بالانس لوله کشی آبگرم مصرفی

در این مقاله به برررسی بالانس لوله کشی آبگرم مصرفی در سیستم برگشت اشاره شده است. 

بالانس لوله کشی برگشت آبگرم مصرفی

در توزیع آب گرم مصرفی، دمای آب در لوله ها زمانی که مصرف کم یا صفر باشد به مقدار قابل ملاحظه ای افت می کند. در نتیجه، افراد در هنگام نیاز به آب گرم مجبور به انتظار طولانی می شوند. علاوه بر این، در دمای زیر 55 درجه سانتیگراد، باکتری لژیونلا به طرز خطرناکی تکثیر می شود.

برای گرم نگه داشتن آب، گردش مداوم آن در لوله ها مورد نیاز است تا جبران افت های دمایی را بکند. در نتیجه نصب یک پمپ گردش آب (سیرکولاتور)، گردش حداقلی q1 در لوله کشی را تضمین می کند (شکل 1).

تعیین دبی در گردش

اگر در نظر بگیریم که یک مصرف کننده در نامطلوب ترین حالت، در دمای دلتا تی پایین تر از دمای آب تغذیه (ts) قرار دارد، می توانیم حداقل دبی q1 را محاسبه کنیم.

که در آن:

Pm: افت حرارتی لوله کشی اب رفت بر حسب وات است

لوله های مربوطه عبارتند از: ΣL + Σd = [SA+AC+AE] + [db+dc+dd+de]

دلتا تی: افت دمای قابل قبول (5K)

همچنین q1 : In l/h

برای ΔT =40K بین آب و محیط، افت های حرارتی در حدود 10 وات بر متر، بسته به قطر لوله می باشد. این عدد قابل قبول است اگر ضخامت عایق بندی به میلی متر λ=0.036 معادل قطر بیرونی لوله ضربدر 0.7 (بدون عایق بندی) باشد. واضح است که بهترین روشِ انجام محاسبات با در نظر گرفتن انجام عایق بندی است. برآورد بهتر با استفاده از فرمول زیر انجام میشود. 

اگر توزیع جریان کاملا بالانس باشد، اشتباهات کوچک در برآورد دبی آنچنان چشمگیر نخواهد بود. اگر جریان 50% کاهش یابد، آنگاه برای تامین دمای آب 60 درجه سانتیگراد، مصرف کننده دمای 51 درجه را به جای 55 درجه خواهد داشت. در این حالت، خطر تکثیر باکتری لژیونلا نیز افزایش می یابد. از این پس، در مثال ها، فرض های زیر را در نظر می گیریم:

  ts = 60°C, tr = 55°C و P = 10 W/metre

متعاقبا:

حال با داشتن دبی کل، باید دبی هر شاخه را محاسبه کنیم.  با شروع از نقطه S (شکل 1)، جایی که حسگر دما قرار داده شده، دمای آب در ورودی شاخه A را می توان محاسبه کرد.

برای شاخه اول، افت دمایی لوله ها برابر است با

ZAC = PAC+Pdb+Pdc

در نتیجه از این پس به همین منوال می توان محاسبه دما در گره ها و دبی های مورد نیاز را ادامه داد.

جریان qAD = q1 – qAB، در نتیجه می توانیم tD و شاخه دوم را به شکل فوق محاسبه کنیم. این روش سیستماتیک و ساده را می توان حتی برای سیستم های پیچیده مورد استفاده قرار داد.

با داشتن دبی ها، سیستم را می توان با استفاده از روش بالا، به صورت نرمال موازنه کرد. برای یک برآورد تقریبی از هِد پمپ، افت های فشار در لوله های رفت را می توان نادیده گرفت. با در نظر گرفتن تنها لوله های برگشت، پیشنهاد ما H [kPa]= 10+0,15 (LSE+de) به اضافه 3kPa برای هر شیر بالانس در حالت سری خواهد بود (در این مثال 3 عدد داریم). 

LSE طول لوله برگشت است که معادل طول لوله رفت در نظر گرفته شده است. اگر LSE+de = 100 متر در مثال باشد، داریم

H = 10+15+9 = 34 kPa

در این فرمول 10kPa افت فشار برای مبدل، شیر یکطرفه و متعلقات و برای لوله های برگشت افت فشار 0.15kPa/m را در نظر گرفته شده است. با در نظر گرفتن تنها شاخه AC در شکل 1، اما با 4 دبی توزیع، می توان از فرمول فوق برای محاسبه جریان ها استفاده کنیم. این فرمول ها را می توان به شکلی دیگر هم تفسیر کرد که برای محاسبه ای سیستماتیک مناسب تر باشند. این شکل، بر اساس یک مثال شرح داده شده است.

طول لوله ها بر حسب متر در جدول زیر آورده شده است. 

دما در لوله انشعاب رفت برابر tA و دمای مورد انتظار در لوله بازگشت tr است.

بطور مثال، tA = 59°C (با در نظر گرفتن 1 درجه سانتیگراد، افت بین S و A در شکل 1) و tr = 55°C برای ΔT= tA- tr = 4K و افت های دمایی نسبت به هر متر لوله بطور میانگین معادل 10 W/m، جریان کل q1 برابر است با:

این فرمول ها برای دبی های بیشتر نیز به همین شکل قابل بسط است. از آنها برای محاسبه جریان ها استفاده کرده ایم. محاسبات دما ضروری نیست اما برای اطلاع قرار داده شده است.

باید به این مورد اشاره کرد که آخرین مدار 67%  و اولین مدار تنها 8% از جریان شاخه را نیاز دارد. در حالت برعکس، اگر سیستم بالانس نباشد، اولین مدار، دبی بیشتری نسبت به آخرین مدار دریافت می کند. یک برآورد تقریبی از هِد پمپ مورد نیاز به این شرح است:

H=10+0.15 (40+25+20+35+12)+3×3=39 kPa

بالانس لوله کشی آبگرم مصرفی به روش TA-THERM

در مسیر برگشت هر شاخه یک شیر ترموستاتیک (TA-Therm) قرار داده شده که دمای برگشت آب را در مقداری قابل قبول حفظ میکند. یک ترمومتر در این روش نصب می شود تا دمای به دست آمده را اندازه گیری کند. جهت محاسبه سایز لوله های برگشت و پمپ، دبی ها بایستی محاسبه شوند (شکل 2). برای دورترین مسیر، هدِ پمپ بشکل تقریبی به شکل زیر محاسبه می شود (برای TA-Therm با Kv=0.3)

بیشترین مقدار برای H لحاظ شده است. برای Kv مقدار 0.3 قرار داده شده که با انحراف °C2 دمای آب نسبت به مقدار تعیین شده TA-Therm مطابقت دارد.

دسترسی به محاسبات کامل بهمراه نقشه کشی و نکات اجرایی