دانشگاه آزاد اسالمی واحد خمینی شهر عنوان : محاسبه بار حرارتی و گرمایش ساختمان استاد راهنما : جناب آقای شایان تهیه و تنظیم : رضا محمدی فشارکی زمستان 29 2
فهرست مطالب مشخصات ساختمان... 4 مصالح کاربردی... 4 تعاریف مورد نیاز... 5 محاسبه مقدار آب گرم مصرفی... 7 انتخاب دیگ... 8 محاسبات مشعل... 8 محاسبه حجم منبع انبساط... 9 پمپ سیرکوالسیون... 9 محاسبه سایز لوله های آب مصرفی... 01 محاسبه سایز لوله های آب گرمایش... 00 محاسبه سایز قطر کلکتورهای دیگ... 01 محاسبه سایز لوله های فاضالب... 01 محاسبه سایز لوله های گاز... 04 جداول و نمودارها ی مورد نیاز... 01 کاتالوگ ها... 10 نقشه ها... 15 جداول محاسباتی... 41 منابع... 71 3
مشخصات ساختمان محل ساختمان: ساختمان مذکور واقع دراصفهان خیابان جی است و به صورت شمالی می باشد. شامل پارکینگ و چهار طبقه بر روی آن می باشد. همه جداره های آن خارجی می باشد. در طبقات فاصله از کف تا سقف برابر است با 7.2 متر مصالح کاربردی در جدار دیوارهای داخلی شامل الیه های : 1- آجر سفالی به ضخامت 11 میلی متر 7- گچ و خاک ضخامت 5 میلی متر 3- بتونه کاری و رنگ روغن 1 میلی متر 4- دیوار های حمام و توالت از داخل از جنس کاشی و مالت سیمان میباشد مصالح کاربردی در جدار دیوارهای خارجی شامل الیه های : 1- آجر سفالی به ضخامت 71 میلی متر 7- گچ و خاک ضخامت 5 3- بتونه کاری و رنگ روغن 1 میلی متر میلی متر و از طرف دیگر سیمان سفید 4- نمای بیرون از روکش سنک و مالت سیمان بوده 5 -دیوار آسانسور بتونی بوده و با وزن حدود 7411 کیلوگرم در متر مکعب و ضخانت 8 اینچ میباشد متریال کاربردی در سقف پارکینگ و طبقات اول و دوم و سوم: 711 میلی متر 4 سرامیک به ضخامت 5 میلی متر مالت شن و سیمان پوکه و نخاله -1-7
بلوک سیمانی تو خالی به ضخامت 75 سانتی متر گچ و خاک به ضخامت 71 میلی متر -3-4 متریال کاربردی در سقف طبقه چهارم: موزاییک به ضخامت 71 میلی متر مالت شن و سیمان پوکه و نخاله 711 میلی متر بلوک سیمانی تو خالی به ضخامت 75 سانتی متر گچ و خاک به ضخامت 71 میلی متر اسفالت وقیر و گونی به ضخامت 11 میلیمتر -1-7 -3-4 -5 جنس درب و پنجره ها: 1 -درب ورودی ها از جنس چوب بوده و به صورت دوالیه به ضخانت 7 -پنجره ها همه به صورت عمودی و دو الیه به ضخامت 17 16 17 16 اینچ اینچ برخی تعاریف مورد نیاز برای انجام پروژه: تذکر:مرجع کلی برای انجام این تحقیق کتاب محاسبات تاسیسات ساختمان مهندس طباطبایی میباشد. دمای طرح خارج در شهر اصفهان: زمستان: دمای 14 درجه فارنهایت دمای طرح داخل 25 درجه فارنهایت ارفاع از سطح دریا 5711 فوت در ابتدا به محاسبه Q ساختمان میپردازیم. Q بار حراتی ساختمان بر حسب btu/ می باشد.برای محاسبه بار حرارتی هر قسمت از ساختمان از فورمول زیر استفاده میشود: 5
Q = A U ΔT که در آن A برابر است با مساحت جدار که در محاسبات بر حسب فوت مربع میباشد.ضریب U ضریب انتقال حرارت میباشد که در این تحقیق از کتاب ASHRAE استخراج گردیده و واحد آن به صورت بی تی یو بر ساعت میباشد. واعداد آن به صورت زیر میباشد: U = 0.26 Btu 1 -دیوار های داخلی 7 -دیوار های حمام و توالت U = 0.30 Btu 3 -دیوار های خرجی U = 0.41 Btu 4 -دیوار خارجی رو به حیاط ساختمان)دارای نمای سنگ( U = 0.29 Btu 5 -دیوار آسانسور U = 0.47 Btu 6 -درب ها 2 -پنجره ها U = 0.43 Btu U = 0.62 Btu 8 -کف طبقات 1 و 7 و 3 و 4 9 -سقف طبقه چهارم U = 0.19 Btu U = 0.23 Btu ΔT برابر اختالف دما بر حسب درجه فارنهایت میباشد.بعضی از قسمت ها در ساختمان وجود دارد که این مکان ها گرم نمیشوند ولی در تماس با هوای آزاد نبوده و ما به آنها مکان های گرم نشده میگوییم.مثل راه پله و فضای داخل اسانسور و فضای داخل نورگیر.دمای این مکان ها از رابطه زیر محاسبه میشود: ΔT = 0.5 (T i T o ) = 0.5(75 14) = 30.5 ضریب جهت برای دیوار های خارجی ساختمان تعریف میشود و برای دیوارهای شمالی و شرقی برابر 1.1 و برای دیوارهای غربی 1.15 میباشد.سپس در هر اتاق یا فضا تلفات حرارتی ناشی از کف و دیوارها و... را با هم جمع کرده و به خاطر اشتباهات احتمالی در ضریب اطمینان 1.1 ضرب میکنیم تا تلفات حرارتی کل آن فضا محاسبه شود. 6
در ستون آخر جدول تعداد پره رادیاتور های مورد نیاز محاسبه شده است.رادیاتورهای انتخاب شده برای ساختمان از نوع ایران رادیاتور مدل ترموکال میباشد که انتقال حرارت از هر پره آن برابر 511 بی تی یو بر ساعت میباشد.از تقسیم بار حرارتی هر فضا بر عدد 511 و با حذف قسمت اعشاری جواب و جمع کردن آن با عدد یک تعداد پره رادیاتور مورد نظر محاسبه میشود.مطاابق فرمول زیر: N تعداد پره رادیاتور هر محل را نشان می دهد. N = [ Q N ] + 1 برای محاسبه بار حرارتی ناشی از هوای نفوذی از فومول زیر استفاده میکنیم: Q 2 = V 0.0749 0.241 (T i T o ) Q2 که در آن بر حسب بی تی یو بر ساعت و درجه حرارت بر حسب فارنهایت میباشد.و عدد 0.0749 0.241 همان ضریب هوای نفوذی میشود که برابر است با 1.118 و V از فورمول زیر محاسبه میشود: V = v n که در این فورمول v حجم اتاق مورد نظر و n تعداد دفعات تعویض هوا در ساعت میباشد که از جدول A-2 صفحه 57 کتاب و جدول 3_14 صفحه 711 کتاب استخراج میشود. محاسبات توسط فایل Exel صورت گرفته است. با جمع کردن تلفات حرارتی کل فضاها تلفات حرارتی کل ساختمان به دست میاید که برابر است با: محاسبه مقدار آب گرم مصرفی Q 1 + Q 2 = 190834.03 Btu مقدار آب گرم هر طبقه برابر است با حاصلضرب حداکثر مصرف آب گرم در ضریب تقاضا که این مقادیر از جدول صفحه کتاب 119 بدست می آید.در هر واحد یک توالت خصوصی دو دستشویی یک دوش یک سینک 7-5 ظرفشویی یک ماشین لباس شویی یک ماشین ظرفشویی و یک توالت فرنگی داریم. 7
(3 8) + (100 4) + (15 4) + (20 4) + (75 4) = 864 ضریب تقاضا برای آپارتمان از جدول 7-5 برابر 0/35 است بنابراین برای مقدار واقعی آب گرم مصرفی هر طبقه داریم: حداکثر آب مصرفی برای چهار طبقه 864 0.35 = 302.4(Gp) بود حجم منبع ذخیره آب گرم بهداشتی برابر حاصلضرب حداکثر مصرف آب گرم کل در ضریب ذخیره منبع خواهد 864 0.35 1.25 = 378(Gal) چون با استفاده آب گرم در منبع آب سرد جایگزین ان میشود باید حجم به دست آمده را با 1.25 آن جمع کرد: 378*1.25=472.5 =حجم منبع آب گرم آب ورودی شهر دمای 61 درجه فارنهایت و آب گرم باید دمای 141 درجه باشد. در این صورت توان حرارتی مورد نیاز برای این منبع برابر خواهد بود با: انتخاب دیگ : خطا Q 3 = 302.4 8.33 80 = 201519.36( Btu ) با به دست آوردن بار حرارتی ساختمان و بار حرارتی آب مصرفی جمعا بار حرارتی کل ساختمان با لحاظ ضریب Q TOT = Q 1 + Q 2 + Q 3 = 392353.39( Btu ) 11 درصد محاسبه می گردد. 8
%71 ضریب اضافه به خاطر تلفات حرارتی از دیگ و لوله ها در نظر میگیریم: Q Boi = 392353.29 1.2 = 470823.95( Btu ) با توجه به کاتالوگ های دیگ واقع در فصل چهارم دو عدد دیگ چدنی از شرکت شوفاژ کار 311 سوالر مدل 2_311 که هفت پره میباشد و ظرفیت حرارتی هریک از انها 744111 بی تی یو بر ساعت است را انتخاب میکنیم. محاسبات مشعل: با توجه به ظرفیت حرارتی دیگ ها و با مراجعه به کاتالوگ های دیگ واقع در فصل چهارم دو عدد مشعل ایران رادیاتور مدل RAN25 انتخاب میکنیم محاسبه حجم منبع انبساط: منبع انبساط را از نوع باز انتخاب کرده و حجم آن برابر است با انتخاب پمپ سیرکوالسیون : که ظرفیت حرارتی هریک 32111_117111 است. V = Q Boi 6400 = 470823.95 = 75.57(Gal) 6400 الزمه انتخاب پمپ دو مشخصه هد و دبی می باشدکه در زیر به محاسبه آن می پردازیم: Gpm = Q TOT 10000 = 39.23(Gpm) برای محاسبه هد پمپ باید مرتفع ترین قسمت بار حرارتی ساختمان را در نظر گرفت که مربوط به منبع انبساط است که باید از باالترین رادیاتور 2 فوت باالتر باشد. H = 52.49 + 7 = 59.49(Ft) با توجه به هد و دبی مورد نظر و با مراجعه به فصل چهارم و کاتالوگ پمپ ها دو عدد پمپ wilo IPL مدل IPL 40/120_1.5/2 انتخاب میکنیم که یکی از انها ذخیره میباشد. 9
محاسبه سایز لوله های آب مصرفی: لوله های آب مصرفی را از جنس آهن گالوانیزه در نظر میگیریم.ابتدا از جدول 3_5 صفحه 515 کتاب واحد مصرف را برای هریک از وسایل بهداشتی محاسبه میکنیم: دستشویی= 1 دوش حمام= 7 سینک ظرفشویی= 7 فالش تانک= 3 توالت فرنگی= 3 توالت= 3 ماشین ظرفشویی= 7 ماشین لباسشویی= 7 F. U Tot = (8 1) + (4 2) + (4 2) (4 3) + (4 3) + (4 2) + (4 2) = 64 سپس با استفاده از نمودار 7_5 صفحه 513 و با منحنی شماره 7 مقدار دبی کل را محاسبه میکنیم: Gpm=35 بر طبق استانداردهای مطرح شده در کتاب مقررات ملی ساختمان سرعت آب در لوله ها را 4 فوت بر ثانیه در نظر میگیریم.حال با داشتن دبی و سرعت آب از نمودار 5_7 صفحه 111 کتاب قطر لوله را محاسبه میکنیم که برابر 7 اینچ میشود.از انجایی که مقدار واحد مصرف آب سرد و گرم تفاوت چندانی با هم نمیکند پس قطر لوله های اب سرد و گرم برابر میباشد.حال به محاسبه سایز انشعابات فرعی میپردازیم.از انجایی که روش مانند قبل است فقط جواب های نهایی را ذکر میکنیم و جدول زیر را تشکیل می دهیم: دبی (Gpm) قطر لوله (In) واحد مصرف (F.U) انشعاب مورد نظر 16 10 1 لوله آب اصلی هر واحد ¾ 4 6 لوله آب آشپز خانه ½ 1 2 لوله آب سینک ½ 1 2 لوله آب لباسشویی ½ 1 2 لوله آب ظرف شویی 10 5 1 لوله آب حمام و تولت ¾ 4 6 لوله آب حمام ½ 1.5 3 لوله آب فرنگی 10
لوله آب دوش 2 1 ½ لوله آب دستشویی 1 1 ½ لوله آب تولت 4 2 ¾ لوله آب شیر مخلوط و فالش تانک 3 1.5 ½ محاسبه سایز لوله های آب گرمایش: همانطور که قبال گفتیم نوع رادیاتورها کال میباشد که انتقال حرارت از هر پره آن برابر 511 بی تی یو بر ساعت میباشد.از طرفی لوله های رادیاتور ها را از جنس آهن سیاه انتخاب میکنیم.چون در توالت و آشپزخانه جایی برای نصب رادیاتور نیست رادیاتورهای این مکان ها را به سالن اضافه میکنیم.همچنین از آنجایی که تعداد پره رادیاتور اتاق 7 بیشتر از بیست است در آن اتاق دو رادیاتور میگذاریم.ابتدا به محاسبه سایز لوله یکی از رادیاتورها میپردازیم. رادیاتور سالن طبقه اول سمت جنوب شرقی: 71 =تعداد پره رادیاتور Q=71*511=11111 Gpm=Q/10000=1 با فرض اینکه سرعت آب در لوله ها برابر 3 فوت بر ثانیه میباشد با داشتن سرعت و دبی و با مراجعه به جدول 3_7 صفحه 99 کتاب میتوان قطر لوله را محاسبه کرد: D=1/2 (In) تمامی لوله های خط گرمایش مطابق روش فوق میباشد.در زیر جدولی تنظیم کرده ایم که قطر تمامی لوله های طبقه اول محاسبه شده اند.از آنجایی که طبقه اول و چهارم سردترین طبقات میباشند و فرق چندانی با یکدیگر نمیکنند و از آنجایی که کوچکترین قطر لوله 1/7 اینچ میباشد پس سایز لوله همه طبقات را میتوان برابر 11