تاسیسات گرمایشی و سرمایشی ساختمان

تاسیسات گرمایشی و سرمایشی ساختمان

انتخاب صحیح سیستم های سرمایشی و گرمایشی

انتخاب صحیح سیستم های سرمایشی و گرمایشی ، مهمترین قسمت بخش طراحی تاسیسات مکانیکی ساختمان است.

به طوریکه اگر تمامی محاسبات دیگر از قبیل محاسبات بار ساختمان ، لوله کشی ها و غیره به درستی انجام شده باشند ولی در نهایت دستگاه های سرمایشی و گرمایشی به طرز درستی انتخاب نشوند کل تاسیسات مکانیکی ساختمان تحت الشعاع قرار گرفته و نتیجه موردنظر به دست نخواهد آمد. به طور کلی منظور از انتخاب صحیح یک سیستم در نظر گرفتن دو جنبه ی فنی و اقتصادی آن است.

بدین مفهوم که یک انتخاب صحیح انتخابی خواهد بود که علاوه بر لحاظ کردن جنبه های اقتصادی در آن بتواند به جهت فنی و تکنیکی نیز پاسخگوی نیازهای ساختمان باشد. به عنوان مثال سیستم های سرمایش تبخیری جهت ایجاد درجه حرارت های پایین مناسب نیستند و یا ممکن است دستگاهی از قبیل پکیج هوایی انبساط مستقیم به جهت بار سرمایشی به درستی انتخاب شده باشد ولی به جهت مقدار هوادهی دارای مشکل باشد ، در این صورت نخواهد توانست نیازهای ساختمان را بر آورد نماید.

بنابراین برای یک انتخاب صحیح باید پارامترهای مختلفی موردتوجه قرار گیرد. در این قسمت انتخاب صحیح سیستم های کمپرسوری تولید برودت نظیر چیلرها و پکیج ها بیشتر مورد نظر هستند. برای انتخاب درست این سیستم ها باید به 2مفهوم زیر توجه شود :

 منظور از بار سرمایشی واقعی،باری است که از اجزای مختلف ساختمان نظیر جدارهای خارجی ، نفوذ هوا ، منابع داخلی و غیره ایجاد می شود .

 منظور از بار سرمایشی اسمی (Nominal) : ظرفیت اسمی دستگاه است بطوریکه بتواند پاسخگوی مقدار بار واقعی ساختمان باشد .

بنابراین همواره بار اسمی (ظرفیت دستگاه) از بار واقعی (بار ساختمان) بیشتر خواهد بود ولی نکته این لست که چه مقدار بیشتر؟

در واقع طراح باید بتواند با محاسبه مقدار بار ساختمان ، ظرفیت اسمی دستگاه را به گونه ای انتخاب نماید که توانایی پاسخگویی نیاز سرمایشی ساختمان را داشته باشد و از آنجا که بار سرمایشی یک کمیت متغیر با زمان است دستگاه انتخاب شده باید در هر زمان نیاز واقعی ساختمان  را برطرف سازد .

انتخاب دستگاه بزرگتر موجب کاهش عمر دستگاه شده و هزینه های اولیه و جاری آن را نیز خواهد افزود. از طرف دیگر انتخاب دستگاه کوچکتر باعث می شود دستگاه هنگامی که ساختمان بیشترین بار سرمایشی را دارد ; توانایی تامین این بار را نداشته باشد. عواملی که باید در نظر گرفته شوند تا با داشتن بار واقعی  ساختمان ; ظرفیت اسمی دستگاه را به دست آورد ، عبارتند از :

   افت ها و اصطکاک هایی که به واسطه لوله کشی انجام شده در دستگاه و یا عایق نامناسب آن ایجاد می شود.

    کیفیت ساخت دستگاه و مواد مصرفی در ساخت آن .

   مقدار درجه حرارت سوپرهیت مبرد بعد از اپراتور و در ورود به کمپرسور.

  مقدار درجه حرارت سابکول مبرد بعد از کندانسور و در ورود به شیر انبساط.  

دو عامل آخر در تعیین ظرفیت دستگاه بسیار مهم اند. معمولا روند انتخاب یک دستگاه به این گونه است که طراح پس از محاسبه بار سرمایشی (بار واقعی) به کاتالوگ سازنده مورد نظر مراجعه نموده و ظرفیت دستگاه را انتخاب می نماید . در کاتالوگ های سازندگان برای انتخاب دستگاه ها معمولا سه پارامتر زیر وجود دارد :

درجه حرارت طرح خارج که کندانسور هوایی دستگاه باید در آن کار کند.

درجه حرارت مورد نظر برای طرخ داخل که باید توسط دستگاه تامین شود .

ظرفیت دستگاه در شرایط فوق.

بنابراین معمولا طراح با در دست داشتن ظرفیتی که از دستگاه انتظار دارد و با مشخص بودن درجه حرارت های طرح داخل و خارج مدل دستگاه و به عبارتی ظرفیت اسمس آن را مشخص می نماید در حالی که با تغییر درجه حرارت های سوپرهیت و سابکول در دستگاه قطعا ظرفیتی که میتوان از دستگاه به دست آورد متفاوت خواهد بود.

هدف از سوپرهیت نمودن (فوق گرم کردن) گاز مبرد در خروجی اوپراتور آسیبی است که بخار اشبلع مبرد به کمپرسور وارد می نماید. به عبارت دیگر ظرفیت های برودتی که برای یک دستگاه در درجه حررت های طراحی مختلف داخل و خارج در کاتالوگ های سازندگان ارایه می شود ; با این فرض است که اولآ حالت ترمودینامیکی گاز مبرد خروجی از اپراتور دستگاه بخار اشباع بوده و ثانیا حالت ترمودینامیکی مایع مبرد خروجی از کندانسور دستگاه مایع اشباع است . در حالیکه در عمل اگر گاز خروجی از اپراتور در حالت بخار اشباع باشد،پس از برخورد این بخار با تیغه ها یا جدار های کمپرسور که با سرعت بالایی در حال حرکت هستند ، رطوبت موجود در بخار اشباع موجب خوردگی کمپرسور شده و در ضمن راندمان کمپرسور را نیز کم خواهد کرد .

بنابراین باید مبرد خروجی از اوپراتور به حالت سوپرهیت شده و سپس وارد کمپرسور گردد.

سوپرهیت کردن گاز مبرد خروجی از اوپراتور را می توان با افزایش طول لوله های اوپراتور و یا توسط یک مبدل حرارتی که در خط ساکشن قرار دارد انجام داد. به طور کلی هر 10 درجه سوپرهیت نمودن گاز مبرد خروجی از اپراتور موجب افزایش یک تا سه درصدی ظرفیت کمپرسور می شود . همچنین ظرفیت های مندرج در کاتالوگ های سازندگان بر این اساس است که حالت ترمودینامیکی مبرد خروجی از کندانسور مایع اشباع است ; در حالیکه در عمل اگر مایع اشباع از کندانسور خارج و وارد شیر انبساط شود ممکن است در نتیجه کاهش فشاری که در شیر انبساط ایجاد می شود به طور ناگهانی به بخار تبدیل شود که باعث کاهش راندمان سیکل تبرید و خرابی شیر انبساط می شود. بنابر این همواره دستگاه به گونه ای طراحی می شود که حالت ترمودینامیکی واقعی خروجی مبرد از کندانسور ، مایع مادون سرد (سابکول ) باشد . مادون سرد کردن مبرد می تواند از یکی از دو طریق افزایش طول لوله های کندانسور و یا مبدل حرارتی در خط ساکشن دستگاه انجام شود . به طور کلی به هزای هر یک درجه مادون سرد کردن مبرد خروجی از کندانسور ; ظرفیت کمپرسور پنج درصد افزایش می یابد.

علاوه بر عوامل فوق افت فشار و دما در خطوط مکش و دهش نیز موجب تغییر ظرفیت دستگاه می شود . معمولا افت تقریبی مجاز سیستم لوله کشی سیکل تبرید معادل دو درجه فارنهایت می باشد.