محاسبه سرانگشتی بار حرارتی ساختمان
اصولا برخی مهندسین و فارغ التحصیلان بدنبال روشهای ساده و میانبر برای برخی محاسبات انتقال حرارتی و ترمودینامیکی جهت انتخاب تاسیسات ساختمان هستند . البته روشهای ساده و سرانگشتی برای اینگونه محاسبات نیز وجود دارد ولی لازمه آن درک دقیق و کامل واحدهای انرژی است و در صورتی که در تبدیل واحدها و درک اعداد مشکل وجود داشته باشد ، قطعا در یک جای کار محاسبات درست پیش نخواهد رفت.
بهمین دلیل و قبل از اینکه به سراغ واحدهای اصلی مقوله بار حرارتی برویم بهتر است از سیستم بین المللی اندازه گیری برخی از واحد های را با یکدیگر مرور کنیم. اگر جسمی به جرم یک کیلو گرم را در دست بگیریم نیرویی معادل ۹.۸ نیوتن به دست ما وارد می کند . بعبارت دیگر حاصل ضرب وزن جسم در شتاب صقلی زمین برابر با ۹.۸ می شود که این نیرو به دست ما وارد می شود. حالا اگر این جسم یک کیلو گرمی را یک متر بالا ببریم کاری معادل ضرب ۹.۸ نیوتن در ۱ متر یعنی ۹.۸ ژول انجام داده ایم.
این میزان انرژی ( کار) جهت جابجایی جسمی به جرم یک کیلو گرم در راستای نیرو انجام شده است. حالا اگر این کار را در یک ثانیه انجام دهیم ۹.۸ وات توان مصرف کرده ایم. هدف ما از این قسمت رسیدن به واحد وات که واحد توان در دستگاه بین المللی یکا ها است می باشد.بعبارت دیگریک وات انجام یک ژول کار در یک ثانیه ( یا ۲۰ ژول در ۲۰ ثانیه ) می باشد. بعبارت دیگر وات ، ژول در واحد زمان می باشد.
حالا فرض کنیم که می خواهیم بار حرارتی مورد نیاز یک ساختمان را محاسبه کنیم. از نظر تئوری انتقال حرارت ، ما باید دستگاه مولد حرارتی را انتخاب کنیم که دارای توان حرارتی مناسب جهت تامین گرما در نقطه آسایش و در بدترین زمان باشد. منظور از بدترین زمان ، سردترین دمایی است که بر اساس آماری امکان رسیدن به آن در منطقه و یا شهر ممکن باشد.
فرض کنید شهر مورد مطالعه ما بر اساس آمار امکان رسیدن به دمای منفی ۲۰ را داشته باشد. منظور از این دما ، دمای احساسی شامل دمای ظاهری دما سنج ،میزان باد ، رطوبت و … که در نهایت معادل دمایی آن برای محاسبات ما و بر اساس جداول موجود منفی ۲۰ درجه باشد.
حالا باید تمامی سطوح جانبی ، سقف و کف ساختمان متر شده و جنس مواد بکار رفته در هر قسمت ( دیوار ها ، پنجره ها و…..) همراه با عرض آن نوشته شده و با توجه به جداول انتقال حرارت میزان توان مورد نیاز جهت تثبیت دمای واحد در بدترین زمان سال را محاسبه نماییم.
خوب این کار وقت گیر و پر محاسبه ای است ولی نکته مثبت انجام این محاسبات این است که اگر همه این محاسبات را برای یک واحد مسکونی در یک شهر انجام دهیم برای اکثر واحدها و فضاهای شبیه در همان منطقه به عدد ثابتی می رسیم. برای مثال در شهر تهران و با توجه به یکسان بودن اغلب مصالح بکار رفته در آپارتمانهای مدرن در کف ، سقف و پنجره ها ، اغلب و بر اساس واحد مساحت و با رعایت ضرائب مهندسی به به عددهای نزدیک بهم می رسیم که این عدد حدود ۰.۱۵ کیلو وات در هر متر مربع محاسبه شده است.
تا اینجای کار مفهوم محاسبات این است که به موتورخانه ای نیاز داریم که برای توان تولید ۱۵۰ ژول در هر ثانیه را داشته باشد تا برای بدترین زمان سال محل مسکونی همچنان در دمای آسایش باقی بماند. با توجه به اینکه اکثر تولید کنندگان مولد های حرارتی و دیگ های آبگرم و بخار ، واحد تولید توان خود را بر حسب کیلو کالری بر ساعت تعریف می کنند لازم است که عدد بدست آمده بر حسب کیلو وات در ۸۵۰ ضرب شود و در نتیجه برای هر متر مربع ۱۲۸ کیلو کالری بر ساعت بدست می آید. حالا فرض کنیم که یک ساختمان ۳۰ واحدی که هر واحد آن ۱۰۰ متر مربع می باشد را در اختیار داریم ، لازم است که عدد بدست آمده را در تعداد واحدها و در متراژ آن ضرب نماییم ، نتیجه اینکه عدد ۳۸۴۰۰۰ کیلو کالری بدست می آید.
هنوز کار تمام نشده و نیاز است که آب گرم مصرفی مورد نیاز نیز محاسبه گردد. در صورتی که در هر واحد این ساختمان خانواده هایی با جمعیت ۳ تا ۴ نفر زندگی کنند و از انجایی که عمده آبگرم مصرفی به تعداد افراد بستگی دارد میزان آبگرم مصرفی ۶۰ درجه سانتی گراد افراد برج ۳۰ واحدی محاسبه می گردد. با توجه به ضرائب مهندسی در تامین آبگرم در ۱.۲۵ ( زیرا وقتی ۷۵ درصد حجم مخزن خالی شد اب واقعا سرد شده است ) و همچنین در ضریب ۰.۸۵ درصد ( به دلیل اینکه احتمال استفاده تمامی افراد با هم هیچگاه وجود ندارد ) ضرب نماییم و همچنین مخزن مناسب ذخیره آبگرم مصرفی ، به همان عدد معروف ۴۰ وات بر متر مربع می رسیم که در صورتی که در متراژ و تعداد واحدها ضرب کنیم بصورت تقریبی عدد ۱۰۰ هزار کیلو کالری بدست می آید.
حالا فقط لازم است که دو عدد فوق یعنی ۱۰۰۰۰۰ مربوط به آبگرم مصرفی با با مقدار ۳۸۲۰۰۰ بار گرمایشی جمع شود که در نهایت عدد ۴۸۴۰۰۰ بدست می اید.
با توجه به وجود دیگ های آبگرم در اندازه های مختلف و با تقریب بالاتر به بیش از ۵۰۰۰۰۰ کیلو کالری بر ساعت توان حرارتی نیاز داریم. قطعا بهتر حتی ضروری است که از دو دیگ موازی که ظرفیت مجموعه هر دو کمی بیشتر از عدد محاسبه شده می باشد تهیه نماییم . با مطالعه کاتالوگ ها دو دیگ با ظرفیت ۲۶۰۰۰۰ انتخاب می شود.
لازم به ذکر است اعداد فوق با وجود دقت در اقلیم تهران ولی با توجه به نوع ساختمان و پنجره ها قطعا نیاز به محاسبات دقیق تر و استفاده از نرم افزار طراحی تاسیسات دارد ولی با این وجود مرور اعداد فوق با تقریب دقیقی درک مناسبی از نحوه انتخاب سامانه های حراراتی را به شما ارائه می نماید.
برای تعمیر و نگهداری تاسیسات خود با ما تماس بگیرید
