محاسبات مربوط به تهویه مطبوع

طراحی و محاسبه بار برودتی یکی از حساسترین مراحل کار یک پروژه تهویه است. ما در این مقاله سعی بر آن داشتیم که نحوه محاسبات دریچه ها، هواساز ها و چیلر ها را به طور آسان توضیح دهیم.

نحوه ی انتخاب دستگاه برای پروژه :

جهت پیشنهاد دستگاه به کارفرما عوامل زیر مهم می باشد.

  1. نوع سیستم مد نظر کارفرما
  2. منطقه شهری که پروژه در آن بنا شده است
  3. نوع کاربری (مسکونی و اداری و …)
  4. میزان هزینه که کارفرما قصد انجام آن را دارد
  5. کیفیت بارسرمایی و گرمایی تجهیزات مورد نیاز و …

در زیر به اختصار به توضیح و نحوه ی انتخاب دستگاه برای هر یک می پردازیم:

ساختمان مسکونی :

ساختمان مسکونی نیازمند به سیستم سرمایش و گرمایش مستقل جهت هر واحد می باشد .

عمده ترین عامل در نحوه ی انتخاب دستگاه میزان سرمایه گذاری کارفرما و منطقه شهری محل پروژه می باشد.

که مناطقی که از لحاظ قیمت فروش واحد پایین ترین مرحله می باشند به آنان هواساز تبخیری یک مرحله ای (زنت یا ایرواشر) پیشنهاد می گردد. از حیث هزینه در ۱۵۰ متر ۲۰ درصد گران تر  از رادیاتور و کولر آبی است ولی با احتساب این که کانالهای عمودی کولر آبی حذف می شود و زیر بنا صرفه جویی شده جبران این هزینه ها را  می کند.

این سیستم جایگزین رادیاتور و کولر آبی است که کیفیت سرمایش و گرمایش بالاتر دارد و از لحاظ قیمت مقداری گران تر می باشد. (  مقایسه  سیستم های تبخیری یک مرحله ای و کولرآبی و رادیاتور در پیوست)

جهت مناطق متوسط به بالا و بهتر از سیستم هواساز DX استفاده می شود که این سیستم جایگزین سیستم رادیاتور و کولر آبی و یک دستگاه اسپلیت در هال و پذیرایی و یا رادیاتور اسپلیت می باشد (فایل پاورپوینت  مقایسه در پیوست)

که از حیث هزینه در زیر بنای ۱۰۰ متر این سیستم برابر با رادیاتور و اسپلیت می باشد. و با ۱۵۰ متر این سیستم ۲۰ درصد از رادیاتور و اسپلیت ارزان تر می باشد.

جهت مناطق لوکس شهری با هزینه ی بالاتر- سیستم چیلر و فن کویل پیشنهاد می گردد.

این سیستم بهترین کیفیت سرمایش و گرمایش و نحوه ی عملکرد رادارد – این سیستم جایگزین رادیاتور و اسپلیت کامل می باشد.

که از حیث قیمت در زیر بنای حدودا ۱۵۰ متر اجرای این سیستم ۲۰ درصد گران تراز اجرای سیستم سرمایشی و گرمایشی با رادیاتور و اسپلیت می باشد.

و هزینه ی ان در زیر بنای حدودا ۲۰۰ متر اجرا شده ی این سیستم برابر اجرای سیستم سرمایشی و گرمایشی با رادیاتور و اسپلیت می باشد.

(فایلهای مقایسه رادیاتور اسپلیت با چیلر و فن کوئل را از دفتر فروش بخواهید)

کاربری تجاری:

جهت واحدهای تجاری – فروشگاه ها- نمایشگاه ها– تالارها و …..

مثل واحد های مسکونی عمل نمیشود و سیستم مورد نیاز باید پیشنهاد گردد. می توان جهت واحدهای تجاری که در مناطق ضعیفی واقع شده  و یا تمایلی به انجام هزینه ندارند ، از هواسازهای تبخیری همانند زنت و یا ایرواشر استفاده کرد. ولی بهترین گزینه برای واحد های تجاری سیستم های هواساز Dx  و یا پکیج یونیت می باشد. که با توجه به حجم هوادهی بالاتر دستگاه های این شرکت نسبت به نمونه خارجی دارای راندمان بالاتر می باشد.

کاربری اداری:

جهت فضاهای بهم پیوسته اداری و یا سالن اجتماعات بهترین گزینه DX و یا پکیج یونیت می باشد.ولی اگر اداره ای به صورت اتاق-اتاق بود بهترین گزینه چیلر و فن کویل است. بدیهی است با توجه به تعداد مراجعین و نوع کاربری اداره، هواساز هوای تازه جهت فشار مثبت و تزریق اکسیژن به محیط اجباری است.

هتلها هم مانند ساختمان های اداری از چیلر و فن کویل و هواساز هوای تازه برای راهرو استفاده می کنند.

کاربری مساجد و ورزشی:

جهت پروژه های ورزشی استفاده از هواساز Dx  با ۳۰ درصد هوای تازه بهترین گزینه می باشد. ولی معمولا در کشور ما به علت اینکه در پروژه های ورزشی هزینه ی زیادی انجام نمی شود از دستگاه زنت و یا ایرواشر استفاده می شود.

کاربری صنعتی:

در پروژه های صنعتی که عمدتا به خاطر سقف بلند سوله ها تاثیر هوای گرم تابستان می باشد. با توجه به حجم بزرگ محیطهای صنعتی که انجام هزینه در آن توجیه کمی دارد  معمولا از دستگاه زنت و یا نهایتا ایرواشر استفاده می شود

کاربری بیمارستان:

در پروژه های بیمارستانی جهت سرمایش و گرمایش اتاق ها از فن کویل استفاده می شود ولی در راهروها نیازمند هواساز هوای تازه می باشیم که معمولا توسط کانال کشی هوای تازه اتاق ها نیز تامین می شود . جهت اتاقهای عمل نیازمند هواسازهای هایژنیک که دارای فیلترینگ مختلف و فیلتر هپا جهت گرفتن باکتری می باشد را داریم. هواسازهای هایژنیک دارای بالاترین استانداردهای ساخت و کیفیت می باشد. در برخی از پروژه ها نیز فیلتر هپا به روی دهنه خروجی دریچه در اتاق قرار می گیرد که به آن هپا  به روی دهنه ی خروجی دریچه در اتاق قرار می گیرد که به آن هپا باری میگویند و یا روشنایی و فیلتر هپا در دستگاه به نام لامینار باکس قرار داده می شوند.

نحوه ی انتخاب هواساز های صنایع برودت بوران:

جهت طراحی و انتخاب هواساز ،توضیحات هواساز مطالعه شود ، که این کار برای ابعاد- احاد- وزن حدودی می باشد.

هواساز یا در واقع Air handling unit به تمام دستگاه های گفته می شود که بر روی شرایط هوا اعم از حرارت – برودت – رطوبت زنی – رطوبت گیری – انواع فیلتر ها و غیره کار می کند.

در پروژه ها عموما هواساز طراحی شده و دارای جدول طراحی شده توسط مشاور می باشد که ما با استفاده از این جدول ها هواساز را پیشنهاد می دهیم.

مهم ترین ایتم هواساز ایتم هوادهی می باشد و پس از ان ظرفیت کویل گرمایی و کویل سرمایی و یا فیلتر های بسته ی اول – دوم و سوم می باشد.

  • متر و برآورد:

متر و براورد جهت پیش بینی هزینه ها استفاده می شود به منظور اگاهی  کارفرما از هزینه های موجود قبل از انجام پروژه میباشد که موجب  تصمیم گیری بهتر برای چگونگی و انجام پروژه می شود.

در متر و براورد معمولا روش های مدنظر کارفرما بررسی می شوند. کارفرما ها معمولا سیستم های رادیاتور و کولرگازی(split  or  duct-split) برای گرمایش و سرمایش و یا سیستم  رادیاتور و کولرابی  را برای گرمایش و سرمایش استفاده می کنند.

اهداف مقایسه ی فنی  متر و براورد:

  • مزایای سیستم هواساز DX به رادیاتور و split یا duct-split
  • تفاوت فنی وکارکرد داکت اسپلیت نسبت به اسپلیت
  • مزایا ی نحوه ی عملکرد هواساز DX نسبت به سیستم های رایج
  • مزایای عملکرد هواساز تبخیری نسبت به رادیاتور و کولر ابی

اهداف متر و براورد:

  • طراحی به روش محاسبات سریع جهت اطلاع کارفرما از ظرفیت های سیستم
  • جانمایی دستگاه های سرمایشی و گرمایشی تاسیسات مکانیکی و برقی(لوله کشی – کانال کشی – برق کشی … )
  • اگاهی کامل کارفرما از جزئیات دستگاه ها و تجهیزات مصرفی و هزینه ی تقریبی انان(تلرانس ۵ الی ۱۰ درصد)
  • توجیه فنی و مالی این مطلب که پیشنهاد های این شرکت بهترین پیشنهاد ممکن می باشد.

الف) محاسبات کانال دستگاه هواساز یک مرحله ای افقی: BT-SSH    BT-SSV

بعد از محاسبه ی ظرفیت دستگاه ، برای محاسبه ی ابعاد کانال با استفاده از نرم افزار Duct Sizer با فرض اولیه سرعت ۱۴۰۰-۱۶۰۰ fpm  و با داشتن حجم هوادهی ، ابعاد کانال متصل به دستگاه بدست می اید.

برای بدست آوردن ابعاد سایر کانال ها باید از مقدار افت فشار بدست آمده در قسمت قبل استفاده کرد.

بعد از وارد کردن سرعت و دبی هوا در نرم افزار برای کانال متصل به دستگاه ، نرم افزار مقدار افت فشار را در کانال با این مقادیر مشخص می کند.عدد افت فشار بدست امده را تا دو رقم اعشار گرد میکنیم. سپس برای ابعاد سایر کانال ها از روش افت فشار ثابت استفاده می کنیم. به این صورت که با مشخص بودن دبی هوای عبوری از هر کانال و مقدار افت فشارثابت بدست امده، ابعاد کانال مورد نظر  را با توجه به شرایط و محدودیت ها تعیین می کنیم.

برای مثال : دستگاه ۲۰۰۰cfm  می باشد . با در نظر گرفتن  سرعت ۱۵۰۰fpm ، نرم افزار یک تقریب از افت فشار به ما می دهد.

 

نکته ی قابل توجه در مورد نرم افزار Ductsizer  این است که این نرم افزار ابعاد را به صورت تخمینی و با روش گرد کردن مشخص می کند.  باید توجه کرد که ابعاد کانال باید یک عدد زوج باشند.

با وارد کردن یک بعد کانال بعد دیگر را نرم افزار می دهد برای اطمینان از صحت ابعاد بعد بدست امده را دوباره وارد می کنیم تا مطمئن شویم نرم افزار بعد مفروض ما را نتیجه می دهد.

 

در غیر این صورت(مشابه شکل) بعد فرضی اولیه را تغییر می دهیم که هر دو عدد زوج شوند و با جابجایی تغییر نکنند.

نسبت ابعادی ایده ال برای کانال ها ۲ به ۱ می باشد.

باید توجه کرد که  ارتفاع کانال می تواند محدودیت ایجاد کند و لذا باید از نسبت های بزرگتر استفاده کرد . (چون ارتفاع کانال به سقف کاذب وابسته است)

برای مثال بعد فرضی را مطابق شکل زیر تغییر می دهیم که …

در این مثال هوا با دبی ۴۰۰۰cfm وارد کانال می شود.

 

مقدار افت فشار بدست امده در مثال بالا (Head Loss) 0.137 می باشد که ان را به ۰.۱۴ گرد می کنیم و برای محاسبات  سایر کانال های متصل به دستگاه به عنوان فرض افت فشار ثابت با استفاده از نرم افزار به کار می بریم.

برای مثال فرض کنید که یک انشعاب برای دبی ۲۰۰۰cfm برای یک ناحیه  از کانال می گیریم.

باید محل (خط)انشعاب گیری به گونه ای باشد که دبی را به دو سهم مساوی تقسیم کند. مطابق شکل خط انشعاب گیری (Take Off ) در وسط کانال می باشد.:

این خط به گونه ای قرار می گیرد که دبی هوا را به نسبت مورد نظر (در اینجا ۲/۱ ) تقسیم کند.

بدست اوردن ابعاد کانال باقی مانده بعد از انشعاب از روش افت فشار ثابت و با استفاده از دبی باقی مانده (در اینجا ۲۰۰۰cfm) صورت می گیرد.

مطابق شکل:

که ابعاد آن با توجه به نکات ذکر شده در بالا به این صورت بدست می اید.


ب) محاسبات کانال دستگاه  هواساز  DX :

محاسبات کانال برای این دستگاه مشابه  دستگاه هواساز تبخیری یک مرحله ای صورت می گیرد ، با این تفاوت که سرعت فرضی اولیه که در دستگاه هواساز DX در نظر می گیریم ۱۰۰۰-۱۲۰۰fpm میباشد.

  • توجه شود که در صورت استفاده از دریچه ی خطی (Liner ) با توجه به ارتفاع کانال سرعت ایده ال فرضی را حدود ۹۰۰ fpm می باشد .
  • نحوه ی محاسبه ی دریچه ها:

دریچه ها انواع گوناگونی دارند که از نمونه های معمول و کاربردی ان می توان به

  • دریچه های دیواری یک طرفه ثابت و متحرک
  • دریچه های دیواری دو طرفه
  • دریچه های خطی متحرک و ثابت
  • دریچه های سقفی چهارگوش ثابت
  • دریچه های هوای برگشت به دستگاه

برای محاسبه ی دریچه ها از جداول مربوط به نوع هر دریچه استفاده می کنیم. (نمونه کاتالوگ: جداول کاتالوگ دریچه های کارخانه ی صنعتی شاهرخی )

با داشتن دبی عبوری از دریچه و سرعت ایده ال مورد نظر ، ابعاد دریچه را با استفاده از جداول مربوط بدست می اوریم(مثلا، جداول مورد استفاده از دفترچه ی کاتالوگ شرکت شاهرخی )

سرعت ایده ال دریچه برای دستگاه DX ، ۵۰۰fpm و برای دستگاه Airwasher، ۶۰۰fpm      می باشد.

به عنوان مثال برای محاسبه ی یک دریچه ی دو طرفه برای یک دستگاه Airwasher با دبی عبوری ۶۹۰cfm از دریچه با توجه به جدول یک دریچه با ابعاد ۱۸ in *12 in  را  انتخاب می کنیم که با میان یابی سرعت عبوری از ان حدود ۶۰۰ fpm می شود.

روش میان یابی به این صورت می باشد که برای دریچه ی ۱۸*۱۲ برای دبی ۶۷۵ cfm سرعت دریچه ۵۹۲fpm بدست می اید و همچنین با  دبی ۵۵۰cfm سرعت دریچه ۴۸۲ fpm  بدست می اید با  استفاده از رابطه ی زیر ، سرعت دریچه برای دبی عبوری ۶۹۰ cfm :

(۶۹۰-۶۷۵)/(X-592) = (675-550)/ (592-482)

——–˃ X= 605 fpm

که این عدد نزدیک به سرعت ایده ال دریچه برای دستگاه ایرواشر (تبخیری یک مرحله ای) می باشد . در نتیجه دریچه ی انتخابی صحیح می باشد.

باید توجه کرد که ابعاد دریچه را در صورت امکان ۱ سایز از ابعاد کانال متصل به ان کمتر می گیریم .

  • محاسبه ی ظرفیت دستگاه هواساز تبخیری یک مرحله ای (زنت یا ایرواشر)

محاسبه ی ظرفیت دستگاه های تبخیری یک مرحله ای به مانند کولر آبی متناسب با حجم مکان مورد نظر و تعداد تخمینی تعویض هوا صورت می گیرد.

به این منظور از رابطه ی زیر برای محاسبه ی ظرفیت دستگاه استفاده می شود:

حجم هوادهی(Cfm) :

مساحت زیر بنا (متر مربع)* ارتفاع مفید سقف(معمولا ۲.۹ متر) *۳۵.۲۹(ضریب تبدیل متر مکعب بر فوت مکعب)* تعداد بار تعویض هوا (۱۸الی ۲۰ بار در ساعت)    ۶۰(برای تبدیل ساعت به دقیقه )

برای محاسبه ، یکبار در محاسبات تعداد بار تعویض هوا را ۱۸ و بار دیگر ۲۰ در نظر می گیریم.

سپس به کاتالوگ دستگاه مراجعه کرده و دستگاه با ظرفیت مطلوب را انتخاب می کنیم.

محاسبه ی بار سرمایی :

  • نحوه ی محاسبات بازاری:

در این روش به ازای هر ۳۰ مترمربع از مساحت فضای مورد نظر ۱ تن تبرید سرما برای قدرت سرمایی دستگاه  در نظر می گیریم. (۱ ton-ref = 1200 btu/hr = 3412 w)

  • نحوه ی محاسبات سریع:

در این روش بعد از محاسبه ی مساحت زیربنا  مورد نظر برای دستگاه  به روش زیر عمل می کنیم.

در ابتدا عدد زیربنا را به فوت مربع تبدیل کرده(*۱۰.۷۵) سپس با توجه به مکان مورد نظر نوع بار سرمایشی و مقدار آن به جداول تخمین بار سرمایی(موجود در سایت شرکت بوران) مراجعه می کنیم و  مقدار بار سرمایی را بدست می اوریم .

به عنوان مثال محاسبات را برای یک آپارتمان مسکونی واقع درشهر مشهد با زیربنای مساحتی مفید  ۲۰۰ متر مربع انجام می دهیم:

۲۰۰ ×۱۰.۷۵ = ۲۱۵۰   ft^2

برای یک اپارتمان مسکونی در شهر مشهد، بار سرمایی متوسط را در نظر می گیریم.

سپس به جداول تخمین بار سرمایی مراجعه کرده و مقدار بار سرمایی در نظر گرفته شده برای این شرایط را انتخاب می کنیم.

بعد از انتخاب عدد بار سرمایی ، مساحت زیربنای بدست امده بر حسب فوت مربع را بر ان تقسیم می کنیم . عدد به بدست امده بار سرمایی برحسب تن تبرید می باشد.

بارسرمایی برای این ساختمان مسکونی به این صورت می باشد

۲۱۵۰ ÷ ۴۰۰ = ۵.۴ ton_ref

  • نحوه ی محاسبه و انتخاب دستگاه هواساز DX :

برای محاسبه و انتخاب دستگاه هواساز DX با توجه به عدد بدست امده برای بار سرمایی بر حسب تن تبرید به جدول مشخصات و کاتالوگ دستگاه هواساز شرکت بوران مراجعه می کنیم و نوع دستگاه را انتخاب می کنیم.

به عنوان مثال برای انتخاب دستگاه ساختمان فرضی مذکور ، با توجه به عدد بار سرمایی بدست آمده برحسب تن تبرید (۵.۴ Ton_ref) دستگاه  BT-DXH-8  با بار و ظرفیت سرمایی۶  تن تبرید را انتخاب می کنیم. معمولا در انتخاب دستگاه بار را کمی دست بالا تر میگیریم.

برای محاسبه ی دستگاه مینی چیلر با توجه به عدد بدست امده بار سرمایی بر حسب تن تبرید مانند انتخاب دستگاه مینی چیلر به جدول و کاتالوگ دستگاه مینی چیلر ساخت شرکت بوران مراجعه می کنیم و دستگاه مورد نیاز را انتخاب میکنیم.

به عنوان مثال برای انتخاب دستگاه ساختمان فرضی مذکور ، با توجه به عدد بار سرمایی بدست آمده برحسب تن تبرید (۵.۴ Ton_ref) دستگاه  BT-MCH -7   با بار و ظرفیت سرمایی ۶  تن تبرید را انتخاب می کنیم. معمولا در انتخاب دستگاه بار را کمی دست بالا تر میگیریم.

  • انتخاب فن کویل:

واحد سرمایی Ton-ref بدست امده را به Btu/hr تبدیل می کنیم و بر مساحت مفید مکان مورد نظر برحسب مترمربع تقسیم می کنیم. در این صورت مقدار بار سرمایی برای هر متر مربع از مکان بر حسب واحد Btu بدست می اید.حال می توان مقدار بار سرمایی برای هر دستگاه در هرناحیه مکان مورد نظر را تخمین زد.سپس به جدول  کاتالوگ فن کویل ساخت شرکت بوران مراجعه می کنیم و فن کویل مورد نیاز برای مکان و فضای مورد نظر را انتخاب می کنیم.

باید توجه کرد که به منظور اسایش و کم کردن سروصدا  در هنگام کار دستگاه در دور بالا ، بار سرمایشی را حدود ۳۰%-۳۵% بیشتر می گیریم که دستگاه با سرعت کار کمتری بار سرمایی مورد نظر را ایجاد کند که این موجب کمتر شدن صدای فن و دستگاه و در نتیجه اسایش بیشتر می شود.

(معمولا در انتخاب دستگاه برای اتاق ها ظرفیت هوادهی دستگاه را کمتر از  ۳۰۰cfm نمی گیرند  )

به عنوان مثال برای انتخاب دستگاه فن کویل اپارتمان مذکور با بار سرمایی بدست امده به صورت زیر عمل می کنیم.:

فرض می کنیم که ۲۰۰ متر زیر بنای مفید اپارتمان شامل یک هال ۱۱۰ متری و ۳ اتاق ۳۰ متری می باشد. با انتخاب ۲ دستگاه فن کویل برای هال و پذیرایی و  ۱ دستگاه فن کویل برای هر اتاق ، محاسبات به صورت زیر انجام می شود:

(برای این مکان از فن کوی سقفی استفاده می کنیم.)

۵.۴ ton_ref   ×  ۱۲۰۰۰  = ۶۴۸۰۰ btu/hr

For getting overestimate —˃

بار سرمایی را ۳۰ درصد بیشتر می گیریم.

۶۴۸۰۰  ×  ۱.۳ =  ۸۴۲۴۰  btu / hr

Calculate for each meter of the space —— ˃

۸۴۲۴۰  ÷ ۲۰۰  = ۴۲۱.۲   btu / (hr . m^2)

Calculating load for each room —— ˃

۴۲۱.۲  × ۳۰ = ۱۲۶۳۶  btu/hr

Calculating load for  hall and other space!  —— ˃

۴۲۱.۲  ×  ۱۱۰  =  ۴۶۳۳۲ btu/hr

اکنون با توجه به بار سرمایی بدست امده برای هر ناحیه به جدول کاتالوگ دستگاه فن کویل سقفی شرکت بوران مراجعه می کنیم و دستگاه فن کویل مورد نیاز را برای هر مکان  انتخاب می کنیم.

با توجه به جدول کاتالوگ بالا برای دستگاه های اتاق دستگاه  BT-FC-400CD  با حجم هوادهی ۴۰۰ cfm  را انتخاب می کنیم (معمولا برای انتخاب دستگاه از کاتالوگ بار را دست بالا می گیریم)

با توجه به جدول کاتالوگ بالا برای دستگاه های اتاق دستگاه  BT-FC-1600CD  با حجم هوادهی  ۱۶۰۰ cfm را انتخاب می کنیم (معمولا برای انتخاب دستگاه از کاتالوگ بار را دست بالا می گیریم)

1 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

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

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.