تاسیسات نوین | دوره آموزش و طراحی تاسیسات مکانیکی ساختمان شامل نرم افزار تاسیسات، کتابهای تاسیسات و مقالات آموزشی در این مقاله آموزشی به توضیحاتی در خصوص ساخت کانال، ضریب تصحیح جنس کانال و نسبت ظرافت در کانال کشی اشاره خواهیم کرد.
نکات جنس کانال و نسبت ظرافت
تذکراتی در مورد ساخت کانال
- ضخامت ورق مورد مصرف در کانال بستگی به ابعاد سطح مقطع آن دارد و هر قدر ابعاد آن بزرگتر باشد ضخامت ورق را باید بیشتر گرفت تا از لرزش کانال جلوگیری به عمل آید و برای مقاوم تر کردن کانال در برابر لرزش ناشی از جریان هوا، سطح خارجی کانال را به صورت ضربدر فرم داده و تقویت می کنند.
- کانال ها به علت وجود درز نمی توانند صد درصد هوای عبور کننده را در خود حفظ نمایند و بنا براین باید تا ده درصد هوای اضافی در نظر گرفته شود(مبحث جنس کانال و نسبت ظرافت)
- چنانچه در طول مسیر کانال به موانعی برخورد شود می توان ابعاد کانال را طوری تغییر داد که مقدار سطح مقطع کانال تغیر نکرده و کانال نیز از محل مانع عبور نماید.
- مقدار حداکثر مجاز تغییر شکل مقطع کانال با سرعت هوای کم به نسبت 1 به 4 و در سرعت های زیاد به نسبت 1 به 7 میباشد.
ضریب تصحیح برای متریال کانال
اگر جنس کانال چیز دیگری غیر از ورق گالوانیزه باشد باید اعداد بدست آمده برای افت فشار در ضریب تصحیحی که از جدول زیر بدست می آید ضرب شود تا افت فشار صحیح کانال بدست آید.
نسبت ظرافت در کانال
نسبت ظرافت در یک کانال عبارت است از نسبت ضلع بزرگ کانال به ضلع کوچک آن و با AR نشان داده می شود. بهترین حالت برای کانال های مستطیلی AR=1 است و در هر صورت مقدار AR نباید از عدد 3 تجاوز کند (مبحث جنس کانال و نسبت ظرافت). مقدار AR باتوجه به ارتفاع سقف کاذب و معماری محل عبور کانال ها تعیین می شود . با مشخص بودن مقدار AR و قطر کانال گرد، می توان عرض و ارتفاع کانال مستطیلی معادل آن را جداولی که در ادامه آمده اند بدست آورد.
حال به محاسن و محدودیتهای اَشکال مختلف کانال اشاره میکنیم.
همانطور که پیشتر توضیح داده شد، کانالها در 3 شکل اصلی دسته بندی می گردند
- مستطیلی
- مدور
- بیضی
که در بین آنها شکل مستطیلی و مدور دارای کاربرد گسترده در صنعت تاسیسات هستند و براساس کاربری هر پروژه هر کدام دارای معایب و مزایایی میباشند که در زیر به آنها اشاره خواهیم کرد.
کانالهای مدور
- این نوع کانالها دارای سطح مقطع کوچکتری نسبت به نوع مستطیلی یا بیضوی هستند و این مهم سبب میشود که حرکت سیال در کانال با مقاومت فشاری کمتری روبه رو گردد. برای مثال یک کانال مدور با قطر 18 اینچ دارای حجم هوای عبوری مشابه یک کانال مستطیلی 24×12 میباشد.
کانال مدور دارای سطح مقطع 254.5 اینچ مربع و محیط 4.7 فوت است و مستطیلی دارای سطح 286 اینچ مربع و محیط 6.2 فوت است. براین اساس کانال مستطیلی دارای 32% بیشتر متریال فلزی است که باعث افزایش هزینه نسبت به مدور میشود (مبحث جنس کانال و نسبت ظرافت).
همچنین سطح استفاده شده عایق برای کانال مستطیلی براساس مطالب بالا نیز بیشتر خواهد بود.
- کانالهای مدور دارای افت فشار پایینتری نسبت به 2 نوع دیگر کانال میباشند و ماکزیمم دبی عبوری را براساس کمترین فشار ارائه میدهند.
- کانالهای مدور دارای پایین ترین نشتی یا leakage نسبت به 2 نوع دیگر کانال میباشند.
- کانالهای مدور دارای پایین ترین سطح انتقال صداهای low frequency نسبت به 2 نوع دیگر کانال میباشند. کانالهای مستطیلی و یا بیضوی بمانند یک درام، انتقال چنین صداهایی را افزایش میدهند.
- کانالهای مدور نسبت به مستطیلی کمتر خم شده، بهتر ایزوله و آب بند میشوند(مبحث جنس کانال و نسبت ظرافت).
- بزرگترین محدودیتی که برای کانالهای مدور وجود دارد اینست که این کانالها برای قرار گیری در سقف کاذب از نظر ارتفاعی نسبت به کانال مستطیلی دارای محدودیتهایی هستند. برای مثال در سقف کاذبی با ماکزیمم ارتفاع دردسترس 14 اینچ، نمیتوان یک کانال 18 اینچ گذراند، اما همان cfm را میتوان با یک کانال 26×12 انجام داد.
کانالهای مستطیلی
- از محاسن بزرگ کانالهای مستطیلی، میتوان تغییر عرض به ارتفاع کانال را نام برد که با توجه به محدودیتهای معماری میتواند بسیار متغیر باشد. نکته مهمی که در این تغییر بایستی توجه داشت مسئله مهم aspect ratio هست که نباید از 3 به 1 افزایش یابد (این نسبت جلسه گذشته توضیح داده شد).
- معمولا در پلنومها و مقاطع بزرگ، استفاده از کانالهای مستطیلی بسیار راحتر از مستطیلی و بیضوی هست.
- برای مباحث آکوستیک، که باید از DUCT LINER استفاده شود، این کانالها بسیار مناسب هستند. قرار دادن DUCT LINER در کانالهای بیضوی و مدور غیرممکن نیست اما بسیار گران است.
- این کانالها دارای افت فشار بیشتری هستند.
- با توجه به سطح مقطع بیشتر نسبت به نوع مدور(برای انتقال حجم معین)، دارای متریال بیشتری بوده و هزینه افزایش مییابد(مبحث جنس کانال و نسبت ظرافت)
- کانال سخت تر نسبت به نوع مدور آب بند میشود.
- اتصالات transverse در کانالهای مستطیلی بسیار گرانتر از کانالهای مدور هستند.
- در صورت عدم استفاده از عایق آکوستیک، کانالهای مستطیلی دارای انتقال صدای بیشتری نسبت به کانال مدور هستند. مخصوصا کانالهایی که دارای ASPECT RATIO بالایی هستند.
کانالهای بیضی
برای استفاده از محاسن کانالهای مدور، و از بین بردن محدودیت ارتفاعی ، از نوع بیضوی استفاده میشود و اکثر فوایدی که برای کانال مدور گفته شد، در این نوع نیز صادق است. هرچند که اتصالات در این نوع کانال نسبت به مدور، دارای شرایط تولید سخت تر و گرانتری میباشد (مبحث جنس کانال و نسبت ظرافت). از طریق رابطه زیر، میتوان ابعاد کانال مستطیلی را با نوع مدور معادل سازی کرد. D قطر کانال گرد، و a و b دو ضلع کانال چهارگوش بر حسب اینچ هستند.
حال طراحی کانال رفت و برگشت را توضیح خواهیم داد و روشهای کلی که برای سایزینگ کانال رفت انجام میشود را بررسی خواهیم کرد. پس از اتمام این بخش، سطح صدا و چگونگی اثر آن را در سایز کانال بررسی خواهیم کرد و مثالهایی را در این زمینه حل خواهیم نمود.
طراحی کانال
برای طراحی کانال هوای رفت یا ساپلای از 3 روش استفاده می شود :
- روش STATIC REGAIN
- روش سرعتی
- روش فشار ثابت
برای طراحی کانال هوای برگشت و اگزازست نیز از 2 روش استفاده میکنیم
کانال برگشت
- روش کاهش سرعتی
- روش فشار ثابت
کانال اگزازست
- روش سرعت ثابت
- روش فشار ثابت
سایز کانال
معمولا برای انجام محاسبات کانال، بمانند سایز کردن لوله ها، از نمودارها و چارتهایی استفاده میشود که اندازه کانال را براساس مقدار CFM و افت فشار ارائه میدهد (مبحث جنس کانال و نسبت ظرافت). مشکلی که در این چارتها وجود دارد این است که این سایزینگ براساس شرایط استاندارد است یعنی:
- دما 20 درجه سانتیگراد
- جنس از ورق گالوانیزه
- فشار در سطح دریا
و برای محاسبات صحیح، بایستی تاثیر پارامترهای بالا بعنوان ضریب تصحیح وارد شود. نمودارهای زیر برای استفاده از ورق گالوانیزه میباشد که در اکثر کتابها نیز موجود است (ضرایب تصحیح متریال برای کانال قبلا ارائه گردید).
طراحی کانال هوای رفت
همانطور که در جلسه دوم صحبت کردیم، در محاسبات کانال 3 پارامتر بایستی بررسی شوند.
- افت فشار کانال مجاز
- ماکزیمم سرعت مجاز
- بررسی سطح صدا (NC)
قبل از پرداختن به این 3 پارامتر مهم، روش های کلی برای سایز کردن کانال را بررسی میکنیم.
روش افت فشار ثابت
در این روش بجای ثابت در نظر گرفتن سرعت در کانال، از ضریب افت فشار ثابت استفاده کرده و براساس نمودار، یا داکتیلاتور و یا نرم افزار، سایزینگ کانال انجام شده و براساس سایز بدست آمده 2 پارامتر صدا و سرعت بررسی میشوند. همانطور که قبلا اشاره کردیم، برای سیستمهای حجم ثابتی که در ایران زیاد کار میشوند از ضریب 0.08 تا 0.1 اینچ ستون آب و برای سیستمهای حجم متغیر از ضریب 0.25 اینچ ستون آب میتوان استفاده کرد (مبحث جنس کانال و نسبت ظرافت).
این روش یکی از ساده ترین روشهای سایزینگ کانال میباشد و براساس آن، کاهش سرعت را با کاهش دبی در طول کانال خواهیم داشت. درسترس بودن نمودارها و نرم افزارهای مختلف برای سایزینگ کانال بدین روش از محسنات این روش است. در بخشهایی از کانال، که طراحی بشکل متقارن است، عملیات تست و بالانسینگ براحتی انجام شده و سیستم تا حدودی خود بالانس میشود. معمولا سرعتهای کاهش یافته در هر مقطع با کاهش دبی، در رنج سطح صدای مجاز میباشد. این متد از بهترین روشهای سایزینگ کانال در سیستمهای حجم ثابت CAV میباشد.
روش سرعتی
در این روش از سرعت های مجازی که در استاندارهای مختلف برای کانالهای رفت و برگشت توصیه شده استفاده میکنیم. براساس سرعت مجاز انتخاب شده، تولید صدا نخواهیم داشت و ابعاد کانال نیز نه خیلی کوچک خواهد شد و نه خیلی بزرگ. در این روش سایزینگ، معمولاسرعت در کانال های اصلی بیشتر از انشعابات میباشد. در پایان بایستی 2 پارامتر دیگر یعنی سطح صدا و فشار نیز چک شوند. جداول زیر مقادیر سرعت رابرای فضاهای مختلف نشان میدهد (البته این سیستمها حجم ثابت هستند).
روش بازیابی فشار استاتیکی
زمانیکه سرعت در کانال اصلی و انشعابات در حال کاهش است، از این روش برای افزایش دادن و یا بهبود فشار استاتیکی استفاده میشود. این روش بر مبنای معادله برنولی است که براساس آن زمانیکه کاهش سرعت اتفاق میافتد، تغییر فشار دینامیکی به فشار استاتیکی را خواهیم داشت (مبحث جنس کانال و نسبت ظرافت). طبق این روش، سرعت هوا در نزدیکی انشعابات و یا دیفیوزرها کاهش پیدا میکند و با تغییر فشار دینامیکی به استاتیکی در هر مقطع، عمل بالانس فشار هوا انجام میشود. و این بدان معناست که در نزدیکی تمام انشعابات و دیفیوزرها، فشار استاتیکی ثابتی وجود خواهد داشت.
در مقایسه با دو روش قبلی، در این روش کانال:
- دارای سطح مقطع بزرگتری است
- دارای فشار اکسترنال پایین تری است
- دارای بالانس بهتری است
در بعضی از طراحی ها توصیه میشود، که از ترکیب دو روش استفاده شود. برای مثال از روش افت فشار ثابت برای سایز کانال اصلی و روش بهبود فشار استاتیکی برای انشعابات. از این روش برای ثابت کردن فشار، در انشعابات با استفاده از تغییر اندازه کانال بعد ازهر تقاطع استفاده میشود. در روش بهبود فشار استاتیکی کانال ها و شاخه ها برای دستیابی کمتر یا بیشتر فشار استاتیکی در مقابل ورودی ها وخروجی ها انتخاب میشوند. مزیت عمده این روش شرایط مشترک بین ورودی ها و خروجی ها است.
حل به روش سرعتی
- در ابتدا مسیر اصلی کانال را پیدا می کنیم. این مسیر طولانی ترین و پر افت ترین مسیر کانال کشی خواهد بود (مبحث جنس کانال و نسبت ظرافت).
- مقدار حجم عبوری هوادهی از این مسیر از قبل معلوم است.
- با توجه به جداولی که قبلا ارائه گردید، سرعت در کانال اصلی را پیدا می کنیم.
- با داشتن cfm عبوری و نیز سرعت، قطر کانال بدست میآید که این عدد باید تصحیح شود. فرض کنید قطر کانال 11.5 اینچ باشد، که در حالت تصحیح به عدد 12 خواهیم رسید.
- حال با داشتن قطر تصحیح شده و نیز مقدار cfm، مجددا سرعت را حساب کرده و با مقادیر استاندارد چک میکنیم.
- با استفاده از داکتیلاتور و یا نرم افزار، براساس cfm، قطرو سرعت بدست آمده، حال افت فشار را چک میکنیم که در رنج افت فشار مجاز باشد.
بسیار پر محتوی می باشد
سلام
خداقوت
بسیار عالی و مختصر
پرمحتوا و بسیار کاربردی
تشکر مهندس جان