سیستم های دو لوله ای

ساختار سیستم های دو لوله ای

نامگذاری سیستم های دو لوله ای برای سیستم های اندکسیون ، فن کویل و پانل تشعشعی از شبکۀ توزیع آب استنتاج شده است. در سیستم های دو لوله ای ، یک لوله رفت و یک لولۀ برگشت وجود دارد. هر واحد یا فضای تهویه شده توسط آب ثانویه ای که با این سیستم توزیع می شود تغذیه می گردد. هوای تهویه شدۀ اولیه از دستگاه های مرکزی (هواسازها) تأمین می شود. طرح و نحوۀ کنترل درجه حرارت هوای اولیه و آب ثانویه باید چنان باشد که تمام اتاق های هر سیستم (یا منطقه اگر سیستم به منطقه های مستقل هوا و آب تقسیم شده است) بتواند در فصول سرمایش و گرمایش پاسخگوی نیازها باشد. ظرفیت سرمایش و گرمایش هر واحد برابر است با مجموع ظرفیت هوای اولیه و ظرفیت آب ثانویه در آن واحد.

مقدار هوای اولیه ثابت است و درجه حرارت آن برعکس درجه حرارت هوای بیرون تغییر می کند تا سرمایش مورد نیاز در فصل تابستان و فصول معتدل را تأمین کند. در هنگام زمستان ، هوای اولیه پیش گرم و با درجه حرارت تقریبی 50 درجه فارنهایت تغذیه می شود تا به عنوان یک منبع سرمایش عمل کند. تمام واحدهای اتاقی که در یک منطقۀ هوای دوباره گرم شدۀ اولیه قرار دارند باید چنان انتخاب شوند که وقتی درجه حرارت هوای اولیه برای تمام آنها یکسان است ، جوابگوی نیازها باشند.

کویل آب ثانویۀ (سرمایش-گرمایش) هر فضا توسط ترموستات کنترل می شود  و ظرفیت آن بین 0 تا 100 درصد تغییر می کند. آب ثانویه در تابستان و فصول معتدل ، سرد و در فصل زمستان ، گرم است. تمام اتاق های موجود در هر منطقۀ آب ثانویه باید با این درجه حرارت مشترک عملکرد رضایت بخشی داشته باشند.

محدودۀ ظرفیت مفید سیستم های دو لوله ای هوا-آب

محدودۀ ظرفیت مفید سیستم های دو لوله ای هوا-آب در شکل نشان داده شده است. در روزهای گرم تابستان که مقدار بارها از 25 تا 100 درصد ظرفیت سرمایش فضا تغییر می کند، این بارها می تواند برآورده شود.

در یک روز از فصول معتدل که درجه حرارت آن 50 درجه فارنهایت باشد، با بسته شدن مسیر کویل آب ثانویه و فقط استفاده کردن از هوای گرم اولیه می توان توسط کویل آب ثانویه تهیه کرد. در زمستان، با بستن کویل ثانویه و فقط استفاده از هوای سرد اولیه می توان مقدار اندکی سرمایش تولید کرد. بارهای اندک سرمایشی و تمام نیازهای گرمایشی را می توان با استفاده از هوای گرم ثانویه ارضاء کرد.

اجزاء بحرانی طرح

مهمترین اجزاء بحرانی طرح سیستم های دو لوله ای ، محاسبۀ مقدار هوای تازه و برنامۀ نهایی تنظیم درجه حرارت هوای اولیه است. در فصول معتدل، تمام اتاق ها نیاز دارند که مقدار اندکی گرما توسط هوای اولیه تأمین گردد. با استفاده از مفهوم نسبت هوای اولیه به هدایت در هر درجه که رابطۀ ثابتی بین مقدار هوای اولیه و نیازهای گرمایشی هر فضا ایجاد کند، می توان این نیاز جوابگو بود. نسبتA/T، درجه حرارت هوای اولیه و نقطۀ تبدیل وضعیت سیستم را معین می کند. درک این مفهوم برای طراحی و بهره برداری صحیح سیستم های دو لوله ای اهمیت دارد.

هدایت در هر درجه

گرمایش نسبی لازم برای هر فضا را از طریق محاسبۀ جریان هدایت حرارت به ازاء هر درجه اختلاف دما بین داخل فضا و هوای بیرون (با فرض پایدار بودن انتقال حرارت) به دست می آورند. این مقدار برابر است با جمع حاصلضرب های :

1 . ضریب انتقال حرارت شیشه در مساحت شیشه

2 . ضریب انتقال حرارت دیوار در مساحت دیوار

3 . ضریب انتقال حرارت بام در مساحت بام

نسبت جریان هوا به هدایت حرارت

نسبت A/T عبارت است از نسبت جریان هوای اولیه در یک فضا تقسیم بر مقدار هدایت حرارت در ازاء هر درجه.

تمام فضاهای موجود در یک منطقۀ مشترک هوای اولیه مشابه هوای باید تقریبا نسبت های A/T داشته باشند. نسبت آنها A/T نشان دهندۀ مقدار دوباره گرم کردن اولیه در فصول معتدل است. فضاهایی که مقدار نسبت طرح A/T بیشتر از مقدار نسبت) A/T است، در هنگام کم بودن بارهای سرمایش (محدودۀ درجه حرارت های طرح 70 تا 90 درجه فارنهایت بیش از حدّ سرد می شوند و فضاهایی که نسبت است (و A/T آنها کمتر از مقدار نسبت A/T است در هنگامی که درجه حرارت هوای خارج در محدودۀ ثانویه 40 تا 60 درجه فارنهایت هوای گرم و آب برای تأمین سرمایش سرد است) به حدّ کافی گرم نخواهند شد.

در هنگام محاسبۀ حداقل نسبت A/T هر فضا، از مقدار حداقل هوای اولیه ای که بتواند نیازهای تامین هوای تازه، رطوبت گیری و سرمایش تابستانی و زمستانی را تامین کند، استفاده شود. اگر در مناطق سردسیر، گرمایش فضا توسط هوای اولیه انجام می شود، ظرفیت گرمایشی نیز می تواند عامل تعیین کنندۀ مقدار هوای اولیه در سیستم های دولوله ای باشد.

در A/T مبنای طرح عبارت است از بزرگترین نسبت به دست آمده برای مقدار A/T و برای یکنواخت شدن نسبت A/T تمام فضاها، در صورت لزوم جریان هوای اولیه فضاها را افزایش می دهند. روش دیگر این است که را دارد فضایی را که بزرگترین نسبت مبنای A/T تحت نظر گرفته و مقدار نسبت در مقدار A/T طرح را با توجه به آن انتخاب کنید و سپس برای سایر فضاها، مقدار جریان هوای اولیه را از ضرب کردن این نسبت در ازاء هر A/T هدایت درجه برای سایر فضاها به دست آورید.

تغییرات بر مبنای یک حداقل مقدار بار فرضی

در هر نسبت باشد، A/T، برای اینکه درجه حرارت اتاق ( در هنگام حداقل بودن مقدار بار سرمایشی) برابر یا بیشتر از بین 72 درجه فارنهایت رابطۀ خاصی درجه حرارت هوای بیرون و درجه حرارت هوای اولیه وجود دارد. شکل نمایانگر این تغییرات بر مبنای یک حداقل مقدار بار فرضی (برابر با حاصلضرب 10 درجه فارنهایت در هدایت در هر درجه) برای اتاق است. هوای اولیه با درجه حرارت بیشتر از 122 درجه فارنهایت (در ورود به پایانه) به ندرت استفاده می شود. برای اتاق های بیمارستان و سایر کاربری هایی که در آنها باید کمترین درجه حرارت اتاق بیشتر باشد، و یا در فضاهایی که حتّی حداقل بار سرمایش نیز وجود دارد باید از دوباره گرمکن استفاده کرد.

گاهی موارد می توان از نسبت A/T عدول کرد. اگر ساختمان با مصالح از نوع سنگین ساخته شده و اثرات ذخیرۀ حرارت آن قابل ملاحظه است، می توان حداقل A/T را در 0.7 حداکثر مقدار A/T در نظر گرفت. هنگامی که از هوای اولیه گرم استفاده می شود، عملکرد گرمایشی کمتر از سیستم هایی که نسبت A/T یکسان دارند، رضایتبخش خواهد بود.

ملاحظات مربوط به درجه حرارت تبدیل وضعیت سیستم

گذر از وضعیت تابستانی به وضعیت فصول معتدل، به صورت تدریجی و از طریق افزایش درجه حرارت هوای اولیه انجام می شود، به گونه ای که همزمان با کاهش درجه حرارت هوای بیرون، اتاق هایی که اندکی بار سرمایش دارند بیش از حدّ سرد نشود. آب ثانویه در فصول معتدل و تابستان سرد خواهد بود. شکل نمایانگر سایکرومتریک سیکل کار تابستانی در نزدیکی درجه حرارت تبدیل وضعیت سیستم است. وقتی درجه حرارت بیرون بیشتر کاهش یابد، به درجه حرارت تبدیل وضعیت سیستم خواهیم رسید. در این صورت، سیستم آب ثانویه می تواند به حالت آبگرم کننده تغییر وضعیت داده و برای گرمایش استفاده شود.

اگر برای بالابردن درجه حرارت تبدیل وضعیت سیستم، مقدار هوای اولیۀ برخی از فضاها را افزایش می دهید، این امر بر نسبت A/T منطقه هایی که دوباره گرمکن دارند تأثیر خواهد گذارد. در این صورت شاید لازم باشد مقدار هوای اولیه برای سایر فضاهای موجود در آن منطقه تنظیم شود تا نسبت A/T یکنواخت گردد.

در یک طرح خوب، باید پیش بینی شود که سیستم بتواند با آب ثانویۀ سردکننده و گرم کننده در حدود 15 تا 20 درجه فارنهایت کمتر از نقطۀ تبدیل وضعیت سیستم، به خوبی کار کند. این محدوده اجازه می دهد که وقتی درجه حرارت هوای بیرون افزایش می یابد و از درجه حرارت تبدیل وضعیت روزانه بیشتر می شود، سیستم بتواند با هوای گرم اولیه و آب سرد ثانویه کار کند تبدیل به وضعیت آبگرم کننده فقط محدود به زمانی است که هوا بسیار سرد و مدید باشد.

منطقه بندی

یک سیستم دو لوله ای یک منطقه ای که خوب طراحی شده باشد می تواند درجه حرارت را در تمام جبهه های ساختمان و در تمام فصول سال به خوبی کنترل کند. با استفاده از روش های منطقه بندی می توان هزینه های اولیه و بهره برداری را کاهش داد. این روش ها عبارتند از:

1 . منطقه ای کردن هوای اولیه که اجازه می دهد برای جبهه های مختلف ساختمان از نسبت های A/T متفاوت استفاده شود.

2 . منطقه ای کردن هوای اولیه که اجازه می دهد اثرات تابش خورشید، با تغییر دادن درجه حرارت هوای اولیه جبران شود.

3 . منطقه ای کردن هوا و آب که این امکان را فراهم می سازد که برای جبهه های مختلف ساختمان، درجه حرارت تبدیل وضعیت از تابستانی به زمستانی را متفاوت در نظر گرفت.

تمام فضاهای موجود در هر منطقۀ هوای اولیه باید نسبت A/T یکسان داشته باشند. غالبا نسبت کمترین A/T برای فضاهای جبهه های مختلف ساختمان با یکدیگر تفاوت دارند. بنابراین اگر یک منطقۀ دربرگیردندۀ ضلع های مختلف ساختمان باشد، لازم است مقدار هوای اولیه موجود در برخی اضلاع افزایش یابد. مقدار تغذیۀ هوای اولیه به واحدهای پایانه واقع در جبهه های شمالی، شمال شرقی و شمال غربی ساختمان را می توان کاهش داد. برای این کار باید آنها را به عنوان یک منطقۀ هوای اولیه درنظر گرفت و نسبت A/T و ظرفیت دوباره گرمکن را متفاوت با سایر منطقه ها درنظر گرفت. مقدار هوای اولیه هرگز نباید از حداقل هوای تازۀ مورد نیاز کمتر باشد.

قله بار سرمایش

قله بار سرمایش برای جبهه جنوبی ساختمان در ماه های فصول پاییز و زمستان رخ می دهد که درجه حرارت هوای بیرون کم است. اگر الگوی سایۀ ساختمان ها و موانع مجاور بر روی ساختمان موردنظر، در حال حاضر یا آینده مشخص نیست، منطقه ای کردن هوای اولیه بر مبنای جهت تابش خورشید موجب خواهد شد مقدار هوا و اندازۀ کویل واحدهای پایانۀ واقع در جبهه جنوبی ساختمان کاهش یابد. منطقه ای کردن هوای اولیه موجب کاهش ظرفیت دوباره گرمکن هوای اولیه و ظرفیت تبرید آب ثانویه می شود و در نتیجه، مقدار هزینه های بهره برداری برای تمام جبهه های ساختمان کاهش می یابد.

وقتی توزیع هوا و آب منطقه ای شود، فضاهای جبهه های شمالی، شمال شرقی و شمال غربی ساختمان (هنگامی که درجه حرارت هوای بیرون تا 60 درجه فارنهایت است) می تواند در سیکل زمستانی و با آب ثانویۀ گرم کار کند و در هزینه های بهره برداری صرفه جویی شود. سیستم هایی که منطقه بندی آب ثانویۀ آنها به صورت مشترک و عمومی است، باید با آب ثانویۀ سرد کار کنند تا بتوان فضاهای واقع در جبهۀ جنوبی ساختمان را سرد کرد. در این صورت، می توان مقدار هوای اولیه را کمتر در نظر گرفت زیرا نسبت های A/T متفاوت خواهند بود. به این ترتیب، در هزینه های تبرید و دوباره گرمکن ها صرفه جویی می شود.

کنترل شرایط اتاق

هنگامی که درجه حرارت اتاق در فصل تابستان افزایش می یابد، ترموستات باید مقدار جریان آبسرد ثانویه را افزایش دهد. در فصل زمستان با افزایش درجه حرارت اتاق، باید ترموستات مقدار آبگرم ثانویه را کم کند. تغییر شرایط آب ورودی به کویل واحد از حالت آبسرد کننده به آبگرم کننده نیازمند تغییر عکس العمل سیستم کنترل درجه حرارت اتاق است. در سیستم های فاقد تبدیل وضعیت نیازی نیست این کار انجام شود، مگر اینکه بخواهیم در هنگام خاموش بودن سیستم پمپاژ از گرمایش ثقلی (طبیعی) استفاده می کنیم.

مشخصه های سیستم دولوله ای هوا-آب عبارتند از :

1 . معمولا هزینه های تهیه و نصب سیستم های دو لوله ای کمتر از سیستم های چهار لوله ای است.

2 . توانایی سیستم های دو لوله ای در هنگام تغییرات زیاد بارها، کمتر از سیستم چهار لوله ای است و دامنۀ انتخاب درجه حرارت اتاق محدودتر است.

3 . هزینه های بهره برداری سیستم های دو لوله ای بیشتر از سیستم چهار لوله ای است.

4 . کارکردن و کنترل سیستم های دارای تبدیل وضعیت از تابستانی به زمستانی، مشکلاتی را به همراه دارد و باید از کارکنان ماهرتری استفاده شود.

منبع : کتاب تاسیسات ساختمان – مهندس کاشانی حصار

مطالعه بیشتر ⇐ کنترل ظرفیت فن کویل