در طراحی سیستم های آبی می توان از گونه های مختلف مدار لوله کشی استفاده کرد. عواملی چون شکل و پیکر بندی ساختمان ، جنبه های اقتصادی ، صرفه جویی در مصرف انرژی ، ماهیت بارها ، بارهای جزئی و الزامات مربوط به آن و … بر تعیین نوع مدار لوله کشی مؤثر هستند.
هر سیستم لوله کشی یک شبکه است که هر چه گسترده تر باشد، درک و تحلیل و کنترل آن پیچیده تر خواهد بود. بنابراین هدف اصلی در طراحی، سادگی سیستم است. شبکه های توزیع بار به چهار گروه اصلی تقسیم می شوند.
- کاملا سری
- سری های انشعابی
- موازی با برگشت مستقیم
- موازی با برگشت معکوس
مدار سری در لوله کشی سیستم های آبی :
در شکل زیر یک مدار سری ساده نشان داده شده است.
مزیّت بارهای سری این است که هزینه های لوله کشی آنها کمتر و افت درجه حرارتشان بیشتر می باشد و بنابراین قطر لوله ها کوچکتر و مصرف انرژی کمتر خواهد بود. عیب این سیستم این است که مدارهای مختلف را نمی توان به طور جداگانه کنترل کرد. کاربرد مدارهای سری محدود به سیستم های تشعشعی ساختمان های مسکونی و تجاری کوچک می باشد.
شکل زیر یک نمونه طرح مدار سری که دارای دو منطقۀ مختلف است را نشان می دهد.
سری های انشعابی در لوله کشی سیستم های آبی :
در اینگونه مدارها، بخشی از جریان خطوط اصلی (با استفاده از سه راهی های خاص) از درون دستگاه های تأمین کننده بار (معمولا تجهیزات تشعشعی) که افت فشار آنها کم است عبور می کند. این سیستم منحصرا برای سیستم های گرمایشی و تهویه ساختمان های مسکونی و تهویه ساختمان های تجاری کوچک استفاده می شود.
در شکل زیر مدار یک لوله ای انشعابی نشان داده شده است.
برای هر واحد ترمینال یک سه راه انشعابی بر روی خطوط اصلی رفت و برگشت نصب می شود. یکی از این سه راهی های از نوع خاص است و هنگام منحرف کردن بخشی از جریان برای مصرف کننده، در مسیر جریان اصلی افت فشار ایجاد می کند. سه راه انشعابی دیگر (مسیر برگشت) معمولا برای سیستم های تغذیه واحدهایی که بالاتر از خط اصلی باشند مناسب است. برای غلبه بر فشارهای حرارتی در واحدهایی که پایین تر از خط اصلی هستند، از اتصالات (سه راهی های مسیر رفت و برگشت) مخصوص باید استفاده کرد. برای اطلاع از مقدار گذر جریان و افت فشار این سه راهی ها می بایستی با کارخانۀ سازنده مشورت کرد.
سیستم انشعابی یک لوله ای در لوله کشی سیستم های آبی :
در سیستم انشعابی یک لوله ای می توان هر واحد حرارتی را به صورت دستی یا خودکار کنترل کرد. استفاده از کنترل دو وضعیتی روشن – خاموش نسبت به کنترل های تدریجی ارجح است زیرا افت فشار مجاز شیر کنترل در مسیر انشعابات بسیار کم است. هزینه های این سیستم بیشتر از سیستم های سری است زیرا تعداد زیادی انشعاب و اتصالات (از جمله سه راهی های خاص) مورد نیاز خواهد بود. چون سرعت آب در داخل دستگاه های حرارتی کم است، برای هر دستگاه باید شیر هواگیری دستی پیش بینی کرد. به دلیل محدودیت های ذکر شده، معمولا طول مسیر و مقدار بار قابل انتقال با مدارهای یک لوله ای بسیار اندک است.
در شبکه های انشعابی چون فقط بخشی از جریان اصلی از درون دستگاه های حرارتی می گذرد، بنابراین مقدار تغییرات افت فشار و گذر جریان (در اثر کنترل مقدار بار) کمتر از سایر شبکه هاست. وقتی دو یا چند مدار یک لوله ای به دو خط اصلی رفت و برگشت متصل شوند، شاید نیاز باشد سیستم به طور مکانیکی متعادل گردد. پس از متعادل کردن سیستم، باید جریان مناسب و لازم به هر کدام از مدارهای یک لوله ای برسد تا اطمینان یابید که جریانی که به بارها می رسد مناسب و کافی خواهد بود.
استفاده از سیستم پمپاژ ترکیبی در لوله کشی سیستم های آبی :
برای سیستم های آموزشی و تجاری بزرگتر که دارای چند منطقه هستند می توان از سیستم پمپاژ ترکیبی نیز استفاده کرد. (شکل زیر)
دقت کنید که وقتی در مدارهای سری از پمپاژ ترکیبی استفاده می کنید، لازم نیست مجموع ظرفیت پمپ های متصل به بار حتما برابر با ظرفیت پمپ سیستم باشد. مثلا اگر دبی پمپ Lp-1 کمتر از دبی پمپ sp-1 باشد، اختلاف درجه حرارت بار 1 بیشتر از اختلاف درجه حرارت بین دو نقطۀ A و B در مدار اصلی است (یعنی در لولۀ مشترک از A به B خواهد بود). از سوی دیگر، اگر ظرفیت پمپ Lp-2 برابر با ظرفیت پمپ سیستم sp-1 باشد، افت درجه حرارت در بار 2 و افت درجه حرارت در مدار اصلی (بین نقاط C و D) با یکدیگر برابر خواهند بود و از لولۀ مشترک جریان عبور نمی کند. اگر بیشتر از باشد، در نقطۀ E اختلاط صورت می گیرد و درجه حرارت ورود به پمپ Lp-3 (در صورتیکه سیستم گرمایش باشد) کمتر از درجه حرارت نقطۀ D در مدار اصلی خواهد بود.
بنابراین وقتی در مدارهای سری از پمپ های بار با پمپ های ترکیبی استفاده می شود، گزینه های متفاوتی را می توان در طراحی انتخاب کرد. هر کدام از بارهای نشان داده شده در شکل بالا می تواند یک شبکه یا مدار لوله کشی کامل باشد.
مدار موازی در لوله کشی سیستم های آبی :
این نوع شبکه متداول ترین شبکۀ مورد استفاده در سیستم های آبی است زیرا درجه حرارت ورود آب به تمام بارها یکسان خواهد بود. شبکه های موازی به دو نوع برگشت مستقیم و برگشت معکوس تقسیم بندی می شوند (شکل زیر).
در سیستم های با برگشت مستقیم ، مجموع طول مسیر رفت و برگشت برای انشعابات مساوی نخواهد بود و ممکن است توازن و تعادل مقدار گذرهای جریان را برهم زند. در سیستم بازگشت معکوس، طول لوله کشی برای تمام انشعابات برابر است.
استفاده از لوله کشی با برگشت مستقیم زمانی موفقیت آمیز است که طراح برای مقابله با عدم توازن و تعادل گذرهای جریان یک کدام از تمهیدات زیر را در طرح پیش بینی کرده باشد:
- افت فشار مدارهای فرعی نزدیک را بیشتر از مدارهای فرعی دورتر درنظر گرفته باشد.
- به حداقل رساندن افت فشار شبکۀ لوله کشی توزیع (در حالت حدّی، وقتی افت فشار لوله کشی توزیع برابر با صفر و افت فشار درون بارها نیز مساوی باشند، سیستم ذاتا متعادل و متوازن خواهد بود).
- به کار بردن تجهیزات متعادل کننده و اندازه گیری در هر یک از مدارهای انشعابی یا مصرف کننده ها.
- استفاده از شیرهای کنترلی با افت فشار زیاد برای مصرف کننده ها.
منبع : کتاب تاسیسات ساختمان – مهندس کاشانی حصار
مطالعه بیشتر ⇓