انتخاب قطر لوله مدار گرمایش باید بر اساس دبی آب، قطر داخلی واقعی، سرعت جریان و افت فشار انجام شود. استفاده مستقیم از جدول سایزبندی لوله فولادی برای لوله پنجلایه صحیح نیست؛ زیرا روش نامگذاری، ضخامت دیواره و قطر داخلی این دو نوع لوله با یکدیگر تفاوت دارد.
محاسبهگر این صفحه دبی مورد نیاز مدار را از روی بار گرمایشی و اختلاف دمای آب رفت و برگشت به دست میآورد. سپس میتوانید نوع لوله را از میان لوله فولادی رده ۴۰، لوله پنجلایه یا قطر داخلی سفارشی انتخاب کنید تا سرعت و افت فشار هر سایز بررسی شود.
محاسبه آنلاین قطر لوله مدار گرمایش
محدودیتهای انتخاب قطر
سایز لوله فولادی بر اساس قطر داخلی تقریبی رده 40 و سایز لوله پنجلایه بر اساس یک سری ابعادی متداول ارائه میشود. کاتالوگ محصول نهایی مرجع قطر داخلی است.
در لولههای پنجلایه، سطح عبور بعضی اتصالات میتواند از سطح داخلی خود لوله کمتر باشد. افت اتصالات، شیرها، کلکتورها و تجهیزات باید جداگانه در مسیر بحرانی محاسبه شود.
معیارهای سرعت و افت فشار به نوع پروژه، طول شبکه، کنترلپذیری، صدا، کیفیت آب و الزامات طراحی وابستهاند و باید توسط طراح تأیید شوند.
دبی آب مدار گرمایش چگونه محاسبه میشود؟
برای انتقال حرارت از آب گرم به رادیاتور، فنکویل یا کویل گرمایشی، دبی آب از رابطه زیر محاسبه میشود:
Q = ρ × cp × V̇ × ΔT
در این رابطه:
- Q: بار گرمایشی بر حسب وات
- ρ: چگالی سیال بر حسب کیلوگرم بر مترمکعب
- cp: گرمای ویژه سیال
- V̇: دبی حجمی آب
- ΔT: اختلاف دمای آب رفت و برگشت
برای یک بار حرارتی ثابت، کاهش اختلاف دمای رفت و برگشت باعث افزایش دبی آب میشود. افزایش دبی نیز میتواند سرعت و افت فشار را بالا ببرد و استفاده از قطر بزرگتری را ضروری کند.
تفاوت سایزبندی لوله فولادی و پنجلایه
در لوله فولادی، سایز معمولاً بهصورت قطر نامی اینچی مانند نیم اینچ، سهچهارم اینچ یا یک اینچ بیان میشود. قطر داخلی واقعی این لوله به رده و ضخامت دیواره وابسته است و با قطر نامی برابر نیست.
در لوله پنجلایه، سایز معمولاً با قطر خارجی و ضخامت دیواره نمایش داده میشود؛ برای مثال:
20 × 2 mm
در این نمونه، قطر خارجی ۲۰ میلیمتر و ضخامت اسمی هر طرف دیواره ۲ میلیمتر است؛ بنابراین قطر داخلی تقریبی ۱۶ میلیمتر خواهد بود:
Di = 20 - (2 × 2) = 16 mm
به همین دلیل نمیتوان گفت لوله پنجلایه سایز ۲۰ همیشه معادل یک سایز مشخص لوله فولادی است. مقایسه باید بر اساس قطر داخلی، سرعت و افت فشار واقعی انجام شود.
نکته مهم: ابعاد داخلی لولههای پنجلایه ممکن است میان تولیدکنندگان مختلف متفاوت باشد. برای انتخاب نهایی، قطر داخلی و تلرانسهای درجشده در کاتالوگ همان محصول را کنترل کنید.
حالتهای انتخاب نوع لوله در محاسبهگر
لوله فولادی رده ۴۰
در این حالت، ماژول قطرهای داخلی تقریبی سایزهای متداول لوله فولادی رده ۴۰ را بررسی میکند و کوچکترین سایزی را که معیارهای سرعت و افت فشار تعیینشده را رعایت کند، پیشنهاد میدهد.
لوله پنجلایه یا چندلایه
در این حالت، سایزهای متداول لوله پنجلایه مانند ۱۶، ۲۰، ۲۵، ۳۲، ۴۰، ۵۰ و ۶۳ میلیمتر بررسی میشوند. ماژول برای محاسبات هیدرولیکی از قطر داخلی تقریبی هر سایز استفاده میکند، نه قطر خارجی آن.
قطر داخلی سفارشی
برای محصولاتی که ابعاد آنها با سری پیشفرض ماژول متفاوت است، میتوانید قطر داخلی واقعی درجشده در کاتالوگ را وارد کنید. در این حالت، ماژول سرعت و افت فشار همان قطر را محاسبه و مناسببودن آن را با معیارهای انتخابی بررسی میکند.
قطر پیشنهادی چگونه انتخاب میشود؟
پس از تعیین دبی، ماژول سرعت جریان را از رابطه زیر محاسبه میکند:
V = V̇ / A
مساحت داخلی لوله دایرهای نیز برابر است با:
A = πD2 / 4
سپس عدد رینولدز، ضریب اصطکاک دارسی و افت فشار مستقیم هر متر لوله محاسبه میشود. در حالت انتخاب خودکار، کوچکترین سایزی پیشنهاد میشود که:
- سرعت آب از حداکثر سرعت مجاز بیشتر نباشد.
- افت فشار مستقیم از حداکثر مقدار مجاز تجاوز نکند.
حداکثر سرعت و افت فشار، اعداد ثابتی برای همه ساختمانها نیستند. طول شبکه، حساسیت صوتی، نوع مصرفکننده، ظرفیت پمپ، نوع کنترل و الزامات پروژه باید در تعیین این معیارها در نظر گرفته شوند.
تأثیر زبری لوله بر افت فشار
سطح داخلی لوله پنجلایه معمولاً از لوله فولادی تجاری صافتر است. زبری کمتر میتواند ضریب اصطکاک را کاهش دهد، اما قطر داخلی همچنان اثر بسیار مهمی بر سرعت و افت فشار دارد.
در بسیاری از موارد، یک لوله پنجلایه با قطر خارجی ظاهراً بزرگ ممکن است به دلیل ضخامت دیواره، قطر داخلی محدودی داشته باشد. بنابراین صافتر بودن سطح داخلی بهتنهایی به معنی مناسببودن یک سایز کوچکتر نیست.
افت اتصالات لوله پنجلایه
افت فشار محاسبهشده در ماژول فقط مربوط به طول مستقیم لوله است. در شبکه لوله پنجلایه باید افت اتصالات نیز با دقت بررسی شود؛ زیرا قطر عبور داخلی بعضی رابطها، زانوها، سهراهیها و اتصالات پرسی ممکن است از قطر داخلی خود لوله کمتر باشد.
در محاسبه کامل مسیر بحرانی باید افت این اجزا نیز منظور شود:
- اتصالات پرسی یا کوپلی
- زانو و سهراهی
- کلکتور رفت و برگشت
- شیرهای قطع و تنظیم
- شیر ترموستاتیک رادیاتور
- صافی و شیر یکطرفه
- دیگ، مبدل، رادیاتور یا کویل
بار هر قسمت از شبکه را چگونه وارد کنیم؟
برای انتخاب قطر هر قطعه لوله، باید مجموع بار مصرفکنندههای پاییندست همان قطعه در نظر گرفته شود. برای مثال، لوله اصلی خروجی دیگ ممکن است مجموع بار تمام ساختمان را حمل کند، اما یک انشعاب فقط بار رادیاتورها یا مصرفکنندههای همان بخش را انتقال میدهد.
بنابراین نباید یک قطر واحد را فقط از روی بار کل ساختمان برای تمام شاخهها انتخاب کرد. با جداشدن هر انشعاب، دبی لوله اصلی کاهش مییابد و قطر بخشهای بعدی میتواند تغییر کند.
مثال محاسبه دبی مدار گرمایش
فرض کنید بار گرمایشی یک شاخه ۳۰ کیلووات و اختلاف دمای رفت و برگشت آب ۲۰ درجه سلسیوس باشد. با خواص متعارف آب گرم، دبی مورد نیاز تقریباً ۱٫۳ مترمکعب بر ساعت خواهد بود.
ماژول این دبی را برای قطرهای داخلی لوله انتخابشده بررسی میکند. ممکن است سایز پیشنهادی فولادی و پنجلایه از نظر نام تجاری متفاوت باشند، اما هر دو باید معیارهای تعیینشده برای سرعت و افت فشار را تأمین کنند.
خواص سیال و محلول آبگلیکول
مقادیر پیشفرض چگالی، گرمای ویژه و ویسکوزیته برای یک برآورد اولیه آب گرم در نظر گرفته شدهاند. در مدارهای دارای ضدیخ یا محلول آبگلیکول، باید خواص واقعی سیال در دما و غلظت طراحی وارد شوند.
محلول گلیکول معمولاً ویسکوزیته بیشتری از آب دارد و میتواند افت فشار شبکه را افزایش دهد. استفاده از خواص آب برای چنین مداری ممکن است قطر یا هد پمپ مورد نیاز را کمتر از مقدار واقعی نشان دهد.
محدودیت محاسبه: خروجی این ابزار انتخاب اولیه قطر لوله است. قطر نهایی باید با قطر داخلی واقعی محصول، افت اتصالات، طول مسیر رفت و برگشت، افت تجهیزات، شرایط بالانس شبکه و محاسبه هد پمپ کنترل شود.
پرسشهای متداول
آیا سایز لوله فولادی و پنجلایه مستقیماً معادل یکدیگر است؟
خیر. سایزگذاری و قطر داخلی این دو سیستم متفاوت است. مقایسه باید بر اساس قطر داخلی واقعی، سرعت جریان و افت فشار انجام شود.
برای لوله پنجلایه قطر خارجی را وارد کنیم یا قطر داخلی؟
در محاسبات هیدرولیکی باید قطر داخلی وارد شود. قطر خارجی فقط برای معرفی سایز تجاری محصول کافی نیست.
چرا محاسبه حالت قطر داخلی سفارشی دارد؟
زیرا ضخامت دیواره و قطر داخلی محصولات مختلف یکسان نیست. این حالت امکان میدهد مقدار دقیق کاتالوگ همان برند را بررسی کنید.
آیا افت فشار لوله پنجلایه همیشه کمتر از فولادی است؟
لوله پنجلایه سطح داخلی صافتری دارد، اما افت فشار به قطر داخلی، دبی، سرعت، خواص سیال و اتصالات نیز وابسته است. بنابراین نمیتوان بدون محاسبه نتیجه قطعی داد.