موقع المهندس موقع المهندس بيت كل مهندس 
أنظمة التهوية الميكانيكية
تحل محل التهوية الطبيعية
30% من المباني معتلة بضعف التهوية
يميل العديد منا إلى التفكير في التهوية بأنها تحرك الهواء داخل مبنى ما، أو إدخال الهواء من الخارج، إلا أن التهوية هي في الواقع مزيج من العمليات ينتج عنها تزويد الهواء وإزالته من داخل مبنى ما.
وتشتمل هذه العمليات بشكل نموذجي على جلب الهواء من خارج المبنى وتكييف وخلط الهواء الخارجي مع بعض أجزاء الهواء الداخلي، وتوزيع هذا الهواء المختلط أو الممزوج في كافة أنحاء المبنى، ونفث (إطلاق) بعض أجزاء الهواء الداخلي إلى الخارج.
إن نوعية وجودة الهواء الداخلي قد تكون واحدة أو أكثر من هذه العمليات غير كافية وعلى سبيل المثال، فإن ثاني أكسيد الكربون (وهو غاز ينشأ عندما يتنفس الناس)، قد يتراكم في فسحات المبنى في حالة عدم جلب كميات كافية من الهواء الخارجي إلى داخل المبنى وتوزيعها في كافة أرجائه.
إن ثاني أكسيد الكربون هو بديل للملوثات الداخلية التي بمكن أن تجعل سكان (شاغلي) المبنى يشعرون بالنعاس ويتعرضون للصداع، أو يعملون بمستويات منخفضة من النشاط. وهناك العديد من المصادر المحتملة لتلوث الهواء الداخلي، التي يمكن أن تقوم بشكل منفرد أو بشكل ممزوج، بإنتاج آثار صحية سلبية.
ومع ذلك، فإن التصميم والتشغيل والصيانة الصحيحة والملائمة لنظام التهوية هي أمور جوهرية في توفير هواء داخلي خال من تراكمات الملوثات الضارة.
لقد تم تصميم أنظمة ميكانيكية للتدفئة والتهوية وتكييف الهواء، لتوفير الهواء بمستويات مريحة من درجات الحرارة والرطوبة، خالية من التراكمات الضارة في حين أن التدفئة وتكييف الهواء هما نسبياً عمليتان مباشرتان إلا أن العمليات الأكثر تعقيداً التي تشتمل عليها التهوية هي الأكثر أهمية في تحديد نوعية الهواء داخل مبانينا.
يتم تلوث الهواء الداخلي من تراكم الملوثات التي تأتي أساساً من الداخل ويمكن للملوثات الضارة الناشئة من مصادر متنوعة أن تساهم في العلل المتعلقة بالمباني، والتي لها أسباب يمكن التعرف عليها بوضوح مثل داء المحاربين القدامى.
كما أن أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء التي لا يتم تشغيلها أو صيانتها بطريقة صحيحة يمكن أن تساهم في متلازمة داء المباني.
ولهذه المتلازمة أعراض طبيعية دون وجود أسباب يمكن التعرف عليها بوضوح.
وتشتمل بعض هذه الأعراض على أغشية مخاطية جافة وعلى تهيج في العينين والانف والحنجرة.
إن هذه الاضطرابات تؤدي إلى زيادة أيام مرض الموظفين وإنخفاض كفاءة العمل.
تقدر إحدى اللجان التابعة لمنظمة الصحة العالمية أن ما يعادل 30% من المباني الجديدة أو التي يتم تجديد بنائها قد تنطوي على معدلات مرتفعة بشكل غير عادي من الشكاوى المتعلقة بالمباني المعتلة.
وفي حين أن ذلك كثيراً ما يكون مؤقتاً، إلا أن بعض المباني تعاني من مشاكل طويلة الأمد لا تزول بسرعة، حتى بعد إجراء إصلاحات عليها، ويفيد المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية بأن التهوية الضعيفة تعتبر عاملاً هاماً يساهم في العديد من حالات المباني المعتلة.
أن مكافحة التلوث في المنشأ أهم إستراتيجية فعالة للمحافظة على نقاء الهواء الداخلي.ومع ذلك، فإن التحكم أو التخفيف من كافة مصادر التلوث لا يكون دائماً ممكناً أو عملياً.
وتعتبر التهوية، سواء كانت طبيعية أو ميكانيكية، ثاني أهم أسلوب فعال لتوفير هواء داخلي مقبول.
في الماضي، كانت تتوفر في معظم المباني نوافذ يمكن فتحها، وكانت تهوية غرفة فاسدة الهواء تعتبر ممارسة عادية.
إضافة إلى ذلك كانت التفاوتات في ضغط الهواء الداخلي والخارجي توفر تهوية بواسطة حركة الهواء من خلال التسربات في هيكل المبنى.
ولكن في وقتنا الحاضر يتم تشييد مباني المكاتب الحديثة بدون نوافذ قابلة للحركة، ويتم إستخدام أنظمة التهوية الميكانيكية لإستبدال الهواء الداخلي بإمداد من الهواء الخارجي تتراوح من 15 إلى 60 قدماً مكعباً في الدقيقة للشخص الواحد.
تعمل الأساليب التي تنطوي عليها التهوية على التخفيف من الملوثات. وعموماً، فإن زيادة المعدل الذي يتم بموجبه تزويد المبنى بالهواء الخارجي تؤدي إلى تخفيض مشاكل الهواء الداخلي.
كذلك، فإن الأساليب الأخرى التي تنطوي عليها التهوية لها نفس الأهمية، إن المباني التي تتمتع بمعدلات تهوية عالية قد تعاني من مشاكل الهواء الداخلي بسبب التوزيع المتفاوت للهواء، أو التهوية الطاردة غير الكافية، وحتى في مبنى جيد التهوية، فقد تتواجد مصادر ملوثة قوية تتسبب في إفساد نوعية الهواء الداخلي، وكلما كان مثل هذا المصدر أقرب إلى مروحة الشفط، كلما كانت التهوية أكثر فعالية، علماً أن التهوية الشفط المحلي (التهوية الطاردة)، وعلى سبيل المثال، غطاء الدخان الكيماوي، هي الأكثر فعالية، ومن ضمن الممارسات الجيدة توفير أنظمة شفط (طرد) مستقلة في الأماكن التي تستخدم فيها ماكينات التصوير (النسخ) أو المذيبات، إن توفير شفط موضعي لهذه المصادر المعينة يمكن أن يؤدي إلى تخفيض الكمية الإجمالية للتهوية الطاردة اللازمة للمبنى.
كما سبق ذكره، فإن نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء الذي يتم تصميمه وتركيبه وتشغيله وصيانته بطريقة صحيحة، يمكن أن يعزز جودة الهواء الداخلي، وعندما لا يتم إتباع إجراءات سليمة، فقد تنتج عن ذلك مشاكل تتعلق بالهواء الداخلي، وقد تم فيما يلي بحث بعض المشاكل العامة والحلول المناسبة لها.
إن التصاميم التي تحدد تشغيل نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء على أساس تدفق منخفض أو معاق أثناء أجزاء معينة من النهار تجاوباً مع احتياجات التكييف الحراري (كما هو الحال في العديد من المنشآت التي تشتمل على حجم متغير من الهواء) قد تسبب مستويات مرتفعة من الملوثات الداخلية وتفسد عملية إزالة الملوثات.
لذلك، يجب تحديد الحد الادني لمعدلات التهوية من خلال نظافة وتوزيع الهواء، وكذلك درجة الحرارة والرطوبة.
إن الإخفاق في الاحتفاظ بدرجة حرارة ورطوبة وحركة هواء ملائمة في مبنى ما يمكن أن يؤدي إلى قيام شاغلي المبنى بإعاقة أو تعطيل عدادات الإمداد إذا كانت تنفث هواءً حاراً أو بارداً بشكل غير مريح، مما يعطل أنماط تدفق الهواء.
إن وضع قواطع أو غيرها من الحواجز ضمن مساحة معينة يمكن أيضاً أن يفسر حركة الهواء، إضافة إلى ذلك، فإن وضع عدادات إمداد الهواء والكميات الراجعة على مسافة قريبة جداً من بعضها يمكن أن ينتج عنه توزيع غير متساو للهواء النقي وإزالة غير كافية للملوثات التي يحملها الهواء معه، لذلك يجب إتخاذ التدابير اللازمة للإحتفاظ بأوضاع حرارية مريحة ووضع عدادات الإمداد والكميات الراجعة، وكذلك الاثاث بشكل ملائم.
تشتمل منقيات الهواء على مرشح (فلتر) الافران البسيط، ومنقي الهواء الإلكتروني، والمولد الايوني.
أما المرشحات الميكانيكية، سواء كانت مستوية (مسطحة) أو مثنية، فهي فعالة.
بشكل عام تقوم المرشحات المثنية، مثل مرشحات الهواء ذات الجسيمات الدقيقة والعالية الكفاءة، بجمع الجسيمات الأصغر حجماً والقابلة للترميم. إن منقيات الهواء الإلكترونية والمولدات الأيونية تستخدم شحنة إلكترونية لإزالة الجسيمات التي ينقلها الهواء، علماً أن هذه الأجهزة يمكنها أيضاً أن تنتج الأوزون، وهو غاز مهيج للرئتين، وتحتاج جميع منقيات الهواء إلى تنظيف دوري وإلى إستبدال المرشح (الفلتر) لكي تعمل بشكل صحيح.
إضافة إلى إزالة الجسيمات، فإن بعض منقيات الهواء يمكنها إزالة الملوثات الغازية، وهذا ممكن فقط إذا كان منقي الهواء يحتوي على مادة خاصة، مثل الفحم النباتي المنشط، لتسهيل إزالة الغازات الصادرة.
من المتفق عليه بشكل عام أن الهواء الداخلي الضعيف يمكن أن يؤثر سلباً على صحة الموظفين والإنتاجية.
إضافة إلى إزالة الجسيمات، فإن بعض منقيات الهواء يمكنها إزالة الملوثات الغازية، وهذا ممكن فقط إذا كان منقي الهواء يحتوي على مادة خاصة، مثل الفحم النباتي المنشط، لتسهيل إزالة الغازات الصادرة.
من المتفق عليه بشكل عام أن الهواء الداخلي الضعيف يمكن أن يؤثر سلباً على صحة الموظفين والإنتاجية.
وقد قدرت هذه التكاليف في هذا المجال من الصناعة بعشرات البلايين من الدولارات في السنة حسب (التقرير المرفوع إلى الكونجرس حول نوعية الهواء الداخلي: 1989م).
إن التحسينات في بيئة الهواء الداخلي ينكن أن ترفع بشكل جوهري من الروح المعنوية للموظفين والإنتاجية.
لذلك، فإن إدراج ضوابط لنوعية الهواء الداخلي في إستراتيجيات التشغيل والصيانة والمحافظة على الطاقة، يعتبر من الامور الهامة.
موقع الإمداد والشفط (الطرد) في المباني:
إن فتحات الهواء المثبتة على مسافة قريبة جداً من فتحات الشفط (الطرد) الموجودة في المبنى تعمل على إعادة سحب هواء الشفط الملوث إلى داخل المبنى، مما يزيد من التلوث الداخلي.
كما أن وضع فتحات الإمداد على مقربة من مصادر التلويث الخارجية، مثل أرصفة التحميل ومواقف السيارات ومناطق الحركة المرورية المزدحمة والمداخن ومستودعات (مكبات) النفايات، يوفر ممراً سالكاً للملوثات للوصول إلى نظام التهوية في المبنى، لذلك يجب دراسة موقع جميع فتحات إمداد الهواء بعناية.
يجب أن تعمل أنظمة التدفئة التهوية وتكييف الهواء على جلب كميات كافية من الهواء الخارجي إلى الداخل.
ومع ذلك، بما أن تسخين هواء الشتاء البارد وتبريد هواء الصيف الحار هو أمر مكلف، فإن بعض مهندسي المباني يقومون بتخفيض أو إبعاد كمية الهواء الخارجية التي يتم جلبها للنظام أثناء فترات (حبات) الهواء الحار والبارد، مما يسمح بتراكم الهواء الملوث في الداخل، الأمر الذي يسبب تزايد التراكمات الملوثة.
لذلك، يجب توفير إمداد متواصل من الهواء النقي.
إن نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء الذي يبداً تشغيله بعد وصول شاغلي المبنى، أو يتم إقفاله قبل نهاية يوم العمل، يمكن أن يسبب إرتفاعاً في مستويات الملوثات التي تتوالد في المبنى، كذلك فإنه إذا تم إقفال النظام أثناء فترات عدم الإشغال (على سبيل المثال، في الليل وفي عطلات نهاية الأسبوع) فقد تتراكم الملوثات التي تتوالد في المبني. لذلك، يجب تشغيل نظام التهوية لعدة ساعات قبل إشغال المبنى، وإقفاله فقط بعد مغادرة شاغليه.
يجب إجراء صيانة ملائمة لأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء لتعزيز جودة الهواء الداخلي، وفي حالة عدم القيام بذلك، فيمكن أن تصبح أنظمة التهوية مصدراً للتلوث أو تصبح منسدّة، وبالتالي تخفض أو تحول دون تدفق الهواء.
كما يجب إبقاء أنظمة الترطيب وإزالة الرطوبة في حالة نظيفة لمنع نمو البكتيريا (الجراثيم) والفطريات الضارة.
إن عدم معالجة المياه في أبراج التبريد بصورة ملائمة لمنع نمو الكائنات الحية، مثل داء المحاربين القدامى، قد يعمل على إدخال تلك الكائنات الحية إلى قنوات الإمداد الخاصة بالتدفئة والتهوية وتكييف الهواء والتسبب في مشاكل صحية خطيرة.
كما أن تراكمات المياه في أي مكان من النظام قد تعزز نمو الكائنات الحية الضارة التي يمكن أن تنتشر في جميع أرجاء المبنى.
يمكن أن تشكل منقيات الهواء جزءاً هاماً من نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، ولكنها لا تستطيع إزالة الملوثات الموجودة بشكل نمطي في الهواء الداخلي بصورة ملائمة وكافية.
ويجب إعتبار منقيات الهواء بأنها فقط أدوات مساعدة في التحكم بالمصدر والهوية.
وتعتبر منقيات الهواء التي تتمتع بكفاءة ترشيح عالية، والتي تم تصميمها لمعالجة كميات كبيرة من الهواء، بأنها الإختيار الأفضل لإستخدامها في مباني المكاتب.
تسوية مشاكل نوعية الهواء:
يجب أن يعمل مدير أو مستأجروا المباني معاً على تحسين نوعية الهواء الداخلي، وتشمل المجالات التي يجب معالجتها:
تشغيل وصيانة نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء:
تشغيل نظام التهوية بطريقة تتوافق مع تصميمه.
إنجاز عمليات الصيانة والتفتيش على أساس منتظم، وفقاً للإرشادات المحددة من قبل الشركة الطانعة.
مسك السجلات:
الإحتفاظ بسجلات لكافة مشاكل نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، بالإضافة إلى أنشطة الصيانة والتفتيش الروتينية.
توثيق طبيعة الشكاوى المتعلقة ببيئة الهواء الداخلي، وكذلك الخطوات المتخذة لمعالجة كل شكوى، وقد تكون هذه السجلات مفيدة في حل المشاكل المستقبلية.
مكافحة التلوث:
التعرف على مصادر التلوث.
تطبيق أساليب إزالة المصدر أو التهوية الخاصة ( بما في ذلك وضع قيود على التدخين).
أنشطة ساكني المبنى (الإسكان):
إستبعاد الممارسات التي يمكن أن تقيد حركة الهواء (على سبيل المثال: وضع الأثاث على مقربة من فتحات الهواء).
أنشطة صيانة المبنى:
زيادة معدلات التهوية أثناء فترات إرتفاع التلوث، على سبيل المثال أثناء الدهان (الطلاء) والتجديد وإستخدام مبيدات الحشرات.
العمل على جدولة إستخدام مصادر التلويث للتقليل من أثرها على نوعية الهواء الداخلي إلى الحد الأدنى.
معايير وأنظمة التهوية:
متابعة التعديلات التي تتم على معايير التهوية وأنظمة المباني المتأثرة بتلك المعايير.
المحافظة على الطاقة:
تكرار فحص ممارسات المحافظة على الطاقة فيما يتعلق بغعتبارات نوعية الهواء الداخلي وصحة الموظفين وتكاليف عملية الإنتاج.
تكرار فحص ممارسات المحافظة على الطاقة فيما يتعلق بغعتبارات نوعية الهواء الداخلي وصحة الموظفين وتكاليف عملية الإنتاج.
