بخشی از مقاله
چكيده:
تهيه محيط مناسب براى زندگى در فصول مختلف سال يك مسئله حياتى است. انسان اوليه با شناختن آتش، در كلبه ها و غارها با ايجاد گرماى غير سالم توأم با دود، تا اندازه اى خود را در زمستان سرد حفظ مى كرد بعدها با گذاشتن دودكش و هدايت دود به خارج اولين بخارى ديوارى ساخته شد. اكنون كه ساختمانهاى بزرگ ساخته مى شوند با توجه به گران بودن قيمت انرژى در جهان، نصب بخارى ها و گرمكن هاى الكتريكى در زمستان و همچنين كولرها و پنكه ها و وسايل سرما آفرين متعدد در فصول گرم سال در هر اتاق بصورت جداگانه اقتصادى نيست جهت مرتفع كردن اين نيازهاى اوليه بشرى با كم هزينه ترين روش، استفاده از سيستم تهويه مطبوع مركزى در اولويت قرار مى گيرد.
فهرست مندرجات
عنوان صفحه
مقدمه 1
فصل اول- شرايط كلى و جزئى طرح 2
فصل دوم- تأسيسات بهداشتى 5
فصل سوم- گازرسانى 12
فصل چهارم- سيستم آتش نشانى 14
فصل پنجم- فاضلاب و آب باران 17
فصل ششم- تهويه مطبوع 20
فصل هفتم- انتخاب تجهيزات 56
فصل هشتم- طراحى به كمك نرم افزار CARRIER 61
فصل نهم- طراحى به كمك نرم افزار DUCTSIZE 201
نتيجه گيرى 252
پيشنهادات 253
ضمائم 254
مراجع 333
مقدمه:
زندگى انسان در يك خانه بدليل ايجاد تفاوت بين شرايط هواى داخل و خارج از آن مى باشد. هواى داخل خانه بايد شرايط ويژه اى براى ايجاد احساس آرامش در انسان داشته باشد. احساس آرامش در انسان به پارامترهايى نظير دماى هوا، رطوبت نسبى، و نيز پاك بودن هوا از هر گونه مواد مضربستگى دارد. عملياتى كه براى ايجاد اين شرايط بر روى هواى داخل خانه انجام مى شود، تهويه مطبوع نام دارد. در اين مجموعه سعى شده است كه با استفاده از محاسبات دستى و نيز با استفاده از دو نرم افزار پركاربرد در زمينه صنعت تأسيسات و تهويه مطبوع يعنى نرم افزار هاى DUCTSAZEوCARRIER به طراحى بهينه در همه شاخه هاى تأسيسات مكانيكى ائم از سيستم هاى آبرسانى، آتش نشانى، فاضلاب، حرارت مركزى، تهويه مطبوع و .. بپردازيم.
فصل اول
شرايط كلي و جزئي طرح
شرايط كلي طرح
محل پروژه: تهران
عرض جغرافيايي: 7/35 درجه
طول جغرافيايي: 4/51- درجه
ارتفاع از سطح دريا: 4002 فوت = 1220متر
دماي خشك تابستاني: 102 درجه فارنهايت = 9/38 درجه سانتيگراد
دماي مرطوب تابستاني: 75 درجه فارنهايت = 9/23 درجه سانتيگراد
اختلاف دماي روزانه تابستاني: 27 درجه فارنهايت
دماي خشك زمستاني: 20 درجه فارنهايت = 7/6- درجه سانتيگراد
دماي مرطوب زمستاني: 2/16 درجه فارنهايت = 8/8- درجه سانتيگراد
ضريب تميزي هوا: 1
ضريب انعكاس زمين: 2/0
ضريب رسانش خاك: F/Ft/hr/Btu 8/0 = k/m/w 583/1
زمان محلي از گرينويچ: hr 5/3-
شرايط جزئي طرح
مساحت ساختمان: 8/102502 فوت‌مربع
نوع ساختمان: اداري
تعداد طبقات: 17 طبقه (2طبقه پاركينگ به‌‌صورت زيرزمين و 15طبقه اداري روي زمين)
وزن واحد ساختمان: 70پوند بر فوت‌مربع
ارتفاع هرطبقه: 9/8 فوت = 7/2 متر
محل موتورخانه: طبقه 2-
محل پاركينگ‌ها: طبقات (2- و 1-)
تعداد راه پله‌ها: درهمه طبقات بجز 2- و 1- در چپ و راست ساختمان دو دستگاه وجود دارد.
تعداد آسانسورها: 2دستگاه براي حمل نفرات
سيستم سرمايش و گرمايش: موتورخانه مركزي و چيلر تراكمي
سيستم تهويه‌مطبوع: فن كويل و هواساز
سيستم لوله‌كشي آب‌‌بهداشتي: لوله‌كشي آبسرد، آبگرم و سيركولاسيون‌آبگرم
سيستم اطفاء‌حريق: فاير باكس مركزي در هر طبقه و ايستگاه پمپاژ در موتورخانه بعلاوه كپسول آتشنشاني و سيستم هشدار دهنده اعلام حريق
فصل دوم
تاسيسات بهداشتي
تأسيسات بهداشتي
در طراحي و معماري سعي شده تا تجهيزات و تأسيسات بهداشتي بصورت مجتمع باشند تا هزينه اجرا، نصب، نگهداري و تعميرات كاهش يابد.
قسمت اول تمام مصرف كننده‌ها( دستشويي‌ها، توالت‌ها و ...) "2/1 مي‌باشد.
طبق جدول (1) كتاب تأسيسات آقاي تهراني واحدهاي‌مصرف آبسرد و آبگرم (Fixtureunit)، داريم:
نوع وسيله بهداشتي تعداد واحد مصرف كل
Fixture unit واحد‌مصرف آبسرد
Fixture unit واحد‌مصرف آبگرم
Fixture unit سايز هر انشعاب
اينچ
توالت عمومي 60 8 6 3 2/1
توالت خصوصي 10 6 5/4 3 2/1
دستشويي 70 2 5/1 5/1 2/1
فلاش تانك 70 3 3 0 2/1
حمام(دوش) 2 6 5/4 3 2/1
تي شور 13 3 2 2 2/1
سينك آبدارخانه 14 2 5/1 5/1 2/1
سينك رستوران 2 4 3 3 4/3
جدول (2-1)
براي محاسبه قطر لوله‌ها از نمودار جريان آب در لوله‌هاي نيمه خشن نمودار (4-5) كتاب تهراني و طباطبايي استفاده شده است. سرعت درون لوله 7فوت در ثانيه مي‌باشد.
Fu 480=8×60 Fu 60=6×10
Fu 140=2×70 Fu 210=3×70
Fu 12=6×2 Fu 39=3×13
Fu 28=2×14 Fu 8=4×2
واحد مصرف كل ساختمان Fu977 مي‌باشد كه با استفاده از نمودار(1-5) طباطبايي مقدار واقعي تقاضا تقريبا gpm210 مي‌باشد.
طول لوله اصلي خيابان تا ساختمان: 50 متر
طول لوله ورودي به ساختمان تا موتورخانه: 30 متر
فاصله موتورخانه تا بالاترين طبقه: 60 متر
فاصله بالاترين طبقه تا دورترين مصرف كننده: متر20
مجموع طول‌ها 160 متر است كه با احتساب 50% طول معادل اتصالات و وصاله‌ها 240 متر مي‌شود.
محاسبه نرخ افت فشار در سيستم لوله‌كشي از رابطه زير عبارتست از:
P=[Ps-0434h-Pf-Pm]100/L
P متوسط نرخ افت‌فشار در سيستم لوله‌كشي ( psi)
Ps افت‌فشار در لوله اصلي خيابان ( 50psi )
h ارتفاع بالاترين وسيله بهداشتي از لوله اصلي خيابان (140 ft)
Pf حداقل فشار مورد نياز در بالاترين و دورترين وسيله بهداشتي ( 15psi )
Pm افت‌فشار در كنتور آب ( psi)
L طول كل مسير لوله‌كشي (785 ft)
فشار psi11 بدست مي‌آيد كه طبق فرمول بالا 03/4=P ، حال با مراجعه به نمودار(4-5) مي بينيم كه براي دبي gpm210 و قطر لوله "3 افت‌فشار از مقدار مجاز 03/4 و سرعت از محدوده مجاز 2تا 6 فوت در ثانيه تجاوز مي‌كند، پس قطر لوله را "4 فرض كرده و دوباره عمل را تكرار مي‌كنيم كه اين بار 2/3=P كه با مراجعه به نمودار (4-5) مي‌بينيم كه براي دبي gpm210 و قطر لوله "4 افت فشار و سرعت در محدوده مجازند.
چون طول لوله‌كشي بيشتر از 100 فوت است لذا سیستم برگشت در نظر گرفته شده‌است. سيستم برگشت شامل يك پمپ سيركولاسيون خطي است كه توسط يك ترموستات مستغرق كه در مسير برگشت نصب گرديده كنترل مي‌شود و هميشه آبگرم مصرفي را با دماي مناسب در تمام ساختمان قرار مي‌‌دهد.
چون ارتفاء ساختمان زياد است و فشار سيستم آب شهر جوابگو نيست لذا براي تأمين فشار از بوستر‌پمپ استفاده كرديم، تا طبقه پنجم با فشار آب شهر و از طبقه پنجم تا چهاردهم با فشار بوستر پمپ تأمین می‌شود..
در مجموعه سرويس بهداشتي‌هاي كوچك قطر لوله برگشت آبگرم بين "2/1 تا "4/3 مي باشد و قطر لوله‌هاي آبگرم برگشتي در رايزر بر اساس دبي آبگرمي كه توسط لوله مورد نظر بطرف منبع حمل مي‌شود و افت‌فشار 5/2 فوت در 100 فوت با مراجعه به نمودار(4-5) بدست مي‌آيد.
يك روش جهت انتخاب پمپ سيركولاسيون آبگرم برگشتي طبق روش انجمن مهندسين آمريكا (اشري) به ازاي هر Fu50 واحد مصرفي gpm1 دبي پمپ آبگرم برگشتي در نظر مي‌گيرند.
روش دوم كه ما مورد استفاده قرار داديم عبارت است از:
1- طول كل تمامي سيستم لوله‌كشي رفت و برگشت آبگرم مصرفي را حساب كرده.
2- ضرب كردن طول بدست آمده مرحله قبل در [Btu/hr.ft]60 جهت دستيابي به ميزان تقريبي تلفات حرارتي.
3- تقسيم تلفات حرارتي بدست آمده در مرحله 2 بر 10000 جهت دستيابي به دبي پمپ سيركولاسيون آبگرم مصرفي.
4- تعيين هد پمپ با ضرب كردن نرخ افت‌فشار 5/2فوت بر 100 فوت در طول مسير برگشت.
مراحل طبقه همكف تا پنجم طبقه پنجم تا چهاردهم
1- تعيين طول رفت وبرگشت(ft) 1027=3.28×(8/127+4/185) 1617=3.28×(1/290+9/202)
2- مقدار تلفات حرارتي[Btu/hr.ft] 61620=60×1027 97020=60×1617
3- دبي پمپ سيركولاسيون(gpm) 16/6=10000/61620 7/9=10000/97020
4- هد پمپ سيركولاسيون(ft) 48/10=28/3×8/127×(100/5/2) 64/16=28/3×9/202(100/5/2)
5- انتخاب پمپ گراندفوس آلفا+ سري 100 گراندفوس آلفا+ سري 100
جدول (2-2)
انتخاب منبع دو جداره
ميزان مصرف آبگرم بر حسب نوع ساختمان و نوع وسيله بهداشتي به شرح جدول زير است:
نوع وسيله بهداشتي تعداد حداكثر مصرف(gph) ضريب ذخيره ضريب تقاضا
توالت عمومي 60 8 2 3/0
توالت خصوصي 10 3 2 3/0
حمام 2 100 2 3/0
سينك 16 20 2 3/0
جدول (2-3)
gph1030= (20×16)+(100×2)+(10×3)+(8×60) حداكثر مصرف آبگرم
gph309= 3/0×1030 مقدار واقعي مصرف آبگرم
Litr2336 = Gallon618= 2×3/0×1030 ظرفيت منبع آبگرم
وزن مخصوص آب شهري 33/8 پوند بر گالن
دماي آب ورودي به آبگرمكن= 40 درجه فارنهايت
دماي آب خروجي از آبگرمكن= 140 درجه فارنهايت
Kcal/hr130000= Btu/hr514794=(40-140)33/8×618=Q=mc(t2-t1)
طبق جدول 3 راهنماي انتخاب منبع كويل دار شركت حرارت‌گستر و با توجه به مصرف gpm309 مدل TCWH684 انتخاب مي گردد كه مشخصات زير را دارا مي‌باشد:
مشخصات مخزن ذخيره آب مشخصات كويل
ظرفيت (Lit) 2300 ظرفيت گذر آب گرم كننده(gpm) 31
ظرفيت تامين آبگرم مصرفي(gph) 310 ظرفيت حرارتي(Btu/hr) 515000
درجه حرارت آب ورودي(فارنهايت) 40 درجه حرارت آب ورودي(فارنهايت) 180
درجه حرارت آب خروجي(فارنهايت) 140 درجه حرارت آب خروجي(فارنهايت) 160
جنس مخزن گالوانيزه جنس كويل مسي
طول منبع (cm) 240 طول كويل(cm) 17
نحوه استقرار مخزن افقي سطح كويل(فوت مربع) 5/31
جدول (2-4)
انتخاب بويلر
مجموع بار حرارتي ساختمان: Btu/hr3253700= MBH7/3253
مجموع بار حرارتي آبگرم مصرفي: Btu/hr 515000
كل حرارتي كه بايد توسط بويلر تأمين شود: Btu/hr 3768700= 515000+3253700
با احتساب 15% ضريب اطمينان داريم: Kcal/hr 1095000=Btu/hr4334000=15/1×3768700
چون فقط در فصل سرما از كل ظرفيت گرمايي بويلر استفاده مي‌كنيم و در فصل گرما فقط جهت تأمين آبگرم مصرفي مورد استفاده قرار مي‌گيرد پس بهتر است جهت كاهش استهلاك و صرفه جويي در مصرف انرژي از دو بويلر استفاده كنيم
Kcal/hr581000×2= Btu/hr2300000×2
كه طبق كاتالوگ شركت شوفاژكار ديگ چدني مدل 16 توربو با مشخصات زير انتخاب مي‌شود:
تعداد پره: 16 ظرفيت گرمايي: kcal/hr 605000
حجم آبگيري: Lit 278 طول: mm2680
عرض: mm710 ارتفاع: mm1115
محاسبه قطر لوله دودکش بویلر
برای محاسبه قطر لوله دودکش بر اساس رابطه A=(0.01*Q)/H^0.5 که در آن:
A: سطح مقطع دودکش برحسب مترمربع H: ارتفاع دودکش برحسب متر
Q: ظرفیت بویلر kcal/hr))
=806 cm2 A=(0.01*581000)/52^0.5 806=(3.14/4)*D^2 D=32cm
منبع انبساط
براي هر ديگ طبق فرمول زير يك منبع انبساط در نظر مي‌گيريم براي سيستم سرمايش هم منبع انبساطي هم حجم دو منبع انبساط ديگر در نظرمي‌گيريم. Lit871= 1000/ (5/1×581000)
3 منبع انبساط 1000 ليتري در نظر مي‌گيريم.
انتخاب مشعل
ظرفیت مشعل با تقسیم ظرفیت بویلر بر ارزش حرارتی سوخت بدست می‌آید که در واقع مقدار جریان سوخت در ساعت را مشخص می‌نماید.ارزش حرارتی هر متر مکعب گاز طبیعی Kcal/m3 9000 می‌باشد لذا:
m3/h 581000/9000 = 65 Q/9000 =
پس طبق کاتالوگ شرکت پارس مشعل دو عدد مشعل مدل PM-4 211 به مشخصات زیر انتخاب میکنیم.
PM-4 211
240-600 Output in kilo watts - max
18.5 Min Gas Pressure in mbar
380-3-50 Electrical Supply
750w Motor Power
TMG-740-2 Control Box Satronic (or equiv.)
1 1/2" 1 1/4" Gas Train: Gastechnic (or equiv.)
ROD Flame Monitoring
جدول (2-5)
فصل سوم
گاز رساني
سیستم گازرسانی
بدلیل وجود دیزل ژنراتور برق اضطراری برای موتورخانه و ساختمان در مواقع قطع برق دیگر نیازی به روشنایی گازی در طبقات نیست و در هر طبقه اداری فقط یک انشعاب برای اجاق گاز پنج شعله وجود دارد. مشعل بویلر هم گاز‌سوز می‌باشد.
در این ساختمان مجموعاَ سیزده مصرف کننده (اجاق گاز پنج شعله) و دو مصرف کننده (مشعل‌بویلر) داریم که بایستی برای اجاق گاز پنج شعله فشار psi25/0(cm2/ kg017/0) و برای مشعل فشار psi2(cm2/kg 14/0) فراهم کنیم.
میزان مصرف هر اجاق گاز پنج شعله h/m3 3/1 و میزان مصرف هر مشعل نیز h/m3 65 می‌باشد.
طولانی‌ترین مسیر برای گاز با فشار psi25/0(cm2/ kg017/0) تقریبا 5/52 متر می‌باشد.
طولانی‌ترین مسیر برای گاز با فشار psi2(cm2/kg 14/0) تقریبا 5/65 متر می‌باشد.
بر اساس جداول (23-5) و (25-5) . واحد‌مصرف هر مصرف کننده قطر انشعابات را بدست می‌آوریم که در نقشه رایزردیاگرام کاملاَ نمایان است.
جهت لوله‌کشی گاز از لوله سیاه بدون‌درز استفاده میکنیم.
فصل چهارم
سيستم آتشنشانى
رایزر مرطوب:
شیلنگ قرقره وسیله اطفاء حریق اولیه‌ایست که تا رسیدن مأموران آتشنشانی توسط ساکنین مورد استفاده قرار می‌گیرد که می‌تواند در همان مراحل اولیه آتش را مهار کند، اما به رغم وجود شیلنک قرقره آتش خاموش‌کن‌های دستی (پودری) نیز با توجه به قابلیت‌هایشان لازمند. در این ساختمان شیلنک قرقره در محوطه اداری جنب راه پله شرقی نصب می‌شود.
فشار لازم در سر آبپاش شیلنگ(هیدرانت) Kpa200(psi 29) می‌باشد که این فشار آب را تا فاصله 8 متری و ارتفاع 5 متری پرتاب خواهد کرد. در این ساختمان در هر یک از طبقات اداری یک و در طبقات پارکینگ، از دو جعبه‌آتشنشانی دوقلو استفاده میکنیم(یکی از انشعابهای جعبه‌آتشنشانی برای رایزر مرطوب و دیکری برای رایزر خشک است).
رایزر خشک:
رایزر خشک لوله قائم خالی از آبی است که در هر طبقه یک شیر روی آن نصب می‌شود تا مأموران آتشنشانی بتوانند آب را از نزدیکترین شیرآتشنشانی به داخل رایزر پمپ کنند.
