از : مهندس سید مجتبی طباطبایی

به رغم اینکه در اغلب پروژه های بزرگ تأسیسانی از روش‌های محاسبه کلاسیک و دقیق استفاده می‌شود اما برای یک مهندس تولید کننده و یا فروشنده وسایل تأسیساتی دانستن چند روش محاسبه سرانگشتی و نیمه مهندسی برای برآورد سریع بارهای گرمایی و سرمایی و تعیین اندازه دستگاه‌ها و اجزاء تأسیسات و نهایتاً تخمین قیمت آن‌ها و هزینه پروژه ضروری است.

از این شماره برآنیم تا شیوه های محاسبه سریع و نیمه مهندسی قابل استفاده در محاسبات سیستم‌های گرمایشی سرمایشی و بهداشتی را نیز عرضه کنیم. البته با توجه به اینکه برخی از همکاران به خصوص در دانشگاه‌ها به دلیل نگرانی از سهل انگاری‌های احتمالی در

محاسبات، اصولاً با اشاعه روش‌های سریع و تقریبی موافق نیستند. تداوم این کار منوط به ابراز نظر خوانندگان محترم و استقبال ایشان خواهد بود.

برآورد سریع بارگرمایی

برای محاسبه سریع بار گرمایی ساختمان روش‌های مختلفی وجود دارند که برخی بر مبنای مساحت زیربنای ساختمان با کف اتاق و تعدادی نیز بر اساس حجم اتاق تلفات حرارتی آن را فارغ از ضخامت جداره ها و نوع مصالح ساختمانی تعیین می‌کنند. حاصل کار در مورد ساختمان‌های کوچک فاصله زیادی با محاسبات دقیق ندارد. اصولاً در این ساختمان‌ها اگر در برآوردها کمی دست بالا گرفته شود به جایی بر نمی خورد و درصد اضافی را می‌توان به حساب ضریب اطمینان گذاشت ولی در مورد ساختمان‌های بزرگ چنین نیست و اختلاف محاسبات دقیق و تقریبی ممکن است به قدری باشد که هزینه تجهیزات را به میزان غیر قابل توجیهی افزایش دهد. به هر حال سعی می‌گردد در این مبحث حتى المقدور فرمول‌ها و شیوه های قابل اطمینان تر ارائه شوند.

ابتدا با نمودارهای تهیه شده توسط .A.M. Khashab شروع میکنیم که بنا به اظهار وی از دقت ۵ تا ۱۰ برخوردارند. این نمودارها تلفات حرارتی اتاق‌ها را به ازاء دماهای مختلف طرح داخل تعداد طبقات ساختمان و نوع سقف ( تخت یا شیروانی) بر حسب Btu/h.ft³ (محور سمت چپ) یا w/m³ (محور سمت راست) تعیین می‌کنند.

نمودار 1 : تلفات حرارتی اتاق با دمای طرح داخلی 60 درجه فارنهایت، ساختمان یک طبقه با سقف تخت؛ برای سقف نورگیر 5.7% اضافه منظور شود.

نمودار ۱: این نمودار برای محاسبه تلفات حرارتی اتاق با دمای طرح داخلی 15.6 درجه سانتی گراد ( 60 درجه فارنهایت ) واقع در ساختمان یک طبقه با سقف تخت به کار می رود. چنانچه سقف دارای نورگیر باشد باید 5.7% به تلفات حرارتی اضافه شود.

برای تعیین بار حرارتی با استفاده از این نمودار ابتدا دمای طرح هوای خارج را تعیین کرده و آن را روی محور افقی نمودار مشخص می‌کنیم. از این نقطه خطی عمود بر محور ترسیم می‌کنیم تا یکی از سه خط مورب را قطع کند. این سه خط به ترتیب از بالا به پایین برای اتاق‌هایی با این نوع دیوارها داده شده اند . تمام دیوارهای اتاق خارجی اند ( All Walls Exposed )، یک دیوار اتاق گرم  یا داخلی است (One Warm Wall)، دو دیوار اتاق گرم یا داخلی است (Warm Walls On Both Sides)

پس از قطع یکی از این سه خط ( به اقتضای طرح) با ترسیم یک خط افقی محورهای قائم سمت چپ یا راست را قطع کرده و میزان تلفات حرارتی را بر حسب Btu/h  یا وات به ازاء واحد حجم اتاق می خوانیم. از ضرب کردن عده به دست آمده در حجم اتاق، تلفات حرارتی آن به دست می آید.

مثال : تلفات حرارتی رستورانی به ابعاد 3×4×3 (متر) یا حجم m³ 36  را محاسبه کنید. دمای طرح داخل 15.6 درجه سانتی گراد ( 60 درجه فارنهایت ) است.

حل : مطابق آنچه ذکر شد عمل می کنیم یعنی خط قائم دمای 20 درجه فارنهایت  را با خط مورب بالایی ( تمام دیوارها خارجی ) تقاطع می دهیم. تلفات حرارتی نقطه به دست آمده Btu/h.ft³ 5/3 یا ٫ w/m³۳۶ از روی نمودار قرائت می شود. پس تلفات حرارتی این رستوران بدین قرار است:

Q = 3.5 (Btu/h.ft³) × 1271(ft³) = 5/4448 Btu/h      یا      Q = 36 (W/m³) × 36 (M³) = 1296 W

اگر سقف رستوران نورگیر داشته باشد 5.7% به تلفات حرارتی به دست آمده اضافه می شود.

نمودار 2 : تلفات حرارتی اتاق با دمای طرح داخل 60 درجه فارنهایت، ساختمان یک طبقه با فضای گرم شده روی سقف

نمودار ۲: این نمودار هم برای محاسبه سریع تلفات حرارتی اتاق با دمای طرح داخل 15.6 درجه سانتی گراد ( 60 درجه فارنهایت ) ساختمان یک طبقه اما با فضای گرم شده روی سقف (اتاقک زیر شیروانی) ارائه شده است.

نمودار3 : تلفات حرارتی اتاق با دمای طرح داخل 65 درجه فارنهایت، ساختمان یک طبقه

نمودار ۳: این نمودار برای محاسبه سریع تلفات حرارتی اتاق با دمای طرح داخل 18.3 درجه سانتی گراد ( 65 درجه فارنهایت ) و ساختمان یک طبقه ارائه شده است.

فرق این نمودار با نمودارهای ۱ و ۲ در این است که در آن دو خط مورب رسم شده است : خط مورب بالا برای سقف دارای نورگیر (Skylight  in Roof)  و دیگری برای سقف بدون نورگیر ( No Skylight In Roof ).

نمودار 4 : تلفات حرارتی اتاق با دمای طرح 65 درجه فارنهایت، ساختمان های 2 تا 6 طبقه

نمودار ۴: این نمودار برای محاسبه سریع تلفات حرارتی اتاق به دمای طرح داخل  و برای ساختمان‌های از ۱ تا ۶ طبقه ارائه شده است. خطوط مورب به ترتیب از بالا به پایین برای ساختمان ۲ طبقه (2 story) تا ۶ طبقه (6 Story) ترسیم شده اند.

نمودار 5 : تلفات حرارتی اتاق با دمای طرح 70 درجه فارنهایت، ساختمان یک طبقه با سقف تخت

نمودار ۵: این نمودار برای محاسبه سریع تلفات حرارتی اتاق با دمای طرح داخل 21.1 درجه سانتی گراد ( 70 درجه فارنهایت ) ، ساختمان یک طبقه با سقف تخت ارائه شده است. خطوط مورب نیز مانند نمودارهای ۱ و ۲ به ترتیب از بالا به پایین برای تمام دیوارهای خارجی، یک دیوار گرم و دو دیوار گرم ترسیم شده اند.

نمودار 6 : تلفات حرارتی اتاق با دمای طرح داخل 70 درجه فارنهایت، ساختمان یک طبقه با فضای گرم شده روی سقف

نمودار ۶: این نمودار برای محاسبه سریع تلفات حرارتی اتاق با دمای طرح 21.1 درجه سانتی گراد ( 70 درجه فارنهایت ) ، ساختمان یک طبقه با فضای گرم شده روی سقف (اتاقک زیر شیروانی) ارائه شده است. خطوط مورب مانند نمودار ۵ می باشند.

نمودار 7 : تلفات حرارتی اتاق با دمای طرح داخل 70 درجه فارنهایت، ساختمان چند طبقه؛ وقتی دیوارهای خارجی در سمت‌های شمال و غرب در وضعیت نامساعدی بوده و تلفات حرارتی آن‌ها زیاد باشد؛ 10% اضافه منظور شود.

نمودار ۷ : این نمودار برای محاسبه سریع تلفات حرارتی اتاق با دمای طرح 21.1 درجه سانتی گراد ( 70 درجه فارنهایت ) ، برای ساختمان‌های چند طبقه (Multistory)

ارائه شده است.

خطوط مورب داخل نمودار به ترتیب از بالا به پایین بدین قرارند:

هیچ یک از جداره های اتاق عایقکاری نشده اند (No Insulation)

فقط سقف عایقکاری شده ( Roof Insulated Only )

سقف و دیوار عایقکاری شده اند (Roof And Wall Insulated).

برای وقتی دیوارهای خارجی در سمت‌های شمال و غرب در وضعیت نامساعدی بوده و تلفات حرارتی آن‌ها زیادتر باشد باید ۱۰% به تلفات

حرارتی محاسبه شده اضافه شود.

به نقل از مجله صنعت تاسیسات، شماره پنجم