کلکتور کوچک‌تر از نیاز، سرعت آب را بالا می‌برد و صدا و افت فشار می‌سازد. کلکتور خیلی بزرگ هم بی‌دلیل پول و فضا می‌خورد. محاسبه درست قطر کلکتور موتورخانه یعنی رسیدن به نقطه‌ای بین این دو.
محاسبه سخت نیست. با یک فرمول ساده، جدول ظرفیت لوله‌ها و یک مثال عددی می‌توانید قطر کلکتور را خودتان تخمین بزنید. در انتها هم نکته‌های اجرایی را می‌بینید که در کتاب‌ها کمتر آمده است.
کلکتور موتورخانه چه کاری می‌کند؟
کلکتور یک لوله بزرگ افقی است که آب گرم یا سرد را بین چند مدار پخش می‌کند: رادیاتور، فن‌کویل، هواساز، آب گرم مصرفی. معمولاً دو کلکتور دارید، یکی برای رفت و یکی برای برگشت.
جای کلکتور در کل سیستم را در مقاله سیستم حرارت مرکزی و اجزای موتورخانه می‌بینید. محاسبات کامل موتورخانه هم در طراحی موتورخانه گرمایشی آمده است.
چهار گام محاسبه قطر کلکتور
گام ۱: دبی آب را حساب کنید
دبی کلکتور برابر است با بیشترین جریانی که هم‌زمان از آن عبور می‌کند. بار حرارتی و اختلاف دمای رفت و برگشت را بدانید.
💡 فرمول دبی:
Q (m³/h) = بار حرارتی (kcal/h) ÷ (1000 × ΔT)
اگر بار را بر حسب کیلووات دارید: Q = kW ÷ (1.163 × ΔT)
ΔT در گرمایش معمولاً ۲۰ درجه (مثلاً ۹۰ به ۷۰) و در سرمایش حدود ۵ درجه (۷ به ۱۲) است.
گام ۲: سرعت مجاز را انتخاب کنید
در کلکتور، سرعت آب را پایین نگه می‌دارند. محدوده رایج ۰.۵ تا ۱ متر بر ثانیه است. اگر کلکتور کوتاه و پر از انشعاب است، عدد پایین‌تر بهتر جواب میدهد. انشعاب‌ها معمولاً با سرعت ۱ تا ۱.۵ متر بر ثانیه طراحی می‌شوند.
گام ۳: قطر را محاسبه کنید
💡 فرمول قطر:
d (mm) = 18.8 × √(Q ÷ v)
Q بر حسب مترمکعب بر ساعت و v بر حسب متر بر ثانیه است. جواب قطر داخلی لازم را میدهد.
گام ۴: به سایز استاندارد گرد کنید و سرعت را دوباره چک کنید
قطر محاسبه‌شده را به نزدیک‌ترین سایز بزرگتر لوله ببرید. بعد با قطر داخلی واقعی همان لوله، سرعت را دوباره حساب کنید. اگر از ۱ متر بر ثانیه بالاتر رفت، یک سایز بزرگتر بردارید.
جدول ظرفیت لوله‌ها برای کلکتور
این جدول با قطر داخلی تقریبی لوله‌های سری ۴۰ ساخته شده است. اگر لوله شما ضخامت دیگری دارد، قطر داخلی را از روی لوله بگیرید.
| سایز اسمی (اینچ) | قطر داخلی تقریبی (mm) | دبی در ۰.۵ m/s (m³/h) | دبی در ۱ m/s (m³/h) |
|---|---|---|---|
| ۲ | ۵۲.۵ | ۳.۹ | ۷.۸ |
| ۲.۵ | ۶۲.۷ | ۵.۶ | ۱۱.۱ |
| ۳ | ۷۷.۹ | ۸.۶ | ۱۷.۲ |
| ۴ | ۱۰۲.۳ | ۱۴.۸ | ۲۹.۶ |
| ۵ | ۱۲۸.۲ | ۲۳.۲ | ۴۶.۵ |
| ۶ | ۱۵۴.۱ | ۳۳.۶ | ۶۷.۱ |
| ۸ | ۲۰۲.۷ | ۵۸.۱ | ۱۱۶.۲ |
| ۱۰ | ۲۵۴.۵ | ۹۱.۶ | ۱۸۳.۱ |
| ۱۲ | ۳۰۳.۲ | ۱۳۰.۰ | ۲۵۹.۹ |
مثال عددی کامل
موتورخانه‌ای با بار گرمایشی ۱٬۰۰۰٬۰۰۰ کیلوکالری بر ساعت و اختلاف دمای ۲۰ درجه دارید. قطر کلکتور رفت چقدر باشد؟
- دبی: Q = ۱٬۰۰۰٬۰۰۰ ÷ (۱۰۰۰ × ۲۰) = ۵۰ مترمکعب بر ساعت
- سرعت: حداکثر ۱ متر بر ثانیه را انتخاب می‌کنیم
- قطر: d = ۱۸.۸ × √۵۰ ≈ ۱۳۳ میلی‌متر
- سایز استاندارد: نزدیک‌ترین سایز بالاتر، لوله ۶ اینچ با قطر داخلی ۱۵۴ میلی‌متر است
- چک سرعت: ۵۰ ÷ ۶۷.۱ ≈ ۰.۷۵ متر بر ثانیه، در محدوده مجاز
لوله ۵ اینچ جواب نمی‌داد، چون سرعت به حدود ۱.۰۸ متر بر ثانیه می‌رسید.
قاعده سریع مساحت؛ فقط برای چک کردن
روش دیگری هم هست: مساحت مقطع کلکتور حداقل برابر مجموع مساحت انشعاب‌های هم‌زمان باشد. معادلش این است که قطر کلکتور برابر جذر مجموع مربع قطر انشعاب‌ها شود.
فرض کنید همان ۵۰ مترمکعب در سه انشعاب تقسیم شود: ۲۵ در لوله ۴ اینچ، ۱۵ در ۳ اینچ و ۱۰ در ۲.۵ اینچ. قطر کلکتور حدود √(۱۰۲.۳² + ۷۷.۹² + ۶۲.۷²) ≈ ۱۴۳ میلی‌متر می‌شود که باز هم لوله ۶ اینچ را نشان میدهد.
⚠️ توجه: این قاعده سرعت را در نظر نمی‌گیرد. اگر انشعاب‌ها با سرعت بالا طراحی شده باشند، کلکتور هم سرعت بالا میگیرد. روش سرعت را اصل قرار دهید و قاعده مساحت را فقط برای تطبیق بگیرید.
طول کلکتور و فاصله انشعاب‌ها
قطر که مشخص شد، نوبت طول است. طول کلکتور از جمع قطر انشعاب‌ها و فاصله بین آن‌ها به‌دست می‌آید.
- بین لبه بیرونی دو انشعاب مجاور حدود ۱۰۰ تا ۱۵۰ میلی‌متر فاصله بگذارید تا فلنج، عایق و آچار جا شود
- تا انتهای کلکتور (کلاهک) هم حدود همین فاصله لازم است
- یک یا دو انشعاب رزرو با فلنج کور بگذارید؛ توسعه بعدی بدون ساخت دوباره ممکن می‌شود
انشعاب‌ها را روی دیواره کلکتور با نازل یا ولدولت جوش دهید. شیرها و پمپ‌ها هم باید جا برای نصب و تعمیر داشته باشند؛ نکته‌های نصب پمپ را در نصب پمپ سانتریفیوژ ببینید.
تجهیزاتی که روی کلکتور می‌نشینند
- شیر هواگیر در بالاترین نقطه
- شیر تخلیه در پایین‌ترین نقطه
- دماسنج و فشارسنج
- شیر قطع و وصل روی هر انشعاب
- پایه یا تکیه‌گاه که وزن آب را تحمل کند
چند اشتباه رایج در محاسبه کلکتور
- جمع کردن جریان پمپ رزرو با پمپ اصلی؛ رزرو هم‌زمان کار نمی‌کند
- استفاده از قطر اسمی به‌جای قطر داخلی در چک سرعت
- یکسان گرفتن کلکتور گرمایش و سرمایش؛ در سرمایش به‌دلیل ΔT پایین‌تر، دبی چند برابر می‌شود
- نداشتن هواگیر و تخلیه؛ هوا و رسوب جمع می‌شود و صدا می‌سازد
- کوچک گرفتن کلکتور برای صرفه‌جویی در پول؛ بعداً با پمپ پرقدرت‌تر جبران می‌شود
💡 نکته سرمایش: برای ۱٬۰۰۰٬۰۰۰ کیلوکالری بر ساعت با ΔT برابر ۵ درجه، دبی می‌شود ۲۰۰ مترمکعب بر ساعت، یعنی چهار برابر مثال گرمایشی. کلکتور سرمایش معمولاً لوله ۱۰ یا ۱۲ اینچ می‌خواهد.
جنس، جوش و تست فشار
برای موتورخانه ساختمانی، لوله مانیسمان سیاه با ضخامت استاندارد معمول است. فشار طراحی بالاتر یا قطرهای بزرگ ضخامت بیشتری می‌خواهند. با جنس‌های دیگر لوله در انواع لوله‌ها در تاسیسات آشنا شوید.
جوش کلکتور کار حرفه‌ای است. جزئیات روش‌ها در مقاله جوشکاری لوله‌ها در تاسیسات آمده است.
⚠️ هشدار ایمنی: کلکتور را قبل از اتصال به دیگ و عایق‌کاری باید تست فشار کرد. معمولاً تست با ۱.۵ برابر فشار کاری و طبق مشخصات پروژه انجام می‌شود. جوش‌هایی که تست نشده‌اند را عایق نکنید.
بعد از تست، سطح کلکتور را عایق کنید تا گرمای آب هدر نرود؛ جزئیاتش در عایق‌کاری موتورخانه است.
خودتان محاسبه کنید یا سازنده؟
محاسبه اولیه را می‌توانید با روش بالا انجام دهید. اما اگر سیستم چند مداره، فشار بالا یا مرکب از گرمایش و سرمایش است، بهتر است مهندس طراح نهایی کند.
ساخت و تعویض کلکتور هم تخصص جوش و تست می‌خواهد. خدمات ساخت و تعویض کلکتور موتورخانه و لوله‌کشی موتورخانه را تیم به فیکس انجام میدهد. اگر پروژه شما کامل‌تر است، به اجرای موتورخانه ساختمان سر بزنید.
سوالات متداول
آیا کلکتور رفت و برگشت هماندازه است؟
معمولاً بله. جریان آب هر دو یکی است، پس همان قطر را میگیرند.
قطر کلکتور باید از لوله اصلی بزرگتر باشد؟
اغلب بله، چون دبی کل به یک نقطه میرسد و سرعت باید پایین بماند. اما همیشه از قطر لوله اصلی بالاتر نمیشود؛ محاسبه سرعت تصمیم میگیرد.
چند انشعاب رزرو لازم است؟
یک یا دو انشعاب رزرو با فلنج کور کافی است. طول کلکتور را از اول برای آن‌ها در نظر بگیرید.
سرعت مجاز در کلکتور چقدر است؟
معمولاً بین ۰.۵ و ۱ متر بر ثانیه. اگر کلکتور کوتاه و پرانشعاب است، به سمت پایین‌تر بروید.
کلکتور آماده بخریم یا بسازیم؟
کلکتور آماده برای ظرفیتهای رایج صرفه دارد، اما سایز و تعداد انشعاب ثابت است. اگر پروژه شما غیراستاندارد است، ساخت سفارشی انعطاف بیشتری میدهد.
جمع‌بندی
برای محاسبه قطر کلکتور، دبی را از بار حرارتی و ΔT به‌دست آورید، سرعت را حدود ۰.۵ تا ۱ متر بر ثانیه بگیرید و با فرمول d = ۱۸.۸ × √(Q ÷ v) قطر را بسنجید. بعد به سایز استاندارد گرد کنید و سرعت را دوباره چک کنید.
اگر شک دارید، نتیجه را با قاعده مساحت مقایسه کنید. یادتان نرود هواگیر، تخلیه، انشعاب رزرو و تست فشار را فراموش نکنید.
تحریریه تیم خدمات فنی مهندسی به فیکس
برداشت از مطالب سایت تنها با ذکر منبع و لینک سایت مجاز می‌باشد
