نظام التهوية الميكانيكية

تاريخيًا ، كان يتم تهوية الهياكل باستخدام الوسائل الطبيعية ، مثل فتح نافذة أو باب للسماح بدخول الهواء النقي إلى الفضاء. ومع ذلك ، مع تزايد منهجيات ختم الهواء في الارتفاع ، فإن هذه الطريقة غير كافية. أدخل التهوية الميكانيكية ، والتي توفر العديد من الخيارات لتحريك الهواء الداخلي القديم والهواء الخارجي النقي بالداخل. تشمل الأنواع المختلفة العادم والتزويد والاستعادة المتوازنة للطاقة.

في هذا المستند التعريفي التمهيدي الموجز ، سنلقي نظرة على كل خيار من خيارات التهوية الميكانيكية ، ونناقش كيفية عملها وفوائدها وأي مخاوف موجودة. سنصل إلى “كيف وماذا” من التهوية ، ولكن لنبدأ بـ “لماذا”. لماذا نحتاج حتى إلى التهوية في المقام الأول؟ الجواب هو دعم صحة ورفاهية شاغلي الأماكن المغلقة من خلال تحسين جودة الهواء الذي يتنفسونه.

زيادة تسرب الهواء ونقص IAQ

نظرًا لأن المباني تصبح أكثر إحكامًا لتوفير الطاقة ، فإن النتيجة غير المقصودة هي تراكم الملوثات المتولدة داخليًا والتي تسبب نقصًا في جودة الهواء الداخلي (IAQ). يعد نقص IَAQ مشكلة خطيرة في جميع المباني لأنه يؤثر سلبًا على صحة شاغلي الأماكن المغلقة والوظيفة المعرفية والإنتاجية والرفاهية.

يمكن أن يكون الهواء الداخلي في المساكن غير صحي تمامًا. في الواقع :

• يتلقى الشخص العادي 72٪ من تعرضه للمواد الكيميائية في المـنزل.
• قد تكون مستويات الملوثات في الأماكن المغلقة من مرتين إلى خمس مرات – وأحيانًا أكثر من 100 مرة – أعلى من المستويات الخارجية.
• تشكل الكميات الكبيرة من ملوثات الهواء الداخلية مصدر قلق خاص لأن معظم الناس يقضون حوالي 90٪ من وقتهم في الداخل.
• يعد تلوث الهواء الداخلي من أهم خمسة مخاطر بيئية على الصحة العامة.

نقص IَAQ له العديد من الآثار الضارة. وهي تشمل المشكلات الصحية قصيرة المدى ، مثل الحساسية والصداع والربو ، بالإضافة إلى المشكلات طويلة الأمد مثل السرطان وأمراض الكبد وتلف الكلى. كما حدد مختبر هارفارد وبيركلي أن نقص IَAQ يمكن أن يسبب ضعفًا إدراكيًا. في إحدى دراساتهم ، وجدوا أن ثاني أكسيد الكربون (CO2) يمكن أن يؤثر سلبًا على التفكير في المستويات التي يتعرض لها معظم الأمريكيين بشـكل روتيني في الداخل.

أفضل طريقة لتحسين IَAQ هي عن طريق التهوية المتزايدة والمتوازنة. طالما أن الهواء الخارجي النقى الذي يتم التحكم فيه بشـكل كافٍ ويتم استنفاد الهواء الداخلي القديم ، فسيتم تحقيق بيئة داخلية عالية الجودة. تدعم جمعية الرئة الأمريكية هذه الفكرة وتنص على أن التهوية المناسبة ضرورية للحفاظ على الهواء نقيًا وصحيًا داخل المنازل.

إذا استخدمنا قوة المراوح لتوفير الهواء النقى في المبنى أو الغرفة ، فهذا يعني أن لدينا نظام تهوية ميكانيكي. تستخدم هذه الأنظمة مراوح مثبتة في مجاري الهواء أو مباشرة في النوافذ أو الجدران. تقوم المراوح بإخراج الهواء الملوث إلى المحيط وتزويد الغرفة بهواء نقي. تتوفر انواع مختلفة من التهوية الميكانيكية ، والتى يمكن استخدامها لأغراض مختلفة.

لاختيار النظام ، ينبغي للمرء أن يأخذ في الاعتبار المناخ ومستوى وأنواع الملوثات. على سبيل المثال ، في المناخات الحارة والرطبة ، قد يكون من الضروري تقليل أو منع التطفل بدلاً من الضـغط الخلالي (والذي ، عندما يخترق الهواء الساخن والرطب جدارًا أو سقفًا أو أرضية من داخل مبنى به واجهات سطح بارد). في هذه الحالات ، غالبًا ما يتم استخدام نظام تهوية ميكانيكي ذو ضغط إيجابي. على العكس من ذلك ، في المناخات الباردة ، يجب تجنب التسرب ، ويجب استخدام التهوية بالضغط السلبي لمنع التكثيف المتوسط. غالبًا ما يستخدم نظام الضـغط السلبي لغرفة بها ملوثات منتجة محليًا ، مثل الحمام أو المرحاض أو المطبخ.

في نظام الضـغط الإيجابي ، تكون الغرفة تحت ضغط إيجابي ، ويتسرب هواء الغرفة من خلال تسرب في الغلاف أو الفتحات الأخرى. في نظام الضـغط السلبى ، يكون المكان تحت ضغط سلبي ، ويتم تعويض هواء الغرفة عن طـريق “امتصاص” الهواء الخارجى.

فيما يلي ، يتم توضيح انواع مختلفة من أنظـمة التهوية الميكانيكية والاختلافات بينها.

هناك أربعة انواع من التهوية الميكانيكية ، والتى يمكن استخدامها في مواقف مختلفة. هذه الأنواع هي أنظـمة تهوية للعادم فقط وأنظمة تهوية للإمداد فقط وأنظمة تهوية متوازنة وأنظمة استعادة الطاقة. فيما يلي ، يتم وصف كل نوع بشـكل شامل.

أحد مجموعات التهوية الميكانيكية الفرعية هو نظام العادم الوحيد. يعتمد مبدأ عمل هذا النظام على إزالة الضـغط من المبنى. غالبًا لا يحتوي على أي مكون معين لسحب الهواء الخارجى إلى الغرفة. من خلال تقليل ضغط الهواء الداخلي تحت ضغط الهواء الخارجى ، سيدخل الهواء الخارجى إلى الغرفة من خلال التسربات في الجدران والنوافذ.

نظام تهوية العادم مناسب للمناخات الباردة. إذا استخدمنا هذا النظام في فصول الصيف الدافئة والرطبة ، فقد يؤدى الضـغط المنخفض إلى سحب الرطوبة إلى تجاويف المبني والجدار ، حيث قد يتسبب في تلف الرطوبة بسبب التكثيف.

النظام المقترح سهل الاستخدام نسبيًا ولا يتطلب تثبيتًا كبيرًا. عادةً ما تتكون من مروحة واحدة متصلة بنقطة عادم منزلية مركزية. لذلك ، فإن تكلفة التشغيل منخفضة بما يكفي وتجعل النظام أكثر اقتصادا.

هناك خيار آخر لتوصيل المروحة وهو ربطها بالمجاري من الغرف المختلفة – خاصة الغرف التي تحتوي على المزيد من الملوثات ، مثل الحمامات والمطابخ. يمكن تثبيت بعض فتحات التهوية السلبية القابلة للتعديل على النوافذ والجدران لتوفير المزيد من الهواء النقى وعدم الاعتماد فقط على التسربات في مظاريف المبني.

يتمثل أحد مصادر القلق في استخدام أنظـمة تهوية العادم في جذب الملوثات ، إلى جانب الهواء النقى ، إلى المـنزل. على سبيل المثال ، بالإضافة إلى سحب الهواء الطلق النقى ، فقد يسحبون غازات المداخن من الموقد إلى الفضاء الداخلي.

علاوة على ذلك ، يمكن أن تسبب أنظـمة تهوية الـعادم نفقات تدفئة وتبريد أعلى مقارنة بأنظمة تهوية استعادة الطاقة لأن هذه الأنواع لا تخفف أو تقضي على الرطوبة من الهواء الخارجى قبل دخولها إلى المـنزل.

يستـخدم نظام تهوية الامداد مروحة للضغط على الهواء الداخلي وإجبار الهواء الخارجى على دخول المبني. يتسرب الهواء الملوث في الغرف من خلال قنوات مروحة الـعادم والتسريبات المحتملة في غلاف المبني.

يسمح هذا النوع من التهوية الميكانيكية بتحكم أفضل في الهواء الداخل مقارنة بتهوية العـادم. من خلال الضـغط على المـنزل ، تقلل تهوية الامداد من فرصة دخول الملوثات إلى الغرفة وتمنع إعادة صياغة غازات الاحتراق المنتجة في المواقد والتطبيقات الأخرى. كما أنها تسمح بتجفيف الهواء الداخل إلى المنـزل وتصفيته لإزالة الغبار.

يُظهر نظام تهوية الامداد الصناعي أداءً أفضل في المناخات الحارة والمختلطة لأن الضـغط على الهواء الداخلي قد يؤدى إلى بعض صعوبات الرطوبة في الشتاء البارد.

في فصل الشتاء ، يسمح نظام التهوية بالإمداد للهواء الداخلي الساخن بالتسرب من خلال الفتحات غير المقصودة في السقف أو الجدار الخارجى. إذا كان الهواء الداخلي رطبًا بدرجة كافية ، فقد تتكثف بعض الرطوبة في بعض أجزاء الجدار الخارجى ، مما يسبب التعفن والعفن.

مثل انظمة تهوية العـادم ، فإن انظمة تهوية الامداد لا تخفف أو تقضي على الرطوبة قبل دخول المـنزل. لذلك ، قد تسبب المزيد من تكاليف التدفئة والتبريد مقارنة بأنظمة التهوية لاستعادة الطاقة. نظرًا لأن الهواء يدخل المنزل في أماكن منفصلة ، فقد يكون من الضروري خلط الهواء الخارجى بالهواء الداخلي قبل التسليم لمنع الهواء البارد من السحب في الشتاء. هناك خيار آخر يجب مراعاته وهو سخان مجرى الهواء الداخلي ، ولكنه قد يتسبب في المزيد من تكاليف التشغيل.

نوع آخر من أنظمه التهوية الميكانيكية هو نـوع التهوية المتوازنة. لا يعمل نظام التهوية المتوازنة المصمم بشـكل صحيح على خفض ضغط الهواء الداخلي ، مثل تهوية الـعادم ولا يضغط عليه ، مثل تهوية الإمداد. حتى نظام التهوية يدخل الهواء الخارجى النقى والعادم الملوث داخل الهواء بكميات متساوية تقريبًا. غالبًا ما يستـخدم هذا النظام نظامي مجاري الهواء ومروحتين للقيام بعمله بشـكل جيد. إذا تم وضع فتحات التهوية والعادم في المواضع المناسبة ، فإن نظام التهوية المتوازن يسهل التوزيع الصحيح للهواء النظيف.

تم تصميم نظام تكييف هـواء متوازن نموذجي لتوفير الهواء النقى لغرف النوم وغرف المعيشة ، حيث يقضي الناس معظم الوقت. يزيل الهواء من الأماكن التي تتولد فيها معظم الرطوبة والملوثات ، مثل المطبخ والحمام وغرفة الغسيل أيضًا.

مثل أنظـمة تهوية العـادم والتزويد ، وهما نوعان شائعان من التهوية الميكانيكية ، فإن النظام المتوازن لا يخفف أو يزيل الرطوبة قبل دخول الغرفة. ومع ذلك ، فإنهم يستخدمون المرشحات والقضاء على الغبار من الهواء الخارجى قبل دخول المنزل.

يمكن تركيب أنظـمة تهوية متوازنة في جميع المناخات. ومع ذلك ، فهي أكثر تكلفة بسبب استخدام مروحتين وأنظمة مجاري الهواء.

تهوية استعادة الطاقة هي مجموعة فرعية أخرى من نظام التهوية الميكانيكية. إنها تعد طريقة تهوية محكومة لتقليل الطاقة المهدرة ونقل الحراره من هـواء العـادم الدافئ إلى هـواء الإمداد البارد. بهذه الطريقة ، تنخفض تكلفة تدفئة الهواء المهواة بشـكل كبير.

عادة ما يكون هذا النـظام أغلى من انواع التهوية الأخرى نظرًا لأنه أكثر تعقيدًا في المكونات والتركيب. تستخدم بعض أنظمة استعادة الطاقة مجاري الهواء الحالية لإدارة النفقات. كما أن لديها كثافة صيانة أكبر وتستهلك المزيد من الطاقة الكهربائية.

بشـكل عام ، أنت بحاجة إلى مجرى إمداد وعودة لكل غرفة منفصلة. يجب أن تكون القنوات قصيرة ومستقيمة لتقليل انخفاض الضـغط. علاوة على ذلك ، تساعد القناة ذات الحجم الصحيح على تقليل انخفاض الضغط في النظام وتحسين الأداء.

من النقاط الحاسمة في استخدام أنظـمة استعادة الطاقة في المناخات الباردة أن التجميد وتكوين الصقيع يمكن أن يضر بالنظام ، وخاصة المبادلات الحرارية. لذلك ، يجب منعهم من التجمد وتشكيل الصقيع عن طـريق الأجهزة المدمجة.

بالإضافة إلى ذلك ، يجب علينا تنظيف تهوية استعادة الطاقة بانتظام لمنع تدهور معدلات التهوية واستعادة الحـرارة ومنع العفن والبكتيريا من التكون على أسطح المبادلات الحرارية.

كل نـوع من أنظمة التهوية الميكانيكية ، مثل الأنظمة الأخرى ، له مزايا وعيوب محددة. بدلاً من إيجابيات وسلبيات كل نـوع من أنواع أنظمة التهوية الميكانيكية ، يتم سرد بعض الفوائد العامة أدناه:

• يمكن دمجها بسهولة مع نظام تكييف الهواء.
• الرطوبة الداخلية ودرجة الحرارة الداخلية تحت السيطرة بسهولة.
• يمكن إضافة نظام الترشيح إلى نظام التهوية الميكانيكية.
• بغض النظر عن درجة الحرارة المحيطة والرياح ، يمكن الوصول إلى معدل التدفق المطلوب باستمرار.
• أنت فقط بحاجة للكهرباء حتى تعمل.
• يمكن التحكم في اتجاه تدفق و تبادل الهواء.

على الرغم من كل المزايا التي يتمتع بها نظام التهوية الميكانيكية ، لا يمكننا أن نغض الطرف عن عيوبه. بعض نقاط الضعف تلك مذكورة أدناه:

إذا تجاهلت اعتبارات التثبيت ، فقد يؤدى التثبيت غير المناسب لنظام تهوية ميكانيكي إلى زيادة تكاليف الصيانة بشكل كبير.

• قد يكون دعم التهوية الميكانيكية لمنشأة حرجة غير معقول اقتصاديًا.
• غالبًا ما يؤدي انقطاع خدمة المرافق أو فشل المعدات إلى مقاطعة التشغيل المنتظم لنظام التهوية الميكانيكية.
• بسبب هذه المشاكل ، قد تتسبب أنظمة التهوية الميكانيكية في انتشار التلوث في المنطقة بدلاً من أن تكون أداة أساسية لتوفير هواء صحي. لذا كن حذرًا في توظيفهم

ما الفرق بين التهوية الميكانيكية والتنبيب؟

غالبًا ما يحدث التنبيب والتهوية الميكانيكية معًا ، لكنهما ليسا متشابهين. عندما يقوم مقدم الخدمة بالتنبيب ، فإنه يضع أنبوبًا أسفل حلقك في مجرى الهواء (القصبة الهوائية). بعد ذلك ، سيقوم مقدم الخدمة بتوصيل الأنبوب الموجود في حلقك بجهاز التنفس الصناعي. أحيانًا يوصلك قناع الوجه بجهاز التنفس الصناعي ولا تحتاج إلى التنبيب.

يستخدم مقدمو الخدمة أجهزة التنفس الصناعي لدعم تنفسك عندما لا تستطيع التنفس بمفردك. التهوية الميكانيكية:

يمكن أن تعطيك الأكسجين.

يساعد على إزالة ثاني أكسيد الكربون حتى لا يتراكم.

يمنع أجزاء من رئتيك من الانهيار بسبب نقص الضغط.

قد تحتاج إلى تنفس ميكانيكي:

أثناء الجراحة. يمكن أن يؤدي التخدير العام إلى صعوبة التنفس بشكل كافٍ لوحدك.

إذا كنت تعاني من أمراض أو عدوى معينة في الرئة.

في حالة طبية طارئة تسد مجرى الهواء أو تعيق تنفسك.

إذا كنت تعاني من إصابات أو حالات معينة في الدماغ. قد لا يتواصل عقلك بشكل جيد مع بقية جسمك ، بما في ذلك رئتيك ، للسماح لك بالتنفس بشكل صحيح.

إذا كنت تعاني من أي حالات تؤدي إلى احتواء الدم على كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون (فرط ثنائي أكسيد الكربون) أو نقص الأكسجين في الدم (نقص الأكسجة في الدم).

لمنعك من دخول السوائل عن طريق الخطأ إلى رئتيك (الشفط).

• متلازمة الضائقة التنفسية الحادة (ARDS).
• التهاب رئوي.
• COVID-19 وأمراض الجهاز التنفسي الأخرى.
• مرض الانسداد الرئوي المزمن (COPD).
• سكتة دماغية.
• إصابات في الدماغ.
• غيبوبة.
• الحساسية المفرطة.