انواع روش‌ های لوله‌ کشی در سیستم‌ های حرارت مرکزی و تهویه مطبوع

در شبکه­ های تاسیساتی جهت انتقال حرارت و برودت تولیدی در موتورخانه مرکزی، به دستگاه‌ های توزیع نصب شده در اتاق­ ها و واحدهای مورد نظر، معمولا از سیال عامل‌ هایی مانند آب، هوا یا بخار استفاده می‌ شود. نوع سیال عامل با توجه شرایط برای هر پروژه به طور اختصاصی تعیین می‌ گردد. به طور کلی به سه طریق می­ توان گرما و سرما را منتقل نمود؛

1 آب، که در آن انتقال توسط شبکه لوله­ کشی و تامین فشار آن توسط پمپ صورت می­ گیرد.

2 بخار، که انتقال آن توسط شبکه لوله­ کشی انجام می ­پذیرد.

3 هوا، که انتقال آن به وسیله کانال­ کشی و تامین فشار آن به وسیله ونتیلاتور یا فن‌ های مخصوص انجام می­ گیرد.

در این بخش به بررسی شبکه‌ های لوله‌ کشی آب برای سیستم‌ های حرارت مرکزی پرداخته می‌ شود.

  • – طراحی شبکه لوله­ کشی:

متداول‌ ترین روش انتقال انرژی (حرارتی و برودتی) توسط آب و شبکه لوله ­کشی می­ باشد. در این سیستم آب نقش سیال منتقل کننده انرژی را ایفا نموده و لوله ، مجرای عبور آن است. آب، حرارت تولید شده در دیگ‌ های حرارت مرکزی و برودت تولیدی در چیلر را دریافت کرده و از طریق شبکه لوله­ کشی به دستگاه­های انتقال انرژی مانند رادیاتور، کنوکتور، فن ­کویل و … منتقل می­ نماید. به طور کلی از نظر حرکت سیال (آب) در لوله دو سیستم وجود دارد:

  • 1- سیستم با جریان طبیعی

در سیستم با جریان طبیعی، حرکت آب به دلیل اختلاف درجه حرارت ستون آب رفت و برگشت و اختلاف وزن دو ستون (نیروی ترموسیفون) صورت می­ گیرد. در حقیقت آب بعد از عبور از دیگ، با افزایش دما و در نتیجه افزایش حجم همراه است. بنابراین وزن مخصوص آن کاهش یافته و به دلیل وزن مخصوص کم‌ تر نسبت به آب سرد به طور بالا حرکت می‌ کند. این سیستم در شبکه ­های بسیار ساده و دارای ارتفاع مناسب قابل استفاده می ­باشد، ولی در شبکه­ های مسطح با سطح زیاد قادر به تامین اختلاف فشار شبکه نمی‌ باشد. جریان طبیعی به طور کلی در بعضی از سیستم ­های گرمایشی به طور محدود مورد استفاده قرار می­ گیرد چون این سیستم ­ها به ندرت طراحی می‌ شوند، از ذکر محاسبه و جزئیات آن خودداری می­ گردد.

  • 2- سیستم با جریان اجباری

در سیستم­ های حرارت مرکزی و تهویه مطبوع برای ایجاد فشار از پمپ ­های جریان (پمپ سیرکولاسیون)، استفاده می ­گردد. پمپ سیرکولاسیون کمبود فشار را تامین می ­نماید. هد پمپ در این سیستم باید حداقل مساوی افت فشار و حتی بیش‌ تر از آن باشد. با توجه به نوع و شرایط سیستم‌، انواع مختلفی از شبکه­های با جریان اجباری مورد استفاده قرار می ­گیرند. در زیر انواع این شبکه‌ ها ارائه شده‌ اند.

الف – شبکه یک لوله‌ ای   ب- شبکه دو لوله‌ ای

الف) شبکه یک لوله‌ ای

در این سیستم رادیاتورها به دو صورت سری و انشعابی در مسیر جریان قرار می ­گیرند این نوع طراحی در پروژه­ های بسیار کوچک اجرا می­ شود (شکل ­های 1و 2).

در شبکه­ های یک لوله ای دما آب رادیاتور اول بیش‌ تر از رادیاتورهای آخر می ­باشد زیرا آب برگشت رادیاتورهای اولی با آب رفت شبکه مخلوط و دمای آن را پایین می ­آورد و لذا کنترل دما در این نوع شبکه بسیار مشکل و حتی غیر ممکن به نظر می­ رسد. به همین دلیل این نوع سیستم کاربرد بسیار محدودی داشته و می‌ توان گفت که عملا مورد استفاده قرار نمی‌ گیرد.

  

شکل 1. سیستم یک لوله سری

شکل 2. سیستم یک لوله انشعابی

ب) شبکه دو لوله‌ ای

در شبکه دو لوله‌ ای که متداول‌ ترین شبکه لوله ­کشی است، اشکالات موجود در روش قبل حذف شده است. شبکه‌ های دو لوله‌ ای به طور کلی در انواع زیر طراحی می‌ شوند.

  • – سیستم برگشت مستقیم

  • – سیستم برگشت معکوس

  • – سیستم مختلط

انتخاب هر یک از سیستم­ های بالا بستگی به شرایط طراحی، مشخصات پروژه و عوامل متعدد دیگری دارد. به طور کلی نمی‌ توان یکی را بر دیگری ارجع دانسته و هر کدام کاربردهای خاص خودشان را دارند، در هر پروژه باید با توجه به شرایط و نیاز روش مناسب انتخاب گردد. در زیر هر کدام از این روش‌ ها تشریح می‌ شوند.

  • 1- سیستم برگشت مستقیم

در این سیستم، جهت حرکت آب در لوله رفت، هم‌ سو با لوله برگشت است. چون طول مسیر جریان آب از خروجی تا ورودی دیگ برای کلیه رادیاتورها و از خروجی تا ورودی دستگاه چیلر برای کلیه فن ­کویل ­ها تقریبا مساوی است بنابراین متعادل ­ترین سیستم می ­باشد. قطر لوله­ های رفت و برگشت در مجاورت هم، عکس یکدیگرند یعنی هر مقطع اگر قطر لوله رفت زیاد باشد قطر لوله برگشت کم است و بلعکس. با توجه به این موضوع این سیستم در بین تعدادی از پیمانکاران و اهل فن به غلط به سیستم معکوس (Reverse) معروف شده است. این سیستم در پروژه ­های با طبقات کم و سطح بنای بسیار زیاد مناسب است زیرا شبکه با کم‌ ترین محاسبات خود به خود متعادل می­ گردد (شکل 3).

لازم به ذکر است که در سیستم تهویه مطبوع، به جای رادیاتور از فن­ کویل استفاده می­ شود تا هر دو عمل سرمادهی در تابستان و گرمادهی در زمستان را بتوان با آن تامین کرد. در این حالت وجود لوله سوم به نام درین برای تخلیه آب تقطیر شده در فن­ کویل­ ها در فصل تابستان ضروری می ­باشد.

شکل 3. سیستم دو لوله‌ ای برگشت مستقیم

  • 2- سیستم برگشت معکوس

در این سیستم که انشعابی و شاخه­ ای نیز نامیده می­ شود جهت جریان آب در لوله ­های رفت و برگشت عکس یکدیگر  است. در این سیستم به دلیل طولانی‌ تر بودن مسیر جریان برای رادیاتورهای انتهایی نسبت به رادیاتورهای ابتدائی، سیستم نامتعدل می­ باشد. در این حالت قطر لوله­ های رفت و برگشت در مجاورت هم، مساوی است، به همین دلیل، این سیستم به طور غلط به سیستم مستقیم معروف شده است. این شبکه در ساختمان­ های نسبتا بلند و مرتفع که به صورت رایزری طراحی می­ شوند، می‌ توان انتخاب بسیار مناسبی باشد (شکل 4).

شکل 4: دو لوله ای برگشت معکوس

  • 3- سیستم مختلط

گاهی ممکن است در یک شبکه از ترکیب دو سیستم برگشت مستقیم و برگشت معکوس استفاده شود، بدین صورت که در سقف زیرزمین و یا همکف یک شبکه برگشت مستقیم اجرا شده و سپس از چند نقطه به طرف طبقات بالا، رایزهای عمودی با سیستم برگشت معکوس مورد استفاده قرار گیرند. این سیستم ترکیبی در ساختمان‌ های نیمه مرتفع کاربرد زیادی داشته و در واقع انتخاب اول است (شکل 5).

شکل 5. سیستم دو لوله‌ ای برگشت مستقیم

نوع دیگری از سیستم مختلط که برای ساختمان ­های مرتفع مورد استفاده قرار می­ گیرد، بدین صورت است که رایزر اصلی به صورت سیستم رفت و برگشت مستقیم (3 لوله ­ای) اجرا شده و در هر طبقه یک انشعاب از آن جدا می ­گردد. این انشعاب را می‌ توان به صورت برگشت مستقیم اجرا کرد، بنابراین کل سیستم متعادل می ­باشد. در ضمن در این سیستم می ­توان در ورودی هر واحد در هر طبقه برای کنترل مستقل، یک شیر فلکه را بر روی لوله­ های رفت و برگشت نصب نمود (شکل 6).

شکل 6. سیستم رایزر سه لوله‌ ای

حالت دیگری با عنوان سیستم دو لوله‌ ای کلکتوری هم وجود دارد که در آن با توجه به نظر طراح، در ساختمان­­ های چند طبقه که در هر طبقه چند واحد آپارتمان وجود دارد می ­توان برای هر آپارتمان سیستم جداگانه­ ای را در نظر گرفته و کلیه لوله­ ها را روی کلکتور مربوطه متصل نمود (شکل 7).

شکل 7. سیستم دو لوله‌ ای کلکتوری

همان طور که قبلا نیز گفته شد عیب سیستم جریان معکوس در نا متعادل بودن است، به همین دلیل این نوع سیستم عموما در پروژه ­های با سطح زیر بنای متوسط و به صورت مرتفع (شبکه رایزری) مطرح می‌ باشد. لازم به تذکر است که سیستم متعادل سیستمی است که افت فشار برای جریان سیال از دیگ به کلیه رادیاتورها (به طور کلی دستگاه‌ های توزیع) تقریبا با هم برابر و یکسان بوده و اختلاف آن‌ ها نسبت به طولانی ­ترین مسیر شبکه و بیش‌ ترین مقدار افت، از 5% الی 7% تجاوز ننماید.

نوع دیگری از سیستم مختلط وجود دارد که عموما در ساختمان های چند طبقه اداری و آپارتمان­ ها که احتیاجی به کنترل مستقل در شبکه (به صورت شیر فلکه هر واحد) ندارند، مطرح است. در این حالت عموما یک شبکه حلقوی برگشت مستقیم را در زیر زمین و یا همکف اجرا نموده و ازآن انشعابات متعددی (رایزر) به صورت سیستم برگشت معگوس برای طبقات در نظر می ­گیرند. در این حالت باید سعی شود که رایزر چند رادیاتور اطراف خود را در طبقات مختلف تغذیه نماید. معمولا در پایین هر رایزر، روی لوله ­های رفت و برگشت شیر فلکه نصب می­ کنند تا در صورتی که قسمتی از شبکه احتیاج به تعمیر داشت با بستن فلکه ­های مربوطه، آن رایزر از مسیر خارج شده و در حالی که بقیه سیستم در حال کارند بتوان آن را تعمیر کرد. در شکل 8 می‌ توان نمونه این سیستم را دید.

شکل 8. سیستم دو لوله‌ ای مختلط

منبع:

محاسبات گام به گام لوله کشی حرارت مرکزی و تهویه مطبوع، تالیف مهندس فرزاد منصوری یزدی.

Device rotate

لطفاً برای تجربه کاربری بهتر دستگاه خود را ۹۰ درجه بچرخانید.