حاسبة وحدات حرارية بريطانية للمكيف - اعثر على الحجم المثالي لمكيفك

حاسبة وحدات BTU لمكيف الهواء

تقدّر حاسبة BTU للمكيفات قدرة التبريد، وتُقاس بالوحدات الحرارية البريطانية (BTU) في الساعة، التي يحتاج إليها مكيف هواء غرفة لغرفة بحجم معين. والوحدة الحرارية البريطانية وحدة لقياس الطاقة الحرارية. وهي تصف في المكيفات مقدار الحرارة الذي تستطيع الوحدة إزالته من الغرفة في ساعة واحدة.

اختيار تصنيف BTU المناسب مهم. فالمكيف الأصغر من اللازم يعمل باستمرار وقد لا يبلغ درجة حرارة مريحة أبدًا. أما المكيف الأكبر من اللازم فيبرّد الغرفة بسرعة ثم يتوقف قبل أن يزيل من الهواء ما يكفي من الرطوبة، فتبقى الغرفة باردة ورطبة. كما تشير ENERGY STAR إلى أن الوحدة الأكبر من اللازم أغلى ثمنًا وتهدر الطاقة.

كيفية حساب BTU لمكيف الهواء

تتبع هذه الحاسبة جدول ENERGY STAR لتحديد حجم مكيف هواء الغرفة. وENERGY STAR برنامج حكومي أمريكي يصنّف استهلاك الأجهزة للطاقة. ويربط جدولها بين مساحة أرضية الغرفة وقدرة التبريد.

يتألف الحساب من ثلاث خطوات:

1. اضرب طول الغرفة في عرضها للحصول على مساحة الأرضية بالقدم المربعة. وتُحوَّل الأبعاد المترية إلى أقدام مربعة أولًا (1 قدم مربعة = 0.09290304 متر مربع).
2. ابحث عن مساحة الأرضية في الجدول واقرأ القدرة.
3. عدّل القدرة بحسب الشمس والأشخاص واستخدام المطبخ.

تحسب ENERGY STAR جدولها لسقف بارتفاع 8 قدم. ولا يستخدم الجدول ارتفاع السقف، ولذلك لا تطلبه الحاسبة. وتقترح ENERGY STAR وحدة أعلى قدرة للغرف ذات الأسقف الأعلى.

جدول ENERGY STAR لتحديد الحجم

يشمل كل صف حده الأدنى ويتوقف قبل حده الأعلى مباشرة. فالغرفة التي مساحتها 150 قدمًا مربعًا (13.9 m²) بالضبط تستخدم صف 6,000 BTU (6,300 kJ). والغرفة التي مساحتها 2,500 قدم مربع (232 m²) بالضبط تستخدم الصف الأخير.

الغرف خارج الجدول

يبدأ الجدول من 100 قدم مربع (9.3 m²) وينتهي عند 2,500 قدم مربع (232 m²). وتتعامل الحاسبة مع المساحات الأخرى كما يلي:

• أقل من 100 قدم مربع (9.3 m²): تعرض الحاسبة 5,000 BTU (5,300 kJ)، وهو أصغر مقاس في الجدول، مع ملاحظة.
• أكثر من 2,500 قدم مربع (232 m²): لا تعطي الحاسبة مقاسًا وتعرض ملاحظة. فالوحدة الواحدة الخاصة بالغرف غير مخصصة لمساحة بهذا الحجم. وتُبرَّد المساحات الكبيرة عادةً بنظام مركزي يحدد مقاسه مختص في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء.

التعديلات

تذكر ENERGY STAR أربعة تعديلات على قدرة الجدول. وتطبّقها الحاسبة جميعًا:

• غرفة مظللة بشدة: اطرح 10 في المئة.
• غرفة مشمسة جدًا: أضف 10 في المئة.
• أكثر من شخصين: أضف 600 BTU (630 kJ) عن كل شخص زائد على الشخصين يستخدم الغرفة بانتظام.
• المطبخ: أضف 4,000 BTU (4,200 kJ) لأن الأفران وسطوح الطهي تضيف حرارة.

لا تحدد ENERGY STAR الترتيب الذي تُجمع به هذه التعديلات. وتطبّق الحاسبة نسبة الشمس أولًا على قدرة الجدول، ثم تضيف المقادير الثابتة للأشخاص والمطبخ. ويُقرَّب الناتج إلى أقرب وحدة BTU كاملة.

الصيغة

$\text{BTU} = \text{قدرة الجدول} \times \text{عامل الشمس} + 600 \times \max(0,\ \text{الأشخاص} - 2) + \text{المطبخ}$

المتغيرات

• قدرة الجدول: القيمة المأخوذة من جدول الحجم لمساحة أرضية الغرفة.
• عامل الشمس: 0.9 للغرفة المظللة بشدة، و1.0 للشمس المتوسطة، و1.1 للغرفة المشمسة جدًا.
• الأشخاص: عدد الأشخاص الذين يستخدمون الغرفة بانتظام. تُقرَّب الكسور إلى الأسفل.
• المطبخ: 4,000 إذا كانت الوحدة تبرّد مطبخًا، وإلا 0.

أمثلة

غرفة نوم. أبعاد غرفة نوم 12 قدمًا (3.66 متر) في 10 أقدام (3 متر)، مع شمس متوسطة وشخصين.

• مساحة الأرضية = 12 × 10 = 120 قدمًا مربعًا (11.1 m²).
• يعطي صف الجدول من 100 إلى أقل من 150 قدمًا مربعًا (13.9 m²) القدرة 5,000 BTU (5,300 kJ).
• لا تنطبق أي تعديلات. والناتج 5,000 BTU (5,300 kJ).

غرفة معيشة مشمسة. أبعاد غرفة المعيشة 15 قدمًا (4.57 متر) في 20 قدمًا (6.1 متر). وهي مشمسة جدًا، ويستخدمها أربعة أشخاص.

• مساحة الأرضية = 15 × 20 = 300 قدم مربع (28 m²)، وتقع في صف 300 إلى أقل من 350: 8,000 BTU (8,400 kJ).
• الشمس: 8,000 × 1.1 = 8,800 BTU (9,280 kJ).
• الأشخاص: 2 من الأشخاص الإضافيين × 600 = 1,200 BTU (1,270 kJ).
• الناتج: 8,800 + 1,200 = 10,000 BTU (11,000 kJ).

مطبخ مظلل. أبعاد المطبخ 12 قدمًا (3.66 متر) في 14 قدمًا (4.27 متر)، وهو مظلل بشدة، مع شخصين.

• مساحة الأرضية = 12 × 14 = 168 قدمًا مربعًا (15.6 m²)، في صف 150 إلى أقل من 250: 6,000 BTU (6,300 kJ).
• التظليل: 6,000 × 0.9 = 5,400 BTU (5,700 kJ).
• المطبخ: 5,400 + 4,000 = 9,400 BTU (9,920 kJ).

غرفة بالنظام المتري. أبعاد الغرفة 4 أمتار في 5 أمتار، دون أي تعديلات.

• مساحة الأرضية = 20 مترًا مربعًا، أو نحو 215.3 قدمًا مربعًا (20 m²).
• يعطي صف 150 إلى أقل من 250 القدرة 6,000 BTU (6,300 kJ).

فئات أحجام مكيفات الهواء

بعد رقم BTU، تذكر الحاسبة فئة الحجم:

• صغير (5,000-8,000 BTU): غرف النوم، والمكاتب المنزلية الصغيرة، وغرف السكن الجامعي.
• متوسط (8,000-12,000 BTU): غرف النوم الرئيسية، والشقق الاستوديو.
• كبير (12,000-18,000 BTU): غرف المعيشة، وغرف النوم الأكبر.
• كبير جداً (18,000-24,000 BTU): غرف المعيشة الكبيرة، والأقبية المهيأة للسكن.
• ضخم (24,000+ BTU): المساحات المفتوحة والأماكن الكبيرة الأخرى.

النتيجة التي تقع على الحد تدخل في الفئة الأعلى. فمثلًا، 8,000 BTU (8,400 kJ) تقع في فئة متوسط.

مصدر قاعدة BTU

الوحدة الحرارية البريطانية (BTU) هي الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة رطل واحد من الماء درجة فهرنهايت واحدة. وقد نشأت وحدةً للتدفئة ثم انتقلت إلى تكييف الهواء.

يعود تكييف الهواء الحديث إلى ويليس كارير. ففي عام 1902 صمّم نظامًا للتحكم في الرطوبة في شركة طباعة في بروكلين، لا لأغراض الراحة. وطُرحت المكيفات الشباكية للبيع عام 1932 لكنها كانت مرتفعة التكلفة. وزادت المبيعات بعد الحرب العالمية الثانية، وبحلول أواخر عقد 1960 كان لدى معظم المنازل الأمريكية الجديدة تكييف هواء مركزي.

جدول مثل جدول ENERGY STAR اختصار لغرفة واحدة. أما للمنزل بأكمله فيستخدم مقاولو التدفئة والتهوية وتكييف الهواء طريقة أكثر تفصيلًا تسمى Manual J، تنشرها Air Conditioning Contractors of America. وتراعي عزل الجدران والنوافذ، واتجاه النوافذ، والمناخ المحلي، وفاقد مجاري الهواء.

الأسئلة الشائعة

كم وحدة BTU تحتاج غرفة أبعادها 10 في 10 قدم؟

مساحة الأرضية 100 قدم مربع (9.3 m²). وهذا هو الصف الأول من جدول ENERGY STAR، فتحتاج الغرفة إلى 5,000 BTU (5,300 kJ). وتحتاج الغرفة المشمسة إلى 5,500 BTU (5,800 kJ).

ما حجم الغرفة التي يستطيع مكيف هواء بقدرة 12,000 وحدة حرارية بريطانية تبريدها؟

يقرن جدول ENERGY STAR بين 12,000 BTU (12,700 kJ) ومساحة من 450 إلى أقل من 550 قدمًا مربعًا (51.1 m²). وتقلل الشمس أو الأشخاص الإضافيون أو المطبخ المساحة التي تستطيع وحدة 12,000 BTU (12,700 kJ) تغطيتها.

هل يغيّر ارتفاع السقف النتيجة؟

لا تستخدم الحاسبة ارتفاع السقف. وتبني ENERGY STAR جدولها على سقف بارتفاع 8 قدم. وللسقف الأعلى تقترح اختيار وحدة أكبر.

ماذا يحدث إذا كان مكيف الهواء ذا BTU قليلة جداً؟

يعمل باستمرار، وقد لا يصل أبداً إلى درجة الحرارة المستهدفة في الأيام الحارة. كما يضع التشغيل المتواصل ضغطاً إضافياً على الضاغط.

هل من السيئ شراء جهاز ذي BTU كثيرة جداً؟

نعم. فالوحدة الأكبر من اللازم تبرّد الغرفة بسرعة وتتوقف قبل أن تزيل من الهواء ما يكفي من الرطوبة. فتبدو الغرفة حينها باردة ورطبة.

ما المقصود بـ«طن» من تكييف الهواء؟

يساوي طن واحد من التبريد 12,000 BTU (12,700 kJ) في الساعة. ويعود المصطلح إلى ما قبل التبريد الميكانيكي، عندما كانت المباني تُبرَّد بكتل الجليد. وإذابة طن واحد من الجليد على مدى 24 ساعة تمتص حرارة بمعدل نحو 12,000 BTU (12,700 kJ) في الساعة.

الصيغة البرمجية

1const CHART = [
2  [100, 5000], [150, 6000], [250, 7000], [300, 8000], [350, 9000],
3  [400, 10000], [450, 12000], [550, 14000], [700, 18000], [1000, 21000],
4  [1200, 23000], [1400, 24000], [1500, 30000], [2000, 34000],
5];
6
7function sizeRoomAC(areaSqFt, sun = 'average', people = 2, kitchen = false) {
8  if (areaSqFt > 2500) return null; // beyond the chart
9  let btu = 5000; // also used below 100 sq ft
10  for (const [minArea, capacity] of CHART) {
11    if (areaSqFt >= minArea) btu = capacity;
12  }
13  if (sun === 'shaded') btu *= 0.9;
14  if (sun === 'sunny') btu *= 1.1;
15  btu += Math.max(0, Math.floor(people) - 2) * 600;
16  if (kitchen) btu += 4000;
17  return Math.round(btu);
18}
19

المراجع

1. ENERGY STAR (U.S. EPA). Room Air Conditioners. مكيفات هواء الغرف من ENERGY STAR — جدول تحديد الحجم من 100 إلى 2,500 قدم مربع (232 m²)، استنادًا إلى سقف بارتفاع 8 قدم؛ وتعديلات للتظليل والشمس والمقيمين الإضافيين والمطابخ؛ والوحدات الأكبر من اللازم تترك الغرف رطبة وتهدر الطاقة.
2. U.S. Energy Information Administration. British thermal units (Btu). EIA: الوحدات الحرارية البريطانية — تعريف الوحدة الحرارية البريطانية.
3. U.S. Department of Energy. History of Air Conditioning. وزارة الطاقة الأمريكية: تاريخ تكييف الهواء — نظام ويليس كارير للتحكم في الرطوبة في بروكلين عام 1902؛ وانتشار تكييف الهواء المنزلي.
4. Air Conditioning Contractors of America. Technical Manuals. الكتيبات الفنية لـACCA — حساب الأحمال السكنية وفق Manual J.
5. Air Conditioning Contractors of America. A Little History Behind "Tons" of Air Conditioner Capacity. مدونة ACCA للتدفئة والتهوية وتكييف الهواء — يساوي طن واحد من التبريد 12,000 BTU (12,700 kJ) في الساعة، نسبةً إلى إذابة طن من الجليد على مدى 24 ساعة.