تكييف الهواء

تكييف الهواء يشير إلى تبريد وتجفيف الهواء للراحة الحرارية. وفي أوسع معانيه، يمكن أن يشير المصطلح إلى أي شكل من أشكال التبريد، التدفئة، التهوية أو التطهير التي تغير حالة الجو. ومكيف الهواء هو جهاز، نظام، أو آلية مصممة لتحقيق الاستقرار في درجة حرارة الجو والرطوبة داخل منطقة (يستخدم في التبريد والتدفئة حسب صفة الهواء في وقت معين)، وعادة ما تستخدم دورة التبريد ولكن في بعض الأحيان يستخدم التبخر، الشائع أكثر في التبريد المريح في معظم المباني والسيارات.

أستخدمت أول مكيفات الهواء والثلاجات غازات سامة أو قابلة للاشتعال مثل الأمونيا، كلوريد ميثيل، والبروبان الذي يمكن أن يؤدي إلى الحوادث القاتلة إذا تسرب. أنشأ توماس ميدجلى الاب أول غاز كلوروفلوروكربون، غاز الفريون، في عام 1928. كان المبرد أكثر أمانا بالنسبة للبشر ولكن تبين فيما بعد انه مضر للغلاف الجوي واستنفاذ طبقة الأوزون في الستراتوسفير. وشملت الآثار البيولوجية الناتجة عنه الزيادة في سرطان الجلد، والأضرار التي لحقت النباتات، والنقص في عوالق المحيطات.

فريون هي علامة تجارية لشركة دو بونت لأي كلوروفلوروكربون، أي مهدرج مركبات الكربون الكلورية فلورية (مركبات الكربون الهيدروكلورية فلورية، أو مركبات الهيدروفلوروكربون المبرد) واسم كل من بينها يحوي عدد يشير إلى التكوين الجزيئي ( R11،  S12،  S22،  R134A). التركيبة الأكثر استخداما في التوسع المنزلي المباشر والتبريد المريح هي الهيدروكلوروفلوروكربون المعروفة باسم R12. وستتوقف تدريجيا في المعدات الجديدة بحلول عام 2020. R12 هو التركيب الأكثر شيوعا في السيارات المستخدمة في الولايات المتحدة حتى عام 1994 عندما تحولت الغالبية إلى R134A .
R11 وR12 لم يعودوا يصنعوا في الولايات المتحدة لهذا النوع من التطبيق. وتم تطوير العديد من المبردات التي لا تستنفد الأوزون كبدائل، منها R-410A، التي اخترعها هانيويل (سابقا AlliedSignal) في بافالو في نيويورك والتي تباع باسم Genetron (R) AZ-20 وكان كاريير هو أول من يستخدمها تجاريا تحت الاسم التجاري Puron.

يستمر الابتكار في مجال التكنولوجيات وتكييف الهواء، مع التركيز الكبير الآن على كفاءة الطاقة، وتحسين نوعية الهواء الداخلي.
إن الحد من آثار تغير المناخ هو أحد المجالات الهامة للابتكار، لأنه بالإضافة إلى انبعاثات غازات الدفيئة المرتبطة باستخدام الطاقة، فإن مركبات الكربون الكلورية فلورية، ومركبات الكربون الهيدروكلورية فلورية ومركبات الهيدروفلوروكربون هي غازات دفيئة قوية إذا تسربت إلى الغلاف الجوي.
على سبيل المثال، R22 (المعروف أيضا باسم الهيدروكلوروفلوروكربون 22) لديه إمكانية للاحترار العالمي نحو 1،800 ثاني أكسيد الكربون (2) .
وكبديل للمبردات التقليدية، أقترحت البدائل الطبيعية مثل أول أكسيد الكربون 2 (R 744).

يقسّم مهندسو تكييف الهواء تطبيقات تكييف الهواء إلى تطبيقات راحة وأخرى عملية.

تطبيقات الراحة تهدف إلى توفير بيئة في المباني المغلقة تبقى ثابتة نسبيا في معدل يفضله البشر بالرغم من التغييرات في الجو الخارجي أو في أحمال الحرارة الداخلية.

يسمح أيضا تكييف الهواء أن تكون المباني أطول حيث ان سرعة الرياح تزيد مع الارتفاع، مما يجعل التهوية الطبيعية غير عملية لتلك البنايات الشاهقة. تطبيقات الراحة لمختلف أنواع المباني مختلفة إلى حد كبير ويمكن تصنيفها على النحو التالي:

 ١- المباني السكنية منخفضة الارتفاع وتشمل، منازل العائلة الواحدة، المباني ذات الطابقين، والمباني السكنية الصغيرة
  2- المباني السكنية الشاهقة، مثل مباني السكن الجامعي الطويلة والمباني السكنية
  3-المباني التجارية التي يتم بناؤها للتجارة، وتشمل المكاتب والمراكز التجارية ومراكز التسوق، والمطاعم، الخ.
  ٤-المؤسسات والمباني، التي تشمل المستشفيات الحكومية والأكاديمية، وما إلى ذلك.
  ٥-المساحات الصناعية حيث تنشد الراحة الحرارية العاملين.

بالإضافة إلى المباني يمكن استخدام تكييف الهواء في العديد من أنواع وسائل النقل مثل السيارات وغيرها من المركبات والقطارات والسفن والطائرات والمركبات الفضائية.
 بالرغم من أن البيئة تكون في مستوى الراحة، ولكن تحدد الظروف احتياجات عملية وليس تفضيلات البشر. وتشمل التطبيقات العملية :

  1-غرف عمليات المستشفيات، وفيها ينقى الهواء لمستويات عالية للحد من مخاطر العدوى ويتم التحكم في الرطوبة للحد من جفاف المريض. على الرغم من درجات الحرارة في كثير من الأحيان تكون في مستوى الراحة، إلا أن بعض الإجراءات الخاصة مثل جراحة القلب المفتوح تتطلب درجات حرارة منخفضة (حوالي 18 درجة مئوية، 64 فهرنهايت)، ومثل الأطفال الرضع الذين يحتاجوا لدرجات الحرارة مرتفعة نسبيا (حوالي 28 درجة مئوية (82 فهرنهايت).
 ٢-غرف الأبحاث التي تنتج الأدوية، وما شابه ذلك، حيث تتطلب مستويات عالية جدا من نظافة الهواء والتحكم في درجة الحرارة والرطوبة اللازمة لنجاح العملية.
 3- مرافق تربية الحيوانات المختبرية. وبما أن العديد من الحيوانات تتكاثر عادة في فصل الربيع فقط، يتم احتجازهم في غرفة تشبه ظروفها فصل الربيع طوال السنة فيمكن أن يتكاثروا على مدار السنة.
  ٤-تكييف هواء الطائرات. وإن كان شكليا، يهدف إلى توفير الراحة للمسافرين ومعدات التبريد, ويشكل تكييف الهواء في الطائرات تحديا من نوع خاص بسبب تغيير ارتفاع الكثافة المرتبط بالتغيرات في ارتفاع الرطوبة ودرجة حرارة الهواء الخارجي.
٥-مراكز البيانات
٦- مصانع النسيج
 ٧- مرافق الاختبار البدني
   ٨- النباتات الزراعية ومناطق الزراعة
  ٩-  المنشآت النووية
    ١٠-المختبرات الكيميائية والبيولوجية
   ١١- المناجم
  ١٢-  البيئات الصناعية
   ١٣- طهي المواد الغذائية ومناطق تصنيعها

في كل من تطبيقات الراحة والعملية قد يكون الهدف ليس فقط التحكم في درجة الحرارة، ولكن أيضا الرطوبة ونوعية الهواء والحركة الجوية من مكان إلى مكان.