طراحی شبکه لوله کشی ساختمان

طراحی سیستم لوله کشی ساختمان

اولین ملت ها به تقلید از طبیعت با استفاده از کندن زمین به صورت کانالی شروع به آب رسانی نمودند. قنات یا کاریز از شیوه های بسیار قدیمی در آب رسانی است که هنوز در ایران مورد استفاده است. چینی ها، بابلی ها، هندی ها، ایرانیان و مصریان از جمله قدیمی ترین ملت ها در زمینه استفاده از شبکه آب رسانی هستند. امروزه جای خوشبختی است که در اکثر شهرها آب سالم غالباً به مقدار کافی و با فشار مطلوب در دسترس است. اگر چنین نباشد. علاوه بر افزایش نارضایتی عمومی سطح بهداشت و رفاه جامعه به شدت کاهش می یابد و هم چنین به علت تمرکز روز افزون مردم در شهرها از یک سو و گسترش صنایع از سوی دیگر لازم یم سازد که فن آب رسانی شهرها مانند هر فن دیگری در حال تکامل باشد. لذا آگاهی مهندس طراج یک شبکه آب رسانی شهری بر آن چه که در این زمینه در دنیا رخ می دهد بسیار لازم است.

هم چنین دسترسی به آب در مناطق مختلف شهری تحت الگوهای مصرف متفاوت و یا مخازن مختلف سطح تأمین آب برای نیاز اضطراری آتش نشانی وضعیت شبکه های موجود آب رسانی به مناطق تحت توسعه شهری یا صنعتی از جمله مشکلاتی هستند که برای حل آن ها نیاز هب درک صحیح رفتار هیدرولوژیکی شبکه ها است.

طراحی شبکه لوله کشی

متداولترین روش انتقال انرژی (حرارتی و برودتی) توسط آب و شبکه لوله کشی می باشد. این سیستم آب نقش سیال منتقل کننده انرژی را ایفا نموده و لوله، مجرای عبور آن است. آب حرارت تولید شده در دیگ های حرارت مرکزی و برودت تولیدی در چیلر را دریافت داشته و از طریق شبکه لوله کشی به دستگاه های انتقال انرژی مانند رادیاتور، کنوکتور، یونیت هیتر و فن کویل (در سیستم گرمایش)، هواساز و فن کویل (در سیستم سرمایش) منتقل می نماید. به طور کلی از نظر حرکت سیال (آب) در لوله دو سیستم وجود دارد:

۱ – سیستم با جریان طبیعی

۲ – سیستم با جریان اجباری

سیستم با جریان طبیعی

در سیستم یا جریان طبیعی، حرکت آب درلوله به علت اختلاف درجه حرارت ستون آب رفت و برگشت و اختلاف وزن دو ستون (نیروی ترموسیفون) صورت می گیرد.در حقیقت آب بعد از عبور از دیگ، حرارتش بالا رفته و با ازدیاد حجم، وزن مخصوص آن کمتر شده و میل حرکت به طرف بالا را نسبت به آب سردتر در محل لوله ورودی دیگ پیدا می کند. این سیستم در شبکه های بسیار ساده و دارای ارتفاع مناسب قابل استفاده می‌باشد. ولی در شبکه های مسطح با سطح زیاد قادر به تأمین اختلاف فشار شبکه نیست و به طور کلی در بعضی از سیستم های گرمایشی به طور محدود مورد استفاده قرار می گیرد. چون این نوع سیستم ها به ندرت طراحی می شود. از ذکر محاسبه و جزئیات آن خودداری می گردد.

سیستم با جریان اجباری

در سیستم های حرارت مرکزی برای ایجاد فشار از پمپ های جریان (پمپ سیر کولاسیون) استفاده می شود. پمپ سیر کولاسیون، کمبود فشار شبکه را تأمین می نماید. ارتفاع (هد پمپ) در این سیستم باید حداقل مساوی افت فشار و حتی بیشتر از آن باشد. با توجه به نوع و شرایط سیستم، شبکه های مختلفی، مورد استفاده قرار می گیرد.

الف – شبکه یک لوله

ب – شبکه دو لوله

شبکه یک لوله

در این سیستم رادیاتورها به دو صورت سری و انشعابی در مسیر جریان قرار می گیرند این نوع طراحی در پروژه‌های بسیار کوچک اجرا می شود (شکل های ۱ و ۲).

در شبکه های یک لوله ای درجه حرارت آب رادیاتور های اول بیشتر از رادیاتورهای آخر می باشد زیرا آب برگشت رادیاتورهای اولی با آب رفت شبکه خلوط و حرارت آن را پایین می آورد و لذا کنترل درجه حرارت در شبکه بسیار مشکل بوده و حتی غیر ممکن به نظر می رسد. بنا به دلایل فوق الذکر این سیستم نیز دیگر مورد استفاده قرار نمی گیرد.

سیستم یک لوله ای مستقیم
شکل ۱- سیستم لوله کشی یک لوله سری
سیستم یک لوله ای انشعابی
شکل ۲- سیستم لوله کشی یک لوله انشعابی

شبکه دو لوله ای

در شبکه دو لوله ای که متداولترین شبکه لوله کشی است اشکالات شبکه یک لوله وجود ندارد و به طور کلی در انواع زیر طراحی می گردد:

۱ – سیستم برگشت مستقیم

۲ – سیستم برگشت معکوس

۳ – سیستم مختلط

انتخاب هر یک از سیستم های فوق بستگی به شرایط طرح، مشخصات پروژه و عوامل متعدد دیگری دارد ذیلاً به شرح هر یک از سیستم های فوق پرداخته می شود.

سیستم برگشت مستقیم

در این سیستم، جریان حرکت آب در لوله رفت هم جهت با لوله برگشت بوده و چون طول مسیرجریان آب از خروج تا ورودی دیگ برای کلیه رادیاتورها تقریباً مساوی است. بنابراین متعادلترین سیستم می باشد. قطر لوله‌های رفت و برگشت در مجاورت هم، عکس یکدیگرند. یعنی در هر مقطع، اگر قطر لوله رفت زیاد باشد قطر لوله برگشت کم است و بالعکس به همین دلیل پیمانکاران این سیستم را معکوس (Reverse) می نامند که یک اشتباه مصطلح است.

این سیستم در پروژه های یک طبقه (و یا دارای طبقات کم) با سطح بنای بسیار زیاد مناسب است زیرا شبکه با کمترین محاسبات خود به خود متعادل می گردد. (شکل ۳)

سیستم دو لوله ای مستقیم
شکل ۳- سیستم لوله کشی دو لوله ای برگشت مستقیم
سیستم برگشت معکوس

در این سیستم که انشعابی و شاخه ای نیز نامیده می شود جهت جریان آب در لوله های رفت و برگشت عکس یکدیگرند و به علت این که طول مسیر جریان برای رادیاتورهای انتهایی بیشتر از رادیاتورهای ابتدایی است سیستم نامتعادل می باشد. قطر لوله های رفت و برگشت در مجاورت هم، مساوی یکدیگرند به این دلیل، پیمانکاران به اشتباه این سیستم را مستقیم می نامند. این نوع شبکه در ساختمان های نسبتاً بلند و مرتفع که به صورت رایزری طراحی می شوند مورد استفاده قرار می گیرد (شکل ۴).

سیستم دو لوله ای معکوس
شکل ۴- سیستم لوله کشی دو لوله ای برگشت مستقیم
سیستم مختلط

گاهی ممکن است در یک شبکه از ترکیب دو سیستم برگشت مستقیم و برگشت معکوس استفاده شود. بدین صورت که در سقف زیر زمین و یا همکف یک شبکه برگشت مستقیم اجرا نموده و سپس از چند نقطه به طرف طبقات بالا رایزرهای عمودی با سیستم برگشت معکوس انشعاب می گیرند. این سیستم ترکیبی در ساختمان‌های نیمه مرتفع کاربرد زیادی دارد (شکل ۵).

سیستم مختلط
شکل ۵- سیستم لوله کشی دو لوله ای برگشت مختلط

نوع دیگر سیستم مختلط برای ساختمان های مرتفع مورد استفاده قرار می گیرد بدین صورت که رایزر اصلی به صورت سیستم رفت و برگشت مستقیم (۳ لوله ای) اجرا شده (شکل ۶) و در هر طبقه یک انشعاب از آن جدا می گردد که آن هم می تواند به صورت برگشت مستقیم اجرا شود و بنابراین کل سیستم متعادل می گردد. در ضمن می توان در ابتدای ورودی هر واحد در هر طبقه برای کنترل مستقل، شیر فلکه بر روی لوله های رفت و برگشت نصب نمود (شکل ۶).

حتما بخوانید!  عملکرد سیستم های تهویه مطبوع
سیستم سه لوله ای و چهار لوله ای
شکل ۶- سیستم رایزر سه لوله ای و چهار لوله ای

با توجه به نظر طراح، در ساختمان های چند طبقه که در هر طبقه چند واحد آپارتمان وجود دارد می توان برای هر آپارتمان سیستم جداگانه ای را در نظر گرفته و کلیه لوله ها را روی کلکتور مربوطه متصل نمود.

همان طور که قبلاً نیز گفته شد عیب سیستم جریان معکوس در نامتعادل بودن آن است و آن را عموماً در پروژه های با سطح زیر بنای متوسط و به صورت مرتفع (شبکه رایزری) طرح می نمایند. لازم به تذکر است که سیستم متعادل سیستمی است که افت فشار برای جریان سیال از دیگ به رادیاتورها (به طور کلی دستگاه های توزیع) تقریباً با هم برابر و یکسان بوده و اختلاف آن ها نسبت به طولانی ترین مسیر شبکه و بیشترین مقدار افت، از ۵ الی ۷ درصد تجاوز ننماید.

نوع دیگر سیستم مختلط عموماً در ساختمان های چند طبقه اداری و آپارتمان ها که احتیاجی به کنترل مستقل در شبکه (به صورت شیر فلکه هر واحد) ندارند طرح می شود. عموماً یک شبکه حلقوی برگشت مستقیم را در زیر زمین و یا همکف اجرا نموده و از آن انشعابات متعددی (رایزر) به صورت سیستم برگشت معکوس برای طبقات در نظر می گیرند.

باید سعی شود که رایزر چند رادیاتور اطراف خود را در طبقات مختلف تغذیه نماید. معمولاً در پایین هر رایزر روی لوله های رفت و برگشت شیر فلکه نصب می کنند تا در صورتی که قسمتی از شبکه احتیاج به تعمیر داشت با بستن شیر فلکه های مربوطه، آن رایزر از مسیر خارج شده و در حالی که بقیه سیستم در حال کار است به تعمیر آن اقدام شود.

محاسبه شبکه لوله کشی

برای بررسی چگونگی جریان آب در لوله های یک شبکه، چندعامل مورد بررسی قرار می گیرد که عبارت اند از:

  • دبی جریان حجمی یا مقدار آب جریانی برحسب گالن در دقیقه gpm یا لیتر در ثانیه و یا متر مکعب در ساعت
  • سرعت جریان آب در لوله، بر حسب متر در ثانیه و یا فوت در ثانیه
  • افت فشار موجود در شبکه جریان، که بر حسب متر افت درصد متر طول لوله و با افت فشار در ۱۰۰ فوت طول لوله و یا اینچ آب در ۱۰۰ فوت طول لوله  عنوان می شود.

با توجه به عوامل فوق می توان قطر لوله ها را محاسبه نمود. به طور کلی محاسبه قطر لوله ها به سه طریق انجام می پذیرد.

  1. روش سرعتی
  2. روش ضریب افت فشار ثابت
  3. روش متعادل کردن سیستم

روش سرعتی

در این روش با توجه به محدودیتی که برای سرعت آب در لوله وجود دارد (معمولاً بین ۰٫۵ الی ۳ متر در ثانیه و با ۱٫۵ الی ۱۰ فوت در ثانیه) و میزان جریان حجمی، با استفاده از دیاگرام (۷) می توان قطر لوله را محاسبه نمود. در این روش محاسبه افت کل شبکه خالی از اشکال نیست زیرا هر قسمتی از شبکه دارای ضریب افت فشار متفاوتی می باشد.

محاسبه افت فشار لوله
شکل ۷- نمودار اندازه گذاری لوله های سیاه

روش ضریب افت فشار ثابت

معمولاً از روش افت فشار ثابت برای محاسبه قطر لوله های شوفاژ و با تهویه مطبوع (فن کویل) استفاده می‌شود. بدین صورت که ابتدا ضریب افت فشار ثابتی (در حرارت مرکزی معمولاً ضریب افت فشار ثابتی (در حرارت مرکزی معمولاً ضریب افت فشار ۲ یا ۲٫۵ فوت درصد فوت طول لوله استفاده می شود) انتخاب نموده و با توجه به میزان جریان حجمی و با استفاده از دیاگرام شکل (۷) یا جدول (۱) قطر لوله محاسبه می شود.

برای محاسبه جریان حجمی آب در لوله، مقدار انرژی حرارتی و یا برودتی که از لوله مربوطه عبور می کند در نظر گرفته می شود. این انرژی عبارت است از میزان حرارت دهی رادیاتورهایی که از آن لوله بخصوص تغذیه می شوند.

محاسبه قطر لوله به روش افت فشار ثابت

به عنوان مثال اگر در یک نقطه از مسیر لوله کشی، جمع بار حرارتی منتقله برابر ۵۰٫۰۰۰ کیلو کالری در ساعت باشد با توجه به ضریب افت فشار ۲٫۵ فوت درصد فوت (۲٫۵%) مطلوب است محاسبه قطر لوله.

با توجه به این که اختلاف درجه حرارت رفت و برگشت آب گرم دیگ در سیستم حرارت مرکزی معمولاً حدود ۲۰ درجه فارنهایت می باشد مقدار دبی جریان از فرمول زیر محاسبه می شود:

با استفاده از جدول (۱)، با افت فشار ۲٫۵ فوت درصد فوت و دبی ۲۰ گالن در دقیقه قطر لوله برابر ۲ اینچ تعیین می شود.

طبق جدول، لوله به قطر ۲ اینچ برای دبی تا ۳۶ gpm و سرعت ۳٫۵ fps طراحی شده و چون در این مثال دبی عبوری ۲۰ gpm می باشد لذا سرعت موجود کمتر از ۳٫۵ fps خواهد بود. بنابراین سرعت جریان متر از ۶ fps می‌شود. محاسبات فوق را با استفاده از دیاگرام (۹) نیز می توان انجام داد.

روش متعادل کردن سیستم

در حرارت مرکزی معمولاً از ضریب افت فشار ۲  ۲٫۵ فوت درصد فوت طول لوله استفاده می شود مگر برای متعادل نمودن چند شبکه با شبکه اصلی، که ضرایب افت فشار دیگری انتخاب می گردد. مثلاً در صورتی که طول شبکه فرعی مورد نظر کمتر از شبکه اصلی (که با ضریب ۲% محاسبه شده است) باشد برای متعادل کردن آن از ضرایب افت بیشتر از ۲% برای شبکه فرعی و در حالی که طول مسیر شبکه فرعی بیشتر از شبکه اصلی باشد از ضریب افت کمتر از ۲% استفاده می شود و در واقع حاصل ضرب طول مسیر در ضریب افت لوله برای هر یک از مسیرهای جداگانه باید تقریباً برابر شود تا کل سیستم متعادل گردد. البته برای دقت بیشتر، افت در اتصالات نیز باید در نظر گرفته شود. برای سیستم های تهویه مطبوع (سرمایش) ضریب افت فشار معمولاً ۳% انتخاب می‌گردد.

محاسبه ضریب افت فشار متعادل

اگر طول مسیر یک شبکه ۳۰۰ متر و با ضریب افت ۲% محاسبه شده باشد برای متعادل کردن شبکه دیپری با آن شبکه به طول ۲۵۰ متر، ضریب افت چقدر باید در نظر گرفته شود با توجه هب این که ۱۰۰ متر از طول لوله کشی در هر دو شبکه مشترک است.

طول غیر مشترک شبکه اول، متر (m)                        ۲۰۰=۱۰۰-۳۰۰

طول غیر مشترک شبکه دوم، متر (m)                        ۱۵۰=۱۰۰-۲۵۰

و بنابراین محاسبه قطر لوله با توجه به ضرایب افت به دست آمده به طور جداگانه مانند روش قبل انجام می شود. در محاسبه سیستم های برودتی (تهویه مطبوع)، یعنی هنگامی که آبسرد توسط دستگاه چیلر تولید و توزیع می شود معمولاً شبکه را با ضریب افت ۳ فوت درصد فوت (معادل ۳%) محاسبه می نمایند و جهت متعادل کردن شبکه های آن مانند حرارت مرکزی عمل می گردد.

حتما بخوانید!  بررسی استهلاک تجهیزات در تعمیرات و نگهداری

محاسبه دبی جریان و قطر لوله

برای به دست آوردن جریان حجمی آب در لوله در سیستم سرمایش، مقداری انرژی سرمایی منتقله بر حسب بی تی یو در ساعت را به ۵۰۰۰ تقسیم می نمایند. معمولاً اختلاف درجه حرارت آب ورودی و خروجی برای سیستم سرمایش ۱۰ درجه فارنهایت است.

دبی جریان در سیستم گرمایش با اختلاف درجه حرارت ۱۰ درجه فارنهایت محاسبه می گردد. در شبکه هایی که لوله کشی برای سیستم گرمایش و سرمایش مشترکاً طرح می شود به دلیل این که معمولاً قطر لوله کشی سیستم سرمایش (چیلر) بزرگتر از سیستم گرمایش (حرارت مرکزی) می باشد شبکه را برای سیستم سرمایش محاسبه می‌نمایند و در نتیجه برای گرمایش نیز محاسبه با ضریب اطمینان بالا، قابل قبول است. در پروژه هایی که از فن کویل استفاده می شود لوله سومی برای تخلیه آب تقطیر شده در فن کویل مورد نیاز است. این لوله تحت فشار نیست و آب های تقطیر شده را جمع آوری نموده و به طرف فاضلاب یا هرز آب هدایت می نماید. این لوله باید دارای شیب حداقل یک هزارم باشد. قطر آن از جدول شماره (۱) محاسبه می گردد. یعنی با توجه به قطر لوله اصلی که از جدول فوق محاسبه می شود در قسمت پایین جدول قطر لوله تخلیه (DRAIN) به دست می‌آید. مثلاً برای لوله اصلی ۲ اینچ، قطر لوله تخلیه  اینچ تعیین می شود.

به طور کلی لوله های جریان آب برای سیستم حرارت مرکزی و تهویه مطبوع از جنس لوله سیاه درز دار و لوله‌های تقطیر فن کویل از جنس لوله سفید گالوانیزه می باشد.

محاسبه تخمین قطر لوله

بار حرارتی، دبی جریان و قطر لوله حرارت مرکزی را بر حسب متراژ ساختمان در شرایط عادی، برای تیپ های مختلف آب و هوایی به صورت تخمینی ارائه می دهد. بنابراین برای هر شهر مورد نظر ابتدا از جدول شرایط اقلیمی شهرهای ایران، تیپ مربوط به آن شهر را به دست آورده، سپس با توجه به متراژ سطح زیربنایی که لوله مزبور آن قسمت را تغذیه می کند. قطر لوله برحسب (اینچ)، بار حرارتی بر حسب  و دبی جریان در لوله بر حسب (gpm) به دست می آید.

محاسبه قطر لوله حرارت مرکزی بر حسب مساحت زیر بنای ساختمان

یک واحد مسکونی به متراژ ۲۵۰ متر مربع مورد نظر است. چنان چه این ساختمان در شهر تهران واقع باشد قطر لوله ورودی حرارت مرکزی را برای آن محاسبه کنید.

با مراجعه به جدول تقسیم بندی اقلیمی شهر تران در تیپ یک، منطقه گرم و خشک با زمستان سرد واقع است. برای تیپ یک و ۲۵۰ متر مربع (در جدول مزبور متراژ ۳۶۵ متر مربع نزدیکترین عدد بیشتر از ۲۵۰ است). قطر لوله ورودی حرارت مرکزی  اینچ برآورد می گردد.

افت فشار در اتصالات شبکه لوله کشی

برای محاسبه افت فشار در اتصالات شبکه لوله کشی، معادل طولی را برای هر اتصال محاسبه نموده و به افت طولی شبکه اضافه می نمایند.

در محاسبات عملی، عموماً برای افت فشار اتصالات و غیره معادل ۵۰ درصد (نصف) افت طول کل لوله در طولانی ترین مسیر را در نظر می گیرند یعنی اگر طول شبکه ای ۵۰۰ فوت و ضریب افت فشار ۲ فوت باشد افت کل معادل لوله و اتصالات ۰٫۱۵ فوت درصد فوت به دست می آیند.

این اتصالات یا به صورت فانوسی و یا به صورت کشویی مطابق شکل می باشد. در مواقعی که لوله از محل درز انبساط ساختمان عبور می کند نیز نصب اتصال انبساط ضروری می باشد.

جدول افت فشار شیر های و اتصالات
جدول ۲- افت فشار در شیرهای مختلف بر حسب فوت طول معادله لوله

لوپ انبساط

در بعضی مواقع از خود لوله برای اتصال انبساط (لوپ) استفاده می کنند. روش کار بدین صورت است که قسمت از لوله را مطابق شکل (۱۲) با تغییر مسیر، اجرا نموده تا در صورتی که لوله منبسط شد این فشار در قسمت انبساط خنثی گردیده و خساراتی به شبکه وارد نگررد برای محسابه ابعاد لوپ با توجه به طول مستقیم شبکه مورد نظر و اختلاف درجه ویژه نگردد برای محاسبه ابعاد لوپ با توجه به طول مستقیم شبکه مورد نظر و اختلاف درجه حرارت محیط هنگام اجرای لوله کشی و درجه حرارت آب گرم جریان یافته در شبکه در زمان بهره برداری، مقدار طول کل لوپ (L) و در نتیجه ابعاد (H و W) محاسبه می گردد.

که در آن:

L : طول کل لوپ بر حسب فوت

D قطر لوله به اینچ

دلتا مقدار انبساط طولی لوله بر حسب اینچ می باشد.

برای محاسبه مقدار انبساط لوله ( دلتا)، ابتدا از مقدار انبساط طولی را به ازای هر ۱۰۰ فوت طولی لوله به دست آوردن و سپس با توجه به طول مستقیم لوله اصلی مقدار انبساط لوله محاسبه شده و از روی آن با استفاده از فرمول فوق مقدار L به دست می آید.

جدول ۳: مقدار انبساط لوله در اختلاف درجه حرارتهای مختلف

لوله فولادی in/100ft لوله مسی in/100ft اختلاف درجه حرارت (F)
۰ ۰ ۰
۰٫۳۷ ۰٫۵۶ ۵۰
۰٫۷۶ ۱٫۱۲ ۱۰۰
۱ ۱٫۴۶ ۱۳۰
۱٫۱۵ ۱٫۶۹ ۱۵۰
۱٫۵۵ ۲٫۲۷ ۲۰۰
۱٫۹۶ ۲٫۸۵ ۲۵۰
۲٫۳۸ ۳٫۴۵ ۳۰۰
۲٫۸۱ ۴٫۰۵ ۳۵۰
۳٫۲۵ ۴٫۶۵ ۴۰۰
۳٫۷ ۵٫۲۷ ۴۵۰
۶٫۱۵ ۵٫۸۹ ۵۰۰

هم چنین می توان به راحتی طول لوپ انبساط را بر حسب قطر و طول لوله اصلی، بر اساس اختلاف دمای محیط هنگام نصب و شبکه هنگام بهره برداری به دست آورد.

محاسبه مشخصات لوپ با استفاده از فرمول

اگر طول مستقیم لوله فولادی به قطر ۳ اینچ در یک شبکه ۱۰۰ متر و درجه حرارت آب جریانی در لوله ۱۸۰ درجه فارنهایت و درجه حرارت محیط هنگام کار ۵۰ درجه فارنهایت باشد مطلوب است مشخصات لوپ.

اختلاف درجه حرارت به فارنهایت برابر ۱۳۰ درجه شده و طول لوپ ۱۹٫۳ فوت می گردد. سپس با توجه به مشخصات مسیر لوله، ابعاد لوپ را می توان انتخاب کرد:

مقدار  را می توان مستقیماً از جدول تعیین نمود. مقدار انبساطی طولی لوله را بر حسب اینچ برای طول لوله اصلی و اختلاف درجه حرارت های متفاوت نشان می دهد با توجه به ۱۰۰ متر طول لوله اصلی و اختلاف درجه حرارت ۱۳۰ درجه فارنهایت، مقدار افزایش طول ۳٫۲۸ اینچ به دست می آید.

خم انبساط

سیستم انبساط را به شکل دیگری چنان چه شبکه لوله کشی در یک نقطه تغییر مسیر ۹۰ درجه داشته باشد نیز می توان اجرا نمود. طول انبساط (Lexp) از روش قبل محاسبه شده و طول ساق (Leg) از جدول  تعیین می گردد.

در طول مسیر Lexp و Leg نباید هیچ گونه بست یا قلاب نگاهدارنده وجود داشته باشد و محل اولین بست در نقشه باید نشان داده شود.

لوپ تحت فشار

سیستم لوپ به صورتی که نشان داده شده خالی از اشکال نیست، عیب آن در این است که، حالت عادی تنش (فشار و کشش) برای لوله فقط هنگامی اتفاق می افتد که لوله در شرایط متعارفی اجرا (درجه حرارت محیط بدون آب گرم جریانی) باشد ولی از هنگامی که آب گرم وارد شبکه گردید به علت حرارت زیاد، اتصال انبساط تحت تنش قرار گرفته و مادامی که جریان آب گرم وجود دارد و هم چنین برای مدت زمان طولانی که سیستم در حال کار است تنش فشاری زیادی به لوله اثر می گذارد.

حتما بخوانید!  تهویه مطبوع چیست

برای از بین بردن این عیب، لوب را به صورت کولد اسپرانگ اجرا می کنند. بدین ترتیب که در هنگام اجرا در حالت عادی بین دو لوله مقداری فاصله قرار می دهند. سپس دو قسمت را با نیروی خارجی به طرف هم کشیده و محل اتصال را جوشکاری می کنند. بنابراین شبکه و لوپ قبل از بهره برداری شبکه در حالت کشش می باشد. بعد از ورود آب گرم به شبکه، لوله منبسط می شود و قسمتی از فشار حاصل از این انبساط با کشش اعمال شده اولیه خنثی می‌ گردد و در نتیجه لوپ در هنگام بهره برداری دارای تنش عادی تر می گردد. فاصله دو لوله در حالت کولد اسپرینگ برابر نصف طول انبساط محاسباتی لوله مورد نظر (نصف دلتا) انتخاب می شود و می توان ابعاد لوپ را نیز بر مبنای نصف مقدار انبساط حالت عادی محاسبه نمود. یعنی طول لوپ نصف مقدار حالت اولیه خواهد بود.

محاسبه پمپ سیر کولاسیون

برای محاسبه سیر کولاسیون، ابتدا می بایست دو عامل جریان حجمی آب بر حسب (gpm) و افت فشار کل شبکه بر حسب (ft) تعیین گردند. با توجه به دو عامل فوق قدرت و راندمان پمپ از روی کاتالوگ کارخانه سازنده محاسبه می شود.

محاسبه مشخصات پمپ سیر کولاسیون

اگر انرژی حرارتی منتقله در یک سیستم ۷۵٫۰۰۰ کیلو کالری در ساعت و افت فشار کل شبکه لوله کشی و اتصالات ۱۵ فوت و افت فشار در دیگ، رادیاتورها و سایر متعلقات ۲۰ فوت باشد، مطلوب است محاسبه پمپ مناسب.

از روی منحنی شکل ۸ برای دبی ۳۰ gpm و افت فشار ۳۵ ft مقدار راندمان برابر ۴۶ درصد و قدرت پمپ برابر ۰٫۷۵ یا  اسب بخار می شود.

محاسبه سایز پمپ
شکل ۸- نمونه نمودار محاسبه پمپ

محل نصب پمپ صلی در سیستم حرارت مرکزی

پمپ، سیر کولاسیون را در سیستم حرارت مرکزی می توان روی لوله رفت و یا برگشت نصب نمود که هر کدام دارای مزایا و معایبی است ولی به طور کلی باید مسائلی از قبیل اختلاف ارتفاع منبعِ انبساط از روی بام تا بالاترین رادیاتور و هد (ارتفاع آبدهی) پمپ را رعایت نمود تا در هیچ نقطه ای از سیستم فشار کمتر از فشار آتمسفر نگردد.

اگر پمپ روی لوله برگشت قرار گیرد (در مخازن انبساط باز)

در این صورت فشاری که روی رادیاتور R در بالاترین رادیاتور وجود دارد قبل از این که پمپ روشن شود برابر است با (شکل (۹)):

اگر فشار پمپ روی رادیاتور برابر P فرض شود در این صورت باید رابطه  برقرار باشد. به عبارت دیگر اختلاف ارتفاع بین رادیاتور و مخزن انبساط باید بیشتر از فشار پمپ روی رادیاتور R باشد.

مزایا و معایب سیستم فوق

مزایا:

۱ – به علت درجه حرارت کمتر، استهلاک پمپ کمتر است.

۲ – به علت درجه حرارت پایین تر، حجم ممخصوص آب کمتر است و مقدار آب بیشتری را با پمپ ضعیفتری می توان منتقل نمود.

معایب:

۱ – به علت احتمال مکش در رادیاتور، خلأ ایجاد می شود.

سیستم لوله کشی با منبع انبساط مستقیم
شکل ۹- مخزن انبساط باز، پمپ روی لوله برگشت

چنان چه پمپ روی لوله رفت قرار گیرد (در مخازن انبساط باز)

در این صورت فشار در رادیاتور R باید از رابطه  پیروی نماید (شکل ۱۰). بنابراین در حالتی که پمپ روی لوله رفت قرار گیرد همواره فشار در کلیه سیستم مثبت خواهد بود چون  مثبت بوده و P نیز مثبت است رابطه فوق همواره مثبت می باشد.

سیستم لوله کشی با منبع انبساط معکوس
شکل ۱۰- مخزن انبساط باز، پمپ روی لوله رفت

مزایا و معایب سیستم فوق

مزایا:

۱ – فشار آب خروجی پمپ به فشار رادیاتور اضافه شده و احتمال به وجود آمدن خلأ از بین می رود.

معایب:

۱ – به علت درجه حرارت بیشتر، استهلاک پمپ بیشتر است.

۲ – به علت درجه حرارت بالاتر، حجم مخصوص آب بیشتر و پمپ قوی تری نیاز است.

تشریح لوله کشی ساختمان

لوله آب مصرفی پس از کنتور به شیر قطع و وصل و شیر یک طرفه در ورودی ساختمان متصل می گردد. از آن پس با توجه به شبکه لوله کشی و تجهیزات آب رسانی مورد استفاده در ساختمان ها، بسته به این که تک واحدی یا مجموعه ای از چند واحد مسکونی، تجاری یا اداری باشد، ادامه مسیر لوله کشی می تواند بسیار متنوع باشد. آب معمولاً از پایین ترین قسمت شبکه لوله کشی با یک انشعاب اصلی نخست به شیر تخلیه و سپس وارد لوله تقسیم کننده می گردد. آن گاه از این لوله انشعاب های مناسب برای تهیه آب گرم مصرفی و لوله های تغذیه آب سرد طبقات و زیر زمین جدا می شود. در صورت استفاده از دستگاه سختی گیر در سیستم حرارت مرکزی و تهویه مطبوع، انشعاب دیگری نیز برای آن در نظرگرفته می شود.

لوله کشی ساختمان

بهتر است یک شیر فلکه سرشیلنگی نیز برای برداشت آب در موتور خانه نصب گردد. لوله های آب گرم در ساختمان های بزرگ تر و چند واحدی، معمولاً یک یا چند مسیر برای بالا رفتن لوله های آب در نظر گرفته می شود. هر کدام از لوله های بالا رونده در ابتدای مسیر باید دارای شیر فلکه قطع دستی باشد. لوله انشعاب در طبقات نیز بایستی مجهز به شیر فلکه قطع و وصل برای کلیه لوله های سرد و گرم مصرفی باشد. سپس توزیع آب سرد و گرم مصرفی در طبقات و واحدهای جداگانه مشابه سرویس های ساختمان قبلی انجام می گیرد. در صورتی که استفاده از سقف کاذب امکان پذیر باشد بهتر است لوله کشی در هر واحد در داخل سقف کاذب همان طبقه انجام گردد.

همان طور که در سیستم لوله کشی ملاحظه می نمایید، علاوه بر لوله های آب سرد و آب گرم لوله سومی نیز وجود دارد که «برگشت آب گرم» یا لوله «گردش آب گرم» نامیده می شود. این لوله معمولاً از آخرین مصرف کننده گرفته می شود و در محل ورود آب سرد به منبع آب گرم وصل می شود. کار آن گردش دائمی آب بین مصرف کننده ها و منبع آب گرم است خواه شیر مصرف کننده باز و خواه بسته باشد. وجود این لوله باعث می شود که با باز کردن شیر آب گرم در فاصله زمانی کمتری به آب گرم دست پیدا شود و از هدر رفتن آب جلوگیری به عمل آید.

تحریریه تیم خدمات فنی مهندسی به فیکس

دیدگاهتان را بنویسید

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