المثلجات المركزية هما R-123&R123a (13) ، ولكن يمكن أن يؤدي استخدام هذين الوسيطين غير القابلين للاشتعال الى انخفاض في الفعالية وسعة التبريد قدرة 8-2 % إن البديل الأكثر أمنا للفريون R-12 هو الفريون R-134 بسبب التحسن الطفيف في كل من السعة والفعالية ( جدول 2 ) ولكن يمكن استخدام R-22 و R-134aكبدائل إذا كان من الممكن القبول بانخفاض محدود في السعة والفعالية ( 14) . من الممكن ايضا استخدام R-134a و R-152aكبدائل محتملة للفريون R-12 إذا أمكن القبول بوسيط تبريد قابل للاشتعال . أن إنتاج الفريونات الجديدة فيه شئ من التعقيد أكثر من إنتاج الفريونات القديمة مما يتطلب مبالغ استثمارية ضخمة . إن رأس المال الضروري لكل منتجي مركبات الكلوروفلوروكابونات عالميا لإعادة هيكلة المصانع وتدريب العمالة يقدر بعشرة بليون دولر ، كما توجد حاجة لمزيد من المبالغ من أجل تبديل الأجهزة القائمة بأخرى حديثة تستخدم الفريونات الجديدة .
يمكن بعض علاج المشكلة في المحافظة على المخزون الحالي من مركبات ك.ف.ك من التبذير في الاستهلاك أ و التسرب . يجب الحرص التام على تدوير RECYCLE أو استصلاح Reclaim أو استرداد recover الفريونات المستخدمة منعا لتسريبها الىالجو سواء كان عنوة أو بدون قصد ، كما يجب منع استخدام مركبات ك.ف.ك في التنظيف أ و التعقيم . يوجد لدى مستخدمي أجهزة التكييف التي تعمل على الفريونات المحظورة خيارين هما التبديل retrofit أو الإحلال replace . يقصد بالتبديل تغيير الفريونالمحظور بفريون غير ضار بالاوزان مع استمرار استخدام جهاز التكييف القديم ، بينما يقصد بالإحلال تغيير الجهاز كله . يجب النظر في العلوامل التالية قبل اتخاذ القرار النهائي ؟
1. تكلفة رفع كفاءة غرفة الأجهزة الميكانيكية .
2. تكلفة الصيانة الاضافية من اجل تدوير وسيط التبريد .
3. العمر المتبقي المفيد وأثر مستوى الصيانة القائمة على فترة حياة جهاز التكييف .

5- مدى تأثير المشكلة على المملكة
أصبحت المملكة العربية السعودية ملزمة بتنفيذ جميع بنود بروتوكول مونتريال وتعديلاته بعد التوقيع عليه وخاصة النود المتعلقة بالأوزون . نظراً لقلة المصانع ووسائل النقل وتعداد السكان في المملكة العربية السعودية بالقياس مع دول العالم المتقدم فان استهلاك مركبات ك.ف.ك قليل وذلك صنفت المملكة ضمن الدول التي تستطيع الاسمرار في هذا الاستهلاك حتى نهاية عا م 2022م.

  1. مركب ك.ف.ك
    البديل المقترح
    R-11
    HCFC-123
    R-12
    HFC-134a
    R-13
    R-23
    R-22
    R-407C
    R-113
    None
    R114
    HFC-236A
    R-500
    HFC-134
    R-502
    R-404A/R-507
    R-503
    R-508B

    جدول 2 : البدائل المقترحة لبعض مركبات ك.ف.ك(20)


إن فترة التسع سنوات المتبقية على حلول هذا الأجل تصنع جميع المرافق العامة والخاصة في كل المملكة أمام مشكلة يجب التصرف تجاهها بكل حكمة وروية حتى لا يفاجأالبعض بندرة توفر الفريونات المحظورة عند ما يحين الموعد النهائي لمنع التداول خاصة وأن المملكة تستورد جميع احتياجاتها من المركبات ك.ف.ك من الهند والسويد وهولندا وبعض الدول الأخرى مما يضععنا تحت رحمة هذه الدول المصدرة سعرا وتوفيراً . إن منع تداول وتصنيع وتجارة مركبات ك.ف.ك عالميا سوف يؤدي الى ارتفاع أسعارها الىالحد الذي قد يصعب على البعض دفع تكاليف توفيرها ولذلك من الضروري أن تتبنى جميع المرافق الحكومية والمؤسسات والشركات برن امجا متقنا محكما لإدارة وسائط التثليج Progtam (21) على أن يشمل هذا البرنامج العناصر التالية كحد أدنى .
1. صيانة التمين المتوفر من وسائط التثليج المحظورة عن طريق الاسترجاع الأمن والفعال لها في أنظمة التثليج وتكييف الهواء .
2. تدريب مناسب للتقنيين العاملين في مجال استرجاع ومناولة وسائط التثليج .
3. صيانة أنظمة التثليج وتكييف الهواء بشكل دوري .
4. إجراء اختبار تحليل دوري لوسائط التثليج والزيوت المدورة في انظمة التشغيل .
5. تنقية وسائط التثليج المعاد استخدامها حسب المعايير الدولية .
6. تدوير دقيق ومحكم لوسائط التثليج المعاد استخدامها واالمستصلحة ( Reclaimed ) .
يجب أن نتذكر في هذا المقام أن التخطيط جيد دائما ولكن توقيت التنفيذ غالبا سيىء بسبب مخالفة الخطة للواقع ولذلك يجب العمل بسرعة على وضع خطة وطنية محدودة بتواريخ نهائية لإحلال الفريونات الممنوعة مع ترك فترة زمنية كافية لتلافي الاخطاءوتصحيحها . يجب أن تشمل هذه الخطة الوطنية خطوات علمية سليمة للتخلص من الفريونات المحظورة ، أما بالتخزين الصحيح أو بالتدوير أو بالتحوير ، مما يستوجب تكوين شركات للتعامل مع الفريونات امحظورة . إن من أهم الخطوات العلمية الواجب اتخاذها هي عقد مؤتمر وطني لدراسة المستجدات في هذا الصدد من أجل تحديد حجم وابعاد المشكلة والخروج بالحلول المناسبة . لقد نظمت الغرفة التجارية الصناعية بالمنطقة الشرقية والكلية التقنية بالدمام ندوة (أضواء على اتفاقية حماية الأوزون والآثار المترتبة عليها ) في عالم 1413هـ ، كما عقدت جامعة الملك فهد للبترول والمعادن بالظهران في العام الذي قبله حلقة دراسية بعنوان بدائل مركبات الكلوروفلوروكاربون واستخدامها في انظمة التثليج وتكييف الهواء مما يدل على وجود الإحساس بالمشكلة منذ فترة الأمر الذي قد يسهل خطوات عقد مثل هذا المؤتمر .
6. توصيات عامة لعلاج المشكلة
1- التركيز على أهمية الوعي والحيطة بمدى خطورة التهاون في التع امل مع مركبات ك.ف.ك بين التقنيين والمشغلين ذوي الصلة مع أجهزة التكييف وكذلك المقاولين .
2- استخدام أحدث الأجهزة للكشف عن تسرب وسيط التثليج من الاجهزة والمكائن وأوعية التخزين على أن يكون اختبار التسرب دوريا ولايقل عن أربع مرات في السنة .
3- تجميع كافة المعطيات عن كمية وكيفية استهلاك مركبات ك.ف.ك من قبل أجهزة الت كييف لتحديد مصادر التسرب ضمن كل شركة أو مؤسسة أو مرفق حكومي ، بالاضافة الى قياس حجم استهلاك الكهرباء للتأكد من عدم وجود خلل في مكان ما .
4- الحرص الكامل على تدوير RECYCLE أو استصلاح RECLAIM أو استرداد recover جميع الفريوناتالمستخدمة منعا لتسربها الى الجو .
5- تشكيل لجنة تنسيق مركبات ك.ف.ك لتنظيم الجهود بين الاقسام المعنية خلال فترة الاحلال التدريجي والتي سوف تنتهي مع بداية عا م 2022م .
6- إلزام الشركات والمؤسسات بوضع برنامج تثقيفي للعاملين عن المستجدات في هذا الموضوع


التصنيفات
تعلم معنا

كيف تعمل مكيفات الهواء ؟

كيف تعمل مكيفات الهواء
ييبحث العديد من الناس عن راحة التبريد في داخل غرف بيوتهم عندما تبدأ درجة الحرارة في الخارج بالارتفاع عن طريق استخدام مكيفات الهواء.وعندما تمشي خلف أحد المباني وتجد وحدة تحتوي على كميات كبيرة من الماء الجاري عبر شبكة بلاستيكية, فمن المؤكد أنّك ترى برج تبريد, ويتم استخدام وحدات التكييف والتبريد بمختلف أنواعها ضمن مكاتب العمل وحرم الجامعات اعتماداً على تسيير الماء البارد ضمن أنابيب تجري تحت الأرض لأميال عدة. كما أنّ مكيفات الهواء هي إحدى الأشياء التي نراها يومياً التي قلّما نعطيها الاهتمام الكافي, الأمر الذي سيدفعنا خلال هذه المقالة أن نقوم بتفحص المكيفات وعملها (من الأصغر إلى الأكبر).

تعليم_الجزائر

ضرورة معرفة مقدار الرطوبة والضغط:
يعتمد مقدار التبريد الذي ترغب في الحصول عليه برج تبريدٍ ما على الرطوبة النسبية للهواء إضافةً إلى الضغط الجوي. فعلى سبيل المثال, لو افترضنا أنّ درجة الحرارة تصل إلى 95 فهرنهايت (35 درجة مئوية) والضغط الجوي يصل إلى 29.92 إنش (وهو ضغط مستوى البحر الطبيعي), كما أن نسبة الرطوبة الجوية تصل إلى 80 بالمئة, فمن المؤكد أن برج التبريد سيعمل على خفض الحرارة إلى 6 درجات فهرنهايت لتصل إلى 89 فهرنهايت (3.36 درجة مئوية لتصل إلى 31.70).
أما إذا ما كانت نسبة الرطوبة تصل إلى 50 بالمئة, فإن درجة حرارة الماء داخل برج التكييف ستنخفض حوالي 15 فهرنهايت إلى 80 فهرنهايت (8.4 درجة مئوية إلى حوالي 27.7). ولو كانت نسبة الرطوبة الجوية تصل إلى 20 بالمئة فسينخفض معدل درجة حرارة الماء حوالي 28 فهرنهايت إلى 67 فهرنهايت (15.7 درجة مئوية إلى 19.4). وحتى انخفاضات درجة الحرارة الصغيرة قادرةٌ على التأثير بشكل كبير على استهلاك الطاقة.
أنواع المكيفات المتعددة:
تتنوع مكيفات الهواء من حيث سعة تبريدها وأحجامها وأسعارها. ويعد مكيف الهواء الذي يتم تركيبه قرب النافذة هو الأكثر شيوعاً بين هذه المكيفات.
أما بالنسبة للناس الذين يعيشون ضمن الضواحي فمعظهم يمتلك واحداً من هذا النوع الظاهر في الصورة التالية في فنائهم.

وإن كنت تعيش ضمن تجمع شقق فسيكون وجود هذا المكيف شيئاً طبيعياً.

في حين أنّ معظم أسطح مكاتب العمل ومباني الدوائر الرسمية تتواجد عليها وحدات تكثيف. وإذا ما طرت بطائرة فوق تجمعٍ مماثل, ستلاحظ أنّ المخازن والمتاجر تحتوي على أكثر من 20 وحدة تكثيف فوق أسطحها.

تعليم_الجزائر

وإذا ما عدت أدراجك بالطائرة إلى العديد من المشافي والجامعات وتجمعات مكاتب العمل, فإنك ستجد بالتأكيد أبراج تبريد كبيرة مرتبطة بنظام تكييف الهواء.
وعلى الرغم من اختلاف مظهر هذه المكيفات الجميلة, لكنها كلها تعمل بنفس المبدأ, والآن ليسمح لنا القارئ العزيز بإلقاء نظرة أقرب إلى المكيفات.
الفكرة الأساسية:
بشكل أساسي, يعد مكيف الهواء ثلاجة بدون الصندوق المعزول. ويستخدم تبريد المبخر (الفريون) لتشكيل البرودة. وللتنويه, فإن الآلات الموجودة في دائرة التبخير الخاصة بالفريون المركب ضمن المكيف هي نفسها الموجودة في الثلاجة. ووفقاً لموقع قاموس مريام ويبستر أون لاين, فإنّ مصطلح (فريون) يعني: (الآلات التي تعمل على التبريد, وتعتمد في تكوينها على المواد الفلوروكربونية غير القابلة للاحتراق, لتكون مبردات وآلات تعمل على دفع (تسيير) الذريرات الصلبة أو السائلة).

تعليم_الجزائر

وهنا نذكر كيف تعمل الدائرة التبخيرية الموجودة ضمن المكيفات:
1-يعمل الضاغط (الكمبراسور) على ضغط غاز التبريد الموجود في الفريون, الأمر الذي يؤدي إلى جعله غاز فريوني حار عالي الضغط (ذو اللون الأحمر في المخطط العلوي).
2-يمر هذا الغاز الحار عبر مجموعة من الأنابيب الالتفافية الحلزونية إلى أن يصل إلى مرحلة توزيع الحرارة وتفريقها, ثم يتحول بعملية التكثيف إلى سائل.
3-يمر السائل الفريوني عبر صمام توسعي, الأمر الذي يجعله يتحول خلال هذه العملية إلى غاز فريوني بارد ومنخفض الضغط (ذو اللون الأزرق في المخطط العلوي).
4-ثم يمر هذا الغاز البارد عبر مجموعة من الأنابيب الالتفافية الحلزونية والتي تسمح للغاز بامتصاص الحرارة وتبريد الهواء ضمن المبنى.
كما يتم مزج مقدار بسيط من زيت خفيف الوزن مع الفريون, الأمر الذي يسمح بتشحيم الضاغط.
وحدات التكييف المركبة بالقرب من النافذة:
تشكل وحدة تكييف الهواء المركبة على النافذة مكيفاً هوائياً كامل لمنطقة صغيرة. ويتم تصنيع هذه الوحدات لتكون صغيرة كفاية لتكون مثالية خلال عملية التركيب على إطار النافذة. وهنا يتوجب عليك إغلاق النافذة وسحب وحدة التكييف إلى الداخل, ثم تشغيلها للحصول على الهواء البارد. وإذا ما قمت بنزع الغلاف الخارجي لوحدة التبريد المركبة على النافذة والمكونة من قطعة واحدة, فستجد أنها تحتوي على: (ضاغط- صمام توسعي- أنبوب التفافي ساخن”في الخارج”- أنبوب التفافي بارد “في الداخل”- مروحتين- وحدة تحكم وسيطرة).
وتعمل المراوح الهوائية على نفخ الهواء على الأنابيب الالتفافية الحلزونية لتطوير قدرتها في فصل الحرارة (من الهواء الخارج) والتبريد (الهواء الموجود في الغرفة).

تعليم_الجزائر

وحدات (بي تي يو) و(إي إي آر):
تتم عملية تحديد قدرة معظم مكيفات الهواء عن طريق الوحدات الحرارية البريطانية (بي تي يو-BTU). وبشكل عام, يمكن تعريف وحدة الـ(BTU) الواحدة على أنها مقدار الحرارة المطلوب لرفع درجة حرارة باوند واحد (0.45 كغ) من الماء فهرنهايت واحد (065 درجة مئوية). وللدقة, فإن وحدة (BTU) واحدة تساوي 1.055 جول, من ذلك نجد أنّ كل طن يساوي 12 ألف (BTU).
ويمكن تقدير عمل المكيفات الهوائية النموذجية المركبة على النافذة بـ10 آلاف (BTU). وهنا, إذا ما أردنا على سبيل المثال, تكييف منزل تبلغ مساحته 2000 قدم مربع (185.8 م2), فإننا سنحتاج إلى نظام تكييف هوائي قادرٌ على تزويدنا بـ5 طن من الهواء (60 ألف BTU), بمقدار 30 (BTU) في كل قدم مربع (خذ في حسبانك أن هذه التقديرات أولية وتقريبية, الأمر الذي يفرض عليك أن تتصل بشركة متخصصة في التكييف والتبريد لقياس حاجة منزلك من الهواء المكيف).
أما بالنسبة لتقدير فعالية الطاقة (EER) الخاصة بمكيف هوائي, فيحسب عن طريق تقسيم تقدير الـ(BTU) على قدرة الواط. على سبيل المثال, إذا كان مكيف هواء بقدرة 10 آلاف (BTU) يستهلك 1200 واط, فستكون نسبة الـ(EER) 8.3 أي (10 آلاف BTU/1200 واط). وبشكل واضح, فإنك سترغب في زيادة الـ(EER) بالقدر الممكن, لكن ذلك سيرفع من ثمن المكيف بالتأكيد.
نسبية قيمة الـ(إي إي آر) المرتفعة:
لنقل أنك تمتلك خيارين بين وحدتي تكييف بقدرة 10 آلاف (BTU), إحداها تمتلك (EER) بمقدار 8.3 وتستهلك 1200 واط, والأُخرى تمتلك قدرة (EER) بمقدار 10 وتستهلك ألف واط. ولنقل أن الفارق بين وحدتي التكييف سيبلغ 100 دولار. هنا علينا أن نعرف الأمرين التاليين لمعرفة معنى مصطلح (فترة العائد):
-ما هو مقدار الساعات التقديرية التي ستعمل فيها وحدة التكييف؟
-كم تبلغ تكلفة استهلاك الكيلو واط في الساعة في منطقتك؟
لنقل أنك تخطط لشراء مكيف هواء لتكييف الهواء خلال فترة شهور فصل الصيف (أربعة شهور), وسيعمل لمدة 6 ساعات في اليوم. ولنتخيل أيضاً أن قيمة استهلاك الكيلو واط في المنطقة التي تعيش فيها تبلغ (0.10) دولار أمريكي, فإن فرق استهلاك الطاقة بين المكيفين سيبلغ (200) واط, الأمر الذي يعني أن المكيف الأقل ثمناً سيستهلك ساعة إضافية كل خمس ساعات (كيلو واط إضافي) أي (010 دولار) أكثر من الوحدة الأغلى ثمناً. وبتقدير أن الشهر يساوي 30 يوم, فستجد أنك قد استخدمت المكيف في الصيف وفقاً للعملية الحسابية التالية:
(4 شهور*30 يوم في الشهر*6 ساعات في اليوم= 720 ساعة)
والفارق بين المكيف الأرخص والأغلى خلال فترة السنة الواحدة سيكون:
(720 ساعة*200 واط/سا)*(1000 واط/كيلو واط*0.10 دولار/كيلو واط في الساعة)=14.40 دولار.
وبما أن وحدة التكييف الأكثر قيمة تزيد بـ100 دولار عن الأقل تكلفة, فإنّ ذلك سيعني أنه سيحتاج إلى حوالي 7 سنوات لمعادلة الوحدة الأقل ثمناً من حيث التكلفة.
المكيفات المقسمة:
ويعمل هذا نظام هذه المكيفات على تقسيم القسم الساخن عن القسم البارد كالشكل التالي:

تعليم_الجزائر

ويتألف القسم البارد من أنبوب التفافي بارد وصمام توسعي يتم وضعه فيفرن أو ضمن مقبض (موجّه) هوائي آخر يعمل على إدخال الهواء عبر البناء عن طريق استخدام سلسلة من القنوات. أما القسم الساخن المعروف بوحدة التكثيف, فيتمركز في خارج البناء, وفي معظم التركيبات المنزلية تبدو وحدة التكييف على هذا الشكل تقريباً:
وتتألف الوحدة من التفاف أنبوبي لولبي طويل يشابه شكل الأسطوانة. وتوجد مروحة في داخل الالتفاف الأنبوبي تعمل على نفخ الهواء عبر الالتفاف الأنبوبي. كما يوجد إلى جانب المروحة ضاغط مقاوم للعوامل الجوية إضافةً إلى بعض لوائح التحكم. وقد تم العمل على تطوير هذا النموذج بسبب انخفاض تكلفته ولأنه يحدث ضجة أقل داخل المنزل (بالطبع على حساب زيادة الضجة خارج المنزل).
يذكر أنه لا يوجد أي فرق بين هذا النظام و نظام المكيفات التي يتم تركيبها على النافذة من ناحية أسلوب العمل على الرغم من فصل القسمين الساخن والبارد عن بعضهما البعض. أضف إلى ذلك أن فعالية هذا النظام أكبر من فعالية نموذج المكيفات التي يتم تركيبها على النافذة, وذلك يعود إلى أن أنابيبه والضاغط الخاص به أكبر.
ويتم تركيب وحدة التكثيف على السطح في المخازن ومكاتب العمل, إضافةً إلى مراكز التسوق والمتاجر الكبيرة, ويعود ذلك إلى أنها عادةً ما تكون ضخمةً جداً. وقد يتم تركيب العديد من الوحدات الصغيرة فوق السطح على أن تكون مترابطة بالموجه الهوائي من الداخل (والذي قد يكون صغيراً) وذلك لتبريد منطق معينة من المبنى.
والآن لنلق نظرة على مكيفات الهواء التي تعتمد على الماء البارد.
نظام التكييف عن طريق استخدام الماء البارد:
ويتم استخدامه في المباني الكبيرة, خاصةً في المباني المتعددة الطوابق, وذلك بسبب تعرض نظام المكيفات المقسم إلى العديد من المشاكل ضمن هذه المباني. وتتمثل مشاكل نظام المكيفات المقسم في تركيب الأنبوب بين المكثف والموجه الهوائي, الأمر الذي من شأنه أن يؤدي إلى زيادة مشاكل التشحيم إذا ما كان الأنبوب طويلاً, ناهيك عن مشكلة عدم القدرة في التحكم على الأنابيب التي تحدث جراء العمل الزائد الذي تقوم به إضافةً على طولها, ما يبين لنا أنه من الضروري إيجاد حل لهذه المشكلة وذلك عم طريق استخدام نظام (الماء المبرد).
ويتمركز هذا النظام بكامله على السطح أو خلف البناء, حيث يقوم بتبريد الماء بين 40 و45 فهرنهايت (4.4 و7.2 درجة مئوية) على أن يمر هذا الماء عبر أنابيب يتم تركيبها ضمن البناء ويتم وصلها بالمقبض (الموجه) الهوائي إن احتجنا إليه. وضمن هذا النظام, لا يوجد أي حاجز عملي لطول أنبوب الماء المبرد, شريطة أن يتم عزله بشكل جيد.

تعليم_الجزائر

من خلال هذا المخطط, يمكنك أن ترى أن المكيف الهواء (في اليسار) ذو مستوىً عالٍ, كما يسمح مبادل الحرارة لفريون التبريد بتبريد الماء الذي يجري عبر جدران المبنى.
أبراج التبريد:
كل الأنظمة السابقة التي عملنا على تغطيتها إلى الآن تعمل على استخدام الهواء بالشكل الذي يسمح بفصل الحرارة عن الالتفاف الأنبوبي الخارجي. أما بالنسبة لأنظمة التكييف الكبيرة, فيمكن زيادة الفعالية بشكل كبير عن طريق استخدام نظام برج التبريد الذي يعمل على تشكيل ماء منخفض الحرارة يتم تمريره عبر مبادل الحرارة ليعمل على تبريد الأنابيب الالتفافية الساخنة الخاصة بوحدة تكييف الهواء. وبشكل أولي, من المؤكد أن ثمن هذا النظام أكبر من الأنظمة الأُخرى, لكن عملية ادخار الطاقة ستكون أكثر فعالية بمرور الوقت (خاصة في المناطق ذات الرطوبة المنخفضة), الأمر الذي سيعدل من ارتفاع تكلفته.

تعليم_الجزائر

وعلى اختلاف حجم وأشكال أبراج التبريد, لكنها كلها تعمل بنفس المبادئ:
1-يعمل برج التبريد على نفخ الهواء ضمن الأنابيب التي تجري فيها المياه, الأمر الذي من شأنه أن يعمل على تبخير قسم من الماء.
2-وبشكل عام, يتم تقطير الماء عبر شبكة بلاستيكية غشائية ثخينة مفتوحة.
3-يتم نفخ الهواء عبر الشبكة بزاوية صحيحة على مجرى الماء.
4-تقوم عملية التبخير بتبريد مجرى المياه.
5-تعمل أبراج التبريد على إضافة الماء باستمرار إلى النظام لتعديل الاختلاف الذي تحدثه خسارة قسم من الماء جراء عملية التبخير.
الرطوبة والضغط الجوي كعوامل أساسية:
يعتمد مقدار التبريد الناجم عن برج التبريد على رطوبة الهواء النسبية وعلى الضغط الجوي أيضاً. فعلى سبيل المثال, لو قدرنا أن درجة الحرارة تبلغ 95 فهرنهايت (35 درجة مئوية) وكان الضغط الجوي يبلغ 29.92 إنش (ضغط مستوى البحر الطبيعي), وقد بلغت نسبة الرطوبة الجوية إلى 80 بالمئة, فإنّ درجة حرارة الماء الموجودة ضمن برج التبريد ستنخفض حوالي 6 درجات فهرنهايت لتصل إلى 89 فهرنهايت (3.36 درجة مئوية لتصل إلى 31.7 درجة مئوية).
وإذا كانت الرطوبة النسبية تقدر بـ50 بالمئة فإنّ درجة حرارة الماء ستنخفض 15 فهرنهايت لتصل إلى 80 فهرنهايت (8.4 درجة مئوية لتصل إلى 26.7 درجة مئوية).
ولو افترضنا أن نسبة الرطوبة تقدر بـ20 بالمئة, فإنّ درجة حرارة الماء ستنخفض 28 فهرنهايت لتصل إلى 67 فهرنهايت (15.7 درجة مئوية لتصل إلى 19.4 درجة مئوية). يذكر أن انخفاضات درجة الحرارة البسيطة تؤثر بشكل كبير على عمليات استهلاك الطاقة.
وفي الوقت الراهن, يتم استخدام أبراج التبريد ضمن العديد من مكاتب العمل وحرم الجامعات إلى أن أصبحت ضرورية وحيوية ضمن هذه المباني, حيث يتم تمرير الماء البارد عبر أنابيب تجري تحت الأرض لعدة أميال. والآن, من المؤكد أنك ستعرف أنك ترى أمامك برج تبريد عندما تمر خلف مبنىً وتجد وحدة تكييف تحتوي على مقدار كبير من الماء الذي يمر عبر شبكة بلاستيكية.


التصنيفات
العلوم الهندسية

خزان التمدد ,فاصل الهواء,سخانات من flamco

كنت قد وعدت أخوة كرام بتحميل ملف يحوي كتالوجات لخزانات التمدد وفاصل الهواء
ولكني نسيت في أي المواضيع وعدت وتعبت اجد الموضوع
وهاانذا احمله في موضوع جديد ومنفصل وبه برنامج لحسابها وتصميمها واظنه نادر
فلكم العتبى ان تاخرت او اخلفت موعدي
لكن (زهرية عشانك يا …)
أي استفسارات
أي أسئلة
كيف ندخل المدخلات ووين المخرجات
ووين المراجع
والبرنامج ماشغال
ما حا أجيب عليكم
وواحد يقرأ ويجي يشرح لينا

أخوكم دوما /عبدالعاطي بدري

http://ifile.it/y46ue25/Flamco%20Export%20%28D%29.rar


التصنيفات
الميكانيكا الكلاسيكية

الرصاصة والهواء

مقاومة الوسط

الرصاصة والهواء

يعلم الجميع ان الهواء يعرقل انطلاق الرصاصة ,ولكن القليلين فقط , بامكانهم ان يتصوروا بوضوح مدى قوة تلك التأثيرات المعرقلة الناتجة عن الهواء ومعظم الناس يميل الى التفكير بأن وسطاً رقيقا كالهواء
الذي لا نحس به عادةً ليس بأستطاعته عرقلة الانطلاق السريع لرصاصة مسدس او بندقية يأي قدر ملحوظ …
ولكننا لو ركزنا في الامر لفهمنا ان الهواء يشكل عقبة خطيرة جدا بالنسبة للرصاصة . ان القوس الذي يمثل الطريق الذي يمكن ان تقطعه الرصاصة في حالة عدم وجود المحيط الجوي (الهواء). وعندما تنطلق الرصاصة من سبطانة البندقية (بزاوية 45 درجة وبسرعة ابتدائية قدرها 620 كم /ثا فانها ترسم قوسا كبيرا جدا يباغ ارتفاعه 10 كم وتقطع مسافة افقية قدرها 40 كم وفي الواقع ,فأن الرصاصة في الضروف المذكورة لا ترسم إلا قوساً صغيراً نوعا ما , ولا تقطع ألا مسافة تقدر ب 4 كم .
والقوس الصغير ليست له قيمة اذا ما قورن بالقوس الاول . تلك هي نتيجة مقاومة الهواء
اذا لم يكن ثمة هواء لأمكن رمي هدف على بعد 40 كم

المصدر …. ياكوف بيريلمان
الفيزياء المسلية
http://www.hazemsakeek.com/vb/showthread.php?15815