2

نحوه محاسبات برای گرمایش از کف

محاسبه گرمایش از کف- وب سایت اسپیتی
بازدید 3525

یکی از مهمترین مراحل اجرا کردن گرمایش از کف، محاسبات مورد نیاز برای عملی کردن پروژه می باشد. این محاسبات در دو مرحله محاسبه بار حرارتی مورد نیاز و شار حرارتی مورد نیاز انجام می شود.

برای کسب اطلاعات در مورد طراحی و نکات نصب گرمایش از کف به مقاله “طراحی و نکات مهم در اجرای گرمایش از کف” مراجعه نمایید.


مرحله اول: محاسبه بار حرارتی مورد نیاز

برای محاسبه مقدار بار حرارتی محیط مورد نظر ابتدا باید میزات تلفات و تبادلات انرژی حرارتی در قسمت های مختلف بنا را محاسبه کرد. پس از آن از مقدار به دست آمده برای محاسبه بار حرارتی کل ساختمان استفاده کرد. تلفات و انتقالات حرارتی از راه های مختلفی مثل پنجره ها، درها، دیوارها و هوای نفوذی از درزهای بنا می تواند انجام بگیرد.

برای محاسبه تلفات حرارتی در سیستم گرمایش از کف ما به دو مولفه نیاز داریم

  • فرمول Q1 نشان دهنده تلفات حرارتی جداره ها است.
  • فرمول Q2 اندازه تلفات حرارتی به دلیل نفوذ هوا یا تهویه را تثبیت می کند.

1. فرمول نحوه محاسبه Q1 یا اندازه تلفات حرارتی جداره ها

 (Q=UA(ti-to

بار حرارتی بر حسب Q= Btu⁄hr

مساحت جداره برای در یا پنجره بر حسب A= ft2

U= Btu/ft2 hr.fo  ضریب کلی انتقال حرارت بر حسب  

ti= F دمای داخلی بر حسب

to= F دمای خارجی بر حسب

فرمول محاسبه انتقال حرارت از کف در سیستم گرمایش از کف

دو راه انتقال حرارت از کف در سیستم گرمایش از کف

  • انتقال حرارت از کف قرار گرفته رو یا دیوار زیر زمین با خارج از ساختمان

این مقدار انتقال حرارت در سیستم گرمایش از کف، بین کف قرار گرفته روی زیر زمین یا دیوار زیر زمین و خارج از ساختمان بسیار ناچیز بوده و در طول سال ثابت می باشد. در واقع می شود از آن صرف نظر کرد.

با این وجود می توانید مقدار این تلفات انرژی را در جدول زیر ملاحظه کنید.

دمای خارج از بنا بر حسب فارنهایتدمای کف زمین بر حسب فارنهایت
30-40
20-45
10-50
055
1060
2065
جدول دمای خارج از ساختمان و دمای زمین بر حسب فارنهایت
  • انتقال حرارت بین کف روی زمین با خارج از ساختمان

انتقال حرارت از کف واقع بر روی زیر زمین با مقدار هوای بیرون از ساختمان میزانی است که باید آن را بر اساس فرمول زیر حساب کرد و در محاسبه بار حرارتی ساختمان لحاظ شود.

  (Q=0.6P(ti-to)+0.05A(ti-tg

Q=Btu⁄hr   اتلاف حرارت از کف قرار گرفته روی زمین بر حسب

P= طول محیط در معرض هوای بیرون بر حسب فوت

ti= F دمای داخل فضا بر حسب

to= F دمای خارج از فضا بر حسب

A= ft2 مساحت کف بر حسب

tg= F دمای زمین بر اساس جدول بر حسب

محاسبات Q2 یا تلفات حرارتی ناشی از نفوذ هوای بیرون

میزان در رفت حرارتی حاصل از ورود هوای بیرون به داخل بنا بسیار زیاد است. پس نمی توان از میزان آن در محاسبه بار حرارتی بنا چشم پوشی نمود. برای محاسبه مقدار تلفات حرارتی ناشی از نفوذ هوای بیرون از دو شیوه به نام های روش درزی و روش حجمی استفاده می شود.

  • روش درزی محاسبه تلفات حرارتی ناشی از نفوذ هوای بیرون

در این روش تمام درزهای ساختمان از قبیل پنجره ها، در و تمام درزهایی که با فضای بیرون ازساختمان در تماس هستند بر حسب فوت اندازه گرفته شده و در جدول زیر قرار داده می شود.

نوع پنجرهچوبیفلزی
سرعت باد بر حسب مایل بر ساعت50.120.33
100.350.78
150.651.23
200.981.73
251.332.3
301.732.8
جدول محاسبه تلفات حرارتی به دلیل نفوذ هوای بیرون از پنجره ساختمان
نوع درب / سرعت باد برحسب مایل بر ساعت51015202530
شیشه ای4.81014202429
فلزی یا چوبی ظریف0.91.21.82.63.34.2
فلزی یا چوبی غیر ظریف0.92.33.75.26.68.4
در کارخانه3.26.49.6131619
جدول محاسبه تلفات حرارتی به دلیل نفوذ هوای بیرون از درب ساختمان
  • روش حجمی محاسبه هدر رفت حرارتی ناشی از نفوذ هوای بیرون

از روش حجمی برای محاسبه هدر رفت حرارتی در ساختمان هایی به کار گرفته می شود که از وسایل تهویه استفاده نشده است. در ضمن چنین فرض می کنیم که مقدار هوای داخلی اتاق بسته به دیوارهایی است که در مجاورت با هوای خارج در اثر نفوذ بین 0/5 تا 2 بار در ساعت است.   

جدول تعداد دفعات تعویض هوا در اثر نفوذ در ساختمان های کوچک
تعداد دیوارهای مجاور هوای بیرونتعداد دفعات تعویض هوا در ساعت
00.5
11
21.5
3 و 42
هال ورودی و راهروها2
جدول روش حجمی محاسبه تلفات حرارتی ناشی از نفوذ هوای بیرون  

2. فرمول نحوه محاسبه Q2 یا تلفات ناشی از نفوذ هوا

Q2=0.0749 V×0.241(ti-to)

V= CFH حجم هوای نفوذی بر حسب-فوت مکعب بر ساعت

V=v×n

v=ft3 حجم اتاق بر حسب

n= دفعات تعویض هوای اتاق

Q2=Btu⁄hr بار حرارتی ناشی از نفوذ حرارتی بر حسب

0.0749=ib/ft3 جرم مخصوص هوا در شرایط استاندارد بر حسب

0.241=Btu/ib.f جرم مخصوص هوا در شرایط استاندارد بر حسب

فرمول نهایی محاسبه بار گرمایی و هدر رفت کلی حرارتی در یک سیستم گرمایش از کف

 QR=(Q1+Q2)×K

در این فرمول K یک ضریب اطمینان و جبران اشتباه بین 10 تا 20 درصد می باشد. به عبارتی باید مجموع بارهای حرارتی را در 1/1 یا 1/2 ضرب کنیم. مقدار Qr بار حرارتی هر اتاق در سیستم گرمایش از کف می باشد که برای محاسبه این سیستم باید حساب شود.


مرحله دوم: محاسبه شار حرارتی لازم برای سیستم گرمایش از کف

یکی دیگر از پارامترهای مهم که باید برای محاسبه سیستم گرمایش از کف در نظر داشته باشیم، میزان شار حرارتی لازم گرمایش از کف است. با کمک شار حرارتی دیگر مجهولات برای اجرایی کردن این سیستم از قبیل سایز لوله، طول لوله، فواصل لوله و دبی پمپ گرمایش نیز به دست می آیند.

اگر تلفات حرارتی ساختمان را محاسبه نکنید، نمی توانید شار حرارتی لازم برای سیستم گرمایش از کف را نیز محاسبه کنید. 

شار حرارتی یا گرمایی (Heat Flux) به مقدار انرژی حرارتی منتقل شده در واحد زمان و بر واحد سطح گفته می شود. شار حرارتی با نماد q نمایش داده می شود. واحد آن در دستگاه بین المللی یکاها، وات بر متر مربع می باشد. نرخ گرما کمیت نرده ای می باشد. ولی شار گرمایی کمیت برداری است.

فرمول محاسبه شار حرارتی

شار حرارتی به معنای مقدار حرارت مورد نیاز بر واحد سطح است. می توان با محاسبه مقدار تلفات حرارتی در ساختمان با ضریب 10 یا 20 درصد، مقدار شار حرارتی را بر اساس فرمول زیر به راحتی محاسبه کرد.

 (qo=QBtu/hr/Area(m2

در این فرمول اندازه حرارت مورد نیاز برای گرمایش بنا بر حسب btu/hr بوده و مساحت سطح که با Area نشان داده شده، بر حسب متر مربع است.

محاسبه فاصله و سایز لوله گرمایش از کف

پارامتر بعدی که باید هنگام طراحی سیستم گرمایش از کف به آن دقت شود، میزان سایز لوله در کنار حداکثر فاصله لوله در گرمایش از کف است. اگر فاصله لوله ها به درستی رعایت نشود، دمای مطلوب از این سیستم دریافت نمی شود.

طراحی اغلب ساختمان های مسکونی و مراکز کم جمعیت تجاری، با لوله سایز 12-16 انجام می گیرد.

توجه به فاصله لوله ها از یکدیگر و سایز آن ها در گرمایش از کف مسئله مهمی است. متاسفانه تنها به این دلیل که لوله ها گران هستند از سمت برخی مجریان تاسیساتی مورد توجه قرار نمی گیرد. به همین خاطر نیز طول لوله ها را کم کرده و یا قطر آن را کاهش می دهند.

محاسبه فاصله بین لوله ها در گرمایش از کف در حالت های مختلف

فاصله و نیز سایز لوله گرمایشی را با کمک جدول زیر و در شرایط مختلف بنا به راحتی محاسبه می شود.

سایز لوله نیوپایپ مصرفی و فواصل بین لوله ها متریک
سطوح سایز لوله9-1212-1616-20
در حاشیه سرد تیپ طبقات15cm15cm20cm
در حاشیه سرد طبقه آخر10cm 10cm15cm
اتاق خواب تیپ طبقات15cm20-25cm25-30cm
اتاق خواب طبقه آخر10cm20cm25cm
حمام / آشپزخانه15cm20cm——–
اتاق پذیرایی / ناهار خوری15-20cm20-30cm25-35cm
دفتر کار / کلاس درس——–20-30cm30cm
پارکینگ محفوظ / پیلوت محفوظ——–30-35cm30-40cm
جدول محاسبه سایز و حداکثر فاصله لوله ها در سیستم گرمایش از کف بر اساس شار حرارتی

محاسبه فاصله و سایز لوله ها با توجه به شار حرارتی

 می توان با یک روش دیگر با کمک شار حرارتی به دست آمده در فرمول مربوط به این پارامتر، سایز لوله ها و حتی فواصل لوله ها را نیز تعیین کرد.

  شار حرارتیW/m2سایز لوله های 5 لایه و فاصله آن ها در سیستم گرمایش از کف
9 تا 1212 تا 1616 تا 2020 تا 25
0 تا 3225cm30cm30cm 35cm  
32 تا 6325cm30cm30cm35cm
63 تا 9515cm25cm25cm30cm
95 تا 12610cm15cm20cm25cm
جدول محاسبه سایز و حداکثر فاصله لوله ها در سیستم گرمایش از کف بر اساس شار حرارتی

محاسبه طول لوله گرمایش از کف

همانطور که سایز لوله ها و فاصله آن ها از یکدیگر قابل اهمیت است طول لوله های به کار رفته در این سیستم نیز دارای اهمیت زیادی می باشد. برای مثال ما نمی توانیم یک مدار بسیار طولانی از لوله های پنج لایه در کف بنا تعبیه کنیم. زیرا پمپ سیرکولاتور نمی تواند فشار آب مورد نیاز برای این اندازه لوله را فراهم نماید. 

فاصله بین لوله ها در مجاورت دیوار سرد ساختمان کمتر می باشد. هر چقدر به مرکز زون می رسیم این فاصله بیشتر می شود. علاوه بر این حداکثر مجاز طول یک مدار لوله در سیستم بین 80 تا 100 متر می باشد.

طول زیاد لوله ها در سیستم گرمایش از کف موجب می شود تا دمای آب در طول لوله کم شود و سیستم بازدهی بسیار کمی داشته باشد.

قطر لوله ها به میلی مترطول لوله ها به متر
6  تا 938.1
9 تا 1276.2
12 تا 1691.4
16 تا 20138
20 تا 25182
جدول حداکثر طول لوله در مدار گرمایش از کف

محاسبه مقاومت حرارتی پوشش گرمایش از کف

مقاومت حرارتی با مقدار ضخامت رابطه مستقیم دارد. به عبارتی هرچه ضخامت یک سطح بیشتر شود، مقاومت حرارتی در سیستم گرمایش از کف نیز بیشتر می شود.

چنانچه مقاومت حرارتی در گرمایش از کف محاسبه نشود، ممکن است در حالت افزایش مقاومت حرارتی در زمان راه اندازی سیستم، زمان زیادی طول بکشد تا گرمایش به ساکنین برسد.   

مقاومت حرارتی به ازای یک اینچجنس پوشش به کار رفته در گرمایش از کف
0کف بدون پوشش
1.1تخته سه لا
1.4تخته OSB یا تخته تراشه چوب
1.1پارکت
1.6ورق ونیل
1.6کاشی کامپوزیت
1.5مشمع فرشی
1.3کفپوش لاستیکی متراکم
2.25آجر
1سرامیک
1ام دی اف/ پلاستیک لمینیت
0.8سنگ مرمر
جدول محاسبه مقاومت حرارتی گرمایش از کف با توجه به نوع پوشش آن

چنانچه در پوشش کف از ترکیب مصالح مختلف استفاده شد، باید مقاومت حرارتی تمامی آن ها با یکدیگر جمع شود. اما نباید مجموع مقاومت حرارتی بیش از  2.5ft2.h.f شود.

با توجه به جدول ارائه شده در این قسمت مناسب ترین کف پوش برای سیستم گرمایش از کف که دارای کمترین مقاومت حرارتی بوده و در نتیجه می تواند بیشترین صرفه جویی در انرژی را داشته باشد، سنگ مرمر با مقاومت حرارتی 0.8 است.

کف پوش سرامیک درجایگاه بعدی میزان مقاومت حرارتی قرار دارد. بنابراین می توان بعد از سنگ مرمر از سرامیک کف پوش هم در ساختمان استفاده کرد.

محاسبه میانگین دمای آب سیستم گرمایش از کف

میانگین دمای آب سیستم گرمایش از کف با توجه به پارامترهای مختلفی از جمله شار حرارتی یا گرمایی مورد نیاز و مقاومت حرارتی سطح گرمایش از کف با کمک نمودار زیر قابل محاسبه است.

میانگین دمای آب سیستم گرمایش از کف با توجه به پارامترهای شار گرمایی مورد نیاز و مقاومت حرارتی سطح گرمایش از کف و استفاده از نمودار زیر قابل محاسبه است . به طور کلی حداکثر میانگین دمای آب در سیستم گرمایش از کف با ورقه بتونی ºF 140 (ºC 60) می باشد .

حداکثر میانگین دمای آب گرم ورودی به سیستم گرمایش از کف با ورقه بتونی 55 درجه سانتی گراد و حداکثر دمای کف که آسایش را برای ما تعیین می کند، 29 درجه سانتی گراد می باشد.  

محاسبه پمپ گرمایش از کف

آخرین پارامتری که باید برای طراحی سیستم گرمایش از کف محاسبه کرد، میزان دبی یا جریان سیال در پمپ گرمایش از کف است. نه تنها در سیستم گرمایش از کف بلکه در تمام سیستم های آب گرم، دبی پمپ سیرکولاتور گرمایشی تابعی از بار حرارتی سیستم است.

دبی پمپ با توجه به شرایط محیطی و موقعیت جغرافیایی متغیر می باشد. در سیستم گرمایش از کف اختلاف دمای رفت و برگشتی آب درون لوله ها 15 درجه فارنهایت در نظر گرفته می شود.

با این اوصاف فرمول محاسبه جریان سیال یا دبی پمپ سیرکولاتور گرمایش از کف به صورت زیر است.

 Q(gpm)=Btu/hr/7500

در این فرمول Btu/hr همان بار حرارتی کلی ساختمان است که قبلا نحوه محاسبه آن توضیح داده شده است.

جدول نهایی از تخمین پارامترهای موثر در کاربری مسکونی سیستم گرمایش از کف

پارامترهای موثرمتریکسیستم انگلیسی
دمای اتاق18-22C65-72F
میانگین دمای آب35-60C95-140F
دمای سطح25-29C75-85F
شار گرمایی47.5-95w15-30Btu/f.hr
افت دمای آب8-10C15-20F
قطر لوله9-12mm12-16mm3/81/2
حداکثر طول لوله60m90m200ft300ft
دبی جریان برای هر مدار1.3L/M2.8L/M0.35G/M0.75G/M
افت فشار در هر مدار1.5-1.8m1.8-2.2m5-6ft6-7ft
فاصله بین لوله ها10-20cm20-30cm4-8in8-12in
جدول برای کاربری مسکونی از تخمین پارامترهای موثر در سیستم گرمایش از کف

جدول نهایی از تخمین پارامترهای موثر در کاربری تجاری سیستم گرمایش از کف

پارامترهای موثرمتریکسیستم انگلیسی
دمای اتاق15-22C60-72F
میانگین دمای آب32-60C90-140F
دمای سطح25-29C75-85F
شار گرمایی47.5-95w15-30Btu/f.hr
افت دمای آب8-10C15-20F
قطر لوله12-16mm1.2
حداکثر طول لوله90m300ft
دبی جریان برای هر مدار2.8L/M0.75G/M
افت فشار در هر مدار1.8-2.2m6-7ft
فاصله بین لوله ها20-30cm8-12in
جدول برای کاربری تجاری از تخمین پارامترهای موثر در سیستم گرمایش از کف

شما می توانید با کمک نرم افزارهای موجود، سیستم گرمایش از کف ساختمان خود را به راحتی طراحی کرده و محاسبات مورد نیاز را انجام دهید.

نرم افزار Carrier یکی از این مدل ابزارهای محاسباتی و طراحی سیستم گرمایش از کف می باشد، که بیشتر توسط مهندسین تاسیساتی مورد استفاده قرار می گیرد.

نمونه ای از لوله کشی برای گرمایش از کف

برچسب‌ها:

نظرات کاربران

  •  چنانچه دیدگاهی توهین آمیز باشد و متوجه نویسندگان و سایر کاربران باشد تایید نخواهد شد.
  •  چنانچه دیدگاه شما جنبه ی تبلیغاتی داشته باشد تایید نخواهد شد.
  •  چنانچه از لینک سایر وبسایت ها و یا وبسایت خود در دیدگاه استفاده کرده باشید تایید نخواهد شد.
  •  چنانچه در دیدگاه خود از شماره تماس، ایمیل و آیدی تلگرام استفاده کرده باشید تایید نخواهد شد.
  • چنانچه دیدگاهی بی ارتباط با موضوع آموزش مطرح شود تایید نخواهد شد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

  1. ابوالحسن جعفری گفت:

    مقدار مساحت واحد حدود 85 مترمربع 2 خواب وآشپز خانه اوپن برای 6 واحد در 3 طبقه لطفا محاسبه فرمایید ممنون می شوم

    1. اسپیتی گفت:

      لطفا بفرمایید در کدام شهر هستید تا اگر کارشناسی در آن شهر داشته باشیم برای راهنمایی بهتر شما تماس بگیرند.

مشاهده بیشتر