محاسبات آبگرم بهداشتی ( آبگرم مصرفی)

در این مقاله محاسبات مربوط به آبگرم بهداشتی از قبیل حجم مخزن و بار حرارتی مورد نیاز برای آب گرم را بررسی خواهیم کرد.

لازم به ذکر است در حالت استفاده از پکیج شوفاز دیواری بجای موتورخانه نیاز به انجام این محاسبات نمی باشد چرا که توان و ظرفیت حرارتی مورد نیاز برای آب گرم بهداشتی در پکیج های شوفاژ دیواری به صورت پیش فرض بوده و قابل تغییر نمی باشد.

وحید یغمائی

نویسنده مقاله

وحید یغمائی

پیش نیاز مقاله

ندارد

برای محاسبه بار حرارتی که بابت تهیه آب گرم بهداشتی ساختمان به پکیج یا دیگ تحمیل می شود، ابتدا درجه حرارت و مقدار آب گرم بهداشتی ساختمان تعیین می گردد.

دمای آب گرم بهداشتی:

برای آب گرم بهداشتی، تنها در برخی از موارد، دمای بالاتر از ۱۶۰ درجه فارنهایت به کار می رود. جدول زیر، دمای آب گرم را برای بعضی از مصارف نشان می دهد. در محاسبات بار حرارتی آب گرم بهداشتی در ساختمانهای معمولی، اغلب دمای آب ورودی به آبگرمکن (آب شهر) برابر ۶۰ درجه فارنهایت و دمای آب گرم خروجی ۱۴۰ درجه  در نظر گرفته می شود.

نوع مصرف دمای آبگرم بهداشتی (درجه فارنهایت)
شیر دستشویی یا ظرفشویی ۱۲۵
حمام ۱۰۰-۱۰۵
گاراژها (برای شستشوی اتومبیل) ۷۵-۸۵
۱۴۰-۱۶۰ ۱۵٪
شستشوی پشم و ابریشم ۹۲-۹۸
شستشوی پنبه و کتان ۱۲۰-۱۲۵
استخر شنا ۷۰-۸۰

مقدار آب گرم بهداشتی و ظرفیت آبگرمکن:

تعیین میزان واقعی مصرف آب گرم بسیار دشوار است، زیرا بسته به عادات و فرهنگ مناطق مختلف متغیر است. بنابراین جداول خارجی را مبنای محاسبات خود قرار داده و مشاهدات شخصی نیز در این امر دخالت داده میشود. قبل از استفاده از این جداول، چند اصطلاح در مصرف آب تبیین می شود.

ضریب تقاضا:

میزان آب گرمی که در جداول برای مصارف مختلف پیشنهاد میشود، حداکثر مقداری است که بر پایه استفاده مستمر در همه ساعات روز تعیین شده است، ولی بدیهی است که میزان تقاضا برای آب گرم در تمام ساعات یکسان نیست، بلکه در ساعاتی از روز این مقدار حداکثر و در ساعاتی دیگر حداقل و حتی صفر است. از طرفی همه وسایل بهداشتی موجود در ساختمان به طور همزمان مشغول به کار نیستند، بنابراین محاسبات آب گرم بهداشتی اعم از اندازه گذاری لوله ها، حجم منبع و بار حرارتی آبگرم بهداشتی بر مبنای حداکثر مصرف، معقول به نظر نمی رسد. لذا در جداول برای یافتن میزان واقعی مصرف (که اساب محاسبات است) ضریبی به نام ضریب تقاضا ارایٔه شده است که با ضرب کردن آن در ارقام ارایٔه شده برای حداکثر آب گرم بهداشتی، مقدار واقعی مصرف آب گرم ساختمان مورد نظر – در ساعت – به دست می آید.

ضریب حرارتی آبگرمکن :

این ضریب عبارتست از مقدار آبی که در یک ساعت توسط آبگرمکن گرم می شود، این عدد با حداقل مقدار واقعی مصرف آب گرم ساختمان در ساعت برابر خواهد بود.

دو جدولی که در ادامه خواهد آمد، مقادیر حداکثر آب گرم بهداشتی را به ترتیب بر حسب نوع وسایل بهداشتی و میزان لازم برای هر نفر در ساعت، ارایٔه می دهد.

نکته قابل توجه این است که پس از مصرف ۰.۷ تا ۰.۷۵ آب گرم منبع، بقیه آب موجود در آن سرد می شود، به مثابه یک قاعده کلی، حجم منبع ذخیره آب گرم را باید بین ۲۵ تا ۳۰ درصد بیش از مقدار واقعی مصرف آب گرم ساختمان در نظر گرفت، که بستگی به یکنواخت یا غیر یکنواخت بودن مصرف در ساختمان نیز دارد.

برای مثال، در ساختمان هایی همچون هتل و بیمارستان که تقاضای آب گرم تقریباً یکنواخت است، ضرایب ذخیره منبع را میتوان به ترتیب تا ۰.۶ و ۰.۸ کاهش و در عوض ظرفیت حرارتی آبگرمکن را افزایش داد. 

 

حداکثر آب بهداشتی برای هر نفر بر حسب نوع ساختمان[GPH]

نوع ساختمان حداکثر آب لازم برای هر نفر[GPH] ضریب تقاضا ضریب ذخیره منبع
منازل مسکونی ۱۰ ۰.۶ ۱.۴
آپارتمان با مخزن اختصاصی ۱۰ ۰.۶ ۱.۴
آپارتمان با مخزن مشترک ۷ ۰.۶ ۱.۴
هتل ۱۰ ۰.۵ ۱.۴
ادارات ۳ ۰.۳ ۲
کارخانجات ۵ ۰.۴ ۱
مدارس* ۴ ۰.۴ ۱
بیمارستان ۱۵ ۰.۵ ۰.۶

* مقادیر ارائه شده برای مدارب در صورتی نزدیک به واقعیت هستند که مصرف دوش را هم در نظر بگیریم، ولی چون اغلب مدارس ایران فاقد دوش برای دانش آموزان هستند بهتر است برای تعیین مقدار واقعی مصرف مدارس از این جدول استفاده شود.

میزان مصرف آب گرم بر حسب نوع ساختمان و نوع وسایل بهداشتی

ضریب حرارتی آبگرمکن :

برای تعیین حجم منبع آب گرم بهداشتی، ضریبی تحت عنوان ضریب ذخیره منبع در جدول «حداکثر آب بهداشتی برای هر نفر بر حسب نوع ساختمان[GPH]» و جدول «میزان مصرف آب گرم بر حسب نوع ساختمان و نوع وسایل بهداشتی» ارایٔه شده است که با ضرب کردن آن در مقدار واقعی مصرف آب گرم، حجم منبع آب گرم به دست می آید. به طور معمول، در صورتی که تقاضا برای آب گرم یکنواخت نباشد به منبع ذخیره بزرگتری احتیاج خواهد بود. در ساختمان هایی که تقاضا برای آب گرم تقریباً یکنواخت باشد، می توان منبع کوچکتری انتخاب نموده و در عوض ظرفیت حرارتی آبگرمکن را افزایش داد. تا حد امکان باید منبع ذخیره را بزرگ در نظر گرفت، زیرا باعث کاهش بار حرارتی دیگ و کوچکتر شدن اندازه سطح حرارتی آبگرمکن خواهد شد. تقاضای آب گرم در آپارتمان ها، منازل، هتل ها و بیمارستان ها معمولاً از یکنواختی بیشتری برخوردار است، لذا میتوان ضرایب ذخیره منبع را برای هتل ها و بیمارستان ها به ترتیب ۰.۸ و ۰.۶ تقلیل و متقابلا ظرفیت حرارتی آبگرمکن را افزایش داد. پیشنهاد می شود در ساختمان های بزرگ، مقدار محاسبه شده برای حجم منبع بین چند منبع تقسیم شود تا در صورت نیاز به تعمیر و … ، ساختمان از آب گرم محروم نشود. جدول زیر را میتوان برای محاسبه سریع و سرانگشتی حجم منبع آب گرم مورد استفاده قرار داد.

حجم منبع آب گرم بهداشتی برای محاسبات سریع و سر انگشتی

نوع ساختمان حجم منبع به گالن
منازل مسکونی تا پنج نفر سکنه ۵-۷۵
منازل مسکونی تا ده نفر سکنه ۱۲۵
مجموع ساختمان های آپارتمانی با مخزن مشترک ۵۰ برای هر مشترک
بیمارستان برای هر تخت ۱۲
مدارس به ازای هر دانش آموز ۰.۲۵ تا ۰.۵
ادارات به ازای هر کارمند ۱.۲۵
کارخانجات در صورت داشتن دوش، به ازای هر کارگر ۷.۵

بنابراین برای محاسبه مقدار آب گرم بهداشتی و ظرفیت آبگرمکن به روش زیر عمل میشود:

ضریب تقاضا × حداکثر مصرف آب گرم بر حسب گالن بر ساعت  = مقدار واقعی مصرف آب گرم

ضریب ذخیره منبع× ضریب تقاضا× حداکثر مصرف آب گرم بر حسب گالن بر ساعت  = ظرفیت منبع آب

محاسبه بار حرارتی آب گرم بهداشتی (Q3):

پس از تعیین مقدار واقعی آب گرم بهداشتی که برابر با حداقل ظرفیت حرارتی آبگرمکن است، بار حرارتی آب گرم بهداشتی با استفاده از فرمول زیر در ادامه تعیین می شود:

{ Q }_{ 3 }=V\times 8.3\times ({ t }_{ 2 }-{ t }_{ 1 })

_{ ۳ }^{ }{ Q }بار حرارتی آب گرم بهداشتی [بی تی یو بر ساعت]

V= مقدار واقعی آب گرم بهداشتی [گالن بر ساعت]

۸.۳۳= وزن مخصوص آب [پوند بر گالن]

_{ ۱ }^{ }tدمای آب شهر ورودی به آبگرمکن (معمولا ۶۰ درجه فارنهایت)

_{ ۲ }^{ }tدمای آب گرم بهداشتی خروجی از آبگرمکن

مثال ۱:

مقدار واقعی مصرف، حجم منبع و بار حرارتی آب گرم بهداشتی را برای خانه ای با شش نفر سکنه محاسبه کنید. دمای آب گرم بهداشتی را ۱۴۰ درجه فارنهایت و دمای آب شهر را ۶۰ درجه فارنهایت در نظر بگیرید.

با استفاده از جدول «حداکثر آب بهداشتی برای هر نفر بر حسب نوع ساختمان[GPH]» خواهیم داشت:

مقدار واقعی مصرف آب گرم=۶\times 10\times 0.6=36[GPH]

حجم منبع آب گرم=۶\times 10\times 0.6\times 1.4=50.4[gal]

در نتیجه:

{ Q }_{ 3 }=36\times 8.33\times (140-60)=23990\frac { btu }{ hr }

مثال ۲:

در ساختمان هتلی وسایل بهداشتی زیر نصب شده است. مقدار واقعی آب گرم بهداشتی، حجم منبع و بار حرارتی آب گرم بهداشتی را تعیین کنید، در صورتی که دمای آب شهر و دمای آب گرم خروجی از آب گرمکن به ترتیب ۶۰  و ۱۴۰ درجه فارنهایت باشند.

۱- دستشویی و توالت خصوصی ۸۰عدد

۲- دستشویی و توالت عمومی ۶عدد

۳- دوش ۸۰عدد

۴- وان ۴عدد

۵- سینک آبدارخانه  ۲عدد

۶- سینک ظرفشویی ۱۰عدد

۷- ماشین رختشویی ۵عدد

با استفاده از جدول «میزان مصرف آب گرم بر حسب نوع ساختمان و نوع وسایل بهداشتی» خواهیم داشت:

حداکثر مصرف آب گرم=\left( 80\times 3 \right) +\left( 6\times 10 \right) +\left( 80\times 100 \right) +\left( 40\times 20 \right) +\left( 2\times 20 \right) +\left( 10\times 30 \right) +\left( 5\times 150 \right) =10910\left[ GPH \right]

مقدار واقعی مصرف آب گرم=۱۰۹۱۰\times 0.35=3820\left[ GPH \right]

حجم منبع=۱۰۹۱۰\times 0.35\times 0.8=3055\left[ gal \right]

مقالات مرتبط

مقاله

محاسبات پمپ

در این قسمت نحوه محاسبه هد و دبی پمپ مورد نیاز برای سیرکولاسیون در سیستم های گرمایش و در مدار گرمایش مرکزی (CH circuit) را بررسی می کنیم. در پایان

ادامه
منبع انبساط
مقاله

محاسبات منبع انبساط

در این قسمت و در ادامه محاسبات بار حرارتی ساختمان و محاسبات مربوط به تجهیزات مورد نیاز ، محاسبات مربوط به دو نوع منبع ابساط (باز و بسته را به

ادامه
شرایط طرح
مقاله

شرایط طرح

در این مقاله در مورد شرایط طرح یه معنی در نظر گرفتن دمای داخل و خارج خواهیم پرداخت. دانستن شرایط طرح به عنوان پیش فرض در محاسبات بار حرارتی ساختمان

ادامه
انتقال حرارت از جدار
مقاله

انتقال حرارت از جداره ها

در این مقاله انتقال حرارت از طریق جداره هایی شامل دیوار و درب و پنجره ها بررسی خواهد شد و در پایان نحوه محاسبه انتقال حرارت هدایت، از انواع جداره

ادامه

دیدگاه‌ خود را بنویسید

اسکرول به بالا