النقل البرّي

النقل البري

تكييف هواء السيارات

يمكن التحكم في البيئة الحرارية بالسيارات الحديثة عن طريق الأنظمة التالية:

(1)    السخان المذيب للجليد،

(2)    التهوية،

(3)    التبريد و التجفيف (تكييف الهواء)

لابد أن تلبي كل سيارات الركوب التي يتم بيعها في الولايات المتحدة الأمريكية متطلبات الحكومة الفيدرالية الخاصة بإذابة الجليد، و لذلك فإن أنظمة التهوية و التسخين تشكل جزء أساسي من تصميم السيارات، فالترابط بين أنظمة التهوية و السخانات المذيبة للجليد أصبح سمة مشتركة في صناعة السيارات، أما تكييف الهواء فما زال متروك للإختيار في العديد من السيارات بعد دفع تكاليف إضافية.

التدفئة

إن الهواء الخارجي يمر من خلال سخان، و ذلك السخان يستغل سائل تبريد المحرك كمصدر للتسخين، و لتجنب تكثف الشبورة على الزجاج نتيجة إرتفاع درجة حرارة نقطة الندى - نظراً لزيادة الرطوبة نتيجة تنفس الركاب أو أي مصدر من مصادر الرطوبة داخل السيارة - فينبغي عدم إعادة تدوير الهواء الساخن بل التخلص منه إلى خارج السيارة و إعادة تسخين هواء متجدد يتم سحبه من خارج السيارة.

إن التحكم في درجة الحرارة يتم إما بالتحكم في معدل سريان سائل تبريد المحرك - الذي يتدفق في قلب السخان - أو عن طريق التمرير الجانبي لنسبة من الهواء المراد تسخينه لكي لا يمر من خلال قلب السخان ثم إعادة خلطه مع ما تم تسخينه، و يتم دفع الهواء داخل كابينة السيارة نتيجة قوة إندفاع السيارة إلى الأمام، بالإضافة إلى إستخدام مروحة تدار بمحرك كهربائي.

بشكل عام يتم توزيع الهواء الساخن داخل السيارة من أسفل المقعد الأمامي إلى أعلى المقعد الخلفي، و يتم خروجه من السيارة من خلال فتحات تهوية بجسم السيارة. و عندما تأخذ السيارة سرعات مرتفعة يتم تعويض الزيادة في تسرب الهواء إلى داخل السيارة بزيادة معدلات تدفق الهواء خلال قلب السخان (يساعد في ذلك قوة دفع السيارة و فتحات التهوية).

عادة نظام توزيع الهواء الساخن يتكون من مخارج هواء قابلة للضبط و مُوَزَّعَة بين أرضية السيارة و لوحة العدادات ، و في بعض الأحيان يتطلب الأمر تركيب قنوات هوائية إضافية عند تركيب مكيف هواء بداخل لوحة العدادات أو تركيب سخان بالمقعد الخلفي، فأحيانا يتم تركيب سخان إضافي خاص بالمقعد الثالث بالحافلات الصغيرة و المقعد الخلفي بسيارات الليموزين و السيدان.

مذيب الجليد

جزء من الهواء الخارجي الذي يتم تسخينة ينتقل عبر قنوات هوائية تبدأ من السخان و تنتهي بمخارج إذابة الجليد الموجودة أسفل الزجاج الأمامي للسيارة، و يقوم ذلك الهواء بإمتصاص الرطوبة من السطح الداخلي للزجاج الأمامي و ترفع درجة حرارته فوق درجة حرارة نقطة الندى الخاصة بالهواء الموجود داخل كابينة السيارة، فالهواء الذي يتم سحبه من خارج السيارة درجة حرارة نقطة نداه أقل من درجة حرارة نقطة الندى الخاصة بالهواء داخل كابينة السيارة و هو الذي ينزع الرطوبة التي تنطلق من الركاب. كما أن الهواء الدافي يوفر مصدر الطاقة اللازمة لإذابة الجليد من على السطح الخارجي للزجاج ، و شكل توزيع الهواء الخاص بمذيب الجليد يتم تطويره بالإختبارات للتأكد من مطابقته لمواصفات الحكومة الفيدرالية بحيث يقوم بإذابة الجليد بصورة مرضية و سريعة و منتظمة.

إن معظم السيارات تقوم بتشغيل الضاغط لتجفيف الهواء الذي يتم سحبه من خارج السيارة لمنع زيادة نقطة ندى الهواء الداخلي بالسيارة، و بعض السيارات يتم تزويدها بمزيل للشبورة من على أسطح الزجاج الجانبية بالمقعد الأمامي الذي يوجه كمية صغيرة من الهواء الساخن أو المكيف على تلك الأسطح، أما الزجاج الخلفي فيتم إذابة الجليد من على سطحه الخارجي بشكل أساسي عن طريق أسلاك تسخين مدفونة فيه.

التهوية

يتم الدفع بالهواء المتجدد إلى داخل السيارة أما عن طريق (1) قوة إندفاع الهواء نتيجة تحرك السيارة إلى الأمام، أو (2) بتحريك الهواء عن طريق مراوح، و في كلا النظامين يدخل الهواء إلى داخل السيارة عن طريق فتحات فوق غطاء المحرك أسفل الزجاج الأمامي للسيارة، كما إن ذلك الهواء يقوم أيضا بالمرور على السخان و مبخر دورة التكييف.

في النظام الذي سيتفيد من قوة إندفاع الهواء نجد أن الهواء يتدفق إلى أعلى المقعد الامامي في مستوى الركبة ثم إلى باقي جسم الركاب. و أيضا تحدث تهوية إضافية عن طريق الهواء الذي يدخل و يخرج من خلال النوافذ المفتوحة، و على الرغم من عدم توفر و سائل للتحكم في توجيه الهواء المصاحب لتلك النوعية من التهوية، إلا أن معدل تدفق الهواء - الذي يتغير بتغير سرعة السيارة - يمكن أن يتم ضبطه عن طريق فتحات النوافذ أو فتحات التهوية. 

إن العديد من السيارات يتم تزويدها بمراوح خاصة بالتهوية، حيث يتم إستغلال فتحات التهوية الموجودة فوق غطاء المحرك لسحب الهواء و دفعه إلى المخارج الموجودة على جوانب لوحة العدادات في الإتجاه الذي يرغب فيه راكبي السيارة. و من مميزات ذلك النظام أن الضغط الذي تولده المراوح داخل السيارة يكون أعلى من الضغط الجوي مما يحد من دخول الملوثات الخارجية إلى داخل كابينة الركاب. و يتم خروج الهواء من كابينة الركاب عن طريق فتحات التهوية الموجودة في جسم السيارة.

مكيف الهواء

يتم تركيب مكيفات الهواء إما أثناء تجميع السيارة كنظام متكامل يجمع بين التكييف و التدفئة أو كنظام منفصل يتم إضافته بعد بيعها، إلا أن النظام الاول هو النظام السائد الذي يتم تركيبه في المصنع، و ذلك لعدة أساب (1) يسمح بالإستخدام المزدوج للمكونات مثل المروحة، و القنوات الهوائية الخارجية، و باقي المكونات الإنشائية للمنظومة؛ (2) يقلل المساحة التي تشغلها منظومة تكييف الهواء بالسيارة؛ (3) تقلل عدد وسائل التحكم التي يستخدمها قائد السيارة لتشغيل منظومة التكييف و التهوية؛ (4) تقوم بالتحكم في قدرة التكييف عن طريق إعادة التسخين.

تقوم مخارج التكييف الموجودة على لوحة العدادات بتوزيع الهواء داخل السيارة - التي يمكن ضبط كل واحدة منهم على حدى بالإضافة إلى أن بعضا منها قابلة للغلق - حيث تقوم المخارج الجانبية بتوزيع الهواء على قائد السيارة و المقعد المجاور له، في حين أن المخارج الموجودة في منتصف لوحة العدادات تقوم بمهمة توزيع الهواء على المقعد الخلفي.

أما التصميمات الحديثة للنظام الذي يتم تركيبه بعد بيع السيارة فتقوم بإستخدم المروحة و القنوات الهوائية و وسائل التحكم الموجودة بالفعل بالسيارة، كما أن غلافها الذي يحتوى على المبخر يشبه نظيره الذي يتم يجميعه أثناء تصنيع السيارة. كما أن هذه الوحدات يتم تصميمها لتكون متكاملة مع السخان بقدر المستطاع لتتعامل مع الهواء الخارجي و تستفيد من البوابات الهوائية الموجودة بالفعل بالسيارة، و عندما يتعذر إستخدام القنوات الهوائية الموجودة بالسيارة يتم إستخدام قنوات هوائية إضافية لتوزيع الهواء بنفس الأسلوب المستخدم في الوحدات التي يتم تركيبها أثناء تجميع السيارة، و في بعض الأحيان بدلاً من تركيب قنوات هوائية إضافية يقوم البائع بعمل تعديلات على القنوات الهوائية الموجودة بالسيارة لتستوعب تركيب المبخر بها.

حيث أن معظم الهواء الذي يصل إلى المقعد الخلفي يتدفق من مخارج الهواء الموجودة في منتصف لوحة العدادات فإن أي راكب يجلس على المقعد الأمامي في مواجهة تلك المخارج سوف يمنع وصولها إلى المقعد الخلفي، و لذلك يتم تركيب وحدة إضافية في صندوق السيارة الخلفي بالسيارات السيدان الفاخرة، و وحدة إضافية تركب فوق سقف الحافلات الخاصة الصغيرة لتحسين التبريد المخصص للمقاعد الخلفية.

إن الوحدات التي يتم تركيبها بصندوق السيارات الليموزين و السيارات المميزة لتكييف المقعد الخلفي تتكون من مروحة و مبخر كامل بصمام التمدد و تستخدم نفس مكونات دائرة التبريد التي تستخدمها الوحدات التي يتم تركيبها بالجزء الأمامي من السيارة (المكثف و الضاغط و باقي مكونات الدائرة)، إلا أنها تعيد تدوير الهواء الموجود بكابينة الركاب.

إشتراطات التصميم

تتضمن إشتراطات التصميم العامة درجات حرارة الجوي الخارجي و ما يحتوية من ملوثات، و مدى تأثير التكييف على المحرك و جسم السيارة، و مرونته، و متانته، و العوامل الفيزيائية، و ما يحتاجة من قدرة كهربائية، و قدرته التبريدية، و راحة الركاب، و تسرب الهواء إلى داخل السيارة، و العزل الحراري، و تأثير أشعة الشمس، و الضوضاء.

الجو الخارجي و معايير السيارة

درجة حرارة الجو الخارجي. يتم تقييم أداء السخانات عند درجات حرارة تتراوح من -40°C إلى 21°C. أما أنظمة التكييف الكاملة بنظام إعادة التسخين فيتم تقييمها عند درجات حرارة تتراوح من 4°C إلى 43°C؛ و الأنظمة التي يتم تركيبها بعد البيع فيتم تقييمها عند درجات حرارة تتراوح من 10°C إلى 38°C، و رغم ذلك فإن درجات حرارة الجو الخارجي في بعض الأحيان قد تتعدى 52°C. و حيث أن نظام التكييف هو جزء من أجزاء السيارة فلابد أن يتم الأخذ في الإعتبار تأثير حرارة المحرك على أداء التكييف.

الملوثات التي يحتويها الجو الخارجي. إن البكتريا، و الملوثات، و عوامل التآكل المحمولة جواً لابد من أن يتم أخذها في الإعتبار عند إختيار المواد الخاصة بعوازل التسرّب و المبادلات الحرارية، بالإضافة إلى أن بعض السيارات الخاصة تحتوي على منظفات و مرشحات هواء الإلكترونية.

أداء السيارة. لابد من المحافظة على درجة حرارة مناسبة لسائل تبريد المحرك، و التأكد من أن المحرك خالي من أي تسريب فضلاً عن عدم إحتوائه على أبخرة من البنزين، و أن نظام الشحن الكهربائي بها سليم، و أن السيارة تحظى بقبول من يركبها، و أن التغير في قوة إندفاع السيارة نتيجة تعشيق الضاغط في أدني مستوى ممكن، و أن التعامل مع السيارة بسيط و خالي من أي تعقيدات.

المرونة. يصل ضغط سائل تبريد المحرك عند مدخل قلب السخان إلى 280kPa في السيارات و 380kPa في الشاحنات، أما الترموستات الخاص بسائل تبريد المحرك فيظل مغلقا حتى تصل درجة حرارته إلى مقدار يتراوح بين 71°C و 96°C، و معدل تدفقه مرتبط بفرق الضغط الذي تولده مضخة المياه و المقاومة التي تبذلها منظومة التبريد إلا أنها تتراوح ما بين 40mL/s و المحرك دائر في وضع العطالة و 630mL/s عندما تتحرك السيارة بسرعة 100km/hr (و نجد أن هذه القيم تكون أقل من ذلك في الأنظمة التي تحتوى على صمامات منظمة حيث أنها تبذل مقاومة إضافيه على معدلات تدفق المياه).

في الوقت الحاضر نجد أن الحرارة النوعية لمحاليل المياه المقاومة للتجمد تتراوح من 2.7kJ/kg.K إلى 4.2kJ/kg.K (و تعتمد على شدة تركيز المحلول)، و أن درجة حرارة الغليان تتراوح من 121°C إلى 133°C عندما يكون مشعاع المحرك مزود بغطاء يحرر الضغوط التي تزيد عن 100kPa.

و يتم تزويد نظام التكييف بمروحة متعددة السرعات (في العادة تكون أربعة سرعات) لتساعد قوة إندفاع الهواء الناتج عن تحرك السيارة إلى الأمام في منظومة التهوية حتى تتولد السرعة اللازمة لتوزيع الهواء داخل السيارة، فكمية الهواء اللازم للتدفئة يتراوح من 60L/s إلى 90L/s، و كمية الهواء اللازمة لإزابة الجليد تتراوح من 42L/s إلى 68L/s، أما العوامل الأخرى التي يتم أخذها في الإعتبار فهي:

(1)    سرعة دوران المحرك\الضاغط تتراوح من 8.3rev/S إلى 92rev/S؛

(2)    نسبة سرعة الدوران تتراوح من 0.89 : 1 إلى 1.42 : 1؛

(3)    درجة حرارة الهواء الذي يمر من خلال المكثف تتراوح من 10°C إلى 50°C، و معدل التدفق يتراوح من 150L/S إلى 1400L/S (و هذه القيم بعد الأخذ في الإعتبار العوامل المرتبطة بالمقاومة التي تبذلها المنظومة على تدفق الهواء و شكل توزيعه)؛

(4)    معدل تدفق الهواء خلال المبخر يتراوح من 50L/S إلى 190L/S (هذه هي القيم التصميمية الدنيا إلا أن المستخدم يمكن أن يقوم بتغيرها وفقا لرغباته) أما درجة حرارة الهواء فتتراوح من 2°C إلى 66°C.

العوامل الفيزيائية

العوامل الفيزيائية تشمل إهتزازات المحرك، و قربه من العوامل البيئية الضارة، و متانته.

إهتزازات المحرك. إن المحرك يتحرك حركة إهتزازية إلى الأمام و الخلف بالنسبة إلى باقي جسم السيارة نتيجة للقصور الذاتي المصاحب لحركة السيارة و يتحرك حركة دورانية نتيجة للعزم المبذول على المحرك، و قد تصل المسافة التي يتحركها المحرك إلى الأمام و الخلف إلى 6mm؛ و الحركة الدورانية عند الضاغط قد تصل إلى 20mm نتيجة تسارع السيارة و 13mm نتيجة تباطئها.

قرب المحرك من البيئة الضارة. إن كل الأسلاك الكهربائية، و خطوط التبريد، و الخراطيم، و خطوط التفريغ، لابد أن يتم حمايتها من حرارة خطوط عادم السيارة، و حواف الألواح المعدنية الحادة. و لابد أن تكون مكونات السيارة المتعلقة بأعمال الصيانة المتكررة في أماكن يسهل الوصول إليها مثل غطاء ملئ زيت المحرك، و غطاء ملئ زيت نظام توجيه السيارة، و غميسة قياس مستوى الزيت، كما ينبغي عدم فك أيا من مكونات منظومة تكييف الهواء بغرض صيانة أيا من مكونات المحرك الأخرى.

المتانة. إن عدد ساعات تشغيل منظومة التكييف السيارة تعتبر قصيرة مقارنة بأنظمة التكييف التجارية (260,000km ÷ 65km/hr = 4000hr) إلا أن الصدامات و الإهتزازات التي تتعرض لها السيارة أو تولدها لابد أن لا تتسبب في تعطل التكييف أو توقفه عن العمل.

أن معدات التكييف يتم تصميمها وفقا لتوصيات SAE (توصيات ممارسة المهنة رقم J639) التي تنص على أن شدة مقاومة عناصر المنظومة ضد الإنفجار و المعرضة لضغوط سائل التبريد المرتفعة لابد أن تكون أكبر من ضغط التحرر بمقدار 2.5 مرة، كما تنص التوصيات السابقة على ضرورة تركيب قواطع كهربائية تقوم بفك تعشيق الضاغط قبل وصول ضغوط الدائرة إلى ضغوط التحرر حتى نتجنب فقد كمية من شحنة سائل التبريد بدون لزوم. أما مكونات الدائرة المعرضة لضغوط منخفضة فإن شدة مقاومتها للإنفجار لابد أن تتعدى مقدار 2MPa. و ينبغي وضع صمامات التحرر بالقرب من مخرج الضاغط بقدر الأمكان و يفضل أن يكون بالضاغط نفسه.

القدرة الكهربائية و التبريدية

لابد أن يظل مقاس المروحة أصغر ما يمكن و ذلك ليس فقط لتوفير المساحة و الوزن الذي يشغله نظام التكييف و لكن أيضا لترشيد إستهلاك الطاقة، فالسيارة التي بها سخان تسحب 10A، و التي بها مكييف الهواء تحتاج في تشغيله إلى 20A، و لذلك لابد أن يتم إعادة تصميم المولد الكهربائي و الأسلاك الكهربائية عند إضافة مكييف الهواء لكي تستطيع تزويده بمقدار 10A الإضافية، و يتم ذلك بشكل واضح على حساب التكلفة و الوزن.

إن القدرة التبريدية لابد أن تكون مناسبة لتخفيض درجة الحرارة داخل السيارة بشكل سريع و من ثم المحافظة على درجة الحرارة المطلوبة عند مقدار مناسب من الرطوبة النسبية خلال كل ظروف التشغيل و تحت كل العوامل الجوية، و يمكن أن يتم التصميم بإستخدام نمذجة رياضية أو تقييم تجريبي لكل العوامل المتوقعة و كل الظروف المعروفة. و يمكن التقدير المبدئي للقدرة التبريدية عن طريق نسبتها إلى وزن السيارة، و حجم مكوناتها، و إقتصاديات إستهلاك الوقود المطلوبة.

و حيث أن عدد الركاب بالنسبة إلى وحدة الحجوم في السيارات مرتفع، فلابد أن يكون مكيف الهواء (و ما يتضمنه من مبخرات و أنظمة إضافية) مناسب لعدد الركاب المستهدف بالسيارة.

إعتبارات أخرى

أن معدل تسرب الهواء إلى داخل السيارة يتغير بتغير سرعة الرياح بالنسبة لحركة السيارة، كما تتغير بتغير درجة جودة تجميع أجزاء السيارة في المصنع، فموانع تسرب الهواء الموجودة في جسم السيارة تعتبر جزء لا يتجزأ من تصميم مكيفات الهواء بالسيارات، و في بعض الأحيان نجد أن موانع التسرب تتعدى حاجتها إلى منع دخول الأتربة، و الضوضاء.

لإعتبارات تقليل التكلفة، نادرا ما يتم إضافة عوازل لتقليل الحمل الحراري، و بشكل عام تعتبر عوازل الصوت كافية، أما الفوائد المتعلقة بعزل سقف السيارة فهي موضوع نقاش مستمر،  و ذلك من حيث مقاومتها لفقدان الحرارة خلال فترات عدم التشغيل، و العوازل الحرارية المضافة على لوحة العدادات و أرضية السيارة  تساعد في تقليل حمل التبريد، و عادة ما يتم إعتبار درجة الحرارة القصوى هي 90°C فوق ماسورة العادم و ما تشملها من محولات حفازة و مخمرات، و 50°C تحت الأرضيات، و 63°C خلف لوحة العدادات و الدواسات، و 43°C على جوانب السيارة و أعلاها. كما أنه توجد ثلاثة مؤثرات شمسية تعمل على زيادة أحمال التبريد و هي كالتالي:

الأشعة الرأسية. إن أقصى شدة لتلك  الأشعة الرأسية تحدث قرب الظهيرة، و نجد أن مكتسبات الحرارة الشمسية من خلال كل أسطح النوافذ العمودية على الأشعة الساقطة تمثل جزء كبير من حمل التبريد.

الأشعة الأفقية و المنعكسة. مع أن شدة تلك الأشعة أقل بكثير من الأشعة السابقة إلا أن المسطحات الزجاجية بالسيارات كبيرة بشكل كافي لكي تستحق أن يتم أخذها في الإعتبار.

سخونة الأسطح. إن درجة حرارة الأسطح مرتبط بالأشعة الشمسية التي إمتصها، و درجة حرارة الجو الداخلي و الخارجي و سرعة السيارة.

إن تشغيل أنظمة التكييف ينبغي أن لا يصاحبها أصوات مزعجة، أما خلال فترات التسخين أو التبريد القصوى فيمكن أن يتم التجاوز قليلا عن مستويات أعلى من الضوضاء، و لذلك فينبغي أن يتم المحافظة بقدر الإمكان على مستويات الراحة بتشغيل المروحة على السرعات المنخفضة التي يصاحبها مستويات ضوضاء مقبولة، كما أن الإهتزازات و الضوضاء المصاحبة لتشغيل الضاغط ينبغي أن تظل في أدنى مستوياتها. و لذلك يتم تركيب كواتم للصوت على بوابات السحب و التغذية للحد من الضوضاء، كما أن كلا من الضوضاء المصاحبة للسيور، و الأهتزازات الدورانية للمحرك، و طريقة تركيب الضاغط، يتطلب إهتماما خاصا.   

المكونات

الضواغط

يتم إستخدام الضواغط الحلزونية و المترددة في تكييف هواء السيارات، و تتمتع بالخواص التالية:

مشوار إزاحتها. إن مشوار الإزاحة في الضواغط ذات الإزاحة الثابته مقداره يتراوح من 0.1L/rev إلى 0.2L/rev، أما الحد الأدني في الضواغط ذات الإزاحة المتغيرة فمقداره حوالي 0.016L/rev و ذلك المقدار يمثل حوالي 10% من إزاحته القصوى، و الضواغط الحلزونية ذات القدرات المتغيرة نجد أن الحد الأعلى لإزاحتها هو 0.12L/rev و الحد الأدني مقداره 3% من القيمة السابقة.

أحجامها. إن كلا من إقتصاديات الوقود، و الشكل الإنسيابي للسيارة - الذي يتطلب أن يكون غطاء المحرك منخفضا، و الزيادة في الإكسسوارات اللازمة للمحرك، تحد من المساحة المتاحة لتركيب الضواغط، و ذلك بجانب أن تقليل القدرات الإضافية المتاحة للمحركات الصغيرة يؤدي إلى إستخدام ضواغط أصغر حجما.

حدود سرعاتها. حيث أن الضواغط يتم إدارتها مباشرة من المحرك عن طريق سيور ، فلابد ان تتحمل السيور سرعات تتجاوز 100rev/s و تظل ناعمة و هادئة و حتي تصل إلى 8.3rev/s، و عند عدم و جود نسب إدارة متغيرة تظهر حالات نحتاج فيها إلى زيادة السرعة القصوى للدوران حتي تتحقق كفاية قدرات الضخ عند الدوران بسرعات العطالة.

العزم المطلوب. حيث أن نبضات العزم تتسبب في مشاكل الإهتزازات أو تعمل على تفاقمها، فمن الأفضل أن نحد من مقدار تغيرها، فالحد من المقدار الأعلى للعزم مفيد لإدارة الضاغط و أنظمة التحميل، كما أن الضواغط ذات الإسطوانات المتعددة و الضواغط الدورانية تساعد في الحد من هذه الإهتزازات، و مع أن الضواغط ذات الإسطوانة الواحدة تقلل من تكاليف الضاغط، إلا أن تصميم أي ضاغط لابد أن يستهدف تقليل القيم القصوى للعزوم و الأحمال على السيور، و التي سوف تأخذ قيم أعلى في حالة تصميم الضواغط بإسطوانة الواحدة.

طرق إدارة الضواغط. إن أنظمة التعشيق المغناطيسية - التي يتم إثارتها عن طريق القدرة الكهربائية المسحوبة من نظام المحرك الكهربائي - تعمل على إدارة الضاغط، و دائما يتم فك التعشيق عندما لا تكون هناك حاجة إلى تشغيل التكييف، كما أن نظام التعشيق يمكن إستخدامه للتحكم في درجة حرارة المبخر (أنظر الفقرة الخاصة بأنظمة التحكم).

الضواغط ذات مشوار الإزاحة المتغير. يتم إستخدام الضواغط ذات الألواح المتأرجحة في تكييف هواء السيارات، فزاوية اللوح المتأرجح تتغير بتغير ضغط المبخر و ضغط خروج سائل التبريد من الضاغط بهدف تثبيت ضغط سحب الضاغط فوق الضغط الذي يؤدي إلى تجمد المياه المتكثفة على سطح المبخر، و ذلك بغض النظر عن تغير الحمل الحراري على المكييف. و يتم تغيير زاوية ميل اللوح المتأرجح عن طريق صمام بللوني أو صمام يتم إدارته بحساس إلكتروني ليعمل على توجيه غاز داخلي يتسبب في تحريك اللوح. 

الزيوت و مُرَكَّبَات التبريد

السيارات الحديثة. إن التخلص التدريجي من R-12 قد أدى إلى إستخدام بدائل أخرى لا تتكون من CFC، و أكثر هذه البدائل إنتشاراً هو R-134a حيث أن خصائصه الطبيعية و الحرارية تقترب كثيرا من مثيلاتها في R-12. و حيث أن قدرة R-134a على الذوبان في الزيوت المعدنية ضعيفة، فإستخدامه يتطلب إستخدام زيوت صناعية مثل البولي الكينيل جليكول (PAG) أو البولي يول إستر (POE)، إلا أنه يفضل حاليا إستخدام PAGs. إن هذه الزيوت - و خصوصا PAGs - أكثر شراهة إلى إمتصاص الرطوبة من الزيوت المعدنية؛  و لذلك لابد من التأكيد على حاجتها إلى أنظمة للتجفيف و الحد من تعرضها إلى الرطوبة الموجودة في الهواء الجوي عند تصنيعها و إستخدامها في أعمال الصيانة.

السيارات القديمة. إن السيارات التي تم تزويدها في الأصل بمركب تبريد R-12 ليست في حاجة إلى تعديلها إلى أي سائل تبريد آخر طالما يمكن تزويدها بشحنة جديدة من R-12 أو إمكانية إعادة إستخدام نفس الشحنة الأصلية، و عندما يقتضى الحال التعديل فإن معظم المكيفات يمكن أن يتم تعديلها إلى R-134a مع إستخدام POE، و في حالة إستخدام PAG فينبغي إزالة الزيوت المعدنية المتبقية إلى مستويات تحددها جهة التصنيع الأصلية لمنع مركبات الكلور المتبقية من تفتيت PAG.

إن R-22 غير مناسب ليحل محل الأنظمة التي تستخدم R-12 حيث أنها تتطلب ضغوط تغذية مرتفعة عند خروجها من الضاغط (تصل إلى 4.5MPa عند التشغيل بسرعة العطالة)، فضغوط التغذية في أنظمة R-12 عند التشغيل بسرعة العطالة يمكن أن تصل إلى 3.1MPa؛ بالإضافة إلى أن إستخدام R-22 يمكن أن يكون متعارض مع اللدائن المرنة و موانع التسرب و الخراطيم المستخدمة في دورة التبريد.

يمكن الخلط بين مركبين تبريد أو أكثر و بيعه في السوق ليحل محل R-12، إلا أنه ينبغي عدم إستخدامه بدون دراسة شاملة لتأثيره على أداء المكييف تحت كل ظروف التشغيل، بالإضافة إلى دراسة (1) قابليتها للإشتعال، (2) قابليتها للتفتت، (3) زيادة إحتمالية إضافة سائل تبريد أو زيت غير مناسب عند الصيانة في المستقبل، (4) عدم سهولة إعادة إستخدام سائل التبريد.

المكثفات

لابد أن يتم تحديد مقاس المكثفات تحديدا سليما، فضغوط التغذية المرتفعة تحد من قدرة الضاغط و تزيد من إستهلاكه للطاقة اللازمة لإدارته، و عندما يتم تركيب المكثف على التوالي مع مشعاع المحرك فلابد أن تكون قدرة مروحة تبريد المحرك ملائمة للمقاومة التي يبذلها المشعاع على تدفق الهواء، و كمية الهواء ملائمة لمتطلبات تبريد المحرك. عموما نجد أن أصعب الظروف تحدث عندما يتم إدارة المحرك بسرعة العطالة عند الأحمال العالية، فعند تركيب مكثف أقل من المقاس المطلوب عند تلك الظروف يتسبب في إرتفاع ضغط التغذية بشكل يكفي لتوقف المحركات الصغيرة.

إن المكثفات التي يتم تركيبها في السيارات لابد أن تكون ملائمة لمتطلبات عوامل التآكل الداخلية و الخارجية، و دورة الضغوط، و الإهتزازات. و نجد أن تصميماتها قد تكون كالتالي: (1) مواسير و زعانف مرتبطة بالمواسير إرتباطا ميكانيكيا، (2) ملف من المواسير ملحوم بها زعانف، (3) مصفوفة من المواسير المبثوقة ملحومة بها زعانف. و يتم إستخدام الألومنيوم في صناعة تلك المكثفات على نطاق واسع نظرا لإنخفاض تكلفته و خفة وزنه.

أما عند تركيب مكثف أكبر من المقاس المطلوب فقد يتسبب ذلك في أن تكون درجة حرارة التكثيف أقل بكثير من درجة حرارة حوض المحرك، و ذلك يؤدي إلى تبخر سائل التبريد في خطوط التبريد السائلة الموجودة حوض المحرك (المكثف موجود قبل المحرك و المبخر بعده). و حيث أن الهواء الموجود في حوض المحرك يتم تسيخنه ليس فقط من المكثف و لكن أيضا من المحرك و مشعاعه، فإن المكثف يتم تصميمه على أن تكون درجة حرارته أعلى من درجة حرارة الجو الخارجي بمقدار 17K على الأقل.

في أغلب الأحيان يحدث وميض لسائل التبريد عند الأحمال الخفيفة عندما تنخفض سرعة تدفقه مما يسمح لإرتفاع درجة حرارته فوق درجة حرارة التشبع قبل وصوله إلى صمام التمدد، و تتضح تلك الظاهرة في الأنظمة التي تعمل بتوقف و عمل الضاغط وفقا لمقدار الحمل الحراري أكثر من الأنظمة التي تعمل بشكل مستمر، و يتم سماع وميض سائل التبريد عندما يدخل الغاز صمام التمدد، و يمكن الحد من تلك المشكلة بإضافة مبرد فرعي أو بإستخدام مروحة تبريد إضافية للمكثف.

إن المكثف يغطي بشكل عام كل سطح المشعاع لمنع إلتفاف الهواء من حوله، أما الأنظمة الإضافية التي يتم تصميمها لتناسب العديد من السيارات المختلفة فأحيانا يتم الإسراف في تصميماتها،كما ينبغي تصغير فقد الضغط في سائل التبريد لتقليل إستهلاك الطاقة، أما المسافة اللازمة بين المكثف و المشعاع فيمكن أن تصل إلى 6mm و يفضل أن تكون 13mm، و نسبة مساحة المكثف الإبتدائية إلى الثانوية فتتراوح من 8 : 1 إلى 16 : 1، و في العادة يتم طلاء المكثف بلون أسود حتى لا يصبح مرئي من خلف شبكة محرك السيارة.

عندما يتم وضع المكثف قبل مشعاع المحرك فإنه لا يعيق تدفق الهواء فقط و لكنه يرفع أيضا من درجة حرارة الهواء الذي يدخل المشعاع، و بالتالي فإن إضافة مكيف الهواء إلى السيارة يتطلب تعزيز نظام تبريد المحرك، و يمكن عمل ذلك بزيادة قدرة المشعاع أما عن طريق إضافة زعانف، أو زيادة ثخانة المكثف، أو مساحته السطحية، أو بزيادة سرعة الطلمبة لزيادة معدل تدفق سائل التبريد، إلا أن حدوث تكهف للطلمبة عند السرعات المرتفعة يحد من إستخدام ذلك الإسلوب، كما أن زيادة سرعة سائل التبريد قد يؤدي إلى زيادة في معدل تأكل المواسير، و في حالة إدارة مروحة التبريد إدارة مباشرة من دوران المحرك نجد أن زيادة سرعة طلمبة المياه يزيد من سرعة دوران مروحة التبريد مما لا يعزز فقط نظام تبريد المحرك و لكن أيضا يوفر كمية إضافية من الهواء إلى المكثف.  

عندما يتم تركيب مكييف للهواء بالسيارة غالبا ما يتم زيادة مقاس المروحة، و عدد زعانفها، و عرض كل زعنفة و طولها، كما يتم إضافة غلاف يحيط بجسم المروحة، إلا أن زيادة سرعة المروحة، و قطرها، و طول زعانفها يزيد من مستوى الضوضاء و إستهلاكها للطاقة، و يمكن التغلب على تلك المشكلة بإستخدام طرق إدارة تستشعر درجة الحرارة و العزم المطلوب للإدارة أو بإستخدام مراوح مرنة، و تعتمد في ذلك على تدفق الهواء الذي ينتج عن تحرك السيارة إلى الأمام مما يحد من الحاجة إلى دوران المروحة لكي توفر الهواء اللازم لتبريد سائل التبريد إلى درجة الحرارة المطلوبة، و كلما زادت سرعة السيارة كلما حد ذلك من الإحتياج إلى تشغيل المروحة.

عادة ما يتم تزويد السيارات ذات الدفع الأمامي بمحرك كهربائي لتدوير مروحة التبريد، و نجد أيضا في بعض السيارات أن المكثف و المشعاع يتم تركيبهم بجانب بعضهم البعض و كل واحد منهما له مروحته الخاصة.

المبخرات

إن مواد تصنيع و إنشاء المبخرات التي يتم إستخدامها في السيارات تتضمن (1) مواسير من النحاس أو الألومنيوم و زعانف من الألومنيوم، (2) زعانف و ألواح من الألومنيوم الملحوم، (3) ملف من المواسير و الزعانف الملحومة، أما العوامل التي يتم إخذها في الإعتبار أثناء تصميمها تتضمن الفقد في ضغط الهواء، و قدرتها التبريدية، و قدرتها على تصريف المتكاثف، فالمسافة بين الزعانف لابد من أن تسمح بصرف المتكاثف إلى حوض الصرف الموجود أسفل المبخر.

لابد من صرف المتكاثف إلى خارج السيارة، و حيث أن ضغط الهواء عموما خارج السيارة أعلى من داخلها بحوالي مقدار يتراوح من 250Pa إلى 500Pa، فلابد من أن يكون مخرج صرف المتكاثف على الجانب ذو الضغط المرتفع من المروحة، و في بعض الأحيان يتم تزويده بمصيدة و يكون صغيرا بقدر الإمكان. و جدير بالذكر أن مخارج الصرف يمكن أن يصيبها سدد ليس فقط من الشوائب العالقة و لكن أيضا من لطخات الطرق، كما أن مستوى ميل السيارة، و تسارعها و تباطئها لابد من أن يتم أخذه في الإعتبار عن تصميم نظام صرف المتكاثف.

إن فقد الضغط العالي في المبخر يتطلب تركيب صمام تمدد يحتوي على معادل ضغوط خارجي، فصمامات التمدد التي لا تحتوي على بصيلة التمدد - و التي في مقدورها معادلة الضغط خارجيا بدون تكاليف إضافية للتعادل الخارجي - متوفرة، حيث أن المبخرات لابد أن توفر معدل تدفق مستقر لسائل التبريد تحت كل ظروف التشغيل و أن يكون لديها القدرة الكافية لضمان التبريد السريع بعد وقوف السيارة فترة كبيرة تحت الشمس. 

إن الظروف التي تؤثر على مقاس المبخر و تصميمه تختلف عن مثيلاتها في التركيبات السكنية و التجارية حيث أن متوسط فترة التشغيل اللازمة لتبريد السيارة بعد إمتصاصها للحرارة هي أقل من 20 دقيقة، و أن درجة حرارة دخول الهواء إلى المبخر عند بداية التشغيل قد تصل إلى 65°C، و أنها تنخفض نتيجة تهوية القنوات الهوائية. و في أنظمة إعادة تدوير الهواء نجد أن درجة حرارة دخول الهواء إلى المبخر تنخفض بإنخفاض درجة حرارة الداخلية في السيارة؛ و في النظام الذي يستخدم الهواء الخارجي نجد أن درجة حرارة دخول الهواء إلى المبخر ترتفع بضع درجات فوق درجة حرارة الهواء الخارجي (نتيجة التسخين الذي تتسبب فيه القنوات الهوائية الحارة)، و بعد فترة طويلة من التشغيل نجد أن المنظومة تعمل على تبريد كل دواخل السيارة فضلا عن تزويدها بالهواء البارد.

بعد فترة تشغيل متواصلة نجد أن ركاب السيارة يحتاجون إلى تقليل الضوضاء و سرعة الهواء، و بالتالي لابد من تقليل كمية الهواء؛ و مع ذلك لابد من توفير كمية مناسبة للحفاظ على درجات حرارة مرضية داخل السيارة. أما القنوات الهوائية فلابد من أن تكون قصيرة بقدر الإمكان و ينبغي أن يتم عزلها عن الأحمال الحرارية من حوض المحرك و الجو الخارجي، فالتأخر الحراري الناتج عن الحرارة المضافة من القنوات الهوائية تزيد من فترة التبريد اللازمة للوصول إلى درجة الحرارة المريحة.

المرشحات و الخراطيم

إن المرشحات ذات المسام الواسعة لابد أن تكون قادرة على منع دخول جسيمات مثل قشور جلد الوجه، و الحشرات، و أوراق الأشجار من دخول قنوات الهواء المتجدد. و قد أظهرت الدراسات أن أسطح المبخر المبللة تحد من أعداد حبوب اللقاح التي تدخل إلى السيارة، ففي أحد التجارب التي تمت عندما كان الهواء الجوي يحتوي على حبوب لقاح بتركيز يتراوح من 23mg/mm³ إلى 96mg/mm³ وجدوا أن تركيز حبوب اللقاح في السيارات غير المكييفة هو 53mg/mm³ في حين تركيزها في السيارات المكييفة أقل من 3mg/mm³. أما الخراطيم المطاطية فيتم تركيبها في الأماكن التي تحتاج وصلات مرنة خلال خطوط التبريد و ذلك أما بسبب الحركة النسبية بين مكونات الدائرة أو لأن الوصلات الصلبة تؤدي إلى صعوبة في التركيب و تنقل الضوضاء إلى داخل كابينة الركاب، إلا أن تخلل سائل التبريد خلال جسم الوصلات المرنة يعبر عيب من العيوب التي يواجهها مصممين المكيفات السيارات، و قد وجدوا أن ذلك التخلل يحدث ببطئ شديد و بمعدلات تتزايد بزيادة الضغط و درجة الحرارة. و رغم أن الخراطيم المسلحة بخيوط من النايلون أقل مرونة، إلا أنها قطرها الخارجي أصغر، و بشكل عام أنظف، و لا تسمح بتخلل سائل التبريد. كما أن هذه النوعية من الخراطيم يوصى بإستخدامها في الانظمة التي تعمل بسائل التبريد R-134a.

السخان

عموما نجد أن أسطح إنتقال الحرارة في سخانات السيارات مصنوعة من مواسير و زعانف من الألومنيوم، أو مواسير من النحاس و زعانف من الألومنيوم، أو من خلايا نحاسية. و حاليا أي تصميم من تلك التصميمات يمكن أن نجدها على شكل مستقيم أو شكل حرف U. إن أسس تصميم كل نوع من هذه الأنواع هو كالتالي:

إن التصميم ذو الخلايا النحاسية (شكل 1) هو عبارة عن مجموعة من المواسير النحاسية (مقاسها يتراوح من 0.15mm إلى 0.4mm) التي تتدفق خلالها المياه و لفائف من الزعانف النحاسية (مقاسها يتراوح من 0.08mm إلى 0.2mm) ملحومين مع بعضهم البعض بلحام من القصدير. أما الخزانات و وصلات المواسير فعادة يتم صنعها من النحاس (مقاسها يتراوح من 0.66mm إلى 0.86mm)، و قدرتها الحرارية يتم ضبطها بتغير المساحة السطحية لوجه السخان.

أما التصميم الذي يتكون من مواسير و زعانف من الألومينوم فهما مرتبطين ببعضهم البعض ميكانيكيا. و الوصلات بين الخزان و المواسير مصنوعة عموما من البلاستيك و محكومة مع السخان بحشوات مطاطية، و يمكن ضبط قدرة السخان حراريا عن طريق تغير المساحة السطحية لوجه السخان، أو إضافة مقلبات داخل المواسير، أو بتغيير شكل السخان و مدى مقاومته لتدفق الهواء.

أما النوع الثالث فهو عبارة عن مواسير مسطحة من الألومنيوم ملحوم بها لفائف من الزعانف، و الخزانات يمكن أن تكون من البلاستيك أو الألومنيوم ملحومة بقلب السخان، و وصلات المواسير يمكن أن يتم تصنيعها من مواد مختلفة و يتم وصلها بالخزانات بطرق مختلفة بما فيها اللحام، و الحشر، و إستخدام الحشوات، و ما إلى ذلك، ويمكن ضبط قدرة السخان الحرارية عن طريق تغيير المساحة السطحية لوجه السخان، أو زيادة ثخانته، أو تغير شكله.

مجموعة خزان التجميع و التجفيف

إن مجموعة خزان التجميع و التجفيف يعمل على إخماد التموج في شحنة سائل التبريد (معدل التدفق و الكثافة) نتيجة لتغير الحمل الحراري، كما أنها تستوعب شحنة زائدة من سائل التبريد (تتراوح من 0.25kg إلى 0.5kg) مما يساعد على تعويض أي تسرب من دائرة التبريد أو من خلال الوصلات المرنة. و تحتوى المجموعة على مجفف و مرشح ، و تتعدد أنواع المجففات المستخدمة، و أكثرهم شيوعا هو المنخل ذو الجزيئات الكروية؛ عادة ما يتم إستخدام هلام السيليكا. إن السلامة الميكانيكية لهذه المجموعة مهم حيث أنها تتعرض للإهتزازات، و لذلك السبب لم تحظى المجففات المصبوبة بقبول كبير.

إن الإحتفاظ بالرطوبة عند درجات الحرارة المرتفعة مهم أيضا. و جدير بالزكر أن معدل إنطلاق الرطوبة يتزايد بزيادة درجة الحرارة، إلا أن وصوله إلى مرحلة التفاعل عند التركيز المرتفع لابد أن يتم أخذه في الإعتبار. و ينبغي أن يكون المجفف قادر على الإحتفاظ بالرطوبة حتى 60°C على الاقل.

 

شكل 1 السعة المعتادة للسخانات النحاسية

إن مجموعة خزان التجميع و التجفيف غالبا ما تحتوى على زجاجة بيان تسمح بملاحظة مستوى شحنة سائل التبريد الموجود بالدائرة، كما أنها تحتوى على صمامات أمان مثل السدادات القابلة للإنصهار، أو القرص القابل للإنفجار، أو صمامات التنفيس تحت الضغط المرتفع، إلا أن صمامات التنفيس أكتسبت مزيدا من القبول حيث أنها لا تسرب كل الشحنة من دائرة التبريد. إن موضع تركيب صمام التنفيس مهم و ينبغي أن يسرب الشحنة في إتجاه لا يتسبب في إصابات شخصية.

و غالبا ما يتم تركيب مجموعة التجميع و التجفيف خلف المكثف حيث تتمكن من تسريب شحنة التبريد في الهواء الجوي، و ينبغي أن يكون فقد الضغط الذي تسببه نتيجة تدفق سائل التبريد خلالها في حدوده الدنيا.

صمام التمدد

تقوم صمامات التمدد الحراري (TXV) بالتحكم في معدل تدفق مركب التبريد خلال المبخر. و يتم تركيب هذه الصمامات كما هو موضح في الأشكال 4 و 5 و 6. و يتم إستخدام صمامات ذات مسارات داخلية أو خارجية لتعادل الضغوط و فقا لما يحدده الشكل التصميمي للمنظومة. و يتم إستخدام الصمامات ذات مسارات تعادل الضغوط الخارجية عندما يكون فرق الضغط مرتفع بين مدخل و مخرج المبخر. و حالياً يتم على نطاق واسع إستخدام صمام تمدد بدون بصيلة الإستشعار، و هذا الصمام يقوم بإستشعار ضغط الخروج من المبخر بدون الحاجة إلى مسار تعادل خارجي. كما يوجد إتجاه لإستخدام صمامات تمدد تعمل على تغيير معدل ضخ الضواغط.  

الأنابيب الشعرية

إن الأنابيب الشعرية قد تم إستخدامها على نطاق واسع للتحكم في معدل تدفق مركب التبريد خلال المبخر نظراً لإنخفاض أسعارها مقارنة بأسعار صمامات التمدد. و للحصول على أداء سليم لابد أن يكون أداء الأنبوبة الشعرية متوافق مع أداء باقي عناصر دائرة التبريد. و رغم ذلك فتحت بعض الظروف يرتد جزء من مركب التبريد في صورته السائل إلى الضاغط عند إستخدام الأنابيب الشعرية. و فصل 45 من "كتيب أشري ASHREA لعام 1998 - للتبريد" يغطي طريقة تصميم الأنابيب الشعرية.

خزان تجميع خط السحب

يتطلب الأمر تركيب خزان تجميع على خط السحب عند إستخدام الأنابيب الشعرية و ذلك لضمان الرجوع المنتظم للزيت و مركب التبريد إلى الضاغط و تجنب دخول مركب التبريد في صورته السائلة إلى الضاغط كما أنه يعمل على تبريد الضاغط. كما أن ذلك الخزان يعلم على تخزين الشحنة الزائدة من مركب التبريد. و شكل 2 يبين خزان تجميع نمطي. و يوجد ثقوب أسفل الأنبوبة الرأسية التي تعمل على رجوع الزيت و مركب التبريد إلى الضاغط. و يحتوي الخزان على مصفاة و مجفف حيث لا يتم إستخدام خزان إستقبال و تجفيف في هذه المنظومة. مع العلم بأن شحنة مركب التبريد أهميتها عند إستخدام خزان التجميع أكبر من أهميتها عند إستخدام خزان الإستقبال و التجفيف.

التحكم في معدل تدفق مركب التبريد

إن أنظمة فتح و غلق التعشيق المبينة في شكل 3 و شكل 4 يعتاد إستخدامها في وحدات التكييف التي يتم تركيبها في المصنع أو بعد البيع. و يتم فتح و غلق التعشيق إما عن طريق ترموستات يستشعر درجة حرارة المبخر أو عن طريق مفتاح ضغط يستشعر ضغط المبخر. و بعض البائعين يقومون بتركيب وحدات تكييف مزودة بترموستات يمكن ضبط درجة حرارته للتحكم في درجة حرارة السيارة عن طريق التحكم في درجة حرارة المبخر. كما أن ذلك الترموستات يمنع أيضا تكون الثلج على المبخر. و معظم الوحدات تستخدم ترمومستات أو مفتاح ضغط مضبوط على قيمة تمنع تكون الثلج على المبخر. و في هذه الحالة يتم التحكم في درجة حرارة الهواء بخلط الهواء الذي تم تبريدة مع الهواء الحار الذي مر على السخان.

في بعض الاوقات يتسبب فتح و غلق التعشيق في حدوث تباطئ ملحوظ في السيارة نظراً لتحميل الضاغط على المحرك. و هذه الظاهرة أكثر وضوحاً في السيارات ذات المحركات الصغيرة. و إعادة تبخر المياه المتكاثفة على المبخر خلال فترة توقف الضاغط تتسبب في روائح كريهة و تأرجح غير مقبول في درجات الحرارة. إلا أن هذه الأنظمة تبريدها سريع و أرخص من الانظمة التي يعمل فيها الضاغط بإستمرار.

في الأنظمة التي تعمل بالأنابيب الشعرية و خزانات التجميع يقوم الضاغط بفك التعشيق عندما يصل ضغط السحب (المُقَاس) إلى حوالي 170kPa و يعود إلى التعشيق مرة أخرى عندما يصل ضغط السحب (المُقَاس) إلى حوالي 310kPa. و بالتالي يقوم المبخر بإزالة الجليد في فترات توقف الضاغط. إن مبخرات الغمر تتمتع بكتلة حرارية تساعد على منع فتح و غلق التعشيق كل فترات متقاربة. و من الأفضل أن يكون عدد مرات فتح و غلق التعشيق أربعة مرات بحد أقصى نظراً للحرارة التي تتولد نتيجة التعشيق. و يمكن إستخدام مفتاح الضغط جنباً إلى جنب إستخدام صمام التمدد الحراري في الانظمة التي تحتوي على مبخر جاف حيث أن مفتاح الضغط يعمل على تثبيط فتح و غلق التعشيق على فترات قصيرة.

رغم أن الأنظمة التي يعمل فيها الضاغط بإستمرار قد إنتشرت مرة واحجة إلا أنها نادراً ما يتم إستخدامها هذه الأيام نظراً لأنها تحتاج إلى مزيد من الطاقة و بالتالي مزيد من إستهلاك الوقود. و يتم تركيب منظم (EPR) في الأنظمة التي يعمل فيها الضاغط بإستمرار من أجل الحفاظ على ضغط المبخر فوق المستوى الذي تبدأ فيه المياه المتكاثفة في التجمد. و يتم التحكم في درجة حرارة الهواء بإعادة تسخينه أو خلطه مع الهواء الحار الذي مر من خلال السخان.

إن الأنظمة التي يعمل فيها الضاغط بإستمرار لا تعاني من عيوب فك و ربط التعشيق التي قد ذكرناها سالفاً، إلا أنها تتسبب في زيادة إنخفاض ضغط السحب و الذي بدوره يقلل من أداء التشغيل بنسبة طفيفة. كما يتم إيضاً إستخدام نسخة من هذه المنظمات تحتوي على صمام ذو ملف يتم فتحه و غلقة عن طريق مفتاح لإذابة الجليد يقوم بإستشعار درجة حرارة سطح المبخر.

يوجد دائرتين تبريد تستخدم المنظم EPR. و يبين شكل 5 الدائرة الجافة التقليدية. و يبين شكل 6 دائرة المبخر المغمور، و التي تستخدم نوع من المبخرات مجهزة بخزان من أسفل و من أعلى. كما أنها تحتوي أيضا على مجموعة فريدة من المواسير. فالمسارات الخارجية لتعادل الضغط متصلة بمخرج المبخر عن طريق المنظم. كما أن الخط الصغير لرجوع الزيت يحتوي على صمام تنفيث ضغط داخلي متصل بمخرج المبخر عن طريق المنظم. و هذه الخطوط تجعل صمام التمدد الحراري TXV يفتح فتحات واسعة عندما يقوم المنظم بخنق خط السحب. و بالتالي ينغمر المبخر بمركب التبريد مما يجعل المنظم يقوم بدور صمام التمدد. و هذه المنظومة تسمح بعمل مكييف الهواء عند درجات حرارة خارجية تصل إلى 2°C من أجل إزالة الشبورة من على النوافذ و في نفس الوقت تحافظ على معدل مناسب لتدفق مركب التبريد و تضمن رجوع الزيت إلى الكباس.

 

شكل 2 خزان تجميع نمطي يتم تركيبه على خط السحب.

 

شكل 3 رسم تخطيطي لمكيف هواء ذو أنبوبة شعرية يعمل على فك و ربط التعشيق.

 

شكل 4 نظام فك و ربط التعشيق بإستخدام صمام تمدد حراري (TXV)

 

شكل 5 منظومة التحكم في خط السحب

 

شكل 6 منظومة التحكم في خط السحب من مبخرات الغمر.

أجهزة التحكم

التحكم اليدوي

إن آلية التحكم الأساسية هي كابلات تحكم مرنة تقوم بإرسال حركة خطية بكفاءة معقولة. و يمكن توليد حركة دورانية من الحركة الخطية السابقة عن طريق إدارة عمود كرنك. و من التطبيقات المعتادة (1) تحريك البوابات الهوائية التي تقوم بخلط الهواء للتحكم في درجة حرارته، (2) تنظيم معدل إذابة الجليد، (3) ضبط الصمامات للتحكم في معدل تدفق سائل تبريد المحرك في السخان.

التحكم بالتفريغ

يوفر التفريغ وسيلة تحكم يدوية هادئة و قوية، لا تتطلب من المُشَغِّل أكثر من تحريك زراع أو مفتاح. و يتم توليد التفريغ عن طريق ماسورة السحب بالمحرك. و يمكن إستخدام خزان ( حجمه يتراوح من 0.4 إلى 4L) لضمان مصدر كافي للتفريغ. و يتم تصميم معظم الأنظمة بحيث تعمل عند أدني مقدار من التفريغ يتراوح من -17kPa إلى -20kPa، على الرغم من توفر ضغط تفريغ مقدارة -90kPa.

التحكم الكهربائي

تقوم وسائل التحكم الكهربائية بالتحكم في سرعة دوران المراوح. فالمراوح المستخدمة في السيارات يمكنها الدوران بثلاثة أو أربعة سرعات. و يتم تعشيق الضاغط كهربائيا عن طريق منظومة تحكم ثانوية مرتبطة بإختيار وضع التشغيل أو درجة حرارة المبخر أو حساسات الضغط.

التحكم في درجة الحرارة

إن التحكم في السعة الحرارية لمكيفات الهواء من أجل ضبط درجة الحرارة داخل السيارة يتم بأحدى الطرق التالية: أما بفك و ربط تعشيق الضاغط وفقاً لدرجة حرارة خروج الهواء من المبخر، أو بإمكانية خلط الهواء المتدفق من المبخر بالهواء المتدفق من السخان أو إعادة تسخينه. و كمية إعادة التسخين أو نسبة الخلط يتم التحكم فيها عادة ببوابة هوائية يقوم بضبطها سائق السيارة.

إن أنظمة التحكم الإلكترونية تقوم بتفسير متطلبات المنظومة و تلقائياً تقوم بضبط نفسها على وضع التدفئة أو وضع التكييف، و يتوقف ذلك على إختيار المُشَغِّل لدرجة الحرارة داخل السيارة و درجة حرارة الجو الخارجي. و يمكن عن طريق الإختيار اليدوي تحويل وضع التشغيل إلى إذابة الجليد. كما أن المنظومة تقوم أيضاً بالتحكم في القدرات التبريدية و كمية الهواء المطلوبة. فيقوم مستحث موجود داخل كابينة الركاب بقياس درجة الحرارة و مقارنتها بدرجة الحرارة المطلوبة. كما يقوم مستحث آخر بقياس درجة حرارة الجو الخارجي. و هذه القياسات يتم تحويلها إلى إشارات ضبط كهربائية أو إشارات ضبط بالتفريغ.

و بناءً على الإشارات السابقة يتم التحكم في معدل تدفق سائل التبريد في السخان، و وضع البوابات الهوائية المسئولة عن نسبة الخلط بين الهواء البارد و الحار؛ و ضبط ضغط المبخر؛ و ضبط سرعة المروحة. و عن طريق نفس تلك الإشارات يمكن التحكم في وضع البوابات الهوائية ، بحيث يتم توجيه الهواء إلى أرجل الركاب أو إلى مستوى صدورهم، أو أن يتم إعادة تدوير الهواء الداخلي بدلاً من سحب الهواء الجوي. كما يوجد عدد من الأجهزة الأخري تقوم بالاتي (1) منع دوران المروحة قبل وصول درجة حرارة سائل التبريد إلى قيمة معينة، (2) منع تعشيق الضاغط عند درجات حرارة الجو المنخفضة، (3) توفير إمكانيات أخرى لراحة الركاب.

وسائل التحكم الأخرى

يتم وضع مفتاح الضغط على خط السحب أما من خلال المنظم أو خزان التجميع لفك تعشيق الضاغط عندما يصل ضغط السحب إلى مستوى تتجمد فيه المياه المتكاثفة على المبخر، و لإعادة ربط التعشيق عندما يرتفع الضغط فوق القيمة السابقة. كما يمكن وضع مفتاح آخر في دورة التبريد لتشغيل المروحة الكهربائية عندما يكون الهواء المتدفق نتيجة إندفاع السيارة غير كافي لإزالة الحرارة من المكثف.

تكييف هواء الحافلات

إن توفير بيئة حرارية مريحة داخل كابينة الركاب بالحافلات مهمة صعبة نظراً لأن عدد الركاب لوحدة المساحات و الحجوم مرتفع للغاية، كما أن مساحة المسطحات الزجاجية كبير للغاية، و ظروف الهواء الجوي متغيرة جداً. كما أن التصميم وفقاً لمناخ محدد غير مجدي إقتصاديا؛ و بالتالي ينبغي الأخذ في الإعتبار كل الظروف المناخية المحتملة، بدأً من درجات حرارة الجو المرتفعة في البيئة الصحراوية إلى الرطوبة المرتفعة في المناخ الإستوائي. و ينبغي أن تعمل وحدات التكييف بصورة مرضية عند ظروف جوية تصل إلى 50°C. فالوحدات التي يتم تصميمها بهذه الطريقة لها القدرة على إزالة أحمال التبريد المحسوسة في المناخ الحار الجاف أكبر من أحمال التبريد المحسوسة في المناخ الرطب.

كما ينبغي أخذ مستوى جودة الهواء الجوي في الإعتبار. فعادة يتعرض الهواء المسحوب إلى تلوث حراري إما من سطح الطريق، أو إعادة دخول الهواء المطرود من المكثف إليه مرة أخرى، أو دخول الهواء المطرود من المشعاع. كما أن حركة المركبة تعمل على تغيير ضغط الهواء الذي يؤثر بدوره على أداء مروحة المكثف. كما أن سرعة المحرك تؤثر على القدرة التبريدية للضاغط. و يتم الإختبار المبدئي لوحدات التكييف المستخدمة في الحافلات في غرف صغيرة يتم التحكم في أجوائها الحرارية. و عادة يتم إختبار أداء وحدات التكييف بعد تركيبها في الحافلات في غرف كبيرة تستوعب حجم الحافلة بالكامل.

أحمال التدفئة

إن العوامل الرئيسية التي يجب أخذها في الإعتبار عند تصميم أنظمة تكييف الهواء في الحافلات تشتمل على الآتي:

·         عدد الركاب، و المسافة الكلية التي تقطعها الحافلة، و المسافة المقطوعة بين كل محطة، و فترة بقاء الركاب المعتادة في الحافلة.

·         أبعاد و خصائص الزجاج الضوئية.

·         الظروف الجوية الخارجية (درجة الحرارة، و الرطوبة النسبية، و أشعة الشمس)

·         أبعاد جسم الحافلة و الخصائص الحرارية للمواد المستخدمة في تصنيعها و الظروف الحرارية داخل الحافلة (درجة الحرارة، و الرطوبة، و سرعة الهواء)

و يمكن تقدير أحمال التبريد او التدفئة داخل الحافلة بجمع الأحمال الحرارية التالية:

·         الفيض الحراري من الجدران (الأرضيات، و السقف، و الجوانب)

·         الفيض الحراري من المسطحات الزجاجية (النوافذ الجانبية، و الأمامية، و الخلفية)

·         الفيض الحراري من الركاب

·         الفيض الحراري من المحرل، و الركاب، و التهوية (الفرق بين الحرارة المحمولة (Enthalpy) في الهواء الداخلي و الخارجي)

·         الفيض الحراري من المكييف نفسه.

ينبغي حساب أحمال التبريد أو التدفئة القصوى. علماً بأن أحمال التبريد هي أصعب أحمال يمكن التعامل معها؛ أما أحمال التدفئة فعادة يتم معالجتها بالحرارة التي يحملها سائل تبريد المحرك. بإستثناء أن دوران المحرك في حالة العطالة لا يوفر إلا مقدار بسيط من التدفئة في المناخ البارد. و لقد قام كلاً من جيمس و هي (1993) و أندري و أخرين (1994) بشرح نموذج حسابي لطريقة تقدير أحمال التدفئة في المركبات، بالإضافة إلى محاكاة الأداء الحراري داخل كابينة الركاب.

يمكن إفتراض الظروف التالية عند حساب الأحمال الحرارية في فصل الصيف للمركبات المستخدمة في الترحال بين المدن مثل المبينة في شكل 7.

·         عدد الركاب 50 راكب

·         ثخانة العزل تتراوح من 25 إلى 40mm.

·         النوافذ الجانبية مزدوجة و ملونة

·         معدل سحب الهواء المتجدد 190L/s

·         سرعة الحافلة على الطريق 100km/hr

·         درجات الحرارة الداخلية هي 27°C بالترمومتر الجاف و 19.5°C بالترمومتر المبلل، أو أقل من درجة حرارة الجو الخارجي بمقدار 11k

قد أظهرت الحسابات أحمال حرارية تتراوح ما بين 12 إلى 35kW، و يتوقف مقدار الحمل الحراري على ظروف الجو الخارجية و الموقع الجغرافي للحافلة. و يبين شكل 8 التوزيع المعتاد للأحمال الحرارية خلال فصل الصيف عند خط العرض الجغرافي 40° شمالاً.

 

شكل 7 توزيع الأحمال الحرارية (صيفاً)

 

فتحات دخول و خروج الهواء

تمثل الأماكن الصحيحة لفتحات دخول و خروج الهواء الداخلي إلى و من كابينة الركاب في الحافلات التي تسير بين المدن أهمية خاصة، نظراً لأن هذه الحافلات تسير في أغلب الأوقات بسرعات عالية و ثابتة. شكل 9 يبين توزيع ضغوط الهواء حول حافلة تقليدية. و الملاحظات الرئيسية التي نستخلصها من تحليل هذا الشكل هي كالتالي:

·         الضغط على مقدمة الحافلة معظمه أعلى من الضغط الجوي، و نجد أن نقطة السكون تقع على ثلث إرتفاع الحافلة.

·         الضغط على حواف مقدمة الحافلة أقل بكثير من الضغط الجوي.

·         خلف منطقة دوران الهواء بمقدمة الحافلة نجد أن الضغط على سطح الحافلة مساوي تقريباً للضغط الجوي.

·         الضغط على مؤخرة الحافلة أقل بمقدار طفيف من الضغط الجوي.

و بناءً عليه فإن أفضل مكان لسحب الهواء من الجو هو الجزء السفلي من مقدمة الحافلة (A). و المكان البديل لسحب الهواء هو بالقرب من منتصف السطح العلوي للحافلة (B). أما المناطق (C، D) فهي تتميز بأن الضغط عليها شديد الإنخفاض عن الضغط الجوي و هي تقع على خلف مقدمة الحافلة مباشرة و على الجوانب، و هذه المناطق هي أفضل مكان لتركيب مخارج الهواء حيث أن حركة المركبة تعمل على سحب الهواء. كما أن الضغط على مؤخرة الحافلة و بالقرب من حوافها (E) أقل بمقدار طفيف عن الضغط الجوي مما يجعل هذه المناطق مناسبة لمخارج الهواء. و في بعض الأحيان يتم تركيب المبخر داخل غلاف فوق سطح الحافلة.

العوامل التصميمية

شكل 10 يبين أماكن تركيب مكونات منظومة التكييف في الحافلات التي تعمل بين المدن. و نجد أن الضاغط في العادة يقوم المحرك بإدارته. و بعضاً من هذه الحافلات تكون مجهزة بمحرك منفصل يقوم بإدارة منظومة تكييف الهواء حتى تحافظ على أداء ثابت و مستقر؛ و مع ذلك فإن هذه الوحدات أكثر تعقيداً و تكلفةً، و تحتاج إلى مزيد من المساحة و الصيانة داخل الحافلة. و يمكن وضع المبخر أو المبخرات داخل غلاف على السطح العلوي للحافلة و بالقرب من المنطقة الخلفية، أو داخل قنوات توزيع الهواء المخفية داخل فراغ يقع تحت سطح الحافلة و فوق السقف الداخلي. و يتم ضخ الهواء خلال المبخر ليدخل في قنوات التوزيع الطولية. و يدخل الهواء إلى كابينة الركاب من هذه القنوات الطولية إلى الأسفل على هيئة نوافير باردة. و لتجنب حدوث تيارات هواء قوية على الركاب، فينبغي أن لا تتعدى سرعة خروج الهواء من هذه الفتحات أكثر من 4m/s أو 5m/s على أقصى تقدير.

 

شكل 8 الفيض الحراري داخل الحافلة

 

شكل 9 توزيع ضغوط الهواء حول حافلة متحركة

 

شكل 10 منظومة التكييف داخل حافلة تعمل بين المدن.

 

شكل 11 منظومة التكييف داخل حافلة تعمل داخل المدن.

يوجد بوابة هوائية في منطقة المروحة تنظم كمية الهواء المتجدد و الهواء المعاد إدارته داخل كابينة الركاب. و للمحافظة على كفاءة منظومة التكييف، ينبغي أن لا يتم وضع المكثف في منطقة ذات ضغط أقل من الضغط الجوي أو منطقة فيها إرتفاع في درجة الحرارة.

إن تركيب السخانات في الأجواء الباردة مهم من أجل التغلب على تيارات الهواء الباردة. و لذلك يتم عادةً إستخدام سائل تبريد المحرك في تسخين دفايات موضوعة في الأركان بين أرضية الحافلة و جدرانها الجانبية. كما ينبغي تركيب وحدات من هذه الدفايات لإذابة الجليد من على سطح الزجاج الأمامي و تدفئة المنطقة المحيطة بالسائق. و تحتاج الأجواء الحارة إلى تركيب ستائر على النوافذ لتقليل المكتسبات الحرارية من أشعة الشمس و تقليل الشعور بعدم الراحة الناجمة عن إرتفاع درجات الحرارة المشعة.

يجب الأخذ في الإعتبار أن الأحمال الحرارية في الحافلات التي تعمل بالمدن ستكون أكبر من نظيرتها التي تعمل بين المدن لنفس ظروف الهواء الجوي الخارجي نظراً لإمكانية إرتفاع عدد الركاب في هذه المركبات. و من جهة أخرى فإن الركاب يقضون أوقات أقل في الحافلات التي تعمل داخل المدن، و بالتالي فإنهم يتقبلون ظروف حرارية أقل راحةً. و في الأقاليم المناخية المعتدلة فإن بعض الحافلات التي تعمل داخل المدن تكون غير مجهزة إلا بوسائل للتهوية و التدفئة، و بدون تكييف. و في كل الأحوال فإن معدل تغيير الهواء ينبغي أن يكون مرتفع بشكل يكفي لتفادي الشكوى من مستوى نقاء الهواء - عادة معدلات تبديل الهواء تتراوح من 12 إلى 30 مرة في الساعة بغض النظر عن سرعة المركبة. فحتى إذا توقفت الحافلة في إشارة المرور لابد من تحقيق كمية معينة من تغيير الهواء. و أسوأ وضع في مستوى جودة الهواء داخل الحافلة يحدث في أيام الشتاء الممطرة عندما تذدحم الحافلة و يتم غلق كل النوافذ.

شكل 11 يبين منظومة معتادة لمعدات التدفئة و التهوية في الحافلات التي تعمل داخل المدن. و يمكن وضع مداخل الهواء في مقدمة الحافلة تحت لوحة الإعلان عن المكان المقصود و تحت الزجاج الأمامي، أو في الجزء العلوي من القناة الهوائية الطولية في منتصف الحافلة. و يفضل إستخدام هذا الموضع حتى لا يتغير معدل تدفق الهواء بتغير سرعة الحافلة. و يمكن إستخدام مراوح لطرد الهواء من كابينة الركاب. مع مراعاة عدم إرتفاع سرعة دوران هذه المراوح حتى يتم تفادي الشكوي من الضوضاء المصاحبة عندما تتعدى مستويات ضوضاء مقدارها 65dB(A) عند مستوى رؤوس الركاب. و يمكن حل هذه المشكلة بزيادة عدد المراوح و تقليل سرعة دورانها.

تكييف هواء القطارات

يتم تكييف قطار الركاب بشكل عام عن طريق وحدات تعمل بالكهرباء، و يقوم فيها المبخر بتبريد الهواء بشكل مباشر، و عادةً بإستخدام مركب تبريد R-22 (HCFC). و يتم التخلص التدريجي من مركبات تبريد HCFC بإستبدالها بمركبات تبريد مثل HFC-407C أو HFC-410A. و نظراً لأن مركبات تبريد HFC-410A تعمل عند ضغوط مرتفعة، فإنها ليست مجدية كمركب تبريد بديل للأنظمة القائمة التي تعمل بمركب التبريد R-22. و لقد تم إستخدام مركب التبريد HFC-134a - و هو مركب تبريد يعمل عند ضغوط متوسطة - في عدد من التطبيقات الجديدة و كبديل لمركب التبريد R-12 في أنظمة التبريد القائمة. و لنفس الأسباب التي قيدت إستخدام مركب التبريد R-12 (على سبيل المثال إنخفاض كثافته و هو في الحالة الغازية)، فعادةً مركب التبريد R-134a لا يتم إختياره نظراً لأنه يحتاج إلى مواسير سحب، و مبادلات حرارية، و ضواغط كبيرة.

عادة يتم إستخدام أجهزة تحكم إلكترونية تحتوي على معالجات بيانات تقوم بتسجيل الأعطال، و ظروف التشغيل، و ترسل بيانات إلى منظومة البيانات المركزية بالقطار. و يتم تركيب سخان كهربائي في وحدة التكييف أو في القنوات الهوائية من أجل تدفئة الهواء الجوي المسحوب من الخارج لزوم التهوية. و غالباً ما يتم إستخدامها للتحكم في مستوى الرطوبة بإعادة تسخين الهواء المكيف خلال أحمال التبريد الجزئية.

نوعية عربية الركاب

يتم تصميم عربية الركاب بحيث تصبح خفيفة من أجل تقليل تكاليف التشغيل و الصيانة. و هذا الإتجاه يدفع إلى تقليل حجم و وزن أجهزة تكييف الهواء و ملحقاتها.

أنواع القطارات

خدمة الخطوط الرئيسية لقطارات الركاب بين المدن عادة تتكون من عربات ذات مستوى واحد أو مستويين يتم سحبها بقاطرة. و تقوم القاطرة بإدارة مولد كهرباء يقوم بتوزيع القدرة الكهربائية على مكيفات الهواء عن طريق كابلات كهربائية ممددة بين عربات القطار. و كل عربة من عربات القطار تحتوي على مجموعة من أجهزة التحكم و وحدتان من أجهزة التكييف. و عادة تكون هذه الوحدات من النوع المنفصل، حيث يتم تركيب وحدة التكثيف تحت عربية الركاب و وحدة التبخير فوق السقف الداخلي بالعربية، أو تكون وحدة التكييف من النوع القائم بذاته و يتم تركيبها في غرفة ماكينات داخل عربية الركاب. و نادراً ما يتم تركيب الوحدة القائمة بذاتها تحت أو فوق عربية الركاب.

قطارات الضواحي تعمل حول المدن الكبرى و هي مماثلة في الحجم للقطارات التي تعمل بين المدن و عادة تحتوي كل عربية من عربات القطار على وحدتان تبخير يتم تركيبها فوق السقف الداخلي للعربية مع وحدة مشتركة أو حدتين تكثيف منفصلتين تحت أرضية العربية. و هذه العربات قد يتم سحبها بقاطرة، إلا أنها غالباً يتم تشغيلها بتيار كهربائي مستمر (dc) ذو ضغط مرتفع، أو تيار متردد مسحوب من أسلاك كهربائية ممتدة أعلى السكة الحديد. و المكيفات في هذه القطارات تعمل إما بالتيار الكهربائي المستمر أو بالتيار المتردد. و ما زالت قطارات ضواحي تعمل بمحركات الديزل في بعض المناطق و تقوم المكيفات بسحب التيار الكهربائي من المولدات الكهربائية الملحقة بالقاطرة.

مترو الأنفاق و القطارات المعلقة يتم تشغيلهم عادةً بالتيار الكهربائي المستمر و المسحوبة من قضيب ثالث على السكة الحديد. و المكيفات في هذه القطارات تعمل بالتيار المستمر أو بتيار متردد ثلاثي الفازات المسحوب من مولد كهربائي أو محول يتم تركيبه أسفل عربات القطار. و المكيف من النوع المنفصل حيث يتم تركيب وحدة التبخير فوق السقف الداخلية للعربات و وحدة التكثيف تحت الأرضية.

 الترام عادة يعمل بالتيار الكهربائي المستمر أو المتردد داخل المدن. و نوعية التكييف المستخدمة هي المكيفات القائمة بذاتها و يتم تركيبها فوق سقف الترام، نظراً لعدم وجود مسافة كافية أسفل الترام لتركيب وحدات التكثيف. كما أن هذه النوعية من التركيبات تسمح بعمل تعديل على الترام الذي تم تصميمه بدون مكيف و تكييفه في وقت لاحق.

إختيار المعدات

إن مصدر القدرة الكهربائية و نوعيتها يحددان نوعية نظام التكييف المستخدم في عربات قطارات الركاب؛ و وزن، و نوع القطار، و كيفية صيانة نظام التكييف كلها عوامل ذات أهمية كبيرة. و لذلك عادة ما يقع الإختيار على الضواغط التي تعمل بتيار كهربائي متردد، سواءً كانت ضواغط ترددية شبه المغلقة ، أو ضواغط مغلقة ريشية أو حلزونية، بدلاً من الضواغط المفتوحة التي تعمل بالتيار المستمر. و مع ذلك فلابد من دراسة كل عربية قطار من هذا المنظور نظراً لأن محولات التيار الكهربائي من مستمر إلى متردد لا تزيد فقط من وزن المنظومة و لكنها تزيد أيضا من إجمالي التيار المسحوب بسبب الطاقة المفقودة أثناء عملية التحويل.

إن العوامل الأخرى التي تؤثر على إختيار نظام التكييف تشمل المساحة المطلوبة، و مكان التركيب، و كيفية الوصول إلى المعدات، و مدى مصداقية النظام، و كيفية صيانته. و لابد من الأخذ في الإعتبار مستويات الضوضاء الخارجية و الداخلية المصاحبة لتشغيل نظام التكييف سواءً خلال المرحلة المبكرة من التصميم، أو خلال التنسيق بين أعمال التكييف و أعمال تشييد العربات لتركيب المعدات و القنوات الهوائية و مخارج الهواء.

القيود المفروضة على التصميم

عادة يتم تركيب مكونات منظومة التكييف بحيث تتوائم مع المساحات المتوفرة. و لذلك فإن الوزن الإجمالي، و شكل سطح القطارات، و الفراغ المتوفر فوق السقف الداخلي، و المساحة الموجودة تحت أرضية العربات تحدد شكل و حجم المعدات المستخدمة في التكييف.

نظراً لان قطارات الركاب التي تعمل بين المدن تقطع مسافات بين أجزاء مختلفة من البلاد، فلابد من تصميم أنظمة التكييف بحيث تغطي الظروف الجوية الصعبة عبر البلاد. أما القطارات التي تعمل حول ضواحي المدن تعمل في منطقة جغرافية محدودة، فلا يؤخذ في الإعتبار سوى الظروف الجوية المحلية فقط لا غير.

إن القاذورات و عوامل التعرية تعتبر عامل تصميمي في غاية الأهمية، خصوصاً إذا تم تركيب معدات التكييف أسفل أرضية عربات القطارات، حيث أنها تتعرض لظروف جوية قاسية و كمية شديدة من القاذورات. و تلك الأسباب تحتم إختيار معدات مصنوعة من مواد مقاومة للتآكل. فالمواد المصنوعة من الألومنيوم لم تثبت نفسها أثناء تعرضها للعوامل الخارجية؛ فتأثير العصف بالرمال يزيل أي معالجة سطحية قد تمت على المعدات. و حيث أن لا يمكن تفادي تراكم القاذورات، فإن المعدات لابد من تصميمها بحيث يمكن تنظيفها بسهولة و بسرعة؛ و لذلك يتم تجهيز معدات التكييف بأبواب كشف لتيسير إجراءات النظافة، كما أن المسافات البينية بين زعانف المبخرات و المكثفات لابد أن لا تقل عن مسافة تتراوح بين 2.5 إلى 3mm. فكلما صغرت هذه المسافات البينية كلما تسببت في سرعة تراكم القاذورات و إرتفاع تكلفة التنظيف. و لابد من الأخذ في الإعتبار تأثير القاذورات و الظروف الجوية القاسية عند إختيار المحركات الكهربائية و وسائل التحكم.

إن معدات التكييف المستخدمة في القطارات تحتاج إلى صيانة و خدمة أكثر من التي تحتاجها الوحدات الثابتة. فعربات الركاب - التي تحتوي على نوافذ مانعة لتسرب الهواء و جدران معزولة عزلاً حرارياً جيداً - تصبح غير صالحة للإستخدام عند تعطل مكييفات الهواء. و لذلك فإن هذه المعدات تحتوي على العديد من العناصر التي تسمح بالكشف السريع عن الإعطال و إصلاحها. فلابد من سهولة الوصول إلى المحركات الكهربائية، و الضواغط، و لوحة التحكم، و مخارج الكشف عن الأعطال، و نقاط الصيانة الأخرى، من أجل الفحص و الإصلاح. و مع ذلك فإن التغيرات التي طرأت على إستراتيجيات الصيانة و اللوائح البيئية قد تسببت في الإبتعاد عن إستخدام المكييفات التي يتم صيانتها بالكامل داخل العربة، و الإتجاه إلى الوحدات القائمة بذاتها و التي تحتوي على أنظمة تبريد مغلقة. و هذه الوحدات قد تم تصميمها حتى يتم فكها سريعاً من القطارات و إستبدالها بوحدات أخرى ثم القيام بصيانتها في منطقة صيانة مكييفات الهواء بعيداً عن القطارات. و لقد تم تصميم وسائل تحكم تعتمد على معالجات البيانات لتحديد و إكتشاف الأعطال في المنظومة بطريقة تسمح بالإكتشاف السريع للأعطال و إصلاحها.

يجب الأخذ في الإعتبار كيفية تأمين معدات التكييف التي يتم تركيبها في القطارات، و خصوصاً المعدات التي يتم تركيبها أسفل القطارات. و ينبغي أن يتم تصميم عوازل الإهتزازات و قواعد التركيب بحيث يتم إستخدامها في تثبيت المعدات بأمان في القطارات، و ذلك حتى إذا إنهارت هذه العوازل و القواعد بالكامل. و خطورة ذلك تكمن في أن أي تدلي أو سقوط لأحد معدات التكييف من القطار قد يتسبب في خروجه عن الخط. كما أن كل المكونات التي يتم إدارتها بالسيور لابد أن يتم تأمينها. و كل عناصر التحكم و المعدات ذات فرق الجهد المرتفع لابد من تسميتها بعلامات تحذيرية معتمدة. كما أن خزانات الضغوط و الملفات لابد أن تلبي مواصفات إختبارات ASME لحماية الركاب و عمال الصيانة. و معايير إختيار مواد التصنيع تتضمن إنخفاض قابليتها للإشتعال، و إنخفاض مستوى السمية، و إنخفاض معدلات إنطلاق الدخان عند إحتراقها.

إن تصميم وحدة التكثيف المبردة بالهواء و مكان تركيبها لابد إن يسمح بإعادة دخول جزء كبير من الهواء المطرود من المكثف أو الدخول المؤقت لهواء ذات درجات حرارة مرتفعة للغاية و المنطلق من المعدات المجاورة أثناء دخول الركاب إلى القطار من على رصيف المحطة أو دخول ذلك الهواء عند مرور القطار في الأنفاق. و لمنع توقف منظومة التكييف بالكامل نتيجة إرتفاع ضغط المكثف، يتم عادةً إستخدام وسائل تحكم لتخفيض أحمال التبريد، و بالتالي التخفيض المؤقت لضغط المكثف.

مستويات الراحة داخل القطارات

إن معايير تكييف الهواء و التدفئة و التهوية يمكن إختيارها وفقا لمعايير آشري ASHRAE رقم 55 و 62. كما ينبغي الأخذ في الإعتبار فترة تعرض الركاب للبيئة الخارجية و مستوى نشاطهم المبذول قبل ركوبهم القطار. فإن ظروف التكييف في القطارات تختلف عن ظروف تكييف المباني السكنية فعلى سبيل المثال، يحدث أحياناً أن يقوم الراكب بالجري للحاق بالقطار أو إنتظاره في أجواء حارة أو باردة ثم ركوبه القطار لمدة 10 دقائق بملابس تناسب الأجواء الخارجية، كل ذلك يخالف ظروف التشغيل في المباني. و قد قام جونز و أخرين (1994) بتقييم الأحمال الحرارية المنطلقة من الأشخاص تحت ظروف طقس و نشاط إنتقاليين في مقابل معدل التمثيل الغذائي التقليدي في الحالة المستقرة. و لقد قام جونز و هي عام 1993 بعمل برنامج كمبيوتر بإسم TRANMOD يسمح للمصمم بتوقع الأحمال الحرارية المنطلقة من الركاب.

و يتطلب الأمر الأخذ في الإعتبار فتح و غلق أبواب القطار، و مصادر دخول الهواء المتجدد (و ما يحمله من ملوثات)، و شكل تحميل الركاب، عند إختيار أماكن فتحات سحب الهواء الخارجي و حساب كمية الهواء اللازم للتهوية. و يمكن التحكم في الرطوبة أثناء الأحمال الجزئية عن طريق تقسيم المبخر إلى مراحل، و إستخدام ضواغط و مراوح متغير السرعة، و إستخدام إسطوانات تفريغ بالضواغط، بالإضافة إلى سخانات إعادة التسخين الكهربائية. أما في الشتاء فعادةً لا يتم التحكم في مستويات الرطوبة.

نجد  صيفاً أن أكبر حمل حراري هو المنطلق من الركاب ، و يليه أحمال التهوية ، و الأحمال المنتقلة عبر جسم القطار، و أحمال أشعة الشمس، و الأحمال الداخلية. أما أحمال التدفئة فهي الناجمة عن إنتقال الحرارة عبر جسم القطار و التهوية. مع ملاحظة أن حسابات أحمال التدفئة لا تتضمن الأحمال الحرارية المنطلقة من الركاب و مصادر الحرارة الداخلية. و يمكن توفير الراحة الحرارية داخل القطارات بإستخدام التهوية فقط دون مكييفات الهواء عندما تسمح بذلك الظروف الجوية الخارجية. و من الصعب الإحتفاظ بالأجواء الحرارية ثابتة داخل القطارات التي تعمل حول المدن حيث أن عدد الركاب و الأحمال الشمسية تتغير بإستمرار.

إن تكييف الهواء في عربات القطارات بأمريكا الشمالية يتم إختيارها لتحقق درجات حرارة داخلية تتراوح من 23 إلى 24.5°C، و بحيث لا تتعدى الرطوبة النسبية مقدار يتراوح من 55% إلى 60%. و في أوربا و مناطق أخرى، نجد أن الظروف الداخلية عادة يتم إختيارها عند درجات حرارة أقل من الهواء الجوي بمقدار 5K مقاسة بالترمومتر الجاف، و بحيث تكون الرطوبة النسبية المقابلة تتراوح من 50% إلى 66%. و في وضع التدفئة يتم الإحتفاظ بدرجة الحرارة الداخلية بعربات القطار عند مقدار يتراوح من 18 إلى 21°C.

المتطلبات الاخرى

إن معظم القطارات يتم تجهيزها بتدفئة أرضية و علوية. و التدفئة العلوية يصاحبها إرتفاع في درجات حرارة خليط الهواء المدار و الخارجي فوق درجة الحرارة الداخلية بالقطار. و يتم وضع ترموستات على القناة الهوائية المغذية لتقوم بمنع إرتفاع درجة حرارة الهواء إرتفاعاً كبيراً حتى لا يتسبب في شعور الركاب بعدم الراحة نتيجة تراكم طبقات من الهواء الحار. و تقوم التدفئة السفلية بتعويض الحرارة المفقودة خلال جسم القطار. و يجب على المصمم التأكد من توقيت وصول أعداد الركاب إلى القيمة القصوى، و ذروة إرتفاع درجة حرارة الجو الخارجي، و ذروة إرتفاع معدل سقوط الأشعة الشمسية. فقد وجدوا أن الحمل الحراري عادةً يصل إلى أقصى قيمة له في ساعات الإزدحام المسائية داخل القطارات التي تعمل حول ضواحي المدن، و في منتصف بعد الظهيرة داخل القطارات التي تعمل بين المدن.

إن الأحمال الحرارية بالقطارات تتوقف على طريقة تشييد جسم العربات، و حجمها، و متوسط سرعة الهواء على جسم القطار. في بعض الأوقات نجد ان أقل وقت تستغرقة عملية الإحماء قبل تحرك القطار من الممكن أن يكون هو العامل الأساسي في تصميم أنظمة التكييف. و عادة  في قطارات المسافات الطويلة نجد أن دورات المياه، و المطابخ، و الكافتريات تحتوي على مراوح لطرد الهواء. و لابد أن يكون معدل سحب الهواء المتجدد إلى داخل القطارات أعلى من معدل طرد الهواء للمحافظة على الضغط داخل عربات القطار أعلى من الضغط الجوي. فالهواء المتجدد يحافظ على إرتفاع الضغط داخل العربات و يقلل من تسرب الهواء الخارجي إلى داخل القطار.

توزيع الهواء الداخلي

عادة تتكون منظومة توزيع الهواء من قناة هوائية موجودة في منتصف العربة بين السقف الداخلي و سطح القطار و تمتد بطول العربة. و مخارج الهواء عادة تكون من نوعية المناشير الخطية التي يتم تركيبها على السقف. و يتم تركيب مخارج هواء شبكية في السقف و تحت وحدة التبخير لسحب الهواء من العربة. و لابد من عزل القنوات الهوائية عزلاً حرارياً لمنع إنتقال الحرارة من و إلى الهواء المتدفق في هذه القنوات و تكثف الرطوبة على أسطحها الخارجية. و سحب الهواء من على جوانب سطح العربة يساعد في التغلب على تأثير الرياح. و مآخذ هواء المستخدمة في سحب الهواء المتجدد لابد أن تكون ضد تسرب الجليد و مياه الأمطار و مجهزة في بعض الحالات بحواجز داخلية. كما يتم تركيب مرشح منفصل للهواء المتجدد بخلاف المرشح المخصص للهواء الراجع. و يتم إستخدام نوعية من المرشحات يتم التخلص منها كل شهر، و عند إستخدام مرشحات دائمة فعادة يتم غسيلها و فحصها كل شهر. و في بعض قطارات المسافات الطويلة - قطارات النوم - تتطلب شبكة من القنوات الهوائية واحدة لهواء التغذية و أخرى للهواء الراجع. و لابد من الأخذ في الإعتبار أثناء تصميم القنوات الهوائية مستوى الضوضاء و مقدار الفقد في الضغط الإستاتيكي.

تصميم المواسير

يتم إتباع معايير التعامل مع مواسير مركب التبريد. و ينبغي التمكن من الوصول إلى وصلات اللحام لفحصها، و لا يتم تمديدها مخفية داخل جدران عربات القطار (في حالة التكييفات المنفصلة). و لابد من إستكمال إختبارات التسريب، و تجفيف المواسير، و تفريغها بعد تركيبها و قبل شحنها بمركب التبريد. و ينبغي تثبيت المواسير بطريقة صحيحة و تركيبها بدون أي معوقات قد تمنع رجوع الزيوت مرة أخرى إلى الضاغط. و ينبغي إختيار مقاسات المواسير و طريقة تمديدها وفقا لفصل 2 من كتيب آشري ASHRAE للتبريد لعام 1998. و أعمال التفريغ و التجفيف و الشحن ينبغي أن يتم إجرائها وفقاً لما تم توضيحه في فصل 46 من نفس الكتيب. كما ينبغي أيضاً أن تتفق المواسير المستخدمة في الوحدات القائمة بذاتها مع هذه التوصيات.

متطلبات أعمال التحكم

إن أنظمة التكييف HVAC يتم التحكم فيها أتوماتيكياً على مدار العام. و عادةً في أنظمة التكييف المنفصلة يتم التحكم في التغير في أحمال التبريد عن طريق ملفات تبريد تعمل بالتمدد المباشر و تتكون من مرحلتين و بالإستعانة ضواغط مجهزة بمزيل للأحمال عن طريق تفريغ إسطوانات الضاغط، أو عدم تشغيل الكباس كهربائياً، أو التحكم في سرعة الكباس. و في أنظمة التكييف القائمة بذاتها يتم تجهيز المكيفات بصمام لإمرار الغازات الحارة جانبياً لمنع الكباس من التوقف و تقليل التبريد. و عندما تنخفض الأحمال الحرارية إنخفاضاً كبيراً، يتم التبريد بإستخدام الهواء الخارجي. و في الأحمال الجزئية يمكن التحكم في مستوى الرطوبة عن طريق إعادة التسخين. و عندما تنخفض الأحمال الحرارية إنخفاضاً كبيراً و لا تحتاج إلى التحكم في الرطوبة فإن المنظومة تفترض وضع التهوية. و عندما تنخفض درجة حرارة الجو إنخفاضاً كبيراً ينصح بإيقاف المكيفات المنفصلة لحماية ضواغطها من التلف نتيجة دخول مركب التبريد إليها في حالته السائلة. بالإضافة إلى أن الضواغط قد يتم تجهيزها بسخانات تعمل على تدفئة عمود المرفق خلال فترات التوقف. و خلال وضع التدفئة يتم تشغيل التدفئة العلوية و السفلية على مراحل للمحافظة على درجة الحرارة داخل عربات القطار. و حالياً تستخدم أنظمة التحكم المستحثات و أنظمة التحكم الإلكترونية بدلا من أجهزة التحكم الإلكتروميكانيكية. و عادة يتم تشغيل دائرة التحكم بتيار مستمر ذو ضغط منخفض، أو بتيار متردد إحادي الفازات.

الإتجاهات المستقبلية

إن تكنولوجيا الدورة الهوائية قد بدأ إستخدامها في تكييف القطارات بألمانيا (جيلز و أخرون، 1997)؛ و مع ذلك فإنها تحتاج إلى معالجة مشاكلة وزنها، و إرتفاع تكلفتها، و إنخفاض كفائتها قبل إن يتم التوسع في إستخدامها. و تتضمن الإتجاهات الأخرى التوسع في إستخدام الضواغط الحلزونية المغلقة، و زيادة إمكانيات التشخيص الذاتي للعيوب عن طريق أجهزة تحكم تتكون من معالجات للبيانات، و المحاولات المستمرة لتحديد أفضل مركب تبريد يتم إستخدامه على المدى الطويل.

تكييف هواء المركبات ذات المسار الثابت

إن أنظمة المسارات الثابتة يمكن أن تسير على قضبان أحادية أو على عجلات من المطاط في مسارات مرتفعة أو على نفس مستوى سطح الأرض، و نراها في المطارات و في المناطق الحضرية مثل مدينة ميامي. و تقوم القضبان الأحادية بتوجيه المركبة، و إمدادها بالتيار الكهربائي اللازم لتشغيل المحركات الكهربائية، و الإضاءة، و وسائل التحكم، و المكيفات، و أنظمة التدفئة. و عادة يتم تشغيل هذه المركبات بدون سائق و يتم التحكم فيها عن طريق الكمبيوتر و من خلال محطة مركزية. و تقوم أنظمة التحكم بتحديد سرعة المركبة، و فترة فتح الأبواب بناء على قياسات تتم عن بعد. و بالتالي فإنها تحتاج إلى وسائل تحكم في البيئة الحرارية فعالة و ذات مصداقية.

إن هذه المركبات هي أصغر أنواع النقل العام و عادة تستوعب عدد من الركاب الجالسين يتراوح من 20 إلى 40 راكب و مساحة أرضية لعدد أخرى من الركاب الواقفين. و تحت ظروف معينة من التشغيل، فإن مركبة بطول 12m يمكنها إستيعاب 100 راكب. و التغير الكبير في عدد الركاب و الحركة المستمرة للمركبة من المناطق الممتلئة بأشعة الشمس إلى المناطق المظللة تحتم على أنظمة التكييف المستخدمة إن تستجيب إستجابة خاصة إلى كمية التبريد المطلوبة في أي وقت من الأوقات.

أنواع الأنظمة المستخدمة

إن نظام التكييف المستخدم في هذه النوعية من المركبات هو واحد من الثلاثة أنظمة التالية:

1.       وحدة تكثيف تقليدية يتم تركيبها أسفل المركبة و متصلة بوحدة التبخير الموجودة فوق السقف الداخلي للمركبة بمواسير مركب التبريد.

2.       وحدة تكييف قائمة بذاتها و يتم تركيبها فوق سطح المركبة و تحتوي على كل أجزائها في غلاف واحد و متصلة بمنظومة توزيع الهواء الموجودة فوق السقف الداخلي بالمركبة.

3.       وحدة تكييف قائمة بذاتها و يتم تركيبها تحت أرضية المركبة و متصلة بالقنوات الهوائية الخاصة بهواء التغذية و الراجع الموجودة في جسم المركبة.

و عادة يتم تركيب وحدتين في كل عربة، واحدة في أولها و الثانية في مؤخرتها؛ و كل وحدة تقوم بتبريد نصف الحمل الحراري المطلوب. و منظومة التكييف سواءً كانت منفصلة أم قائمة بذاتها فإنها تعمل بالتيار الكهربائي المسحوب من القضيب الأحادي، و عادة ذلك التيار الكهربائي يكون 50Hz، و بفرق جهد يتراوح من 460 إلى 600V.

عناصر دورة التبريد

حيث أن القدرة الكهربائية متوفرة فيمكن إستخدام الضواغط شبه المغلقة و المراوح الكهربائية و المكونات الأخرى المتوفرة في السوق. و يتكون الضاغط عموما من مرحلتين مجهزتين بإسطوانات تفريغ، كما يتم إستخدام التمرير الجانبي للغازات الحارة للمحافظة على التبريد عند الأحمال المنخفضة. و المكثفات و ملفات التبريد تتكون من مواسير نحاسية عليها زاعنف من الألومنيوم أو النحاس. و عموماً يفضل إستخدام الزعانف المستوية عند تركيب وحدات التكثيف أسفل أرضيات المركبة و ذلك لسهولة تنظيف الملفات. و يتم إستخدام وحدات تبخير قد تم تصميمها خصوصاً لهذه المركبات و يتم تركيبها فوق السقف الداخلي للمركبة. كما أن وحدة التكثيف لابد أيضاً من تركيبها في المساحة المحدودة المتوفرة و تظل تضمن تدفق الهواء خلال ملفات المكثف. و يتم إستخدام مركب تبريد R-22 في معظم هذه الوحدات تقريباً.

التدفئة

عند الحاجة إلى التدفئة يتم إستخدام سخان كهربائي يعمل بالقدرة الكهربائية المسحوبة من القضيب الأحادي و يتم تركيبه في وحدة التبخير. و السخان الكهربائي يتكون من مرحلة واحدة أو مرحلتين طبقاً لقدرة السخان.

وسائل التحكم

عادة يتم إستخدام وسائل تحكم إلكترونية للمحافظة على ظروف التشغيل الداخلية. و يتم عادةً ضبط درجة الحرارة بين 23 و 24°C. أما عند التدفئة فيتم ضبط درجة الحرارة عند 20°C أو أقل. و بعض وسائل التحكم تسمح بالتحكم في الرطوبة بإستخدام سخانات كهربائية. و بين درجة حرارة التدفئة و التبريد تقوم الوحدة بالعمل كأنها مروحة تهوية. و غالباً يتم إستخدام مراوح ذات سرعتين، و تتحول للعمل بالسرعة البطيئة عند وضع التدفئة. و بعض وسائل التحكم تحتوي على قدرات تشخيص داخلية؛ فهي قادرة على إرسال إشارات إلى مركز التشغيل عند حدوث أعطال في التدفئة أو التبريد.

الهواء المتجدد

يتم سحب الهواء المتجدد من خلال وحدات مناولة الهواء الموجودة أعلى عربة القطار ويتم خلطه مع تيار الهواء الراجع إلى مدخل المبخر. ويتم سحب الهواء المتجدد من خلال فتحات شبكية في مؤخرة أو جوانب العربة، و يتم ترشيحه بشكل منفصل عن الهواء الراجع أو يتم الجمع بينهما في مرشح واحد. أما في الأنظمة التي يتم تركيبها تحت أرضيات العربات فيتم إستخدام نفس الإسلوب، بإستثناء أن الهواء يتم سحبة من فتحات موجودة أسفل جسم العربة. و في بعض الحالات يتم إستخدام مروحة منفصلة لسحب الهواء المتجدد.

إن كمية الهواء المسحوب من الخارج يتم التعبير عنه عادةً بوحدات L/s لكل راكب على أساس الحمل الحراري الكلي و المستمر. إلا أن عدد الركاب يختلف من وقت إلى آخر في هذا التطبيق و بالتالي فإن الهواء المسحوب سيكون أكثر من المطلوب. كما أن الركاب يدخلون و يخرجون من العربة في مجاميع مما يتسبب في زيادة كمية الهواء الذي يدخل العربة من الخارج. بالإضافة إلى الفتح المتكرر للأبواب - وفي بعض الأوقات يتم فتح الأبواب الموجودة على جانبي العربة في نفس الوقت - مما يسمح بدخول مزيد من الهواء الخارجي. و لذلك فإن معدل الهواء الخارجي لكل راكب هو مجموع كل تلك العوامل السابقة. و بعض المركبات التي في الخدمة حالياً لا تحتوي على تجهيزات ميكانيكية لسحب الهواء الخارجي. و البعض الأخر لديها تجهيزات لسحب 5L/s لكل راكب. و يتم إستخدام قيم أقل تصل إلى 2.5L/s لكل راكب في حالة مسافات الإرتحال التي لا تستغرق أكثر من دقيقتين و تحمل عدد كبير من الركاب. و كلما كبرت مسافة الإرتحال يرتفع معدل التهوية الميكانيكية.

توزيع الهواء الداخلي

في حالة تركيب وحدة التبخير أعلى السقف الداخلي، فإنه يتم توزيع الهواء من خلال نواشير خطية موجودة في السقف و غالباً تكون جزء لا يتجزأ من الأضاءة العلوية. أما عند تركيب الوحدات القائمة بذاتها أسفل أرضية العربة فيتم عادة توزيع الهواء من خلال فتحات في الجدران الجانبية و تحت الكراسي. و في كل الأحوال، فإن كل القنوات الهوائية التي تم إستخدامها في نقل الهواء يجب عزلها عزلاً مناسباً لمنع تكثف الرطوبة على أسطحها. و في حالات أخرى عندما يتم تركيب الوحدات القائمة بذاتها أسفل أرضية العربة فإنه يتم ضخ الهواء عادة من خلال نواشير عند مستوى قاعدة النوافذ. و يتم رجوع الهواء إلى وحدات التبخير التي يتم تركيبها فوق السقف الداخلي من خلال فتحات شبكية تحت الوحدة. و بالنسبة لأنظمة التكييف التي يتم تركيبها تحت الأرضيات فإن الهواء يرجع إلى وحدات التكييف من خلال فتحات شبكية تحت المقاعد.

نظراً لحجم المركبات الصغير و إنخفاض السقف الداخلي، فلابد من بذل مزيد من الإهتمام أثناء تصميم مخارج الهواء بحيث لا تقوم بضخ الهواء مباشرة فوق رأس الركاب أو على أكتافهم. و بالتالي تحتاج هذه المركبات إلى صنف ذو جودة عالية من النواشير السقفية، و ينبغي أن تتسبب النواشير في أن يتم توزيع الهواء توزيعا كاملاً على الجدران و سقف المركبة. و لابد أن يتم عمل توازن بين كمية الهواء المدفوع و درجة حرارته لتقليل تيارات الهواء الباردة.

قائمة المراجع العلمية

أندري، ج.س.ص. كونسيسو، م.س.ج. سيلفا، د. إكس. فيجاس. 1994. محاكاة متكاملة لتكييف الهواء في الحافلات. المؤتمر العالمي الرابع لتوزيع الهواء بالغرف (رومفينت 94).	Andre, J.C.S., E.Z.E. Conceição, M.C.G. Silva, and D.X. Viegas. 1994. Integral simulation of air conditioning in passenger buses. Fourth International Conference on Air Distribution in Rooms (ROOMVENT 94).
آشري. 1989. التهوية من أجل الحصول على نوعية هواء داخلي مقبولة. معايير ANSI/ASHRAE رقم 62 لسنة 1992.	ASHRAE. 1989. Ventilation for acceptable indoor air quality. ANSI/ASHRAE Standard 62-1989.
آشري. 1992. ظروف البيئة الحرارية الملائمة للإنسان. معايير ANSI/ASHRAE رقم 55 لسنة 1992.	ASHRAE. 1992. Thermal environmental conditions for human occupancy. ANSI/ASHRAE Standard 55-1992.
جايلز، ج.ر.، هانت، ج.ف. ستيفنسون. 1997. الهواء كمركب تبريد في القرن الواحد و العشرين. أحداث مؤتمر ANSI/AHSRAE للتبريد، مركبات التبريد في القرن الواحد و العشرين.	Giles, G.R., R.G. Hunt, and G.F. Stevenson. 1997. Air as a refrigerant for the 21st century. Proceedings ASHRAE/NIST Refrigerants Conference, Refrigerants for the 21st Century.
جونز، ب.و.، ك. هي، ج.م. سايبس، إ.أ. ماكلّه. 1994. الطبيعة الإنتقالية للأحمال الحرارية المتولدة من الناس. ASHRAE ترانس أكشن 100(2): 432 - 38.	Jones, B.W., Q. He, J.M. Sipes, and E.A. McCullough. 1994. The transient nature of thermal loads generated by people. ASHRAE Transactions 100(2):432-38.
جونز، ب.و.، ك. هي. 1993. كراسة المستخدم. نموذج إنتقال الحرارة الإنتقالي في الإنسان (تتضمن تطبيق TRANMOD). معهد أبحاث البيئة، جامعة ولاية كانساس، منهاتن.	Jones, B.W. and Q. He. 1993. User manual. Transient human heat transfer model (includes application TRANMOD). Institute of Environmental Research, Kansas State University, Manhattan.
جمعية مهندسين السيارات SAE. 1994. عوامل الأمان الخاصة بمركبات التبريد المستخدمة في الانظمة الإنضغاطية المستخدمة في أنظمة التكييف المتنقلة. ممارسات ينصح بها ج 639 1994. جمعية مهندسين السيارات SAE العالمية، وارندال، PA.	SAE. 1994. Safety and containment of refrigerant for mechanical vapor compression systems used for mobile air-conditioning systems. Recommended Practice J 639 1994. SAE International, Warrendale, PA.
كونسيسو، إ.س.ج. سيلفا، د.إكس. فيجاس. 1997. تدفق الهواء حول مقاعد الركاب في الحافلات. المجلة العالمية لأبحاث التبريد و التكييف HVAC&R 3(4): 311 - 23.	Conceição, E.Z.E., M.C.G. Silva, and D.X. Viegas. 1997. Airflow around a passenger seated in bus. International Journal of HVAC&R Research 3(4):311-23.
كونسيسو، إ.س.ج. سيلفا، د.إكس. فيجاس. 1997. مستوى جودة الهواء داخل كابينة الركاب بالحافلات. مجلة تحليل الأوبئة البيئية 7: 521-34.	Conceição, E.Z.E., M.C.G. Silva, and D.X. Viegas. 1997. Air quality inside the passenger compartment of a bus. Journal of Exposure Analysis & Environmental Epidemiology 7:521-34.
سيلفا، م.س.ج.، د.إكس فيجاس. 1994. تدفق الهواء الخارجي حول الحافلات التي تعمل بين المدن. المؤتمر العالمي لميكانيكا الموائع التجريبية.	Silva, M.C.G. and D.X. Viegas. 1994. External flow field around an intercity bus. Second International Conference on Experimental Fluid Mechanics.