محاسبات سایزینگ کانال

برنامه محاسبه تیک آف و ابعاد کانال با فایل اکسل  xls به زبان فارسی

در این بخش محاسبات سایزینگ کانال ، ابعاد صحیح و اصولی اتصالات یا همان فتینگ ها و همچسن محاسبه دبی هوای مورد نیاز فضاهای مورد نظر کانال کشی به صورت کاملا آموزشی و کاربردی و اجرایی ارائه شود و همچنین  به بررسی نرم افزار های طراحی داکت ، ترسیم و محاسبه ابعادی آن یا همان سایزینگ کانالها می باشد پرداخته شود.

یکی از مهمترین محاسبات و سخترین طراحی ها در تاسیسات و تهویه مطبوع ، محاسبات سایزینگ کانال است که در عین پیچدگی در صورت رعایت یکسری نکات اجرایی بسیار ساده نیز است، طراحی کانال و محاسبات ابعادی آن ازاین نظر که مستقیما در اشغال فضای معماری موجود و همچنین زیبایی کار موثر است بسیار حائز اهمیت بوده ، در نظر گرفتن باز شو و جانمایی عبور داکت از فضاهای مرده ساختمان هنر طراح بود که باید با هماهنگی مهندس تاسیسات صورت گیرد

سر فصل های مهم مورد بررسی در این بخش شامل :

  1. محاسبات دبی هوای مورد نیاز فضاها
  2. تخمین بار سرمایش و گرمایش ساختمان
  3. محاسبات و سایزینگ کانال های اصلی هوا
  4. محاسبات و سایزینگ کانال های اگزاست
  5. محاسبات و سایزینگ کانال هوای تازه
  6. محاسبه تیک آف (take off) در کانال (برنامه محاسه تیک آف کانال)
  7. طراحی کانال برگشت هوا

آنچه باید قبل از طراحی کانال کشی بدانید :

پایه محاسبات سایزینگ کانال و طراحی ابعادی کانال ، به دست آوردن بار سرمایشی و گرمایشی و دبی هوای مورد نیاز فضای مورد نظر می باشد ، بدین صورت که شما بعد از اینکه بار حرارتی یا برودنی فضارا محاسبه کردید ، cfm  لازم برای تهویه فضا را باید محاسبه کرده و سپس با توجه به ابعاد اتاقها و فضای معماری موجود براساس نوع کاربری و تعداد دفعات تعویض هوا Cfm  مورد نظر به آن اتاق را اختصصاص می دهیم از مجموعه cfm  های اختصاص داده شده  و هوادهی کل سیستم تعیین میگردد

محاسبات Cfm  دبی هوای مورد نیاز و  بار سرمایش و گرمایش

  1. به طور کلی در تهویه مطبوع برای یک فضا ، ما به دو cfm نیاز داریم ، cfm  اول که مربوط به بار سرمایش و گرمایش محیط است ، و  cfm  دوم مربوط به هوای تازه است ،این هوای تازه یا از طریق کانال تامین می شود و یا از طریق درز های اتاق و پنجره ها و … ، به این دلیل در بخش لازم دیدم که cfm  هوای تازه عنوان کنم که در بسیاری از پروژهای تاسیساتی لوکس ، که از فن کویل برای بر داشتن بار حرارتی استفاده می شود ، از یک کانال هوای تازه که به هوارسان متصل است برای تولید fresh air یا هوای تازه استفاده می شود
  2. منظور محاسبه دبی هوای لازم ، دبی هوای برای خنک کاری محیط و برداشتن بار و غلبه بر بارهای  وارده می باشد ، مثلا دراتاقی ۵ بار در ساعت تعویض هوا داریم  ۳۵۰۰ cfm  می باشد ، حال ما بار برودتی  برای خنک کردن این   ۳۵۰۰ cfm  همان حجم هوایی که باید توسط دستگاه خنک کننده به داخل ریخته شود تا فضا خنک گردد این همان دبی هوای لازم می باشد.

گام اول :

محاسبه cfm  داخل اتاق که براساس تعداد دفعات تعویض هوا و تعیین نرخ ACH  یا air change تعیین می شود

برای مثال مقدار دبی هوای خنک برای یک بانک با ابعاد ۴۰۰ متر مربع با ارتفاع سه متر  در شهر تهران واقع شده است ، در حدود ۱۵۰ نفر ارباب رجوع به هماره کارکنان آنها براورد شده است ، مطلوب است دبی هوای خنکی که از طریق کانال به بانک می ریزد را محاسبه فرمایید

  1.  محاسبه cfm  که درون بانک هست و باید توسط دبی هوای خنک ما برداشته شود برای بانک های نرخ ACH  را ۵ بار در ساعت در نظر میگیریم پس
  2. یعنی در حدود ۳۵۳۰CFM  هوایی در دون بانک وجود دارد که باید خنک شود ، یا به عبارتی درون این بانک هواییی با دبی ۳۵۳۰  سی اف ام موجود است که باید آن را برداریم و به جای هوای خنک بریزیم

گام دوم

محاسبه بار برودتی محسوس ناشی از سقف و کف و پنجره و در …… برای هر متر مربع در تهران ۴۵۰ بی تی یو در نظر گرفته شود ، پس خواهیم داشت :

برای محاسبه بار افراد هم در حدود برای هر نفر در حدود 250Btu/hr  در نظر گرفته میشود که خواهد شد ۲۵۰۰ بی تی یو می شود

گام سوم

  1.  محاسبه cfm  مورد نظر مسئله ، همان cfm  که قرار است بر ۳۵۳۰   غلبه کند و فضای خنک کند ، همان Cfm که از روی آن ابعاد کانال اصلی هوا به دست می آیددر واقع مقداری هوای رفت نیز هست    همان cfm  که ظرفیت هوادهی برودتی دستگاه هواساز و یا مشابه آن است
  2. برای بدست آوردن دبی هوای برگشت ، مقدار CFM  هوای تولیدی توسط دستگاه برودنی(۶۹۶۵ ) را از مقدار CFM  موجود در فضای بانک (۳۵۳۰   ) کسر نمایید ،دبی هوای برگشتی به دست می آید که از روی همین مقدار کانال هوای برگشت طراحی می شود
  3. حال در مسله فرض کنید ۴۰۰ متر فضای موجودی به صورت یکپارچه و سالن نبود ، یعنی تعدادی ۱۲ اتاق ۳۴ متری داشت بازهم رویکرد حل مسئله نیز همان بود ، ولی فقط نرخ ACH  آن متفاوت بود ، حالا با فرض اینکه بار CFM  برودتی  ۶۹۶۵ محاسبه شده ، میخاهیم دریچه هوا برای آن در نظر بگیریم که بایک تقسیم ساده ؛ ظرفیت هوادهی هر دریچه ۵۸۵ CFM  می شود که همین ظرفیت دریچه انشعابات اصلی کانال سایز خواهد که در قسمت پایینتر به شرح روند سایزینگ کانال خواهیم پرداخت

محاسبات سایزینگ کانال و طراحی کانال اصلی هوا

در قسمت قبلی ما رویکرد محاسبه و دبی هوای تازه یک فضا را با ذکر یک مثال بیان کردیم ، CFM  مورد نظر را که بدست آوریم ، این دبی همان دبی اصلی است که در کانال اصلی از طریق هواساز و یا دستگاهی مشابه به دورن کانال جریان می یابد

روش های محاسبه ابعاد کاناب و سایزینگ

  1. نرخ افت اصطکاکی ثابت در طول مسیر
  2. روش افت سرعت در طو.ل مسیرکانال
  3. روش بازیافت استاتیک

ازسه روش فوق برای سایزینگ کانال های فشار مثبت و کانال های اصلی استفاده می شود ولی روش نرخ افت اصطکاکی ثابت در طول مسیر نزد طراحان و مهندسان محاسب محبوبتر و پرکاربردتر است ، زیرا درد سرهای روش های دیگر را ندارد و کنترل مسیر کانال زنی در این روش راحتتر می باشد ، به عبارت دیگر اگر ازین روش برای محاسبه ابعاد کانال استفاده کنید ، کار از دستان در نخواهد رفت

در طراحی کانال به روش افت اصطکاکی ، عدد محاسبه شده افت را در تمام طول مسیر یکسان و ثابت فرض میشود ، این عدد افت اصطکاکی باید با توجه ظرفیت دبی هوای وروردی و سرعت انتخاب شده از روی نمودار انتخاب شود ، در نظر گرفتن سرعت با توجه به کاربری فضا بسیار روی عدد افت فشار موثر است و میتواند کل مسیر کانال کشی را در صورت عدم انتخاب سرعت مناسب نتایج منفی را در انتهای کار باقی بگذارد

روند حل مسئله و سایزینگ ابعاد صحیح کانال

پس از محاسبه دبی در قسمت بالا و بدست آوردن مقداری هوای خنکی که باید توسط کانال انتقال یابد حال باید ابعاد کانال اصلی را سایز زنی و محاسبه نمایم دراین قسمت سایزینگ ابعاد کانال به نرخ افت اصطکاکی ثابت در طول مسیر تشریح خواهد

گام اول – انتخاب سرعت مجاز  در ابتدای کانال اصلی

اولین گام برای طراحی ابعاد کانال انتخاب سرعت مجاز می باشد ، انتخاب سرعت با توجه جدول و با در نظر گرفتن کاربری فضای مورد نظر  صورت می پذیرد ، این سرعت مجاز برای کانال های اصلی و انشعابی باید در تمام طول مسیر یکسان باشد و در طول تمام کانال کشی بدون تغییر بماند

گام دوم – تعیین نرخ  نرخ افت اصطکاکی از نمودار به شرط داشتن سرعت از گام اول و دبی هوا در قسمت فوق

  1. این گام از طراحی کانال در واقع مهمترین قسمت سایزینگ کانال میباشد ، و در صورتیکه به درستی این نرخ تعیین نشود نتایج مطلوب کانال کشی حاصل نخواهد شد ، زوزه کشیدن کانال ، عدم هوادهی مناسب و اشغال فضای معماری بیش از حد ناشی عدم موفقیت دراین گام یعنی تعیین نرخ  نرخ افت اصطکاکی میباشد.
  2. حساسیت این بخش به قدری بالاست که بسیاری  از مشاوران وطراحان دست به دامن نرم افزار های محاسباتی شده و به محاسیات دستی خود اطیمنایی ندارند

کار با نمودار و بدست آوردن نرخ افت اصطکاکی :

  1. سرعت رو ازجدول با توجه به کاربری و نوع انشعاب اصلی و فرعی انتخاب میکنیم
  2. دبی را از محاسبات بار برودتی در قسمت قبل داریم
  3. این دو پارمتر را درنمودار تلاقی می دهیم و عدد افت فشار را پایین نمودار میخوانیم
  4. هرچقدر که نمودار به ما مقداری را معرفی کرد ، به عنوان افت فشار در کانال اصلی در تمام طول مسیر مبنای طراحی قرار می دهیم

گام سوم – به دست آوردن قطر کانال مدور

شاید این بخش به گمان بعضی ها پایان کار طراحی سایزینگ ابعاد کانال می باشد ولی باید عرض کنم که داستان طراحی ابعادی کانال ازین قسمت اغاز می شود ، در این بخش ما  قطر کانال مدور را نمودار به ما می دهد و ما سپس آن را به ابعاد ۴ گوش تبدیل میکنیم

کار با نمودار و بدست آوردن قطر کانال مدور :

  1. از نموداری که نرخ افت اصطکاکی را به دست آوردیم استفاده میکنیم
  2. با داشتن دبی و سرعت مورد نظر هوا در کانال به صورت افقی حرکت میکنم تاز جایی که سرعت و دبی با نرخ افت اصطکاکی به یک تلاقی برسیم
  3. با داشتن نرخ افت اصطکاکی و دبی هوا و سرعت در کانال اصلی و تلاقی دادن آنها ،ما قطر کانال گرد را می خوانیم
  4. هر عددی که نمودار بر حسب اینچ به ما معرفی کرد را باید در صورت تبدیل به مقطع ۴ گوش آن را تبدیل کنیم

گام چهارم – تعیین افت فشار استاتیکی فن

این مرحله از طراحی کانال دقیقا مانند به دست آوردن هد پمپ سیرکولاتور است با این تفاوت که اینجا به جای آب هوا داریم ، و  طول بحرانی ترین مسیر مقاوم ترین مسیر را در نرخ افت اصطکاکی بدست آمده در گام دوم ضرب میکنیم ، طول معادل کانال عبارت است از مجموع طول کانال و طول معادل وصاله که از جداول مربوطه استخراج می شود

گام پنجم  – تبدیل کانال گرد به کانال ۴ گوش

  1. این قسمت از طراحی کانال به منزله پایین طراحی کانال و محاسبه ابعاد نهایی آن است که ازجدول مربوطه استخراج میشود ، نکته ای که حائز اهمیت است کار با این جدول میباشد که تاثیر مستقیمی در ارتفاع سقف تمام شده و ارتفاع آن دارد ، زیرا در ایبخش ما ارتفاع کانال را نهایی و روی نقشه درج میکنیم
  2. در این بخش با داشتن قطر گرد نزدیک به مقدار به دست آمده یم طرف ضلع کانال را مشخص و طرف دیگر را با رعایت نسبت ۱ به ۳ انتخاب میکنیم
  3. مثلا قطر کانال گرد ما ۱۶ اینچ می شود ، با مراجعه به جدول پیدا کردن Diam=16 in   مشاهده می شود یک ضلع احتمالی کانال ما ۱۴  و کنار آن سه عدد ۱۶ و ۱۸ و۲۰ درج شده است که بهترین حالت ۱۶ می باشد زیرا به سمت مربع شدن پیش رفته ایم
  4. حال نکته ای که می ماند اینکه این ۱۴ و ۱۶ عنوانی بنام عرض و ارتفاع برایشان درنظر نگرفته شده است ، یعنی به عهده طراح میباشد که کدام پارامتر را عرض و کدام پارمتر را طول لحاظ کند ولی معمولا عدد کوچکتر ارتفاع و عدد بزرگتر عرض در نظر گرفته میشود.

محاسبات سایزینگ کانال هوای تازه

کانال هوای تازه صرفا در پروژهایی اجرا میشود که رساندن هوای تازه به فضای مورد نظر مشکل باشد و دسترسی به تامین هوای تازه  مشکل باشد به وسلیه کانال هوای تازه که ممکن توسط یک هواساز که ترجیحا بدون کویل سرمایشی و گرمایشی است  به دورن فضا ریخته می شود ،چون هوای تازه ای که به درون فضای مورد نظر ریخته می شود برای برداشتن تلفات حرارتی و برودتی به کار نمیاد ، پس محاسبه بار برودتی و دبی هوا برای آن لازم نیست

ویژگی های کانال هوای تازه :

  1. این کانال صرفا فقط برای تولید فرش ایر به کار می رود
  2. طراحی کانال هوای تازه معمولا برای پروژهایی به کار می رود که برداشتن بار توسط فن کویل ها صورت می پذیرد
  3. ابعاد این کانال به واسه مقدار دبی هوای تازه کم ، نسبت به دیگر انواع کانالهای هوا کوچکتر می باشد
  4. کانال هوای تازه ، جز کانال های فشار مثبت میباشد
  5. هدف از طراحی کانال هوای تازه ، تامین اکسیژن مورد نیاز فضا هست
  6. جلوگیری از افزایش گاز کربنیک ، راکد ماندن هوا و جلوگیری از تراکم رطوبت از دیگر ویژگی های کانال هوای تازه می باشد

محاسبه سایز کانال هوای تازه

  1. رویکرد محاسبه ابعاد کانال هاوی تازه ، همانند دیگر انواع کانال های هوای می باشد که در ابتدا باید با داشتن دبی تازه مورد نظر فضا آن را محاسبه کرد.
  2. برای محاسبه دبی هوای تازه از جدول های تامین هوای تازه برای انواع فضاها با توجه به کاربری آن استفاده کرد
  3. نکته ای مهم در طراحی کانال هوای تازه ، سرعت پایین انتقال هوا در کانال می باشد که نتیجه آن کاهش سایز کانال و عدم تولید صدای هوا در کانال می باشد
  4. با توجه به توقعی که از کانال هوای تازه داریم سرعت پایین در حدود ۵۰۰ fpm مناسب می باشد

محاسبات سایزینگ کانال اگزاست :

  1. کانال اگزاست به معنی کانال خروجی هوا می باشد ، و جز کانال های فشار منفی یک پروژه میباشد ، چون هوا در ون آن توسط یک مکنده به بیرون مکیده میشود ، اگر به هر دلیلی در فضایی امکان تهویه طبیعی وجود نداشته باشد ، مثلا ساختمان کاملا درز بند باشد و یا سطح بازشو آن کمتر از ۴% سطح بنا باشد باید هوای لازم را جهت تهویه مکانیکی انجام دارد
  2. اهمیت کانال اگزاست برای پرژوهایی مسکونی و تجاری بسیار مهم و حیاتی می باشد ، و به مراتب اهمیت آن از طراحی کانال هوای تازه بالاتر است
  3. کانال اگزاست برای پارکینگ ها ، آشپزخانه ها ، استخر ها و سرویس های بهداشتی و همچنین موتورخانه مرکزی واقع در طبقات منفی طراح می شود

محاسبات کانال اگزاست :

  1. رویکرد محاسبه ابعاد کانال های اگزاست ، همانند طراحی دیگر انواع کانال های هوای می باشد که در ابتدا باید با داشتن دبی تازه مورد نظر فضا آن را محاسبه کرد.
  2. برای محاسبه دبی هوای اگزاست شده از جدول تعداد دفعات تعویض هوا  برای انواع فضاها  با توجه به کاربری آن استفاده کرد
  3. مبنای محاسبات دبی هوای اگزاست شده برا اساس تعداد دفعات تعویض هوا صورت میگرید
  4. برای محاسبه دبی هوای اگزاست می توان برای هر فضا مقدار دفعات تعویض هوا را محاسبه و برای هر دریچه مقدار مکشی را معین کرد

برای محاسبه مقدار دبی اگزاست شده می توان از فرمول زیر استفاده کرد

که در فرمول فوق :

  1. پارمتر V مقدار هوای نفوذی به داخل فضا
  2. مقدارv حجم فضای اتاق بر حسب فوت مکعب
  3. مقدار n تعداد دفعات تعویض هوا که باید از جدول استخراج شود

تیک آف (take off) در کانال

شاید یکی سخترین قسمت های طراحی کانال اجرای تیک آف یا سه راهی باشد ، این قسمت از کانال کشی از آن نظر دارای اهمیت میباشد که توازن توزیع دبی در ادامه کانال کشی وابسته به مقدار محاسبه شده take off  می باشد ، take off  وصاله ای است از نوع سه راهی غیر مساوی برای جدا کردن و هدایت کردن مقدار دبی میعنی به فضا مورد نظر ، در صورتیکه این مقدار به درستی محاسبه نشود ، علاوه بر مقداری کاهش یا افزایش مقدار دبی خروجی از تیک اف سایز و ابعاد کانال نیز با مشکل مواجه خواهد شد

محاسبه تیک آف (take off) در کانال

در محاسبه تیک آف (take off باید دو مقدار t  در کانال محاسبه شود ، اول مقداری که باید جدا شود و پذیرایی هوای وروردی به فضا مورد نظر باشد ، و دومین t مقداری است که از کانال می ماند و باید به راه خودر تا اتمام کانال کشی ادمه دهد

برای مثال

کانالی با ابعاد ۱۸*۳۲ اینچ موجود است ، دبی هوایی که دراین قسمت جریان دارد ۱۵۰۰ cfm  میباشد ، حال ما سه اتاق با ابعاد یکسان داریم که باید که هرکدام ۵۰۰ Cfm  دبی نیاز دارند ، پس طبیعی است که ما برای کانال کشی دو عدد تیک آف (take off ) ویک زانویی elbow نیاز مندیم

پس برای محاسبه تیک آف (take off داریم :

  1. اولا وقتی زمانی گفته میشود کانالی با ابعاد ۱۸*۳۲  یعنی ۳۲ اینچ عرض و ۱۸ سانت ارتفاع (ما در نقشه های دو بعدی ۱۸ سانت ارتفاع را مشاهده نمیکنیم ) نکته واقعا مهم
  2. دوما اجرای تیک آف (take off ) از عرض کانال می باشد نه ارتفاع ، کلا ما با ارتفاع در تیک آف (take off ) کاری نداریم
  3. سوما بایک تناسب ساده  مقدار t  یا همان مقداری که باید از عرض کانال جدا شود به شدت می آید پس :
  4. برای مثال در کانال فوق مقدار  t تیک آف (take off ) برابر با ۱۸ سانت می باشد و مقدار باقی مانده از ۳۲ که کسر شود ۱۴ می ماند ،این عدد ۱۴ عرض کانال بعد از تیک آف (take off )  می باشد که ممکن است در ادامه کانال کشی افزایش عرض  نیاز باشد که حتما بایدآنرا لحاظ کنیم

نکات مهم تیک آف (take off ) گرفتن :

  1. همشه گرفتن تیک آف (take off ) از عرض کانال می باشد نه ارتفاع کانال
  2. بعد از گرفتن تیک آف مورد نظر دبی باقیمانده کانال را بعد وصاله تیک آف حتما کنترل کنید شاید نیاز به transition واید باشد
  3. مقدار جدا شده و باقیمانده از کانال اصلی باید در نقشه درج شود ، تا سازنده بداند اندازه تیکه کانال یعدی چیست

دریچه هوا و ابعاد آن :

  1. این قسمت از طراحی کانال شاید اخرین مرحله از سایزینگ کانال باشد و به قدری مهم است که ماحصل تمام کانال کشی ، محاسبات و سلیقه طراحی در اینجا به ثمر مینشیند ، ابعاد دریچه با توجه به دبی هوای خروجی از کاتالوگ سازنده دریافت می شود ، ولی اینه چه مقداری دبی خروجی آن است باید در ابتدای محاسبات برای هر اتاق در نظر گرفته شود
  2. برای محاسبه ابعاد دریچه کانال ، افت فشار استاتیک مناسب برای هوای خروجی از دریچه به منظور خروج بهتر و بی صدا تر هوا باید از کاتالوگ شرکت سازنده انتخاب برداشت گردد، که معمولا برای سیستم ها با سرعت کم بین ۰٫۰۱ تا ۰٫۱۵ اینچ آب می باشد
  3. از پارامترهای دیگر برای محاسبه سایز دریچه هوا داشتن سرعت توصیه شده برای دریچه در فضاهای مختلف است که باید از جدول زیر استفاده شود ، که مثلا برای واحد های مسکونی سرعت توصیه شده  بین ۵۰۰ تا ۷۵۰ fpm  می باشد

محاسبه و انتخاب ابعاد دریچه خروجی هوا

  1. اولین نکته در طراحی ابعاد دریچه این است که در هنگام اتصال کانال به در یچه باید  کانال به صورت  دیفیوزر وصل شود
  2. منظور از دیفیوزر اینکه ابعاد دریچه باید از ابعاد کانال بیشتر باشد تا در لحظه خروجی هوا از بالا رفت سرعت و متعاقب آن افزایش سر صدا جلوگیری شود
  3. روند محاسبه ابعاد و رویکرد محاسبه دریچه با در نظر گرفتن سرعت ثابت صورت می گیرد
  4. توصیه می شود از نرم افزار داکت سایزر برای ابعاد دریچه استفاده فرمایید

مطالعه بیشتر