سایزینگ لوله کشی سسیستم مدار بسته-اصول سایزینگ لوله...
سایزینگ لوله کشی سسیستم مدار بسته
اصول سایزینگ لوله کشی مدار بسته
در سیستم مداربسته هر چه سرعت آب در لوله بیشتر گردد عمرکاری سیستم کاسته خواهد شدو در دراز مدت باعث فرسایش و خوردگی لوله ها می گردد.
براساس هندبوک کریر سیستم مدار بسته به روش های زیر تقسیم بندی میگردد:
-تک لوله ای
-دولوله ای
-سه لوله ای
- چهار لوله ای
سیستم تک لوله ای:
عموما ازاین طرح برای ساختمان های کوچک قدیمی مورد استفاده قرار میگرفت ،این طرح لوله کشی با توجه به اینکه یک مدار سری را ایجاد می کند،تجهیزات تبادل کننده نزدیک به موتورخانه بیشترین دبی را دریافت خواهند کرد و همین عامل سبب میگردد بین اولین و اخرین پایانه حرارتی از نظر توزیع دما اختلاف وجود داشته باشد. براساس هندبوک کریر از این طرح فقط برای مدار گرمایش می توان استفاده شود.
سیستم دو لوله ای:
در این طرح محدودیت های طرح تک لوله ای وجود نداردو ازاین طرح لوله کشی می توان برای مدار سرمایشی و گرمایشی استفاده کرد ،این طرح خود از لحاظ لوله برگشت به دو نوع شبکه تقسیم بندی می شود:
-سیستم برگشت مستقیم
-سیستم برگشت معکوس
-سیستم برگشت مستقیم:
در روش برگشت مستقیم جهت حرکت سیال در لوله ها یکسان می باشد، از این طرح می توان برای پروژه های با مساحت کم و متوسط استفاده کرد، در این طرح واحد های نزدیک به موتورخانه به واسطه ی کمتر بودن افت، دبی بیشتری دریافت خواهند کرد و سیستم از لحاظ بالانس متعادل نخواهد بود و برای آنکه بتوان سیستم را بالانس کرد نیاز مند شیر آلات بالانسینگ در پایانه ها خواهیم بود.
حسن این روش دراین می باشد که طراح برای سایزینگ زمان کمی را صرف خواهد کرد و با سایزینگ لوله رفت سایزینگ برگشت نیز در مقاطع مختلف براساس همان سایز لوله ، سایز خواهند شد.
سیستم برگشت معکوس :
طبق توصیه هندبوک کریر در صورتی که افت پایانه ها یکسان باشد طرح لوله کشی برگشت معکوس به واسطه متوازن بودن طول لوله کشی بسیار کاربردی خواهد بود. همانطور که در تصویر زیر نشان داده شده است تفاوت روش برگشت مستقیم و معکوس در غيرهم جهت بودن حرکت سیال در لوله می باشد. همانطور که مشاهده می گردد سیال از یونیت شماره 1 برگشت داده می شود و هر چه به سمت جلو پیش خواهیم رفت سایز لوله بزرگتر می گردد در صورتی که در مدار برگشت مستقیم سایز از یونیت شماره ۵ هرچه به سمت جلو پیش می رود افزایش پیدا می کند.
سیستم سه لوله ی :
در این روش لوله های رفت برای دیگ و چیلر مجزا می باشد و سایز لوله برگشت براساس مدار سرمایش سایزینگ خواهد شد. طبق اشری 90.1استفاده از این روش اجازه استفاده داده نخواهد شد (در بعضی مواقع خط برگشت مخلوطی از آب سرد و گرم می باشد که به سمت دیگ یا چیتر خواهد رفت و همین عامل باعث مصرف انرژی زیادی می گردد)
سیستم چهار لوله ای:
روش چهار لوله ای آخرین روش لوله کشی می باشد، که میتوان برای مدار سرمایشی و گرمایشی در یک پروژه می باشد.از دیگرمزایای این روش می توان زمانی استفاده کرد که اختلاف دبی بین بار سرمایشی و گرمایشی در فن کویل ها زیاد می باشد ونمی توان سیستم را در دو فصل کاری بالانس کرد.
سایزینگ لوله فن کویل :
بعد از انتخاب و چیدمان فنکویل ها و تعیین نوع سیستم لوله کشی، باتوجه به دبی عبوری از هر فنکویل طبق کاتالوگ و با افت فشار2.5%سایزینگ لوله های فنکویل سایز می گردد (در صورتی که فنکویل دو لوله می باشد سایز لوله برای مدار سرمایشی و گرمایشی مشترک خواهد بود.) براساس دبی هر شاخه و افت فشار2.5%سایزینگ هر خط سایز خواهد شد. توصیه می گردد حداقل سایز انشعاب فنکویل ها از سه چهارم اینچ پایین تر گرفته نشود این مهم به علت گرفتگی در دراز مدت می باشد. سایز لوله اصلی ورودی به واحد با جمع دبی فنکویل ها 9Gpm خواهد شد با دبی مورد نظر و افت2.5درصد براساس گراف سایزینگ لوله های فولادی سایز خط اصلی یک و یک چهارم به دست خواهد آمد .( دبی های درج شده برای هر فنکویل براساس کاتالوگ سازنده می باشد).
جهت سایزینگ لوله ها غیر فولادی می توان با استفاده از کاتالوگ Pex-Al-pexشرکت و با افت فشار حداکثر3.5فوت در 100 فوت سایزینگ هر قسمت سایز گردد . جهت سایزینگ رایزر فنکویل ها با جمع دبی مجموع سایز رایزر محاسبه می گردد، جهت سایزینگ مدار رایزر طبق آنچه که در روش های لوله کشی توضیح داده شد طراح به دو صورت می تواند رایزر را سایزینگ نماید :
-روش مستقیم
- روش معکوس
در صورتی که مساحت هر طبقه زیاد نباشد توصیه می گردد سایزینگ داخل واحدها به روش مستقیم سایز گردند و اگر تعداد طبقات پروژه بیش از ۴ طبقه باشد نیز توصیه می شود رایزر به صورت برگشت معکوس سایز گردد تا سیستم به یک بالانس نسبی برسد، اما اگر مساحت طبقاتی زیاد و افت فشار فنکویل ها متفاوت باشد توصیه می گردد جهت بالانسینگ سیستم از تجهیزات بالانسینگ استفاده گردد. در تصویر زیر با فرض آنکه مثال بالا برای یک ساختمان هفت طبقه می باشد رایزر بدین شکل سایز می گردد.
سایزینگ لوله درین فنکویل : سایزینگ لوله های درین فنکویل ها و اسپلیت ها براساس جدول زیر که برگرفته از هندبوک ارزشمند کپیتولاین می باشد سایز خواهد شد، لازم به ذکر است سایزینگ درین براساس بار برودتی هر دستگاه محاسبه می گردد.
سایزینگ لوله درین به این صورت است که تا بار برودتی 2 تن یا 24000 بی تی یو بر ساعت سایزینگ درین سه چهارم اینچ ، بار برودتی تا 5 تن یا 60000 بی تی یو برساعت سایز 1 اینچ سایز خواهد شد و به همین شکل براساس گراف بالا سایز درین محاسبه می گردد.
سایزینگ لوله رادیاتور :
سایزینگ لوله های رادیاتور براساس ظرفیت حرارتی سایز خواهد گردید با داشتن ظرفیت حرارتی هر فضا تقسیم بر ظرفیت حرارتی هر پره تعداد پره های هر بلاک رادیاتور به دست می آید. طبق آنچه که قبلا توضیح داده شد جهت سایزینگ لوله های مدار گرمایشی بایستی ظرفیت حرارتی تقسیم بر عدد 10000 گردد تا با دبی به دست آمده سایزینگ لوله ها سایز گردد .
ابتدا تعداد پره های هر بلاک رادیاتور توسط طراح در نقشه مشخص میشود، سپس با توجه به ظرفیت حرارتی و دبی سایز هر قسمت سایز می گردد. طبق مبحث 14 مقررات ملی ساختمان اتصالات نبایستی در کف اجرا گردند لذا برای اجرا رادیاتورها دو روش وجود دارد، یا به روش کلکتوری عمل کرد یا آنکه لوله ها زیر سقف اجرا گردند و از کنار دیوار برای هر بلاک رادیاتور انشعاب گرفت. جهت سایزینگ لوله ها با استفاده از کاتالوگ لوله Pex-Al-pexشرکت سوپرپایپ و با افت فشار حداکثر 3.5 فوت در 100 فوت سایزینگ هر قسمت سایز می گردد ( با دبی 9Gpm و افت حداکثر3.5فوت در 100 فوت سایزینگ براساس کاتالوگ شرکت مربوطه سایز 40 میلی متر محاسبه می گردد).
فلودیاگرام مدار گرمایشی:
قبل از آنکه به سایزینگ دستگاه های موتورخانه بپردازیم ابتدا شرحی از کارکرد موتورخانه گرمایشی خواهیم داد . همانطور که می دانید با شروع کارکرد دیگ آب گرم با دمای 180 فارنهایت از خروجی کلکتور به مصرف کننده هایی که نیازمند آبگرم می باشند توزیع خواهند شد، سپس هنگامی که دمای سیال افت می کند(160 فارنهایت) دوباره به دیگ باز خواهد گشت و این سیکل در یک مدار بسته مدام تکرار می گردد. اصولا مدار گرمایشی به دو مدار تقسیم بندی می شود: مدار گرمایشی آبگرم مصرفی و مدار گرمایش ساختمان در مدار گرمایشی آبگرم مصرفی دیگ، پمپ، منابع کویلی یا مبدل صفحه ی قرار دارد، در مدار گرمایش ساختمان نیز دیگ، پمپ ، مصرف کننده ها (رادیاتور، هواساز، فنکویل، یونیت هیتر و... ) قرار دارد. در مدار های گرمایشی به واسطه تامین آب جبرانی سیستم، گرفتن انبساط آب، تثبیت فشار سیستم از منابع انبساط استفاده خواهیم کرد، لذا توصیه می گردد هر دیگ منبع انبساط مجزا به خود را داشته باشد تا به هر دلیلی یکی از دیگ ها خراب شد دیگ های دیگر بدون هیچ مشکلی به کار خود ادامه دهند.جهت به گردش در آوردن سیال می توان از دو پمپ خطی و زمینی نیز بهره برد. از پمپ های زمینی هنگامی استفاده خواهد شد که دبی و هد بالایی نیاز باشد. از پمپ های خطی نیز در مواقعی که هد و دبی بالایی نیاز نباشد که عموما برای برگشت آبگرم مصرفی و منابع کویلی و ... مورد استفاده قرار می گیرد.
با توجه به اینکه سختی آب منطقه مورد نظر در رنج مجاز می باشد از سختی گیر برای تامین آب جبرانی استفاده نشده و از کلکتور آب شهری یک انشعاب برای منبع انبساط لحاظ می گرد.
فلودیاگرام مدار سرمایشی:
در فلودیاگرام سرمایشی زیر همانطور که مشاهده می کنید چیلر، پمپ های زمینی، منبع انبساط و برج خنک کن نشان داده شده است. شرح کار بدین صورت می باشد که ابتدا آب برگشتی از ساختمان وارد کلکتور مشترک می گردد سپس بسته به فصل کاری به دو شاخه تقسیم می گردد، با فرض آنکه مدار سرمایشی فعال می باشد، آب برگشت که دارای دمای 12 درجه سانتیگراد می باشد وارد مدار چیلر می گردد سپس براساس سیکل کاری چیلر آب خروجی از چیلر با دمای 7 درجه سانتیگراد از چیلر خارج می گردد و وارد مکش پمپ مشترک فنکویل یا هواساز می گردد. سپس به سمت تجهیزات موجود در ساختمان پمپ خواهد شد، سمت دیگر مدار سرمایشی مدار برج خنک کن قرار دارد که بایستی گرمای سیکل کار مدار چیلر تراکمی را کاهش دهد، لذا برای این مهم از یک دستگاه برج خنک کن و پمپ های زمینی استفاده شده است (لازم به ذکر است توصیه می گردد در صورتی که بیش از یک چیلر در پروژه قرار داشت به ازای هر چیلر پمپ و برج خنک کن مجزا برای هر چیلر پیش بینی گردد تا هر سیکل کاری مستقل از سیکل دیگر کار کند). ابتدا آب وارد مدار برج خنک کن می گردد و پس از تبادل حرارت با محیط دمای آب کندانسور خنک می گردد ، آب جمع شده در تشتک برج خنک کن توسط پمپ های زمینی مکش می گردد و پس از افزایش فشار وارد مدار کندانسور چیلر می گردد و این سیکل تکرار می گردد، مادامی که نیاز به کاهش دمای آب مدار کندانسور نباشد می توان با نصب تجهیزات کنترلی دور فن برج خنک کن را کاهش داد.
سایزینگ لوله منابع کویلی :
جهت سایزینگ مدار منابع کویلی با 5 لوله در ارتباط خواهیم بود:
لوله های رفت و برگشت آب گرم کننده
• خروج آبگرم مصرفی
• برگشت آبگرم مصرفی
• ورود آب سرد مصرفی
سایزینگ لوله آبگرم مصرفی منابع کویلی براساس میزان SFU گرم به دست آمده از تجهیزاتی بدست می آید که در جدول مبحث 16 درج گردیده است. سایزینگ لوله آب سرد مصرفی نیز بر اساس همان سایز لوله خروج آبگرم مصرفی می باشد. سایزینگ برگشت آبگرم مصرفی همانطور که قبلا توضیح داده شد دو سایز کمتر از سایزینگ مدار آبگرم مصرفی سایز خواهند شد، اما دبی پمپ برگشت آبگرم مصرفی براساس دو روش طراحی می گردد که عموما به ازای هر 20 FU یک GPM در نظر گرفته میشود.
سایزینگ لوله دیگ:
جهت سایزینگ لوله های دیگ آبگرم مهندس طراح با دو لوله رفت و برگشت به دیگ در ارتباط خواهد بود. دردیگ های چدنی عموما لوله رفت بالای دیگ ولوله برگشت در پایین دیگ قرار دارد،در دیگ های فولادی آبگرم لوله رفت و برگشت نیز هر دو بالای دیگ جانمایی شده اند.
سایزینگ لوله های چیلر:
جهت سایزینگ لوله های چيلر ابتدا باید نوع چیلر تعیین گردد، به عنوان مثال چیلر تراکمی آب خنک و چیلر جذبی شعله مستقیم از لحاظ تعداد ورودی و خروجی یکسان می باشند اما در صورتی که چیلر هوا خنک مدنظر باشد فقط یک جفت لوله ورودی و خروجی(اواپراتور) نیاز خواهند داشت، در صورتی که از چیلر جذبی آبگرم استفاده می گردد علاوه بر لوله های اشاره شده یک جفت لوله مدار گرمایش از دیگ به مدار ژنراتور چیلر نیاز خواهد داشت.
مثال: با فرض استفاده از یک دستگاه چیلر جذبی شعله مستقیم به ظرفیت 120 تن تبرید سایزینگ لوله های رفت و برگشت (اواپراتور) محاسبه گردد؟
به ازای هر تن تبرید2.4گالن بر دقیقه دبی اواپراتور محاسبه می گردد.AHRI جهت محاسبه دبی اواپراتور بدین طبق استاندارد
(لازم به ذکر است جهت تعیین دبی اواپراتور و کندانسور چیلر باید به کاتالوگ شرکت سازنده مراجعه گردد)
Q=120x2.4=288 Gpm
با دبی و افت 2.5% سایز لوله رفت و برگشت 5 اینچ محاسبه می گردد.
سایزینگ مدار سختی گیر و آب جبرانی تجهیزات:
همانطور که می دانید به جهت پر کردن سیستم و تامین آب جبرانی به دو صورت می توان عمل کرد ، در صورت که موتورخانه گرمایشی باشد و سختی آب منطقه سختی بالایی نداشته باشد می توان از آب شهر استفاده کرد لذا در صورتی که سختی آب منطقه شرایط مناسبی نداشته باشد بایستی از سختی گیر استفاده کرد. در صورتی که موتورخانه صرفا فقط گرمایشی می باشد دبی سختی گیر حدودا 1 درصد دبی در گردش مدار گرمایش محاسبه می گردد و اگر موتورخانه دو فصلی باشد (سرمایش و گرمایشی) دبی مدار سختی گیر براساس1.5 تا 2 درصد دبی مدار کندانسور چیلر محاسبه می گردد .
در مثال بالا دبی مدار سختی گیر به شرح ذیل محاسبه می گردد:
Qcondenser=480Gpm
Qd=480 x 1.5% =7.2 Gpm
با دبی و افت 2 تا 3 درصد سایزینگ لوله1,1/4 محاسبه می گردد.
سایزینگ لوله های پمپ :
پرکاربردترین پمپ های که در تاسیسات مورد استفاده قرار می گیرد به دو نوع خطی و زمینی تقسیم بندی می شوند، از پمپ های خطی برای مدارهای سیرکولاسیون با دبی و هد کم و از پمپ های زمینی برای مدارهای که دبی و هد بالایی دارند. لازم به ذکر است عموما در پروژه ها از دو پمپ خطی کنار هم استفاده می گردد که یکی از پمپ ها نقش رزرو دارد.
جهت کنترل دمای آبگرم خروجی از منابع کویلی دو روش پیشنهاد می گردد :
-استفاده از شیر سه راه موتوری
-استفاده از روش و خاموش شدن پمپ سرکولاسیون
در موتورخانه های کوچک به علت نداشتن نیروی راهبر در موتورخانه توصیه می گردد تا حد ممکن از شیر سه راهه استفاده نشود و صرفا پمپ سیرکوله روشن و خاموش گردد. لازم به ذکر است در صورتی که حجم منابع کویلی در پروژه بیش از 4000 لیتر محاسبه شده باشد توصیه می گردد سه کار انجام گردد :
- استفاده از منابع کویلی با سایز کوچکتر
- استفاده از دو کویل برا منابع کویلی
- استفاده از منابع کویلی افقی
این مهم به این دلیل می باشد که هرچه ظرفیت منابع بزرگ می گردد نسبت ارتفاع به قطر زیاد می شود و ممکن است کویل موجود در منابع کویلی نتواند به خوبی انتقال حرارت مناسبی با آب داخل مخزن داشته باشد.
مثال : یک دستگاه چیلر تراکمی به ظرفیت 80 تن تبرید موجود می باشد، سایزینگ مدار پمپ برج خنک کن چه سایزی محاسبه می گردد .
دبی کندانسور طبق استاندارد برای چیلر تراکمی حدودا 3 گالن بر دقیقه به ازای هر تن تبرید می باشد:
Qcondenser=80 x 3 =240 Gpm
با دبی و افت2.5% سایزینگ لوله خط رفت و برگشت برج خنک کن 5 اینچ محاسبه می گردد.
شرکت فنی مهندسی فرنام انرژی