Menu Menu

محاسبات کامل سیستم گرمایش از کف

نویسنده :تراژ انرژی تاریخ : ۱۷ مرداد ۱۳۹۹ مشاهده :170 بار

محاسبات کامل سیستم گرمایش از کف

 

محاسبه گرمایش از کف

محاسبه بار گرمایی در گرمایش از کف به عنوان اولین گام در طراحی و محاسبه سیستم های گرمایش یاد می شود ، همانطور که در طراحی دیگر انواع سیستم های گرمایشی مانند و موتورخانه حرارت مرکزی ؛ اولین گام محاسبه بار لازم برای غلبه  بر تلفات حرارتی موجود در ساختمان می باشد

اهمیت محاسبه بار گرمایشی و در گرمایش از کف به منظور محاسبه شار حرارتی(که در قسمت های پیشرو به تعریف آن خواهیم پرداخت )  لازم که باشد که در واقع مبنا محاسبات سایز لوله ، تعداد لوله ، دبی پمپ و افت فشار سیستم لقب می گیرد

 

 

مراحل طراحی و محاسبات لازم برای طراحی یک سیستم گرمایش از کف کامل

 

 

  1. محاسبه بار حرارتی مورد نیاز و متعاقب آن محاسبه شار حرارتی  
  2. محاسبه سایز لوله ؛ فواصل آنها و حداکثر طول لوله در مدار
  3. محاسبه مقاومت حرارتی پوشش گرمایش از کف
  4. محاسبه دمای سطح
  5. میانگین دمای آب
  6. محاسبات جریان سیال

 

مرحله اول

 

محاسبات بار گرمایشی فضا در گرمایش از کف

 

همانطور که میدانیم سرمای وارد شده به هر فضا در زمستان ناشی از تبادل حرارت بین هوای اتاق و هوای بیرون می باشد ، این انتقال حرارت می تواند از طریق دیواره ، پنجره ، دها ، و همچنین نفوذ هوا از داخل درزها باشد ،ازین رو بار گرمایی برای هر فضا باید به طور جداگانه محاسبه گردد ،و سپس بار کل گرمایشی ساختمان از مجموع بار گرمایی تک تک فضا قابل محاسبه می باشد و در پایان یک ضریب ۱۰ تا ۲۰ درصدی به عنوان ضریب اطمینان در نظر گرفته شود

رویکرد محاسبه تلفات حرارتی در سیستم گرمایش از کف همانند دیگر روش های گرمایش مانند موتورخانه و حرارت مرکزی می باشد ، به عبارت دیگر در سیستم گرمایش از کف باید ۲ مقدار Q  متفاوت که به ترتیب Q1 و Q2  می باشد در بار کل گرمایشی ساختمان لحاظ شده ،که به ترتیب شامل تلفات حرارتی جدارها و تلفات حرارتی ناشی از نفوذ هوا یا تهویه می باشند

 

 

محاسبه تلفات حرارتی جداره ها (Q 1)

انتقال حرارت از جدارهای ساختمان که شامال تلفات حرارتی ناشی از جدارها نام دارد از طریق : سقف ، کف ، در ، پنجره و جدارهای ساختمان صورت که می پذیرد که از فرمول زیر قابل محاسبه است.

 

 

 

محاسبه انتقال حرارت از کف در سیستم گرمایش از کف

 

در گرمایش از کف در واقع دو نوع کف یا دیوار تعریف می شود

 اول کف قرار گرفته روی زیر زمین یا دیوار زیر زمین که این نوع انتقال حرارت بسیار ناچیز و قابل صرفه نظر کردن است که در طول سال ثابت است

 

 

دوم ؛ انتقال حرارت از کف واقع برروی زیر زمین که باید لحاظ گرد و از فرمول زیر قابل محاسبه می باشد

 

 

نکته مهم :

اتلاف حرارتی برای کف مشرف به زیر زمین نباید از ۲ و برای دیوار زیر زمین از ۴ بی تی یو بر فوت مربع ساعت بیشتر شود

 

 

 

۲ –  محاسبات تلفات حرارتی ناشی از نفوذ  هوای بیرون یا infiltraition – Q2  

 

در محاسبه تلفات حرارتی با انواع سیستم های گرمایشی ، حجم هوای بیرون که طریق درز ها و راهایی شبیه درز وارد ساختمان می شوند یا همان  cfm infiltraition  به عنوان مقداری قابل توجه و غیر قابل چشم پوشش باید به عنوان   تلفات حرارتی در محاسبه بار گرمایش از کف لحاظ شود .

ولی برای محاسبه تلفات حرارتی ناشی از نفوذ هوای بیرون از یکی از روش های زیر استفاده می شود.

 

الف – روش درزی :

در این روش درزه های مانند پنجره ، در و به طور کلی درزهای که با سطح بیرون در تماس هستند یر حسب فوت اندازه گرفته شده ، و سپس با استفاده از جدول های زیر میزان کلی نفذ هوا به دست می آید

 

 

 

 

 

 

الف – روش حجمی :

این روش معمولا برای ساختمان های کوچک که در شرایط عادی و بدون استفاده از وسایل تهویه اجباری استفاده می شود ،کاربرد دارد

به عبارت دیگر در این روش فرض بر این است که مقدار هوای داخل اتاق بسته به دیوارهایی است که در مجاورت با هوای خارج قرار دارد که در اثر نفوذ بین ۰٫۵ تا ۲ بار در ساعت تعریف میشود

در جدول زیر ارتباط بین تعداد تعویض های هوای اتاق در ساعت با تعداد دیوار مجاور هوای خارج نشان می دهد

 

 

 

 

 

فرمول محاسبه تلفات حرارتی ناشی از نفوذ هوا به شکل زیر خواهد بود 

 

 

پس نهایتا از مجموع دو Q محاسبه شده در بالا بار گرمایی نهایی و تلفاتی کلی حرارتی در یک سیستم گرمایش از کف به شکل زیر خواهد بود

 

 

 

 

  • K  در فرمول فوق یک ضریب اطمینان و جبران اشتباه در محاسبه یبن ۱۰ تا ۲۰ درصد می باشد ، یعنی باید مجموع بارها را در۱٫۱ یا ۱٫۲۰ ضرب نماییم ، این Qr بار حرارتی کل برای هر اتاق در گرمایش از کف می باشد که باید محاسبه شود

 

جدول دمای طرح داخل برای فضاهای مورد نظر در سیستم گرمایش از کف 

 

 

مرحله دوم

محاسبه شار حرارتی لازم گرمایش از کف

 

 

محاسبه شار حرارتی لازم در سیستم گرمایش از کف به عنوان کلیدی ترین و مهم ترنی پارامتر قابل محاسبه در محاسبات گرمایش از کف می باشد که قفل دیگر مجهولات موجود مانند ، سایز لوله ، مقدار لوله ، فواصل لوله و از همه مهتر دبی گرمایش از کف را باز می کند

به عبارت دیگر محاسبه شار حرارتی گرمایش از کف پایه طراحی و محاسبات سیستم های گرمایش از کف نام دارد به همین دلیل در پیشانی کار قرار میگرید ، این نکته شایان ذکر میباشند ، که بدون محاسبه تلفات حرارتی نمی توان شار حرارتی را محاسبه کرد.

 

تعریف شار حرارتی :

 

مقدار حرارت مورد نیاز بر واحد سطح شار حرارتی نام دارد .پارمتری با خصویات دبی

به بارت دیگر بعد از محاسبه Q های بالا یا همان تلفات حرارتی مورد نیاز که در بالا با ضریب ۱۰ یا ۲۰ درصد اعمال شد ،بر سطح خالص گرمایش از کف تقسیم نموده و شار گرمایی لازم مورد نیاز گرمایش از کف به دست می آید

پس خواهیم داشت

 

 

نکته مهم

در رابطه فوق واحد مقدار حرارت لازم جهت گرمایش بر حسب btu/hr  و مساحت سطح بر حسب  متر مربع باید باشد ، شاید از نادر ترین فرمول های باشد که واحد اول بریتیش و واحد دوم متریک باشد

 

محاسبه سایز لوله ؛ فواصل آنها و حداکثر طول لوله در مدار

 

 

محاسبه سایز لوله و فواصل آن و همچنین حداکثر طول لوله در مدار ، در سیستم گرمایش از مهمترین مراحل طراحی سیستم گرمایش از کف میباشد که در صورت عدم انتخاب سایز درست و و فواصل مناسب دمای دلخواه مطلوب و شرایط آسایش فراهم نخواهد شد مشکلی متاسفانه بسیاری از مجریان به دلیل گرانی لوله سعی در کوتاه کرده ، و کوچک کردن قطر لوله ههای گرمایش از کف می کنند

 

با استفاده از شار حرارتی مورد نیاز در مرحله قبل پارامتر فاصله بین لوله ها و هچنین سایز لوله ها را با استفاده از جدول زیر به دست آورد ، در واقع محاسبه سایز لوله در گرمایش از کف دارای رویکردی مشابه با دیگر سیستم های بسته تاسیساتی مانند رادیاتور ، فن کویل و … می باشد که با داشتن دبی و استفاده از نمودار با داشتن افت فشار ، سایز لوله های فن کویل و رادیاتور به دست می آمد.

حال در اینجا شار حرارتی که همان پارمتری با خصوصیات دبی گرمایش می باشد به عنوان کلید محاسبات پایپنگ گرمایش از کف می باشد

 

 

 

 

شرایط استفاده از جدول زیر بدین صورت میباشد که فقط برای کاربرد های مسکونی و تجاری مورد استفاده واقع می شود و برای کاربری های غیر تجاری و مسکونی باید از دیگر جدول مربوطه کمک گرفت

نکته مهم :

در بسیاری پروژهای مسکونی و تجاری از سایز لوله ۱۲-۱۶ برای گرمایش از کف استفاده میشود ،به عبارت دیگر کاربرد لوله های با سایز مذکور بیشتر در منازل مسکونی و تجاری از لوله هایی با سایز دیگر بیشتر می باشد .

البته دیده شده است که در برخی از پروژه ها از سایز ۹-۱۲ با ۱۶-۲۰ نیز استفاده شده است ، ولی بهترین راه سایزینگ لوله های گرمایش از کف ، با در دست داشتن شار حرارتی و با استفاده از جدول زیر علاوه بر سایزینگ لوله ها ، فواصل  آنها نیز درج شده است

 

 

حداکثر طول لوله در هر مدار

 

در سیستم گرمایش از کف هر مدار باید دارای طول معین و مشخص شده ای باشد ، به طوریکه اگر طول لوله ها بیش از حد مجاز باشد ،افت فشار اصطکاکی مسیر به منظور رساندن سیال حامل انرژی در بیش از حد شده و پمپ سیرکوله قادر نخواهد بود آب گرم را به کل مبدل حرارتی برساند ، از طرفی طول بیش از حد لوله باعث کاهش دمای آب گرم در طول مسیر شده و و زمانی که آب گرم به رادیاتور می رسد دیگر درجه حرارت لازم استاندارد در لحظه ورود به رادیاتور را ندارد

 

در جدول زیر حداکثر طول لوله قابل استفاده با توجه به قطر لوله انتخابی قابل برداشت و محاسبه می باشد ، نکته ای بادی توجه فرمایید این است که هنگام طراحی مسیر لوله نباید طول هر مسیر بیش از مقدار ارائه شده در جدول باشد

 

 

 

 

 

محاسبه مقاومت حرارتی پوشش گرمایش از کف

 

همانطور که میدانیم ، مقاومت حرارتی با ضخامت رابطه مستقیم دارد ، یعنی هرچقد ضخامت یک سطح زیاد شود ، مقاومت حرارتی آن زیاد می شود ، محاسبه مقامت حرارتی در سیستم گرمایش از کف ، ازآن جه قابل اهمیت می باشد که در صورت افزایش مقاومت حرارتی در هنگام راه اندازی سیستم زمان زیادی طول خواهد کشید تا دما جهت گرمایش به سطح به پوست بدن افراد برسد ، و ازین لحظا ممکن است مطلوب واقع نشود ،

ولی نکته مهمی که باید خاطر نشان کنم این است که تلفات حرارتی با افزایش ضخامت و تعداد لابه ها افزایش چندانی ندارد

با استفاده از جدول زیر به راحتی میتوان مقاومت حرارتی کف را با انواع پوشش های مختلف به دست آورد

 

 

 

 

 

  دو نکته مهم هنگام استفاده از جدول مقاومت حرارتی پوشش کف

 

  1. در صورتیکه در پوشش کف از چندی مصالح مختلف به صورت ترکیبی استفاده شده باشد ، مقاومت حرارتی هرکدام از آنها را با توجه به نوع جنس حساب کرده و باهم جمع می کنیم ،ولی اماااااااااااا . در چنین حالتی نباید مجموع مقاومت های حرارتی کف تمام شده ، از ۰٫۴۴ مترمربع درجه کلوین بر وات یا ۲٫۵ فوت مربع به درجه فارینهایت به ساعت بر بی تی یو بیشتر باشد
  2. در جدول زیر  ، مقدار مقاومت حرارتی به ازای هر ۱ اینچ ارائه شده است ،در صورتیکه ضخمات هر لایه پوشش کف مقداری غیر از ۱ اینچ باشد باید مقاومت حرارتی کف مورد نظر محاسبه شود ولی معمولا برای ساختمان مسکونی همان ۱اینچ می باشد به راحتی از جدول زیر قابل برداشت است

 

 

  کنترل و تنظیم دمای سطح سیال

 

کنترل و تنظبم دمای سطح در سیستم گرمایش از کف به منظور تسریع بخشیدن به سرعت گرم کردن فضا و ایجاد نتایج مطلوب ، با توجه به مقدار شار گرمایی و جنس پوشش کف که همان مقاومت حرارتی نام دارد ،  از جدول ارائه شده تعیین می شود

در جدول شار گرمایی بر حسب Btu/hr.m2  و دماهای اتاق و سطوح لازم بر حسب فارینهایت می باشد

 

 توصیه های مهم هنگام استفاده از جدول تعین دمای سطح گرمایش از کف

 

  1. این پارمتر (دمای سطح) به هیچ عنوان احتیاجی به محاسبات ندارد و صرفا با نظر طراح از روی جدول با داشتن شار حرارتی لازم قابل برداشت و خواندن می باشد
  2. دمای سطح گرمایش از کف برای فضاهایی که اتلاف حرارتی بالایی دارند ،مانند ورودی ساختمان ها ،حمام و فضاهای مشابه در حدود ۹۰ درجه فارینهایت در نظر گرفته می شود
  3. دمای سطح گرمایش از کف برای فضاهایی که اتلاف حرارتی زیادی ندارند  ،مانند آشپزخانه و پذیرایی  ، در حدود ۸۵  درجه فارینهایت در نظر گرفته می شود

 

 

 محاسبه میانگین دمای آب در سیستم گرمایش از کف :

 

میانگین دمای آب عبوری از لوله های گرمایش از کف به پارمتر هایی مانند به شار حرارتی ، دمای سطح و همچنی مقامت حرارتی پوشش کف بستگی دارد، به عبارت دیگر هرچه ضخامت کف بیشتر باشد ، در نتیجه مقاومت حرارتی افزایش پیدا کرده پس در نتیجه دمای آب عبوری نیز باید افزایش پیدا کند ،

که از نمودار زیر میتوان برای محاسبه میانگین دمای آب در سیستم گرمایش از کف استفاده کرد

 

 

محاسبه جریان سیال یا محاسبه دبی پمپ سیرکولاتور گرمایش از کف

 

در تمام سیستم های تاسیساتی آبگرم  ، دبی پمپ های سیرکولاتور گرمایشی تابع بار حرارتی سیستم بوده که این بار با توجه به شرایط محیطی ، موقیعت  جغرافیایی و .. متغیر است ،برای غلبه به این بار باید دبی  آبگرم که باید مقدار مشخصی در سیستم گردش جریان داشته باشد . پس هدف از محاسبه جریان سیال همان محاسبه دبی پمپ سیرکولاتور گرمایش از کف می باشد ،

در سیستم های گرمایش از کف اختلاف دمای رفت و برگشتی آب دررون لوله ها ۱۵ درجه فارینهایت در نظر گرفته می شود

پس خواهیم داشت :

که درفرمول فوق btu/hr  همان بارحرارتی کلی ساختمان می باشد که در گام اول محاسبه شد

نظرات کاربران (0 نظر )

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *