كيفية تحديد حجم مبرد صناعي مبرد بالماء بقدرة 1000 TR لنظام تبريد المناطق في حرم جامعي سعودي

## ملخص تنفيذي

يتطلب شراء مبرد صناعي مبرد بالماء بقدرة 1000 TR لمشروع تبريد مناطق في جامعة سعودية نهجاً صارماً لتقدير الحمل الحراري والامتثال التنظيمي. على عكس تطبيقات HVAC القياسية، يتضمن تبريد المناطق أحمالاً واسعة النطاق ومستمرة حيث تؤثر الكفاءة (COP و IPLV) بشكل مباشر على الميزانيات التشغيلية. في السياق السعودي، يجب أن يأخذ تحديد الحجم في الاعتبار درجات الحرارة المحيطة القصوى التي تصل إلى 50 °C، مما يتطلب تخفيضاً بنسبة 15% في القدرة الاسمية لضمان قدرة المبرد على الحفاظ على درجات حرارة الحلقة الثانوية خلال ذروة الصيف. بالإضافة إلى ذلك، يعد معامل التلوث (fouling factor) بنسبة 10% معياراً لمراعاة تراكم القشور في أنابيب المكثف بمرور الوقت. الامتثال للوائح SASO 2663 والشركة السعودية للكهرباء (SEC) أمر غير قابل للتفاوض. لمتطلب 1000 TR، يجب على الفريق الهندسي تقييم إجمالي حمل التبريد (المحسوس + الكامن + التهوية) وتطبيق معامل تباين بناءً على أنماط إشغال الحرم الجامعي. عادة ما يكون المبرد الطارد المركزي (centrifugal) أو الحلزوني (screw) المبرد بالماء هو الخيار المفضل نظراً لكفاءته العالية عند هذه القدرة، بشرط توفر إمداد موثوق لمياه أبراج التبريد.

## حساب نقطة تشغيل المبرد الصناعي المبرد بالماء

لحساب نقطة التشغيل لمبرد بقدرة 1000 TR، نبدأ بحساب حمل تبريد المبنى ($Q$). المعادلة هي $Q = ṁ · C_p · ΔT$، حيث ṁ هو معدل تدفق كتلة المياه المبردة و ΔT هو فرق درجة الحرارة بين التزويد والرجوع (عادةً 5.5 °C إلى 9 °C في تبريد المناطق). بالنسبة للحرم الجامعي، يجب أن يشمل ذروة الحمل الحرارة المحسوسة من أجهزة الكمبيوتر والإضاءة، والحرارة الكامنة من الإشغال العالي في قاعات المحاضرات، وحمل التهوية لسحب الهواء النقي وفقاً لمعايير ASHRAE. بمجرد تحديد الحمل الأساسي، نطبق معامل تباين (غالباً ما يكون 0.85 إلى 0.90 للحرم الجامعي الكبير) لأن جميع المباني لا تصل للذروة في وقت واحد. والأهم من ذلك، يجب إضافة هامش بنسبة 15% لتخفيض القدرة الاسمية في المناخ السعودي وهامش 10% لمعامل التلوث. إذا كان الحمل المحسوب الخام 780 TR، فإن تطبيق هذه العوامل: 780 × 1.10 (تلوث) × 1.15 (محيط) = 986.7 TR. وهذا يتوافق تماماً مع سعة المبرد القياسية 1000 TR.

## المعايير وأكواد السعودية المعمول بها

تخضع المشتريات في المملكة العربية السعودية لمعايير صارمة لكفاءة الطاقة والسلامة. تحدد المواصفة القياسية SASO 2663 الحد الأدنى لمعايير أداء الطاقة (MEPS) للمبردات. بالنسبة لوحدة 1000 TR، يجب أن يلبي المبرد أهدافاً محددة لـ COP (معامل الأداء) و IPLV (قيمة الحمل الجزئي المتكاملة). يعد ASHRAE 90.1 هو المعيار العالمي لتصميم المباني الموفرة للطاقة ويتم اعتماده على نطاق واسع من قبل الشركة السعودية للكهرباء (SEC). لاختبار الأداء، يعد معيار AHRI 550/590 أو AHRI 551/591 (النظام الدولي) هو المعيار الإلزامي للمصادقة على سعة المبرد واستهلاك الطاقة في ظل ظروف تصنيف محددة. علاوة على ذلك، ونظراً لأن الجامعات هي مساحات عامة عالية الإشغال، فإن معايير NFPA للسلامة من الحرائق وشهادة IECEE للمكونات الكهربائية مطلوبة. كما يجب أن يمتثل مركب التبريد (refrigerant) في المبرد لأحدث لوائح SASO البيئية المتعلقة بإمكانية استنفاد الأوزون (ODP) وإمكانية الاحترار العالمي (GWP).

## فخاخ المشتريات الشائعة لتبريد المناطق في الحرم الجامعي

أحد الفخاخ الرئيسية في مشتريات تبريد المناطق هو التركيز المفرط على كفاءة الحمل الكامل (COP) مع تجاهل كفاءة الحمل الجزئي (IPLV). نظراً لأن أحمال الحرم الجامعي تختلف بشكل كبير بين النهار والليل وعبر الفصول الدراسية، فإن المبرد الذي يتمتع بقيمة IPLV فائقة سيوفر طاقة أكبر على مدار عمره الافتراضي. فخ آخر هو إهمال "درجة حرارة الاقتراب" (approach temperature) في المكثف. في السعودية، يكون أداء أبراج التبريد محدوداً بسبب ارتفاع درجة حرارة البصيلة الرطبة المحيطة؛ فإذا تم تصميم المبرد لدرجة حرارة دخول مياه المكثف (ECWT) غير واقعية، فإنه سيتوقف عن العمل أو يحدث فيه اضطراب (surge) خلال ذروة الصيف. كما يتجاهل المشترون غالباً المتطلبات الزلزالية؛ حيث تتمتع المناطق الغربية والشمالية في المملكة بتصنيفات مناطق زلزالية محددة تتطلب تعزيز قواعد تركيب المبرد وأنابيبه. وأخيراً، يمكن أن يؤدي الفشل في حساب انخفاض الضغط عبر المبخر في حلقة تبريد مناطق طويلة المسافة إلى تدفق غير كافٍ في المباني البعيدة في الحرم الجامعي.

## مثال تطبيقي لتبريد مناطق في حرم جامعي بقدرة 1000 TR

يتطلب حرم جامعي في الرياض تبريداً لمجمع مختبرات جديد.

1. **الخطوة 1: حساب الحمل الأساسي.** يحسب الفريق الهندسي إجمالي ذروة حمل (محسوس + كامن) يبلغ 2,600 kW وحمل تهوية يبلغ 150 kW. الإجمالي = 2,750 kW.

2. **الخطوة 2: التحويل إلى TR.** 2,750 kW / 3.517 = 781.9 TR.

3. **الخطوة 3: تطبيق التباين.** مع معامل تباين للحرم الجامعي قدره 0.90، يكون الحمل 781.9 × 0.90 = 703.7 TR.

4. **الخطوة 4: العوامل البيئية والسلامة.** أضف 10% لتلوث المكثف و 15% لتخفيض القدرة المحيطي عند 50 °C. الحساب: 703.7 × 1.10 × 1.15 = 890.2 TR.

5. **الخطوة 5: الاختيار.** لتوفير إمكانية التوسع المستقبلي والتوافق مع سلم التصنيف القياسي (750، 1000، 1500 TR)، نوصي بمبرد بقدرة 1000 TR.

**التوصية:** حدد مبرد طارد مركزي مبرد بالماء بقدرة 1000 TR مع محرك سرعة متغير (VSD)، معتمد من AHRI، يلبي متطلبات SASO 2663، ويستخدم مركب تبريد منخفض GWP مثل R-1233zd(E) أو R-134a.

### ما هي درجة حرارة ECWT المثالية للمبردات في السعودية؟

بسبب ارتفاع درجات حرارة البصيلة الرطبة في المملكة، يتم تحديد درجة حرارة دخول مياه المكثف (ECWT) عادةً عند 32 °C أو 35 °C. التصميم على المعيار 29.5 °C (85 °F) غالباً ما يؤدي لمشاكل أداء في ذروة يوليو.

### هل أختار مبرد حلزوني أم طارد مركزي لقدرة 1000 TR؟

لحمل ثابت أو تبريد مناطق بقدرة 1000 TR، يكون المبرد الطارد المركزي عموماً أكثر كفاءة عند الحمل الكامل. ومع ذلك، إذا كانت أحمال الحرم الجامعي متغيرة للغاية، فقد يكون المبرد الطارد المركزي مع VSD أو مبردات حلزونية متعددة أفضل لمنع الاضطراب عند الأحمال المنخفضة.

### كيف يؤثر معيار SASO 2663 على شراء المبردات؟

يفرض SASO 2663 مستويات كفاءة دنيا. إذا لم يستوفِ المبرد معاملات COP هذه، فلا يمكن فسحه عبر الجمارك السعودية أو ربطه بشبكة SEC. يجب على المشتري ضمان تقديم الشركة المصنعة لشهادات SASO/IECEE سارية.