طراحی موتورخانه آبگرم – جلسه دوم  

در این بخش خواهیم خواند :

1. محاسبه تلفات حرارتی
2. محاسبه بار حرارتی ساختمان
3. انتخاب دیگ های آبگرم موتورخانه
4. مفاهیم بنیادی پمپ سیرکولاتور
5. محاسبه هد و دبی پمپ سیرکولاتور گرمایش

محاسبه تلفات حرارتی  

طراحی موتورخانه آبگرم تلفات حرارتی به واسطه انتقال دما از  داخل ساختمان به بیرون صورت میگیرد ، درو واقع این ان تلفات از طریق جداره ها مانند سقف ، دیوار ، کف پنجره و درب و هچنین جایگزینی هوای تازه نیز خودش به عنون یک تلفات حرارتی محسوب میشود ، چون هوای سرد بیرون در زمستان وقتی وارد میشود ، بخش اعظمی از بار حرارتی ساختمان را بر میدارد ، از طرفی گرمایشی که صرف گرم کردن آب درون مبدل های حرارتی میشود تا آبگرم بهداشتی تولید گردد، جز تلفات حرارتی محسوب میشود که در محاسبات بار حرارتی ساختمان باید لحاظ گردد

اهیمت محاسبه تلفات حرارتی ناشی از آبگرم مصرفی چنان بالا میباشد ، که در پروژهای بزرگ مانند برج ها ، هتل ها و … ، یک بویلر جدا برای تولید آبگرم در نظر میگرند علاوه بر صرفه جویی انرژی و جلوگیری از کارکرد بویلر های بزرگ در فصل تابستان،  در صورت از کار افتادن  بویلر  گرمایش  ، مدار آبگرم بهداشتی به کار خود ادامه دهد.

به طور کلی گرما در ساختمان به روش های زیادی تلف میشود و از بین می رود ،لذا باید برای گرم نگه داشتن ساختمان باید گرماهای  ازبین رفته در ساختمان جاگیزین کرد ،در محاسبه و طراحی موتروخانه اولین گام محاسبه دیگ ، و مشعل و پمپ های سیرکولاتور ؛ محاسبه بار حرارتی ساختمان است ، همچنین سایز لوله های گرمایشی از موتور خانه به ساختمان تابع بار حرارتی سیستم میباشد ، یعنی در صورت محاسبه بار اضافی کلیه تجیهزات اور سایز انتخاب شده و قیمت پروژه را بالا می برد ، پس اهیمت محاسبه دقیق بار حرارتی سیستم از نظر صرفه جویی در انرژی و ملاحظات اقتصادی بسیار بالاست.

در زمستان و قصول سرد انتقال حرارت عمدتا از سه طریق زیر صورت می گیرد:

1. انتقال حرارت از طریق جداره ها
2. انتقال حرارت از طریق نفوذ و تعویض هوا
3. انتقال حرارت به واسطه تامی آبگرم مصرفی

انتقال حرارت از طریق جدارها از همان فرمول Q= UA∆T  به دست می آیید ، مهمترین نکته در این فرمول ضریب انتقال حرارت یا همان U  میباشد ، این مقدار U  به جزئیات دیواره ها و نوع دیوار یا سقف بستگی دارد ، ضخامت جداره و مصالح به کار رفته در تشکیل جداره مانند ، بتن ، اجر ، گچ و سنگ هرکدام دارای  ضریب است که باید از جدول نشریه 211 برداشت شود.

چند ظریب انتقال حرارت کابردی و کار راه انداز عبارتند از:

1. دیواری آجری با اندود داخلی به ضخامت 11 سانت با ظریب انتقال حررات  7
2. دیواری آجری 20 سانتی با نمای خارجی 1 سانت سنگ و اندود داخلی   6
3. دیواری آجری 10 سانتی با نمای خارجی 2 سانت سنگ و اندود داخلی   9
4. دیوار بتنی 10 سانتی با اندود به ضخامت 1 سانت :2.2
5. دیوار بتنی 20 سانتی با پشش گچ به ضخامت 2.5 سانت :0.95
6. سقف معمولی آجری 20 سانتی با اسفالت و اندود گچ :2
7. سقف بتونی با اسفالت و سقف کاذب به ضخامت 20 سانت 1.6
8. سقف بتنی با آسفالت بدون اندود به ضخامت 10 سانت :3.3
9. سقف بتنی با آسفالت با اندود در اخل به ضخامت 20 سانت :2.2

مقدار فوق از جمله ضرایب انتقال حرارت پرکاربرد هستند که در اکثر پروژها و ساختمان مسکونی و تجاری به کار میرود،

دمای طرح خارج:

مقدار ∆T  همان اختلاف دمای طرح داخل و خارج میباشد که باید از جدول مربوطه استخراج کرد ، برای به دست آرودن دمای طرح خارج  برای شهرهای مختلف نشریه 271 به عنوان شرایط  طراحی تابستانی و زمستانی مراکز استانها ارائه داده است که در این جدول دمای خشک در زمستان ملاک طراحی است ، مثلا برای تهران دمای طرح خارج 24 درجه فارینهایت ، تبریز 13.5 ، شهرکرد 6.5 و همدان 2.5 درجه درج شده است که ملاحظه میشود اختلاف دما در تهران با همدان چقدر زیاد سات.

دمای طرح داخل :

برای این پارامتر استاندارد ashre   جدولی ارائه کرده با عنوان دمای طرح داخل و رطوبت زنی برای مکانهایی با کربری های مختلف ،مثلا آپارتمان مسکونی ، هتل ، بیمارستان ، اداره و مدرسه در زمستان دمای طرح داخل بین 74 تا 76 درجه فارینهایت میباشد با رطوبت 30 درصد ، تقریبا برای تمام فضاها این مقدار 74 تا 76 در نظر گرفته میشود.

انتقال حرارت از طریق نفوذ و تعویض هوا 

این مورد انتقال  و تلفات حرارت از طریق نفوذ هوا از  درز در ها و پنجرها و و فضای مشابه صورت میگیرد ، چون هوای بیرونی که در زمستان وارد فضا میشود دارای یک حجم هوای یا  یک cfm  می باشد ، این حجم هوا که همان cfm infiltration  نام دارد ، محاسبه این پارمتر باید براساس تعداد دفعات تعویض هوا صورت می گیرد.

رویکرد محاسبه تلفات حرارتی از طرق نفود هوا به شرح ذیل است :

1. n تعداد دفعات تعویض هوا یا اتاق یا محل مورد نظر که معمولا در بدترین حالت 3 در نظر گرفته میشود.
2. V یا cfm :   حجم هوای نفوذی بر حسب فوت مکعب بر ساعت
3. :V حجم هوای اتاق بر حسب فوت مکعب
4. Ti دمای طرح داخل بر حسب فارینهایت ( مطابق مبحث 19 مقررات ملی 20 درجه سانتیگراد یا 68 درجه فارینهایت در نظر بگیرید
5. To دمای طرح خارج  بر حسب فارینهایت

محاسبه بار آبگرم مصرفی :

همنطور که در بالا عنوان شد ،سومین و اخرین  تلفات حرارتی موجود در ساختمان ها ، ناشی از حرارت برای گرم کردن آب بهداشتی ساختمان است ، روش های مختلفی برای تامین آبگرم مصرفی ساختمانها وجود دارد ، مانند منایع کویل دار ، منابع دوجداره و مبدل های صفحه ای و پوسته ای آبگرم ولی در اینجا محاسبات منبع کویل دار که پر استفاده است برای تامین آبگرم بهداشتی به کار میرود.

محاسبات سرانگشتی و سریع بار حرارتی ساختمان

به طور کلی محاسبات سرانگشتی دارای دقت پایینی  میباشد ،و نمیتواند مبنای محاسبات و تصمیم گیری قرار گیرید ولی از طرفی محدوده ای برای طراحان مشخص کرده تا بتواند ایرادات  مرز طراحی خود را بشناسند ، شاید اگر  محاسبات بار از طریق نرم افزار کریر انجام شود ، بسیار کمتر از روش سرانگشتی به دست آید ولی برای همه پروژها با کاربری های مخلتف نمی توان از روش  محاسبات سریع استفاده کرد.

مخصوصا در پروژهای تجاری ، سالن اجتماعات ، سالن کنفرانس ها که دارای پارمترهای زیادی هستند که باعث اتلاف حرارت شده به هیچ عنوان از روش های غیر نر افزاری امکان ندارد ، روش محاسبات سرانگشتی اصولا برای ساختمان های مسکونی تا 5 طبقه استفاده میشود.

1. برای مناطق معتدل ساختمان مسکونی تا سه طبقه :120 کیلوکالری بر ساعت برای هر متر مربع بدون احتساب آبگرم مصرفی
2. بار آبگرم بهداشتی 35 کیلوکالری برای هر هر متر مربع
3. برای مناطق معتدل ساختمان مسکونی بیش از سه طبقه :150  کیلوکالری بر ساعت برای هر متر مربع بدون احتساب آبگرم مصرفی
4. بار آبگرم بهداشتی 35 کیلوکالری برای هر هر متر مربع
5. برای ساختمان های ویلایی با احتساب آبگرم مصرفی :250 کیلوکالری در ساعت برای هر متر مربع تا ارتفاع 3 متر
6. برای کاربری های مسکونی و در مناطق معتدل بارهای حرارتی جداره ها و نفوذ هوای بیرون راد حدود 40 تا 50 بی تی بر ساعت بر فوت مربع می گیرند.
7. مقدار انتقال حرارت برای تامین آبگرم مصرفی در سیستم حرارت مرکزی با آّب برای واحد های مسوکنی با مصرف کننده هایمعمولی متداول حدود 20000 تا 25000 بی تی بو برساعت در نظر میگیرند.

انتخاب دیگ های آبگرم برای موتور خانه 

بعد از محاسبات بار حرارتی و به دست آوردن تلفات حرارتی ساختمان ، اولین گام در طراحی موتورخانه و تجهیزات آن ، انتخاب بویلر حرارتی و دیگ آبگرم میباشد ، به عبارت دیگر میوان گفت پایه محاسبات و اساس  طراحی موتورخانه ، دیگ های آبگرم قلب تپنده سیستم حرارت مرکزی می باشند ، انتخاب دیگ چدنبی بر اساس ظرفیت ، فشار کاری ، شرایط اقلیمی منطقه و نوع کاربری آن انتخاب می گردد

معمولا برای انتخاب بویلر در صنعت تاسیسات یک بازده  ظرفیتی برای آن انتخاب آن در نظر میگریند ، ظرفیت 500 هزار به بالا به عنوان یک مرز در انتخاب دیگ های آبگرم قلمداد میشوند ، معمولا تا زیر 500 هزار دیگ های چدنی آبگرم بسیار مقرون به صرفه تر بوده هزینه تعمیرات و نگهداری آن به مراتب پایینر می باشد ، برای ظرفیت 500 هزار کیلوکالری به بالا دیگ های آبگرم  فولادی بیشتتر کاربرد دارند ، زیرا برای این رنج ظرفیت ، دیگ های چدنی با پرهای زیاد باید در نظر گرفت که این یک نکته منفی برای بویلرهای چدنی به  شمار میرود.

حداکثر دمای تولید شده در دیگ های آبگرم چدنی   95 درجه و در دیگ های فولادی آب داغ تا 130 درجه نیز گاها می رسد. این مقدار دمای گاها برای طراح حائض اهمیت بوده و باعث میشود که تفکرات طراحی خوده بر اساس آن ارنج کند.

تاثیر فشار کاری بر انتخاب دیگ های آبگرم :

به طور کلی پارمتر فشار در انتخاب دیگ های ابگرم بسیار بسیار مهم می باشد ، اصولا دیگ های چدنی آبگرم در حالت عادی و معمولی 3 بار میباشد ، اگرچه به گفته شرکت های تولید کننده بویلر چدنی فشار کاری آنها تا 4 بار می باشد؛ ولی این نکته را حتماه به خاطر داشته باشید 4 بار برای دیگ های چدنی حالت لب مرز می باشد اصلا نباید روی آن حساب کرد ، اگرچه نسل جدید دیگ های چدنی فشار کاری 6 بار و 8 بار را نیز شامل می شود.

برای فشار های کاری بالاتر و به تبع آن دمای بالاتر ، الزاما باید دیگ های فولادی آب داغ انتخاب شود ، مثلا برای چیلر های جذبی باید از دیگ های فولادی آب داغ به عنوان مولد آبگرم استفاده کرد.و استفاده از دیگ های چدنی یک خیانت به کارفرما محسوب می شود.

مفاهیم بنیادی پمپ سیرکولاتور

پمپ سیرکولاتور چیست ؟

پمپ سیرکولاتور به عنوان عامل انتقال دهنده انرژی می باشد و کار اصلی آن به گردش در آوردن اب سرد یا گرم حامل انرژی درون سیستم بسته تاسیساتی می باشد ، تاکید میکنم ، کار اصلی پمپ سیرکولاتور به گردش در اوردن انرژی می باشند نه رساندن آب ، زیرا پمپ های سیرکولاتور باید انرژی مورد نیاز (آب سرد یا گرم ) مبدل های حرارتی را در یک دمای معین به آن برساند.

به عبارت دیگر میتوان گفت پمپ سیرکولاتور مانند حمل ماشین غذایی است که باید غذا را از رستوران دریافت کنند و باید بین مصرف کنندگانی که وعده این غذا به انها داده شده در زمان معین برسد ، همچنین این غذا باید گرم به مصرف کننده برسد ، اگر این  ماشین با سرعت پایین حرکت کند و نتواند طی زمانی معین غذا را به مقصد برساند ، انگاه غذا سرد شده و مصرف کنندگان تمایلی به مصرف ندارند ،

از طرفی اگر اینقدر مسیر دور باشد و ماشینی که مخصوص حمل غذا است سوخت  کافی برای حمل آن تا اخرین مصرف کننده نباشد ، بین راه خواهد ماند به مصرف کننده و میهمان هایی آخری غذا نخواهد رسید همچنین این ماشین باید فضایی برای حمل تعداد معینی غذا داشته باشد ، نمی توان بیش از حد برای حمل غذا روی آن حساب کرد ، پس تعداد غذاها با تعداد مهمانان برابر باشد و ماشینی که مامور حمل غذا هست باید طبق مدت زمان معینی غذا را گرم به مصرف کننده برساند غ اینکه چه تعداد غذا باید به چه تعداد مصرف کننده برسد کار ماشین غذا نیست ، بلکه تنها وظیفه آن رساند آن به محلی خاص می باشد

این ماشین غذا همان پمپ سیرکولاتور سیستم های موتورخانه است ، و غذا همان دبی آبگرم یا همان انرژی است که باید به مصرف کنندها برسد ، تعداد غذای قابل حمل توسط ماشین غذا  ،همان مقدار دبی خروجی از دیگ های حرارتی است.و اینکه چه مقدار میواتند حمل کنند هم به فضای ماشین که در اینجا منظور پمپ سیرکولاتور  میباشد بستگی دارد. هرچقدر این رستوران بزرگتر باشد ، پس مقدار غذای تولیدی بیشتر و به ماشین های بزرگتری نیاز دارد.

بعض وقت ها این رستوران برای اینکه به تمام مشتریانی که منتظر غذا هستند در یک تایم معین غذا را برساند ، پس به جای اینکه از یک ماشین بزرگتر استفاده کنند ، از دو یا چند ماشین حمل غذا کوچکتر استفاده میکند تا همزمان غذا به مصرف کنندگان برسد و صدایی کسی در نیاید.

آنچه باید قبل از انتخاب پمپ های سیرکولاتور بدانید :

1. پمپ سیرکولاتور فشار سیستم را بالا نمیبرد  ، چون سیستم بسته است.
2. پمپ های سیرکولاتور موتورخانه تابع بار حرارتی می باشند
3. قرار نیست با پمپ سیرکولاتور به ارتقاع استاتیکی ساختمان غلبه کنیم ، چون سیستم بسته است.

محاسبه پمپ سیرکولاتور :

به خوانندگان ، دانشجویان و کاربران عزیز که مباحث تاسیساتی و طراحی موتورخانه را دنبال میکنند و قصد افزایش دانش خود دار دراین زمینه دارند ، توصیه میشود اگر به دقت نکات طراحی و انتخاب پمپ سیرکولاتور را به کار گیرند در عرض یک ساعت مسلط به محاسبه دبی و هد پمپ های سیرکولاتور پروژهای بزرگ مانند برج ها ، هتل ها و مراکز تجاری و غیره را خواهند شد ، کلیه نکات گفته شده در این بخش در مورد پمپ های سیرکولاتور همان نکاتی است که در آموزشگاهای معروف تاسیساتی گفته میشود و بابت آن هزینه های زیاد گرفته میشود ، نگاتی که در عرض یک ساعت میتوان گفت را به جلسه ای طولانی تبدیل میکنند تا بتواند هزینه های خود را توجه کنند ،

بنده به عنوان مشاور و طراح پایه یک تاسیسات به شما این اطمینان را می دهم رایگان می توانید طراحی انتخاب پمپ سیرکولاتور را از طریق همین چند خط  و همین چند فرمول بیاموزید و هم در وقت و هم در هزینه خود صرفه جویی کنید

با ما باشید/

محاسبه دبی پمپ سیرکولاتور در سیستم SI  

در سیستم SI  قدرت دیگ های حرارتی برحسب KW   و اختلاف دما برحسب سانتیگراد ، قبل از شروع به محاسبات باید دلتا تی یا اختلاف دمای سیستم را معین کنید ، معمولا در سیستم های آبگرم اینم مقدار 15 درجه در نظر میگیرند ، این نکته از بنده بذیرید که هرچقدر دلتا تی سیستم بالاتر رود مقدار دبی پمپ بزرگتر می شود و در نتیجه سایز پمپ و سایز لوله بیشتر میشود ، اگر قصد طراحی موتورخانه آبگرم در اقلیم های سرد سیر دارید مانند ، سقز ، کردستان و کرمانشاه و …. حتما اختلاف دمای رفت و برگشت آب را برای خود یک چرتکه بیاندازید ،مثلا ساعت 2 نصف شب در هتلی در سقز در دی بهمن ماه قطعا اختلاف دمای آب زیاد می باشد تا نسبت به دیگر ساعات روز

با در دست داشت ظرفیت حرارتی دیگ های حرارت مرکزی موتورخانه بر حسب کیلوات خواهیم داشت :

نکات ضروری قابل ذکر در مورد فرمول بالا :

1. اگر همزمان از دو دیگ یا چند دیگ حرارت مرکزی برای گرمایش ساختمان استفاده میشود شما موظف هستید ، ظرفیت هر دو دیگ را جمع و سپس از فرمول فوق استفاده کنید.
2. چون GPM به دست آمده در فرمول فوق ، GPM گرمایش کل ساختمان هست ، وهنگامی دیگ دیگ ها موازی نصب میشود دبی ورودی آنها به یک کلکتور است ، و این پمپ ها GPM گرمایش را روی کلگتور رفت گرمایشی مکش میکنند.
3. دلتا تی در فرمول فوق 15 درجه سانتیگراد لحاظ شده است
4. شما اجازه به تقسیم GPM گرمایش را به منظور کوچکتر شدن پمپ ها و در نظر گرفتن پمپ رزور دارید.
5. سعی کنید از یک یا چند رایز گرمایشی به ورودی واحدها استفاده کنید ،در ساختمان چند واحدی حتما زون بندی گرمایشی واحد را به منظور توزیع یکنواخت گرمایش انجام دهید ،

محاسبه هد پمپ سیرکولاتور در سیستم SI