انتخاب بویلر برای هتل

هتل یک واژه فرانسوری و منظور از آن مکانی است که تسهیلات لازم برای اقامت مسافر را در مقصد یا مسیر حرکت تامین می کند. از منظر دیگر هتل یک مجتمع خدماتی است با هدف کسب درآمد که پیشینه آن به انقلاب صنعتی اروپا بر می گردد.

هتل ها معمولا دارای اتاق های تک یا چند نفره به همراه دستشویی، توالت، و حمام می باشند. هتل ها ممکن است تک طبقه و یا چند طبقه باشند و شامل امکانات متنوع دیگری همچون فروشگاه، رستوران، آشپزخانه، لابی، سالن کنفرانس و جلسات، استخر، رختشویخانه و … می باشند. به طور کلی هر هتل از سه بخش تشکیل شده است:

• اتاق ها
• اماکن عمومی
• لابی
• سالن جلسات رستوران ها
• فروشگاه ها
• سالن ورزشی
• استخر شنا
• درمانگاه
• راهرو ها
• مکان های خدماتی
• آشپزخانه
• انبار
• خشک شویی(رختشویخانه)
• دفاتر اداری
• اتاق تجهیزات و سرویس

گرمایش با بخار

در یک هتل واحد ها و تجهیزات مصرف کننده ی متفاوتی وجود دارند که از انرژی حرارتی استفاده می کنند.

در این مقاله فرض بر به کارگیری از بویلر بخار برای تامین این حرارت می باشد.

بویلر بخار، بخار را در درجه و فشار مورد نظر به سیستم تحویل می دهد و طی فرآیندی گرمای بخار در بخش های مختلف هتل مورد استفاده قرار می گیرد.

هدف ما در این فصل محاسبه ظرفیت بویلر بخار مناسب برای یک هتل است. بدین صورت که گرمای تولید شده توسط این بویلر بخار در موارد زیر مصرف می گردد:

• گرمایش ساختمان (اتاق ها، لابی و …)
• سرمایش ساختمان توسط چیلر جذبی (اتاق ها، لابی و …)
• آبگرم مصرفی (دستشویی، حمام، آشپزخانه، رستوران و…)
• بار حرارتی مجموعه ورزشی (استخر، جکوزی، سونای بخار و…)
• رختشویخانه هتل و…

برای بدست آوردن ظرفیت بویلر های هتل ابتدا باید شکل کلی سازه و تعداد وحد های مصرف گرمایش را مشخص کرد تا بتوان بار حرارتی مورد نیاز هتل را محاسبه کرد. پس بدین منظور ابتدا به بررسی شکل کلی سازه هتل ها پرداخته و بعد از بررسی شرایط مطلوب به روند محاسبه اتلافات حرارتی و بار حرارتی هتل می پردازیم.

شرایط طرح

شکل کلی سازه

درصد زیربنای فضاهای مختلف در یک هتل معمولا به شرح زیر است:

• تسهیلات مربوط به اقامات مانند اتاق ها، توالت ها، دوش ها و حمام ها، راهرو ها و سرویس های طبقات 50-60%
• اتاق های عمومی، فضای پذیرش، سالن ها و لابی ها: 4-7%
• فضاهای پذیرایی، رستوران ها، بوفه ها و فضای مهمانان و بازدیدکنندگان: 4-8%
• سالن کنفرانس و جلسات: 4-12%
• فضاهای خدماتی مانند آشپزخانه ها، اتاق های کارکنان و انبارها: 9-14%
• فضاهای اداری، مدیریت: 1-2%
• فضاهای مراقبت و تعمیر: 4-7%
• فضاهای اوقات فراغت، ورزش: 2-10%

برخی فضاهای خاص مانند فضای سمینارها، فضای بهداشتی-درمانی و تسهیلات روباز نیز لازم است که مساحت آن ها ممکن است متفاوت باشد.

یکی از مهمترین فضاهای قابل توجه، اتاق های هتل می باشند که بیشترین و مهمترین بخش درآمد هتل ها از آن ها تامین می شود. بنابراین باید طوری طراحی شود که تمامی نیازهای مهمان ها، که آرامش، ایمنی و سکوت است را فراهم نماید. اتاق ها می توانند به صورت تک نفره، دونفره، سه نفره و سوئیت باشند. ابعاد و اندازه های استاندارد اتاق تک نفره برای انواع هتل ها به شرح زیر است:

• 15-25 متر مربع: مساحت اتاق تک نفره هتل یک یا دوستاره ارزان قیمت
• 27-30 متر مربع: مساحت اتاق تک نفره هتل متوسط
• 35-37 متر مربع: مساحت اتاق تک نفره هتل درجه یک
• 40-42 متر مربع: مساحت اتاق تک نفره هتل لوکس

طراحی شکل کلی سازه هتل به پارامترهای متعددی از جمله کاربری، درجه هتل، فرهنگ هر منطقه و … بستگی دارد که از حوصله این بحث خارج است.

برای محاسبات انتخاب بویلر هتل ها باید موارد زیر را از پارامترهای کلی سازه در دسترس داشته باشیم:

• حجم سازه
• مساحت کف سازه
• محیط سازه
• تعداد، اندازه و مکان درب ها و پنجره ها
• ارتفاع قسمت های مختلف
• تعداد طبقات و قسمت های موجود در آن

جنس سازه

بعد از تعیین  شکل کلی سازه، برای محاسبه افت حرارتی باید جنس سازه به کار رفته در دیوارها، دربها، پنجره ها، کف و سقف را بدانیم. سطوحی که انتقال حرارت از آن صورت می گیرد، معمولا با همای خارج در تماس می باشند. ضریب کلی انتقال حرارت برای محسابه تلفات حرارتی یک ساختمان عامل مهمی است. ضریب انتقال حرارت کلی از دیوار مرکب بستگی به ضخامت لایه های مختلف دیوار و مصالح تشکیل دهنده آن دارد. از آنجایی که ساخت دیوارها در ساختمان ها غالبا با مصالح و ضخامت های مشابه انجام می گیرد لذا مقدار ضریب انتقال حرارت را مستقیما برای این قبیل دیوارها از طریق فرمول محاسبه و در جداولی ثبت کرده اند.

شرایط محیطی

شرایط طرح داخل

شرایط طرح داخل معمولا برای تامین آسایش انسان است. سلامت و آسایش افراد به شرایط هوایی که در آن زندگی می کنند بستگی دارد. عواملی که بیشترین تاثیر را در آسایش انسان دارند، عبارتند از دمای خشک، رطوبت نسبی، جریان هوا و وجود آلاینده ها یا ذرات معلق در هوا می باشد.

طبق تعریف، شرایط آسایش حرارتی، محدوده هایی از دما و رطوبت است که در آن ساز و کار تنظیم حرارت بدنت در حداقل فعالیت باشد. تعیین محدوده آسایش حرارتی بر محااسبات حرارتی ساختمان، اندازه دستگاه های حرارتی و برودتی، ضخامت عایق و جنس مصالح و به طور کلی بر میزان مصرف و اتلاف انرژی تاثیر مستقیم دارد و با توجه به اینکه افراد در شرایط اقلیمی یکسان احساس آسایش دمایی مشابهی دارند، لازم است که برای هر منطقه اقلیمی، محدوده آسایش حرارتی به طور دقیق مشخص شود.

شرایط اقلیمی، دما، رطوبت فشار بخار آب، سرعت جریان هوا(باد) و تابش از جداره های دالی در تعیین محدوده آسایش حرارتی مورد توجه می باشند و سایر عوامل از جمله نوع فعالیت، پوشش سن و جنسیت افراد به دلیل اینکه قابل کنترل نیستند، ثابت فرض می شوند.

به گفته مراجع در محیط های مختلف یک هتل، شرایط آسایش به شرح زیر می باشد:

جدول 1- شرایط آسایش زمستان و تابستان در برخی قسمت های یک هتل

دمای آسایش در بخش های دیگر هتل به شرح زیر می باشد:

جدول 2 – دمای آسایش تابستان در برخی قسمت های یک هتل

شرایط طرح بیرون

دمای طرح خارج عبارت است از میانگین حداقل دمای دمای هوای خارج در زمستان یا حداکثر دمای هوای خارج در تابستا که توسط سازمان هواشناسی هر منطقه طی چند سال ثبت می گردد.

محاسبات اتلافات حرارتی

در این بخش به بررسی روابط و فرمول های اتلاف حرارتی در بخش های مختلف یک هتل می پردازیم:

انواع بارهای گرمایشی:

• اتلافات سطحی (Q1) شامل:

1. اتلافات حرارتی سطحی از دیواره ها
2. اتلافات حرارتی سطحی از کف و سقف
3. اتلافات حرارتی سطحی از پنجره ها و درب

• اتلافات نفوذی (Q2)
• بار آب گرم مصرفی (Q3)
• بار حرارتی ناشی از افراد (Q4)
• بار حرارتی روشنایی و تجهیزات (Q5)
• بارهای متفرقه (مجموعه ورزشی، رختشویخانه و…) (Q6)
• بار حراتی چیلر جذبی (Q7)

گام اول محاسبه اتلاف سطحی (Q1)

برای محاسبه بار حرارتی اتلافی از سطوح باید مساحت هر کدام از بخش های هتل را بدانیم که این مستلزم داشتن نقشه کلی هتل می باشد. سپس با یافتن ضریب انتقال حرارت با توجه به جنس سازه از جدول های 3 تا 6 و اختلاف دمای بیرون و داخل برای هر بخش می توان میزان بار گرمایشی مورد نیاز برای قسمت های مختلف هتل مانند رستوران، لابی، فروشگاه و … محاسبه کرد.

Q1=UA∆T

Q1: اتلاف از سطح W

U: ضریب انتقال حرارت W/m2K

A: مساحت دیوار پنجره، سقف، کف و درب m2

T∆: اختلاف دمای داخل و خارج C

جدول 3 – ضریب انتقال حرارت برای دیوارهای آجری

جدول 4 – ضریب انتقال حرارت برای انواع سقف ها

جدول 5 – ضریب انتقال حرارت انواع کف

جدول 6 – ضریب انتقال حرارت انواع پنجره

لازم به ذکر است در محاسبات مربوط به اتلافات سطحی در این مقاله شرایط برای همه جداره ها، صرف نظر از موقعیت آن ها نسبت به جهت جغرافیایی یکسان در نظر گرفته شده است. در حالی که در واقعیت چنین نیست. به عنوان مثال جدار جنوبی ساختمان ها به دلیل این که در معرض تابش آفتاب قرار دارند گرمتر از جداره های شمالی، شرقی و غربی می باشند و تلفات حرارتی کمتری خواهند داشت. همچنین طبقات بالاتر به دلیل افزایش سرعت هوا دارای تلفات حرارتی بیشتری نسبت به طبقات پایین تر می باشند. برای لحاظ کردن این شرایط، ضرایب اضافی برای جهت و ارتفاع در محاسبات وارد می شوند (طراحی محافظه کارانه) که در جداول زیر آن ضرایب آورده شده است.

جدول 7 – ضریب جهت

جدول 8 – ضریب ارتفاع

گام دوم: محاسبه اتلافات نفوذی (Q2)

نفوذ هوا از درب ها و پنجره ها یا تجدید هوا سهم قابل ملاحظه ای در نیازهای گرمایشی و سرمایشی ساختمان و نیز تاثیر به سزایی در رطوبت نسبی محیط دارد. بنابراین تحلیل دقیق آن لازم است. بار ناشی از نفوذ هوا را می توان از روش حجمی محاسبه کرد. در این روش مقدار هوای نفوذی بر پایه تعداد دفعاتی که در مدت یک ساعت، هوای اتاق با هوای تازه تعویض می شود محاسبه می گردد. در سیستم SI بار ناشی از نفوذ هوا توسط رابطه زیر به دست می آید.

Q2 = 0.3xACxVx∆T

Q2: اتلاف نفوذ هوا W

V: حجم سالن m3

AC: دفعات تعویض هوا در ساعت

T∆: اختلاف دمای داخل و خارج C

در جدول زیر تعداد دفعات تعویض بر مبنای نفوذ و تهویه طبیعی هوا بدون در نظر گفتن تهویه اجباری است.

جدول 9- تعداد دفعات تعویض هوا بر اساس موقعیت اتاق

گام سوم: محاسبه بار آب گرم مصرفی (Q3)

برای محاسبه بار آب گرم مصرفی ابتدا باید مقدار و درجه حرارت آن تعیین شود. دمای آب گرم مصرفی بر اساس نوع مصرف متفاوت است. که در جدول 10 دمای آب گرم مصرفی بر حسب مصرف نشان داده شده است.

جدول 10 – دمای آب گرم برای بعضی مصارف

بار آب گرم مصرفی را می توان از دو روش زیر محاسبه کرد:

روش اول: بر اساس مصرف نوع وسیله بهداشتی

روش دوم: بر اساس مسزان لازم برای مصرف هر نفر

پس از تعیین دبی آب گرم مصرفی، بار حرارتی آب گرم مصرفی از رابطه زیر به دست می آید:

Q3=p*q7*Cp*(T2-T1)

Q3(W): بار حرارتی آب گرم مصرفی

q7(Lit/S): دبی واقعی مصرف

p(Kg/m2): وزن واحد حجم آب (حدودا 1000 Kg/m3)

Cp(KJ/KgC): گرمای ویژه آب ( حدودا 4.186 KJ/KgC)

T1(C): دمای آب شهر (حدودا 10C)

T2(C): دمای آب گرم مصرفی (طبق جدول 10)

جدول 11 – میزان آب گرم مصرفی هتل بر اساس نوع وسیله بهداشتی

جدول 12 میزان آب گرم مصرفی بر اساس میزان لازم برای هر نفر

میزان مصرف آب گرمی که در جداول صفحه قبل پیشنهاد شده است حداکثر مقداری است که بر اساس استفاده دائم در تمام ساعات روز تعیین شده است ولی مشخص است که میزان تقاضا برای آب گرم در تمام ساعات شبانه روز یکسان نیست بلکه در ساعاتی از روز مقدار حداکثر و در ساعتی دیگر حداقل و حتی صفر است.

برای مثال در هتل های شهرهای جنوبی ایران مانند جزیره کیش استفاده از آب گرم مصرفی در 2 بازه قبل از ظهر و دیگری در حدود ساعت 10 شب بیشترین مقدار ممکن است و این به دلیل استفاده تمامی مهمانان از دوش و سرویس های بهداشتی در ساعات بازگشت از تفریح گاه ها یا مراکز خرید است.

از طرفی تمام وسایل بهداشتی موجود در هتل در آن واحد به طور همزمان مشغول به کار نمی باشند. برای پی بردن به میزان واقعی مصرف که اساس محاسبات استدر هر دو جدول بالا ضریبی به نام ضریب تقاضا ارائه شده است که با ضرب کردن آن در اعداد ارائه شده برای حداکثر آب گرم مصرفی، مقدار واقعی مصرف آب گرم به دست می آیند. یعنی:

دبی مقدار واقعی مصرف = ضریب تقاضا * حداکثر مصرف آب گرم در هتل در یک ساعت

گام چهارم: محاسبه بار حرارتی ناشی از افراد (Q4)

بار ناشی از ساکنان در هتل ها برای محاسبات بار گرمایشی به عنوان یک ضریب اطمینان در نظر گرفته نمی شود ولی برای محاسبات بار سرمایشی لازم است تا در این بار در نظر گرفته شود.

گام پنجم: محاسبه بار حرارتی روشنایی و تجهیزات (Q5)

در محاسبه داخلی هتل باید گرمای تولید شده در هتل از طریق سیستم روشنایی، وسایل برقی و … را در نظر گرفت. اما مشابه گام چهارم از این بار در محاسبات بار گرمایشی به عنوان یک ضریب اطمینان صرف نظر می شود.

گام ششم: محاسبه بارهای حرارتی متفرقه (مجموعه ورزشی، رختشویخانه و…) (Q6)

در هتلی معمولا بنا به نوع کاربری و تعداد ستاره های هتل، امکانات جانی وجود دارد که ممکن است در محاسبات عادی به آن ها اشاره نشده باشد ولی در انتخاب بویلر برای این هتل تاثیر به سزایی داشته باشند.

برای مثال هتل ممکن است به بار گرمایی نیاز داشته باشند می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• بار حرارتی سالن کنفرانس
• بار حرارتی آشپزخانه تالار
• بار حرارتی مجموعه ورزشی (استخر، سونا، جکوزی)
• بار حرارتی رختشویخانه
• …

محاسبه برخی از بارهای حرارتی بالا در فصول قبلی و بعدی آورده شده است و در این بخش به توضیحات تفضیلی برای این موارد نمی پردازیم.

گام هفتم: محاسبه بارهای حرارتی چیلر جذبی (Q7)

در بین تجهیزات به کار رفته در هتل در صورت وجود چیلر جذبی تک اثره و یا دو اثره با بخار و یا آب گرم، الزاما بار چیلر در محاسبات باید در نظر گرفته شود زیرا اگر ظرفیت بویلر برای زمستان(تامین گرمایش و آبگرم مصرفی) برابر یا بیشتر از ظرفیت بویلر برای تابستان (مقدار ظرفیت مورد نیاز ژنراتور چیلر و آب گرم مصرفی تابستان) بشد همان ظرفیت بویلر در زمستان را در نظر می گیریم ولی اگر ظرفیت مورد نیاز در تابستان بیشتر از ظرفیت بویلر در زمستان باشد ظرفیت حرارتی بویلر در تابستان را مبنا قرار می دهیم. برای اطلاعات بیشتر می توانید به مقاله انتخاب بویلر چیلر جذبی مراجعه کنید.

گام هشتم: محاسبه ظرفیت بویلر

پس از طی کردن هفت گام قبلی می توان ظرفیت بویلر مورد نظر را انتخاب کرد.

ظرفیت در زمستان برابر است با:

Qt1=Q1+Q2+Q3-Q4-Q5+Q6

ظرفیت در تابستان برابر است با:

Qt2=Q3+Q6+Q7

هر کدام از اعداد زمستان و تابستان که بیشتر بود از روی آن محاسبات را ادامه می دهیم:

با داشتن ضریب اطمینان بویلر برای هتل و راندمان های بویلر از روی کاتالوگ دستگاه می توان ظرفیت دستگاه را از رابطه زیر محاسبه کرد:

Q=(Q1*ضریب اطمینان) /n

جهت صرفه جویی در مصرف انرژی و همچنین بالابردن ضریب اطمینان، عموما بویلرهای یک هتل بیش از یک دستگاه انتخاب می شوند. تا در صورت کارکرد سیستم در بار کم، بتوان تعدادی از بویلرها را از مدار خارج و از مصرف بیش از اندازه انرژی و نیز استهلاک دستگاه ها جلوگیری نمود.

در صورت بالا بودن ظرفیت حرارتی و تعداد طبقات و اتاق های هتل سیستم حرارت مرکزی با بخار پیشنهاد می شود و در صورت کوچکتر بوندن هتل و ارتفاع کمتر و نیاز کمتر به حرارت، سیستم حرارت مرکزی با اب گرم در نظر گرفته می شود و در کنار آن یک بویلر بخار برای خشک شویی و سونای بخار مورد استفاده قرار می گیرد.

تحریریه تیم خدمات فنی مهندسی به فیکس