شيت حساب أحمال التكييف والتبريد الحراري للمباني والغرف بالطن التبريدي والـ BTU إكسيل

إعداد ومراجعة: المكتب الفني الهندسي — بنيان دوكس متوافق مع Excel 2016–365 & Google Sheets دليل الجمعية الأمريكية لمهندسي التبريد والتدفئة وتكييف الهواء ASHRAE Handbook — Fundamentals (Chapter 18: Nonresidential Cooling and Heating Load Calculations)
حمل شيت إكسيل لحساب أحمال التكييف والتبريد الحراري للمباني والغرف بالطن التبريدي TR والـ BTU/hr وتدفق الهواء CFM واختيار قدرات الوحدات ومخارج الهواء وفق ASHRAE.
جاري تحميل المعاينة التفاعلية الحية لشيت الإكسيل وكافة الصفحات والمعادلات...

تحميل مجاني مباشر

بدون تسجيل بريد • ملف قابل للتعديل

xlsx
شيت_حساب_أحمال_التكييف_والتبريد_للمباني_والغرف_بالطن_و_BTU_HVAC_Cooling_Load.xlsx
الحجم: 25 KB • متوافق مع الأوفيس
fx

المعادلات الهندسية ومنطق الحساب المضمن في الشيت

الدوال والمعادلات المبرمجة داخل هذا النموذج (جاهزة للنسخ بنقرة واحدة):

معادلة الكسب الحراري عبر الحوائط والأسقف والزجاج بالتوصيل (Conduction Heat Gain)
Q_cond (BTU/hr) = U × A × CLTD_corrected

تحسب الحرارة المنتقلة بالتوصيل عبر مساحة الغلاف الخارجي (A بالقدم المربع) مضروبة في معامل الانتقال الحراري الكلي (U) وفرق درجات الحرارة المكافئ للتبريد (CLTD).

تحويل القدرة الكهربائية للإضاءة والأجهزة من الواط إلى BTU/hr
Q_appliances & lighting (BTU/hr) = Total Electrical Power (Watts) × 3.412 × Ballast/Usage Factor

تحول استهلاك الإضاءة والحواسيب والخوادم والمعدات الكهربائية بالواط إلى حمل حراري محسوس يضاف مباشرة إلى حمل التكييف.

معادلة تحويل الحمل التبريدي من BTU/hr إلى الطن التبريدي (Ton of Refrigeration)
Cooling Capacity (TR) = Total Design Cooling Load (BTU/hr) / 12,000

الطن التبريدي الواحد يعادل 12,000 وحدة حرارية بريطانية في الساعة (أو 3.517 كيلوواط تبريدي).

معادلة حساب تدفق هواء الإمداد من الحمل الحراري المحسوس (Supply Airflow CFM)
Q_sensible (BTU/hr) = 1.08 × CFM × (T_indoor - T_supply) | Nominal CFM ≈ 400 CFM × Cooling Tons (TR)

تحدد كمية الهواء المبرد المطلوب دفعها بالقدم المكعب في الدقيقة (CFM) لتغطية الحمل الحراري المحسوس للحيز.

مقاس الطباعة القياسي A4
معاينة شيت حساب أحمال التكييف والتبريد الحراري للمباني والغرف بالطن التبريدي والـ BTU إكسيل
File: شيت_حساب_أحمال_التكييف_والتبريد_للمباني_والغرف_بالطن_و_BTU_HVAC_Cooling_Load.xlsx تحميل الملف الكامل (.XLSX) ←

مثال تطبيقي لحساب حمل التكييف وتدفق الهواء وعدد مخارج الهواء لمنطقة مكاتب مفتوحة بمساحة 136 م²

المعطيات والبيانات الهندسية للمسألة: منطقة مكاتب إدارية مفتوحة (ZN-04) بأبعاد 16.0 م × 8.5 م (مساحة 136 م²) وارتفاع صافي 3.6 م، يعمل بها 28 موظفاً مع إضاءة وحواسيب بقدرة إجمالية 4,800 واط في مناخ حار (46°C خارجي و 23°C داخلي).
1

حساب حمل الغلاف المعماري: 136 م² × 420 BTU/hr·m² × (3.6 / 3.4) = 60,480 BTU/hr.

النتيجة:
2

حساب حمل الأشخاص والإضاءة والأجهزة: حمل الأشخاص = 28 × 450 = 12,600 BTU/hr، وحمل الإضاءة والأجهزة = 4,800 × 3.412 = 16,378 BTU/hr، ليكون الحمل الأساسي = 89,458 BTU/hr.

النتيجة:
3

إضافة معامل الأمان وفواقد الدكت (10%): الحمل التصميمي الكلي = 89,458 × 1.10 = 98,404 BTU/hr، أي ما يعادل 98,404 / 12,000 = 8.20 طن تبريدي (تُختار وحدة بقدرة 8.50 TR أو وحدتين × 4.5 TR).

النتيجة:
4

حساب تدفق الهواء والمخارج: Supply CFM = 8.20 × 400 = 3,280 CFM، والهواء النقي = 28 × 15 = 420 CFM، وعدد مخارج الهواء السقفية (سعة 250 CFM للمخرج) = 14 مخرجاً.

النتيجة:

طريقة الاستخدام وخطوات التطبيق العملي

1

معاينة الشيت وتجربة الأرقام أولاً:

استخدم جدول المعاينة التفاعلية الحية أعلاه (أو وضع ملء الشاشة 100%) لتجربة إدخال أرقام مشروعك واختبار المعادلات مباشرة.

2

تحميل الشيت وفتحه على جهازك:

قم بتنزيل الملف عبر زر التحميل المباشر وفتحه بواسطة Microsoft Excel أو Google Sheets.

3

إدخال البيانات الأساسية للمشروع:

قم بتعديل اسم المشروع، التاريخ، وفئات الأسعار في الخلايا المخصصة للإدخال؛ بينما تُحسب كافة الإجماليات تلقائياً.

4

الطباعة المباشرة بمقاس A4:

تم ضبط هوامش الصفحات وحدود الطباعة مسبقاً على مقاس A4، فقط اضغط Ctrl+P للطباعة أو التصدير بصيغة PDF.

قائمة الفحص والاستلام الهندسي وأفضل الممارسات

  • ✓ مراجعة مطابقة معاملات الانتقال الحراري (U-Values) للحوائط والأسقف والزجاج المدخلة في الحسابات مع المواد المنفذة فعلياً في الموقع
  • ✓ التحقق من احتساب أحمال التهوية الميكانيكية والهواء النقي الخارجي (Fresh Air Load) خاصة في قاعات الاجتماعات والمصليات والمطابخ
  • ✓ فحص سرعة الهواء التصميمية داخل مجاري الهواء الرئيسية والفرعية بحيث لا تتجاوز 900 إلى 1,000 قدم/دقيقة في المباني الإدارية والسكنية لتجنب الضوضاء
  • ✓ مراعاة إضافة معامل الأمان الحراري (10%) لتعويض الكسب الحراري في مجاري الهواء فوق السقف المستعار وتسرب الهواء من الأبواب
  • ✓ التأكد من قدرة وحدات التكييف المختارة عند درجة الحرارة الخارجية القصوى (Ambient Derating at 46°C - 50°C) وليس عند الظروف القياسية الاسمية فقط

أخطاء شائعة في الموقع والمكتب الفني وطرق تلافيها

• الاعتماد على التقدير الجزافي السطحي للمساحة دون احتساب ارتفاع السقف أو التوجيه الجغرافي للواجهات الزجاجية أو كثافة الأجهزة والأشخاص

الحل الهندسي: الالتزام باشتراطات الكود الهندسي والمراجعة المسبقة للمخططات التنفيذية.

• إغفال فرق الكفاءة الحرارية لوحدات التكييف عند عمل الضواغط في درجات حرارة خارجية تتجاوز 46 درجة مئوية في الصيف مما يفقد الوحدة 15% إلى 20% من قدرتها الاسمية

الحل الهندسي: الالتزام باشتراطات الكود الهندسي والمراجعة المسبقة للمخططات التنفيذية.

• اختيار وحدة تكييف بقدرة أكبر كثيراً من الحمل المحسوب (Oversizing) مما يؤدي لفصل الضاغط المتكرر (Short Cycling) وفشل النظام في سحب الرطوبة الكامنة

الحل الهندسي: الالتزام باشتراطات الكود الهندسي والمراجعة المسبقة للمخططات التنفيذية.

• إهمال عزل مجاري الهواء (Duct Insulation) وصناديق الخلط في الفراغ غير المكيف فوق السقف المستعار مما يسبب تكثف المياه وهدر الطاقة

الحل الهندسي: الالتزام باشتراطات الكود الهندسي والمراجعة المسبقة للمخططات التنفيذية.

الأسئلة الشائعة حول النموذج

كم يساوي الطن التبريدي الواحد بالـ BTU/hr وبالحصان الميكانيكي والكيلوواط؟

الطن التبريدي الواحد (1 Ton of Refrigeration) يساوي تماماً 12,000 BTU/hr، ويعادل 3.517 كيلوواط تبريدي (kW Cooling)، وفي الأنظمة التجارية الدارجة يعادل الطن التبريدي تقريباً 1.5 حصان، ومعدل تدفق الهواء القياسي له هو 400 قدم مكعب في الدقيقة (400 CFM).

كيف يؤثر ارتفاع السقف وعزل المبنى على حساب أحمال التكييف؟

زيادة ارتفاع السقف تزيد من حجم الهواء المراد تبريده ومن مساحة الحوائط الخارجية المعرضة للشمس، لذلك يعدل الشيت حمل الغلاف تلقائياً بنسبة ارتفاع الغرفة، كما أن تطبيق العزل الحراري للأسطح والحوائط والزجاج المزدوج وفق كود SBC 601 يخفض حمل التكييف بنسبة تصل إلى 35%.

لماذا تختلف حسابات غرفة الخوادم (Server Room) عن المكاتب العادية؟

غرفة الخوادم تتميز بأحمال حرارية محسوسة عالية جداً ومستمرة على مدار 24 ساعة ناتجة عن استهلاك الأجهزة الكهربائية (تُحسب بضرب القدرة بالواط × 3.412) مع انعدام شبه تام للحمل الكامن للأشخاص، مما يتطلب وحدات تكييف ذات معامل حرارة محسوسة مرتفع (High SHR) ووحدة احتياطية (Standby).

هل يمكن تعديل أبعاد الغرف ومعاملات المناخ في الشيت؟

نعم، جميع الخلايا ذات الخلفية الصفراء والنص الأزرق في التبويبات الثلاثة قابلة للتعديل الفوري، وبمجرد إدخال أبعاد الغرف وعدد الأشخاص والأحمال الكهربائية يقوم الشيت بحساب الـ BTU والطن التبريدي والـ CFM وعدد المخارج تلقائياً.