لوله‌های کف گرماتاب

از: John Siegenthaler

ماخذ: PM Engineer

بدون شک 12 اینچ مرسوم ترین فاصله گذاری میان لوله های گرمایش کفی در صنعت تاسیسات می باشد هرچند که استفاده معمول از واحد فوت در آمریکا در مرسوم شدن این فاصله بی تاثیر نبوده است. با رعایت این فاصله میتوان لوله ها را به راحتی روی پوشش تقویت شده سیمی که دارای برآمدگی هایی در فواصل 6 اینچی است نصب نمود. علاوه بر آن میتوان فاصله لوله ها را با ابعاد استاندارد 4 در 8 فوتی الوارها و دیوار های خشک هماهنگ کرد. اما مهندسان همیشه به این فکر هستند که آیا استفاده از فواصل بیشتر از لحاظ عملی ممکن و به صرفه است یا خیر.

فاصله بیشتر به معنی کاهش فروش/ خرید لوله های مخصوص این کار است. ضمنا اگر فاصله به درستی رعایت نشود ممکن است به بروز شکایات آسایشی ساکنان ساختمان در خصوص نابرابر بودن دمای کف و تغییرات زیاد آن منجر شود.

اما اگر از عامل اقتصادی و میزان فروش لوله ها بگذریم در بعضی شرایط فاصله دهی لوله ها تا میزان 24 اینچ میتواند نتایج قابل قبولی به دست دهد. ساختمان های تجاری فروشگاه ها و ساختمان های صنعتی در این زمره می باشند. ساکنان و استفاده کنندگان این گونه بنا ها معمولا با پای برهنه در آنها رفت و آمد نمیکنند بنابراین تغییرات دمایی شاید خیلی قابل تشخیص و تمیز دادن نباشد. بار های گرمایی این نوع فضا ها معمولا کمتر بوده و به اندازه بارهای موجود در ساختمان های مسکونی نیست.

از آنجا که اطلاعات دقیقی در خصوص عملکرد سیستم های کف گرماتاب با فاصله لوله بیش از 12 اینچ در دست نیست نگارنده این مقاله تصمیم گرفت تا با انجام یک تحلیل المان های محدود به مدل سازی کف به صد ها المان محدود خرد تقسیم بندی شد و معادلات وضعیت پایدار انتقال حرارتی برای رسیدن به نقاط میل دمایی هر یک از المان ها توسط کامپیوتر حل شدند. مدل مذکور در سه حالت فاصله های 12، 18، 24 اینچی تهیه شد. کف مدل سازی شده از یک اسلب بتنی به ضخامت 6 اینچ با 1 اینچ عایق پلی استایرنی تشکیل شده و فرض بر این است که هیچ پوششی روی کف قرار داده نمیشود.

نمونه ای از مش مدل سازی شده و نمودار کنترل دما برای لوله های PEX با فاصله 24 اینچی

این مدل دمای تک تک گره ها و نیز نقاطی با فاصله نیم اینچی از یکدیگر را در تمام کف ارائه میدهد و با استفاده از آن میتوان پروفیل دمایی کف را ترسیم نمود.

دمای هوای فضا در این تحلیل ثابت و برابر 70 درجه فارنهایت دمای آب درون لوله ها 100 درجه فارنهایت و دمای خاک زیر اسلب بتنی ثابت و معادل 65 درجه فارنهایت فرض شده است.

نتایج نشان میدهند که فاصله 12 اینچی لوله ها بالاترین خروجی گرمایی و کمترین تغییر دمایی را در کف به دست میدهد. خروجی گرمایی اسلب کف با آب 100 درجه فارنهایت برای فاصله 12 اینچی 26.3 بار برای فاصله 18 اینچی 20.2 و برای فاصله 24 اینچی 15 بار می باشد. همانطور که مشاهده میشود در این دمای آب خروجی گرمایی سیستمی با فاصله 24 اینچی لوله ها حدود 40 درصد کمتر از سیستمی با فاصله لوله های 12 اینچی است اما خروجی های15 بار نیز برای فضاهایی با تلفات کم قابل قبول است.

منحنی تغییرات دمایی نقطه اوج به نقطه حداقل بر اساس اختلاف میان دمای آب و دمای فضا برای سیستمی با فاصله 24 اینچی میان لوله ها ترسیم شده است. هنگامی که دمای آب 100 و دمای اتاق 65 درجه فارنهایت است تغییرات به حدود 10 درجه فارنهایت میرسند.

حال سوال این است که اگر در ساختمانی بخواهیم به خروجی های گرمایی در حد 30 بار دست یابیم چه کاری باید انجام دهیم؟

برای فهمیدن این موضوع تحلیل المان های محدود با فرض دمای بالاتری برای آب تکرار شد.

دمای متوسط مدار آب برای رسیدن به خروجی 20 بار در اتاق یا فضایی با دمای محیطی 65 درجه فارنهایت به این شرح می باشند:

105 درجه فارنهایت برای فاصله 12 اینچی لوله ها 117 درجه فارنهایت برای فاصله 18 اینچی و 131 درجه فارنهایت برای فاصله 24 اینچی لوله ها.

دمای آب تغذیه سیستم باید 5 الی 10 درجه فارنهایت بالاتر از این مقادیر باشد.

اگر سیستم کف گرماتاب را برای فضا هایی طراحی میکنید که ساکنان و استفادکنندگان در آنها به طور پابرهنه رفت و آمد خواهند کرد و تغییرات دمایی بیش از 10 الی 12 درجه فارنهایت در نقاط مختلف کف برای آنها مطلوب نیست خروجی گرمایی کف باید به 19 بار محدود شود. دمای متوسط مدار آب در این شرایط باید 112 درجه فارنهایت باشد تا دمای هوای اتاق در مرز 70 درجه فارنهایت تثبیت شود. این خروجی گرمایی میتواند به راحتی برای تامین بار های طراحی اکثر ساختمان های مسکونی مکفی باشد.

البته توجه داشته باشید که بیشتر در نظر گرفتن فاصله لوله ها میتواند مزایایی مانند کاهش حجم آب و ضدیخ کاهش تعداد اتصالات و منیفولد های لازم و کاهش هزینه نصب سیستم گرمایش را به ارمغان آورد که در مورد ساختمان های بزرگ تجاری قابل توجه است.

منبع: مجله صنعت تاسیسات شماره 61

اگر شما هم مشتاق یادگیری تخصصی و حرفه ای دوره های تاسیسات مکانیکی با اساتیدی مجرب هستید میتوانید در دوره های تاسیسات مکانیکی شرکت کنید.