طراحی سیستم تهویه مطبوع

راه حل طراحی سیستم تهویه با میزان هوادهی ، بار سرمایشی و گرمایشی ، اجرای گردش هوا و اصول تأمین هوای تازه

سیستم تهویه کم و بیش توسط مراحل زیر طراحی می شود:

• محاسبه بار سرمایی و گرمایی شامل بار محسوس و گرمای نهان
• محاسبه جابجایی هوای مورد نیاز بر اساس نفرات و دستگاههاث مستقر در محل و نوع فعالیت آنها و یا کارهای خاص دیگر در اتاق
• محاسبه دمای هوای ورودی
• محاسبه حجم هوای در گردش
• محاسبه افت دما در کانال
• محاسبه مدل دستگاههای تهویه – هیتر ، کولرها،ذ ایرواشر ویا رطوبت زنی
• محاسبه ظرفیت دیگ و یا هیتر
• طراحی و محاسبه سیستم داکت

 

• محاسبه بارهای گرمایی و سرمایی

بار گرمایی و سرمایی را توسط

• محاسبه بارهای گرمایی و سرمایی داخل
• محاسبه بارهای سرمایی و گرمایی محیط اطراف محاسبه کنید.

 

• محاسبه تعویض هوا نسبت به شرایط داخل

آلودگی تولید شده توسط نفرات و یا دستگاههای موجود در محل را حساب کنید.

• محاسبه دمای ورودی

راهنمایی های کلی:

• برای گرمایش ۳۸-۵۰ C^۰ (۱۰۰-۱۲۰^۰ F) مناسب است
• برای سرمایش در جاهایی که دریچه های ورود هوا در نزدیکی نفرات هستند ۶-۸^۰C(۱۰-۱۵^۰ F) زیر دمای طراحی داخل
• برای سرمایش در جاهایی که دریچه های جهت دیفیوز و با سرعت بالا استفاده می شوند (۳۰ ºF) ۱۷^۰ C زیر دمای طراحی داخلی

 

 

 

 

 

• محاسبه میزان هوا

اگر هوا برای گرمایش استفاده می شود میزان هوادهی توسط رابطه زیر تعیین می گردد.

q_{h =} H_h / ρ c_p (t_s – t_r)         (۱)

بطوریکه

q_{h =} دبی هوا برای گرمایش((m^۳/s

= H_h بار گرمایی (W)

c_p = ظرفیت گرمای مخصوص هوا ( (J/kg K

t_s  = دمای هوای رفت (  (^oC

t_r  =دمای اتاق  ( (^oC

ρ   =چگالی هوا ((kg/m^۳

سرمایش هوا

اگر هوا برای گرمایش استفاده می شود میزان هوادهی توسط رابطه زیر تعیین می گردد.

q_c = H_c / ρ c_p (t_o – t_r)         (۲)

بطوریکه

q_c  = دبی هوا برای سرمایش((m^۳/s

H_c  = بار سرمایی (W)

T_o  = دمای هوای رفت (  (^oC  جایی که  t_o = t_r   اگر دمای هوای اتاق یکسان باشد

مثال – بار گرمایی

اگر بار گرمایی H_h = ۴۰۰ W ، دمای هوای ورودی t_s = ۳۰ ^oC و دمای هوای اتاق t_r = ۲۲ ^oC باشد دبی هوا بشرح زیر محاسبه میشود.

q_h = (۴۰۰ W) / (۱.۲ kg/m^۳) (۱۰۰۵ J/kg K) ((۳۰ ^oC) – (۲۲ ^oC))

    = ۰.۰۴۱ m^۳/s

    = ۱۴۹ m^۳/h

رطوبت

اگر لازم است مقدار رطوبت هوای داخل افزایش یابد مقدار  هوای مورد نیاز از رابطه زیر حساب میشود.

q_mh = Q_h / ρ (x_۲ – x_۱)         (۳)

بطوریکه

q_m  =دبی هوا برای رطوبت دهی     (m^۳/s)

Q_h  =رطوبت مورد نیاز(kg/s)

ρ  =چگالی هوا(kg/m^۳)

x_۲  =رطوبت داخل(kg/kg)

x_۱  =رطوبت هوای ورودی(kg/kg)

رطوبت گیری

اگر کم کردن رطوبت هوای داخل لازم است مقدار هوای مورد نیاز از راه زیر بدست می آید                                                   

q_md = Q_d / ρ (x_۱ – x_۲)         (۴)

بطوریکه

q_{md =} دبی هوا برای کم کردن رطوبت (m^۳/s)

Q_d  = مقدار گرفتن  رطوبت  (kg/s)

• افت گرما در کانالها

برای محاسبه افت گرما در کانال از رابطه زیر استفاده می شود

H = A k ( (t_۱ + t_۲) / (۲ – t_r) )         (۵)

بطوریکه

H = افت گرما(W)

A= سطح دیواره کانال  (m^۲)

T_۱ = دمای اولیه در کانال (^oC)

T_{۲ =} دمای نهایی کانال (^oC)

K = ضریب افت گرما در دیواره کانال (W/m^۲ K) ( برای کانالهای معمولی از ورق گالوانیزه۵.۶۸  W/m^۲  و برای کانالهای صنعتی ۲.۳ W/m^۲ )

T_{r =} دمای هوای بیرون

افت گرما در جریان هوا از رابطه زیر حساب می شود:

H = q c_p (t_۱ – t_۲)         (۵b)

بطوریکه

q  =جرم هوای عبوری(kg/s)

c_p  =ظرفیت گرمایی مخصوص هوا(kJ/kg K)

رابطه (۵) و (۵b) به صورت زیر ترکیب می شود

H = A k ((t_۱ + t_۲) / ۲ – t_r)) = q c_p (t_۱ – t_۲)         (۵c)

برای افت دماهای زیاد متوسط دمای لگاریتمی باید استفاده شود

 

• انتخاب دستگاههای گرمایشی ، سرمایشی

انتخاب تعداد و ظرفیت  دستگاهها ی سرمایش ، گرمایش ، فیلترها  و غیره نسبت به کاتالوگ  محصولات انتخاب میشود.

• محاسبه ظرفیت دیگ

ظرفیت دیگ طبق رابطه زیر حساب می شود

B = H (۱ + x)         (۶)

بطوریکه

B = ظرفیت دیگ

H= بار گرمایی کل دستگاههای گرمایشی در سیستم

x = ضریب اطمینان ، معمولا بین ۰.۱ تا ۰.۲ انتخاب میشود

• سایز کانال

سرعت هوا در کانل با رابطه زیر بیان میشود

v = Q / A         (۷)

بطوریکه

v  =سرعت هوا(m/s)

Q  =دبی هوا(m^۳/s)

A  =سطح مقطع کانال(m^۲)

افت فشار کل کانالها:

dp_t = dp_f + dp_s + dp_c         (۸)

بطوریکه

dp_t  =افت فشار کل سیستم(Pa, N/m^۲)

dp_f  = افت فشار در کانالها به سبب اصطحکاک(Pa, N/m^۲)

dp_s  =افت فشار بر اثر اتصالات کانال ، زانویی ها و غیره(Pa, N/m^۲)

dp_c  =افت فشار اجزاء سیستم مانند فیلتر ها ، هیتر ها و غیره(Pa, N/m^۲)

افت فشار در کانالها به سبب اصطحکاک بصورت زیر میباشد

dp_f = R l         (۹)

 

بطوریکه

R  = مقاومت اصطحکاک کانال  در واحد طول داکت (Pa, N/m^۲ per m duct)

l  =طول داکت (m)

مقاومت اصطحکاک کانال  در واحد طول داکت بصورت زیر است

R = λ / d_h (ρ v^۲ / ۲)         (۱۰)

R=افت فشار(Pa, N/m^۲)

λ=ضریب اصطحکاک

d_h=قطر هیدرولیک(m)