ظرفیت منبع کویل دار به میزان آبی گفته میشود که این دستگاه میتواند در یک بازه زمانی مشخص گرم کند. این ظرفیت معمولاً بر حسب لیتر (برای حجم مخزن) و کیلو کالری بر ساعت (kcal/hr) یا کیلووات (kW) (برای توان حرارتی کویل) بیان شده و مستقیماً به حجم مخزن، توان حرارتی کویل، دبی آب گرم مصرفی، اختلاف دمای آب ورودی و خروجی و شرایط محیطی وابسته است.
کویل حرارتی وظیفه انتقال انرژی گرمایی از یک سیال گرم (مانند آب داغ یا بخار) به آب سرد را بر عهده دارد. هر چه سطح تبادل حرارتی کویل بزرگتر و دبی سیال گرمکننده بیشتر باشد، ظرفیت گرمایشی افزایش مییابد. همچنین، عایقبندی مناسب نقش مهمی در کاهش اتلاف حرارتی و بهینهسازی عملکرد دارد.
محاسبه ظرفیت منبع کویل دار
محاسبه ظرفیت حرارتی مورد نیاز با فرمول Q = m × C_p × ΔT انجام میشود که در آن Q ظرفیت حرارتی، m دبی آب گرم مصرفی، C_p گرمای ویژه آب (1kcal/kg°C) و ΔT اختلاف دمای آب بوده و معمولاً بر حسب میزان بار حرارتی مورد نیاز اندازه گیری میشود. در استخر با دانستن تعداد شناگران و مقدار مصرف 50 لیتر برای هر نفر و با ضرب کردن عدد بدست آمده در ضریب تقاضا (بین 0.4 تا 0.6) حجم مخزن به دست می آید که این میزان در ضریب 1.2 (ضریب ذخیره) ضرب می گردد.
- ضریب تقاضا: ضریبی است که به دلیل همزمان نبودن استفاده ساکنین (در ساختمان)، شنا گران (در استخرها) و… از دوشها و دستشویی ها در میزان مصرف ضرب می گردد.
- ضریب ذخیره: منابع ذخیره آب در زمان استفاده ممکن است در پیک بار، به شدت آب کم کنند و آب سرد جبرانی باعث سرد شدن کل منبع شده و حرارت دیگ، توان تامین گرمای مورد نیاز برای متعادل کردن حرارت را نخواهد داشت، به همین دلیل ضریبی به نام ضریب ذخیره منبع را در حجم مصرف بدست آمده ضرب می کنیم تا از یکنواختی درجه حرارت در زمان پیک مصرف اطمینان حاصل شود. این ضریب برای کاربریهای مختلف، متفاوت است و برای استخرها معمولا برابر با 1.2 در نظر گرفته می شود.
برای محاسبه ظرفیت؛ درجه حرارت آب مصرفی، درجه حرارت بویلر و دبی در گذر هر کدام مورد نیاز است. در صورت قرار دادن این اعداد در اختیار سازنده، توان محاسبه ظرفیت آنها را خواهند داشت.
محاسبه میزان آب گرم مورد نیاز
برای محاسبه ظرفیت باید ابتدا برآوردی از میزان آب گرم مورد نیاز را با توجه به جداول مربوطه بدست آورد. بعد از بدست آوردن حجم آب مصرفی، باید در ضریب تقاضا و ضریب ذخیره را نیز در آن ضرب کرد تا مقدار واقعی آبگرم مصرفی را بتوان بدست آورد.
- ضریب تقاضا * حداکثر مصرف در ساعت = مقدار واقعی مصرف آبگرم در ساعت
- ضریب ذخیره منبع * ضریب تقاضا * حداکثر مصرف در ساعت = حجم منبع آبگرم
برای محاسبه مقدار بار حرارتی آبگرمکن مورد نیاز نیز میتوانید از فرمول زیر استفاده نمایید:
سپس با توجه به محاسبه حجم آبگرم مورد نیاز و بار حرارتی مورد نیاز می توانیم منبع مورد نیاز خود را انتخاب کنیم.
محاسبه حجم آبگرم مصرفی
- منازل مسکوني تا 5 نفر: 283.5-189 ليتر
- منازل مسکوني تا 10 نفر: 472.5 ليتر
- مجموع ساختمانهاي آپارتماني بامخزن مشترک: 189 ليتر براي هر واحد آپارتماني
- بيمارستان براي هرتخت: 46 ليتر
- مدارس به ازاء هردانش آموز: 2-1 ليتر
- ادارات به ازاء هر کارمند: 4.7 ليتر
- کارخانجات در صورت داشتن دوش، به ازاء هر کارگر: 28.3 ليتر
محاسبه سطح کویل مورد نیاز
برای محاسبه سطح لازم کویل گرم کننده از رابطه F=8.33G * (t2-t1)/U.tm استفاده می شود که در آن:
- F: سطح جانبی کویل مسی یا استیل بر حسب متر مربع یا فوت مربع
- G: مقدارآب لازم برای گرم شدن بر حسب گالن در ساعت یا لیتر در ساعت
- U: ضریب انتقال حرارتی لوله کویل
- t2: درجه حرارت آب گرم خروجی مصرفی
- t1: درجه آب سرد ورودی
- tm: اختلاف درجه حرارت متوسط بین آبگرم مصرفی خروجی و آب سرد ورودی و آب گرم کننده است و از رابطه زیر بدست می آید.
- (Tm = ts – (t1+t2/2که ts درجه حرارت آب گرم کننده می باشد.
عوامل مؤثر بر ظرفیت منبع کویل دار
- میزان مصرف آب گرم مورد نیاز در ساعات اوج مصرف: این مقدار بسته به نوع کاربری ساختمان (مسکونی، تجاری، صنعتی) متغیر است.
- دبی و دمای ورودی و خروجی آب: دمای آب ورودی (مثلاً 10 درجه سانتیگراد) و دمای مورد انتظار آب خروجی (مثلاً 60 درجه سانتیگراد) تعیینکننده مقدار انرژی مورد نیاز برای گرم کردن آب است.
- توان حرارتی کویلها بسته به متریال ساخت، قطر، طول و سطح تبادل حرارتی، ظرفیت گرمایشی مشخصی دارند. مساحت و جنس کویل تأثیر مستقیمی بر راندمان انتقال حرارت دارد.
- نوع و فشار سیال گرم کننده: اگر از بخار یا آب داغ برای گرم کردن استفاده شود، راندمان حرارتی و سرعت انتقال حرارت افزایش مییابد. در مقابل، استفاده از آب گرم معمولی به دلیل دمای پایینتر، نیاز به سطح تبادل حرارتی بزرگتری دارد.
- جنس مواد بهکار رفته در مخزن (فولاد گالوانیزه، استنلس استیل و غیره) و ضخامت آن بر روی حفظ دمای آب گرم و کاهش تلفات انرژی تأثیر دارد.
- عایقهای حرارتی مناسب مانند پلییورتان یا پشم سنگ از هدررفت گرما جلوگیری کرده و باعث بهینهسازی مصرف انرژی و کاهش ظرفیت میشوند.
