نحوه محاسبه آب گرم مورد نیاز ساختمان

 1398/03/01  بدون نظر  بلاگ, منبع دوجداره, منبع کویل دار  محمدرضا آذرشب

نحوه محاسبه آب گرم مورد نیاز ساختمان

1. دمای آب گرم مصرفی: دمای آب گرم مصرفی با توجه به نوع مصرف متفاوت است. دمای دستشویی دمایی بین 120 تا 130 درجه فارنهایت است. همچنین بعضی تجهیزات و وسایل خانگی نیازمند دمای بالاتری هستند. مانند ماشین ظرفشویی و ماشین لباسشویی که نیازمند دمای بالاتری هستند. با توجه به اینکه با بالارفتن دمای آب گرم مصرفی میزان اختلاف دما با محیط بیشتر می‌شود میزان اتلاف حرارتی نیز افزایش می‌یابد. بنابراین دمای آب گرم مصرفی نمی‌تواند از دمای خاصی بیشتر شود. هر چند در بعضی موارد صنعتی نیازمند دمای بالا هست که محدودیت دمایی اهمیت کمتری پیدا می‌کند. به طور کلی دمای آبگرم مصرفی ساختمان نباید بیشتر از 160 درجه فارنهایت باشد. دمای مورد نیاز هر کدام از مصارف ساختمان در جدول زیر آمده است. معمولا دمای ورودی به آبگرمکن درون ساختمان 60 درجه فارنهایت و دمای خروجی از آبگرمکن 140 درجه فارنهایت در نظر گرفته می‌شود.

نوع مصرف	دمای آبگرم مصرفی (F)
شیر دستشویی یا ظرفشویی	125
حمام	100-105
گاراژها (برای شستشوی اتومبیل)	75-85
شستشوی ماشین آلات صنعتی	140-160
شستشوی پشم و ابریشم	92-98
شستشوی پنبه و کتان	120-125
استخر شنا	70-80

 

2. مقدار آبگرم مصرفی و ظرفیت آبگرمکن: برای تعیین آب گرم مورد نیاز ساختمانها جداولی توسط مهندسان تاسیسات در کشورهای اروپایی و آمریکا ارائه شده است. از آنجایی که در ایران اطلاعات جامعی در مورد میزان مصرف آب گرم ساختمان ارایه نشده است و تنوع آب و هوایی گسترده و عادات متفاوت برای مصرف آب گرم وجود دارد باید علاوه بر رجوع به کتاب‌های مرجع اروپایی و آمریکایی، تجربه و مشاهدات شخصی را نیز برای تعیین آب گرم مورد نیاز وارد کرد. این جداول میزان مصرف آبگرم را بر حسب نوع ساختمان و مقدار لازم برای هر کی از ساکنین یا وسایل بهداشتی مورد استفاده در ساختمان ارائه می‌دهند. قبل از استفاده از این جداول بهتر است با چند اصطلاح ممهم در ارتباط با آنها آشنا شویم:

ضریب تقاضا: میزان مصارفی که در جدول برای مصارف مختلف پیشنهاد می‌شود حداکثر مقداری است که در طول شبانه روز بر پایه استفاده مستمر تعیین گردیده است. ولی مشخص است که میزان مصرف در تمام طول شبانه روز یکسان نیست و در بعضی ساعات روز مصرف کمتر و در بعضی از ساعات روز بیشتر و همچنین در بعضی از ساعات روز میزان مصرف صفر است. از طرفی تمام وسایل مصرفی آب گرم به طور همزمان آغاز به کار نمی‌کنند. بنابراین طراحی میزان مصرف حداکثر با استفاده از محاسبات مربوط به آبگرم مصرفی مانند اندازه‌گذاری لوله‌ها، حجم منابع و بار حرارتی آب گرم مصرفی بر مبنای حداکثر مصرف محاسبات درستی را نتیجه نمی‌دهد. برای پی بردن به محاسبات دقیق‌تر در جدول ضریبی به نام ضریب تقاضا ارائه شده است که با ضرب کردن آن در ارقام ارائه شده برای حداکثر آب گرم مصرفی، مقدار واقعی مصرف آب گرم ساختمان مورد نظر در ساعت به دست می‌آید.

ظرفیت حرارتی آبگرمکن که عبارت است از مقدار آب که در یک ساعت توسط آبگرمکن گرم می‌شود، حداقل برابر خواهد با مقدار واقعی مصرف آبگرم ساختمان در ساعت. مقادیر حداکثر آب گرم مصرفی بر حسب نوع وسایل بهداشتی و میزان لازم برای هر نفر در ساعت، در جداول مربوطه ارائه شده است. برای دستیابی به دقت عمل بیشت، توصیه می‌گردد که همواره از جدول زیر استفاده شود.

فرمول‌های محاسباتی:

ضریب تقاضا×حداکثر مصرف آب گرم (GPH) = مقدار واقعی مصرف آب گرم

ضریب ذخیره آب گرم ×ضریب تقاضا×حداکثر مصرف آب گرم (GPH)= ظرفیت منبع آب گرم

• به دلیل اینکه گس از مصرف 0.7 تا 0.75 آب گرم منبع، بقیه آب موجود در آن سرد می‌شود، به عنوان یک قاعده کلی، حجم منبع ذخیره‌ی آب گرم را باید بین 0.25 تا 0.3 بیش از مقدار واقعی مصرف آب گرم ساختمان در نظر گرفت، ولی این خود بستگی به یکنواخت یا غیر یکنواخت بودن مصرف آب گرم در ساختمان دارد. به عنوان مثال، در ساختمان‌هایی همچون هتل و بیمارسان که تقاضای آب گرم آنها تقریبا یکنواخت است، ضرایب ذخیره‌ی منبع را می‌توان به ترتیب تا 0.8 و 0.6 کاهش داده در عوض ظرفیت حرارتی آبگرمکن را افزایش داد.

نوع ساختمان		حداکثر آب گرم لازم برای هر نفر (GPH)	ضریب تقاضا	ضریب ذخیره منبع
منازل مسکونی		10	0.60	1.4
آپارتمان	با مخزن اختصاصی	10	0.60	1.4
	با مخزن مشترک
هتل		7	0.60	1.4
ادارات		3	0.30	2
کارخانجات		5	0.40	1
مدارس		4	0.40	1
بیمارستان		15	0.15	0.6

فرمول محاسباتی:

ضریب تقاضا× حداکثر آب گرم لازم= مقدار واقعی مصرف آب گرم

ضریب ذخیره منبع × ضریب تقاضا × حداکثرذ آب گرم لازم= حجم منبع آب گرم

• مقادیر مندرج در جدول بر پایه میزان آب گرم لازم برای لباسشویی و غیره باید به آن اضافه شود.
• مقدار ارائه شده برای مدارس در صورتی مقرون به واقعیت خواهد بود که مصرف دوش را هم در نظر بگیریم، ولی چون اغلب مدارس ایران فاقد دوش برای دانش‌آموزان هستند بهتر است برای تعیین مقدار واقعی مصرف مدارس از جدول(1) استفاده شود.

 

ضریب ذخیره منبع: برای تعیین حجم منبع آب گرم مصرفی، ضریبی تحت عنوان ضریب ذخیره‌ی منبع در جداول 3 و 4 ارائه شده است که با ضرب کردن آن در مثدار واقعی مصرف آب گرم، حجم منبع آب گرم به دست می‌آید. موضوع قابل توجه در مورد منابع آب گرم مصرفی این است که پس از مصرف 70 تا 75 درصد آب گرم موجود در منبع، بقیه آب منبع سرد خواهد شد، بنابراین باید خجم منبع آب گرم را حدال بین 25 تا 30 درصد بیش از میزان مصرف واقعی آب گرم در نظر گرفت. عموما در صورتی که تقاضا برای آب گرم یکنواخت نباشد به منبع ذخیره بزرگتری نیاز است. در ساختمان‌هایی که تقاضا برای اب گرم تقریبا یکنواخت باشد، می‌توان منبع ذخیرهی کوچکتری اختیار کرد در عوض ظرفیت را بزرگتر در نظر گرفت، زیرا این امر باعث کاهش بار حرارتی دیگ و کوچکتر شدن اندازه‌ی سطح حراررتی آبگرمکن می‌شود. کارخانجات، دارات و مدارس معمولا دارای تقاضای ابگرم غیر یکنواخت بوده و حداکثر تقاضای آبگرم آنها در مدت زمان بسیار کوتاهی رخ می‌دهد. تقاضیای آب گرم در آپارتمان‌ها، منازل، هتل‌ها و بیمارستان‌ها معمولا از یکنواختی بیشرتی برخوردار است. لذا می‌توان ضرایب ذخیره منبع را برای هتل‌ها و بیمارستان‌‌ها به ترتیب تا 0.8 و 0.6 تقلیل داده در عوض ظرفیت حرارتی آبگرمکن را افزایش داد. در مورد منابع ذخیره‌ی آب گرم، توصیه می‌شود که در ساختمان‌های بزرگ (مثل مدارس) که برای سرایدار و خانواده‌اش نیز محل سکونتی در خود ساختمان در نظر گرفته می‌شود، منبع آب گرم جداگانه‌ای برای سرایداری محاسبه و نصب شود. همچنین بهتر است در ساختمان‌های بزرگ، مقدار محاسبه شده برای حجم آب را بیند چند منبع تقسیم نماییم تا در صورت احتیاج به تعمیر و … ساختمان از آب گرم محروم نشود. جدول 4 را می‌توان برای محاسبه سریع و سرانگشتی حجم منبع آب گرم مورد استفاده قرا داد.

نوع ساختمان	حجم منبع به گالن
منازل مسکونی تا پنج نفر	50-75
منازل مسکونی تا ده نفر سکنه	125
مجموع ساختمان‌های آپارتمانی با مخزن مشترک	50 برای هر واحد آپارتمانی
بیمارستان برای هر تخت	12
مدارس برای هر دانش‌آموز	0.25-0.5
ادارات به ازای هر کارمند	1.25
کارخانجات در صورت داشتن دوش، برای هر کارگر	7.5

 

فرمول محاسباتی: بر پایه مطالب مذکور، می‌توانیم مقدار واقعی مصرف اب گرم و حجم منبع را با استفاده از فرمول‌های زیر تعیین نماییم:

ضریب تقاضا × حداکثر مصرف آب گرم در ساعت = مقدار واقعی مصرف آب گرم در ساعت

ضریب ذخیره منبع × ضریب تقاضا × حداکثر مصرف آب گرم در ساعت = حجم منبع آب گرم

محاسبه بار حرارتی آب گرم مصرفی (Q3):

پس از تعیین مقدار واقعی آب گرم مصرفی که برابر است با حداقل ظرفیت حرارتی آبگرمکن، بار حرارتی آب گرم مصرفی با استفاده از فرمول زیر تعیین می‌شود:

(Q3=V×8,33× (t2-t1

که در این رابطه Q3 بار حرارتی اب گرم مصرفی بر حسب Btu/hr)، V) مقدار واقعی آب گرم مصرفی بر حسب گالن بر ساعت (GPH)، مقدار عددی 8.33 وزن مخصوص آب بر حسب پوند بر گالن، t1 دمای آب شهر ورودی به آبگرمکن بر حسب درجه فارنهایت (معمولا 60) و t2 درجه حرارت آب گرم مصرفی خروجی از آبگرمکن بر حسب درجه فارنهایت است.