نظرة عامة على المشروع

كان مجمع تجزئة كبير بمساحة 120,000 قدم مربع في فينيكس، أريزونا يعاني من أعطال مزمنة في نظام التكييف خلال موسم التبريد الصيفي. كان المبنى الذي يضم عدة مساحات مستأجرة يحتوي على 12 وحدة تكييف على السطح بسعة تبريد إجمالية 150 طناً. كافحت إدارة المنشأة لسنوات مع أعطال الضواغط والمكالمات الخدمية المتكررة وشكاوى المستأجرين بشأن التبريد غير الكافي في الصيف. عندما تم اتخاذ قرار استبدال المعدات القديمة بوحدات جديدة عالية الكفاءة، كشف تحليل شامل أجراه المقاول الكهربائي عن السبب الجذري للمشكلة: انخفاض جهد شديد في التركيب الكهربائي الأصلي.

تم تركيب التصميم الكهربائي الأصلي قبل 25 عاماً أثناء بناء المبنى واستخدم أحجام كابلات دنيا تلبي متطلبات الكود في ذلك الوقت، لكنها لم توفر جهداً كافياً لمعدات السطح. تجاوزت الأسلاك من غرفة التوزيع الرئيسية إلى السطح 300 قدم، والكابلات ذات الحجم غير الكافي أدت إلى انخفاض جهد قريب من 8% خلال فترات ذروة الطلب على التبريد. أدى هذا الجهد المنخفض إلى تشغيل الضواغط بسخونة زائدة وصعوبات في البدء وأعطال مبكرة.

تستكشف دراسة الحالة هذه كيف عالج مشروع التحديث كلاً من استبدال المعدات والمشاكل الكهربائية الأساسية، مما حسّن أداء النظام وموثوقيته بشكل كبير.

تشخيص المشكلة

مشاكل التركيب الأصلي

• حجم الكابل: كابل نحاسي #8 AWG لدوائر 40A
• طول الأسلاك: 280-350 قدم إلى وحدات السطح
• الجهد المقاس: 198-205V في موقع الوحدات (الاسمي 240V)
• انخفاض الجهد: متوسط 6.2%، 7.8% أثناء البدء
• التأثير على الضواغط: استهلاك تيار أعلى بنسبة 15-20% للتعويض

كشفت قياسات الجهد عن حالة مزمنة من الجهد المنخفض. عندما يكون جهد الضاغط منخفضاً، يجب على المحرك استهلاك تيار أعلى لتوليد القدرة المخرجة المطلوبة. هذا يخلق دورة مدمرة: التيار الأعلى يسبب تسخين I²R إضافي في ملفات المحرك، مما يسرع تدهور العزل ويؤدي إلى أعطال مبكرة. التيار الأعلى يزيد أيضاً من انخفاض الجهد في الكابلات ذات الحجم غير الكافي بالفعل، مما يفاقم المشكلة خلال فترات ذروة الطلب.

الحل: لوحة توزيع على السطح

قيّم فريق الهندسة نهجين: استبدال كابلات الدوائر الفردية بأحجام أكبر أو تركيب لوحة توزيع على السطح بمغذي كبير واحد من اللوحة الرئيسية. أثبت نهج لوحة التوزيع أنه أكثر فعالية من حيث التكلفة وقدم أداءً فائقاً في انخفاض الجهد.

تصميم التركيب الجديد

• المغذي الرئيسي: 400A، كابل نحاسي متوازي 3/0 AWG إلى السطح
• طول المغذي: 300 قدم (مسار واحد محسّن)
• انخفاض جهد المغذي: 1.8% عند الحمل الكامل
• الدوائر الفرعية: #6 AWG، أقصى 50 قدم من الأسلاك
• انخفاض جهد الفروع: بحد أقصى 0.6%
• إجمالي انخفاض الجهد: بحد أقصى 2.4%

حسابات انخفاض الجهد

تحليل النظام الأصلي

الظروف: كابل نحاسي #8 AWG، 300 قدم، حمل 40A، 240V

الحساب:

المقاومة = 0.628 Ω/1000ft × 300ft × 2 = 0.377 Ω

انخفاض الجهد = 40A × 0.377Ω = 15.08V

نسبة الانخفاض = (15.08V / 240V) × 100 = 6.3%

النتيجة: انخفاض الجهد يتجاوز المواصفات

تصميم النظام الجديد

المغذي الرئيسي: كابل نحاسي 3/0 AWG، 300 قدم، حمل 350A، 240V

المقاومة = 0.0766 Ω/1000ft × 300ft × 2 = 0.046 Ω

انخفاض الجهد = 350A × 0.046Ω = 16.1V (حمل كامل)

نسبة الانخفاض = (16.1V / 240V) × 100 = 6.7%

الدائرة الفرعية: كابل نحاسي #6 AWG، 50 قدم، حمل 40A، 240V

المقاومة = 0.410 Ω/1000ft × 50ft × 2 = 0.041 Ω

انخفاض الجهد = 40A × 0.041Ω = 1.64V

نسبة الانخفاض = (1.64V / 240V) × 100 = 0.68%

إجمالي نسبة الانخفاض: 1.8% + 0.68% = 2.48% (ضمن الحدود المقبولة)

النتائج والفوائد

تحسين الأداء

• انخفاض الجهد: 6.2% ← 2.4%
• الجهد المقاس: متوسط 234V
• كفاءة التكييف: +18%
• تيار الضاغط: -15%
• درجة حرارة التشغيل: انخفاض -20°F

الفوائد الاقتصادية

• توفير طاقة سنوي: 24,000 دولار
• تقليل الصيانة: 40%
• تمديد عمر المعدات: أكثر من 5 سنوات
• رضا المستأجرين: محسّن
• فترة الاسترداد: 3.2 سنة

لمدة ثلاث سنوات بعد التحسينات، لم تواجه المنشأة أي أعطال متعلقة بالضواغط. انخفض استهلاك الطاقة بنسبة 18%، مما أدى إلى توفير كبير في رسوم ذروة الطلب الصيفي. أبلغ المستأجرون عن تبريد ثابت ومريح، وواجهت إدارة المنشأة تخفيضات كبيرة في مكالمات الصيانة وتكاليف استبدال المعدات.

الدروس المستفادة

1. قيّم النظام الكهربائي عند استبدال المعدات

عند استبدال وحدات التكييف، من الضروري تقييم إمداد الطاقة الأساسي. حتى المعدات الجديدة عالية الكفاءة ستكون ذات أداء ضعيف إذا كان انخفاض الجهد مفرطاً.

2. النظر في نهج لوحة التوزيع

عند التعامل مع عدة دوائر طويلة، غالباً ما يكون تركيب لوحة توزيع بالقرب من الحمل أكثر فعالية من حيث التكلفة من ترقية الدوائر الفردية.

3. النظر في التكاليف طويلة الأجل

الاستثمار الأولي في كابلات أكبر يكلف أكثر، لكنه عادة ما يسترد في 3-5 سنوات من خلال توفير الطاقة وتقليل الصيانة وتمديد عمر المعدات.

قيّم نظام التكييف الخاص بك

تواجه مشاكل موثوقية التكييف؟ قد يكون انخفاض الجهد هو السبب الخفي. استخدم حاسبتنا لتقييم التركيب الحالي وتخطيط الترقيات.

تحقق من الدائرة

دراسة حالة تحديث نظام التكييف التجاري

التحدي

الحل