محاسبه بار سرمایشی

در این مقاله قصد داریم تا نحوه محاسبه بار سرمایشی (برودتی) ساختمان ها را با 4 فرمول سرانگشتی آموزش دهیم. برای محاسبه بار برودتی هم از نرم افزار (به صورت دقیق) و هم از فرمول های سرانگشتی (برای برآورد اولیه و حدودی) استفاده می شود که بحث نرم افزار بسیار تخصصی و گسترده بوده که در قالب این مقاله نمی گنجد و ما اینجا تنها به تخمین اولیه و حدودی می پردازیم.

محاسبه بار سرمایشی (برودتی) ساختمان ها با 4 فرمول سرانگشتی

1 . محاسبه مساحت مفید ساختمان ها

در اینجا مساحت مفید یعنی مجموع مساحت بخش های مفیدی که برای تهویه مد نظر قرار می گیرد که عبارت است از مجموع مساحت کل ساختمان منهای مساحت بخش هایی مانند حمام، سرویس های بهداشتی، سطح اشغال شده توسط ستون ها و دیوارها و هر نوع فضای دیگری که قرار نیست تهویه شود.

مثال:

برای مثال فرض کنید که یک آپارتمان مسکونی 24 واحدی دارید که مساحت هر واحد آن 230 متر مربع است (در مجموع 5520 متر مربع غیر مفید) و وقتی که مساحت سرویس های بهداشتی، حمام ها، انباری، ستون ها، دیوارها و غیره را از هر واحد آن کم می کنیم، 190 متر مربع مفید باقی می ماند (در مجموع 4560 متر مربع مفید) که باید تهویه شود.

2 . تعیین ضریب بر اساس اقلیم و نوع کاربری

برای محاسبه سرانگشتی بار برودتی ساختمان ها از یک فاکتور به اسم ضریب استفاده می کنیم.

• نقش نوع کاربری:

دو ساختمان 1000 متر مربعی که یکی از آنها کاربری مسکونی و دیگری کاربری اداری دارد را در نظر بگیرید. در ساختمان اداری معمولا تعداد افراد بیشتری نسبت به ساختمان مسکونی در هر متر مربع حضور دارند و همچنین کامپیوترها و دستگاه های ایجاد کننده حرارت نیز بیشتر است. از طرفی به خاطر باز و بسته شدن زیاد درب ها، شاهد نفوذ هوای گرم بیشتری به داخل اتاق ها در فصل تابستان هستیم و بنابرین یک ساختمان اداری نسبت به یک ساختمان مسکونی (با مساحت یکسان) بار سرمایشی بیشتری دارد (یعنی مقدار گرمایش بیشتری باید خارج شود تا به دمای مطلوب برسیم) و اینجاست که ما بر اساس نوع کاربری، یک ضریب به فرمول محاسبه بار برودتی اضافه می کنیم که ضریب ساختمان اداری از مسکونی بیشتر است.

• نقش اقلیم:

دو ساختمان با کاربری ورزشی و با مساحت ها و ارتفاع سقف های یکسان را در نظر بگیرید که در دو شهر متفاوت کشورمان (برای مثال یکی در شهر زیبای سنندج و یکی هم در شهر زیبای شاهرود) قرار دارند و برای هر دو آنها از یک سیستم سرمایشی با ظرفیت های مشابه استفاده می شود. سنندج نسبت به شاهرود در تابستان ها دمای پایین تری دارد و همچنین ارتفاع شهر سنندج نسبت به سطح دریا با شهر شاهرود متفاوت است. دستگاه سرمایشی نصب شده در شهر شاهرود که در دمای محیطی بالایی کار می کند نسبت به دستگاهی که در سنندج نصب شده، تحت فشار بیشتری قرار می گیرد و باید با توان بالاتری کار کند تا دمای هوای داخل را به حد مطلوب برساند. بنابرین بر اساس اقلیم و آب و هوای هر شهری، یک ضریب به فرمول محاسبه بار سرمایشی اضافه می شود که ضریب شهرهای با اقلیم گرمتر نسبت به شهرهای سردسیر، بیشتر است.

ما اقلیم های ایران را مطابق نقشه بالا به 4 اقلیم کلی تقسیم می کنیم.

• اقلیم سرد یا معتدل (ناحیه آبی رنگ)
• اقلیم معتدل و مرطوب (ناحیه سبز رنگ)
• اقلیم گرم و خشک (ناحیه زرد رنگ)
• اقلیم گرم و مرطوب یا همان حاره ای (ناحیه قرمز رنگ)

حالا به صورت حدودی و با یک تخمین تجربی تقریبا مشابه با خروجی های نرم افزار، نقش این دو فاکتور را به صورت خلاصه شده و به صورت یک ضریب در جدول زیر مشاهده می کنید. چون این ضرایب تقریبی بوده، ممکن است در مراجع مختلف با اعدادی کمی متفاوت تر بیان شود ولی در کل، یک برآورد اولیه با تقریب نسبتا قابل قبول در اکثر پروژه ها به ما می دهد.

مثال:

مطابق جدول بالا، اگر یک ساختمان مسکونی در شهری مانند کرمان (اقلیم گرم و خشک) باشد باید ضریب آن را حدودا 500 در نظر بگیریم.

3 . فرمول محاسبه بار سرمایشی ساختمان 

سومین فرمول از 4 فرمول سرانگشتی برای محاسبه بار برودتی ساختمان ها فرمول زیر است:

مساحت مفید * ضریب = بار سرمایشی ساختمان بر حسب بی تی یو بر ساعت

4 . تبدیل واحد

و در آخرین مرحله محاسبه بار سرمایشی (برودتی) ساختمان ها با 4 فرمول سرانگشتی به موضوع تبدیل واحد می پردازیم.

• برای تبدیل بی تی یو بر ساعت (Btu/h) به تن تبرید (Rt) کافیست آن را بر عدد 12000 تقسیم کنیم.
• برای تبدیل بی تی یو بر ساعت (Btu/h) به کیلو کالری بر ساعت (Kc/h) کافیست آن را در عدد 0.252 ضرب کنیم.

برای اینکه بهتر با مفهوم Btu/h آشنا شوید و تبدیل واحدهای آن را دقیق تر بدانید، پیشنهاد می کنیم که این مقاله ⇐ بی تی یو را مطالعه بفرمایید.

تا اینجا با نحوه محاسبه بار سرمایشی (برودتی) ساختمان ها با 4 فرمول سرانگشتی آشنا شدیم و قبل از محاسبه بار سرمایشی ساختمان (به صورت دقیق تر و توسط نرم افزار) نیاز داریم اطلاعاتی در موارد زیر بدست بیاوریم :

1 . شرایط جغرافیایی و منطقه ای

2 . شرایط آب و هوایی خارج از ساختمان (دما ، رطوبت و غیره)

3 . مشخصات ساختمان (جنس مصالح ، هندسه و معماری و غیره)

4 . جهت ساختمان ، سایه ها و غیره

5 . شرایط طرح داخل و محدوده آسایش استفاده کنندگان

6 . نحوه بهره برداری و پروفیل زمانی استفاده از سیستم سرمایشی

7 . و پارامترهای دیگری چون منابع انرژی در دسترس ، سیستم تهویه مورد استفاده و … برای محاسبه بار سرمایشی

معیارهای طراحی و محاسبه انواع بار سرمایشی

علاوه بر محاسبه بار برودتی سرانگشتی که بررسی کردیم، برای محاسبات دقیق تر توسط نرم افزار باید اطلاعات بارهای خارجی و داخلی را داشته باشیم.

بارهای خارجی :

1 . بار تشعشعی پنجره ها ناشی از تابش نور آفتاب به داخل (Windows Solar)

2 . بار هدایتی پنجره ها (Windows Conduction)

3 . بار هدایت و تشعشع جداره ها و سقف (Walls and Roof)

4 . بار ناشی از تهویه (Ventilation)

بارهای داخلی :

1 . بار افراد حاضر (People)

2 . بار تجهیزات روشنایی (Lights)

3 . بار تجهیزات گرمازا (Equipment)

برای مثال سهم هر یک از انواع بار سرمایشی برای یک ساختمان خاص ، مطابق نمودار زیر است :

با داشتن این اطلاعات و توسط نرم افزارهای مهندسی تخصصی می توان بار برودتی مورد نیاز هر ساختمانی را به طور دقیق محاسبه کرد.

انتخاب سیستم سرمایشی مناسب

بعد از اینکه به محاسبه سرانگشتی بار برودتی ساختمان ها با 4 فرمول پرداختیم و اطلاعاتی نیز در زمینه محاسبات دقیق تر توسط نرم افزار کسب کردیم، اکنون باید با انواع سیستم های سرمایشی آشنا شویم.

تقسیم بندی سیستم های سرمایشی عبارت اند از :

1 . تقسیم بندی بر اساس سیال عامل

1 . 1 . سیستم های آبی مانند چیلر و بویلر متصل به فن کویل (دستگاه هایی که آب سرد و گرم را در بیرون از ساختمان ایجاد و با لوله کشی به دستگاه توزیع کننده هوای سرد و گرم در داخل ساختمان ارسال می کنند)

1 . 2 . سیستم های هوایی مانند دستگاه هواساز (دستگاه هایی که هوای سرد و گرم را با کانال کشی در قسمت های مختلف ساختمان توزیع می کنند)

1 . 3 . سیستم های ترکیبی آبی و هوایی

1 . 4 . سیستم های انبساط مستقیم DX مانند دستگاه های GHP و VRF

آشنایی با انواع فن کویل ها و طرز کار و ویژگی های آنها در این مقاله ⇐ انواع فن کویل

تقسیم بندی بر اساس تجهیزات مولد

2 . 1 . تجهیزات مولد مرکزی

• چیلر تولید کننده آب سرد (ایجاد کننده آب سرد)
• بویلر تولید کننده آب گرم (ایجاد کننده آب گرم)
• روف تاپ پکیج گرمایشی و سرمایشی
• VRF و GHP گرمایشی و سرمایشی
• و غیره

2 . 2 . تجهیزات مولد واحدی

• اسپیلت
• داکت اسپیلت یا همان اسپلیت کانالی
• مینی چیلر
• و غیره

3 . تقسیم بندی بر اساس سیکل کاری

3 . 1 . دستگاه های مبتنی بر سرمایش تبخیری

• کولرآبی
• ایرواشر
• دستگاه زنت
• اکونوپک

3 . 2 . دستگاه های مبتنی بر سیکل تبرید تراکمی

• چیلر تراکمی که خود به دو بخش عمده چیلر تراکمی آب خنک و چیلر تراکمی هوا خنک تقسیم می شود.
• مینی چیلر
• اسپیلت
• داکت اسپیلت
• پکیج روف تاپ یا همان روفتاپ پکیج
• دستگاه های VRF و GHP

مطالعه بیشتر درباره اجزا، طرز کار و مزایای VRF ها در این مقاله ⇐ VRF

مطالعه بیشتر درباره ساختار، کاربردها و مزایا و معایب سیستم GHP در این مقاله ⇐ GHP

برخی از مهمترین ویژگی های چیلر تراکمی هوا خنک (هوایی) عبارت است از :

کمپرسور آن بسته به ظرفیت ممکن است از نوع اسکرال، اسکرو یا سیلندر پیستونی باشد.

عمل کندانسینگ توسط جریان هوا انجام می شود.

نیاز به برج خنک کننده ندارد.

در فضای باز در معرض هوای آزاد نصب می شود.

مطالعه بیشتر درباره چیلرهای تراکمی هوا خنک در این متن ⇐ چیلر هوایی

برخی از مهمترین ویژگی های چیلر تراکمی آب خنک (آبی) عبارت است از :

معمولا در ظرفیت های بالاتر از 70 تن تبرید استفاده می شود.

عمل کندانسینگ توسط جریان آب خنک کننده انجام می شود.

نیاز به برج خنک کننده دارد.

در فضای بسته درون موتورخانه نصب می شود.

برای مناطق مرطوب که امکان استفاده از برج خنک کننده وجود ندارد، مناسب نیست.

مطالعه بیشتر درباره طرز کار، مزایا و کاربردهای نوع آب خنک در این مقاله ⇐ چیلر تراکمی آب خنک

3 . 3 . دستگاه های مبتنی بر سیکل تبرید جذبی

• چیلر جذبی تک اثره
• چیلر جذبی دو اثره

4 . تجهیزات توزیع کننده هوای سرد و گرم همراه با فیلتراسیون و کنترل رطوبت

• سیستم هواساز
• فن کویل ها

آشنایی بیشتر با اجزا، نحوه کار و ویژگی های هواسازها در این مقاله ⇐ سیستم هواساز

جهت کسب اطلاعات بیشتر درباره انواع سیستم های تهویه مطبوع، انتخاب مناسب ترین سیستم برای ساختمان خود و نیز استعلام قیمت دستگاه ها با مهندسان ما تماس بگیرید.

مهندس احمدی (تهویه مطبوع ماخ) : 09127675117 – 09194427470

مهندس خورانی (تهویه مطبوع ماخ) : 09191639363