محاسبات لوله کشی ساختمان (محاسبات سایز لوله + تعیین قطر لوله + محاسبه فشار و سرعت داخل لوله)
محاسبه لوله کشی آب گرم و سرد ساختمان چگونه است؟ محاسبه سایز لوله رادیاتور چگونه انجام میشود؟ برای محاسبات لوله کشی ساختمان از چه فرمول هایی استفاده میشود؟ سایز لوله کشی رادیاتور شوفاژ چقدر باید باشد؟ سایز لوله کشی آب ساختمان چگونه محاسبه میشود؟ لوله های ساختمان باید از چه جنسی باشد؟ طول حلقه لوله چگونه محاسبه میشود؟ قطر لوله چقدر باید باشد؟ برای دیدن پاسخ این سوالات کافی است ۳ دقیقه وقت بگذارید و این محتوا را بخوانید. همه چیز در مورد سایزینگ لوله و محاسبات لوله کشی نیز گفته شده اسد.
مقدمه ای در مورد لوله کشی و کاربرد آن
لوله کشی به مجموعه لوله‌هایی گفته میشود که برای انتقال سیالاتی مانند مایعات، گازها و مواد جامد در ساختمان‌ها و صنایع استفاده میشود. برای لوله کشی چیزی که خیلی مهم است، محاسبه و سایزینگ لوله هاست. اما در وهله اول انتخاب نوع لوله اهمیت دارد سپس طراح و کارشناس باید به سراغ محاسبه قطر لوله و طول لوله برود. انواع مختلفی از لوله‌ها برای انتقال انواع مختلفی از مواد استفاده میشود، مانند لوله‌های آب، گاز، بخار، نفت، گازوئیل، فاضلاب، خطوط انتقال نیروی برق و غیره.
محاسبات لوله کشی ساختمان
محاسبات لوله کشی ساختمان (Plumbing calculations) بر اساس نیازهای ساختمان متفاوت است. در این بخش از سودا ما به سراغ محاسبات لوله کشی سیستم های گرمایشی و سرمایشی ساختمان رفته ایم. لازم است بدانید که محاسبات لوله کشی ساختمان، با توجه به میزان مصرف آب و نیاز مصرف کننده و قوانین ملی ساختمان ساختمان انجام میشود. در اینجا مراحل محاسبه لوله کشی ساختمان را به شما توضیح می‌دهیم:
محاسبات لوله کشی ساختمان به صورت خلاصه:
- محاسبه مصرف آب برای لوله کشی
- محاسبه فشار آب در لوله کشی
- سایزینگ قطر لوله
- محاسبه طول لوله
- محاسبه افت فشار داخل لوله
- انتخاب جنس لوله برای لوله کشی ساختمان
1. محاسبه مصرف آب برای لوله کشی:
در این قسمت، باید میزان مصرف آب ساختمان را بر حسب لیتر در دقیقه محاسبه کنید. برای این منظور، باید تعداد و نوع دستگاه‌های مصرف کننده آب مانند سینک، دوش، وسایل بهداشتی و … را در نظر بگیرید و میزان آب مصرفی هر دستگاه را به دقیقه تقسیم کنید و سپس مجموع آن‌ها را بدست آورید.
2. محاسبه فشار آب در لوله کشی:
برای محاسبه فشار آب داخل لوله‌های ساختمان، باید فاصله بین محل قرارگیری آبگیرها و مخزن آب را در نظر بگیرید. هر ۱۰ متر فاصله بین آبگیرها و مخزن آب، فشار آب را ۱ بار کاهش می‌دهد. تعیین فشار آب برای محاسبات سیستم تهویه مطبوع نیز از لزومات است.
3. سایزینگ قطر لوله:
از مهم ترین موضوعات در محاسبات لوله کشی ساختمان، سایزینگ قطر لوله است. برای انتخاب قطر لوله، باید با توجه به مصرف آب ساختمان، فشار آب و فاصله بین نقاط مختلف در شبکه آبیاری، سایز مناسب لوله را محاسبه کنید. برای مثال، در صورتی که میزان مصرف آب بالا باشد و فشار آب پایین باشد، باید از لوله با قطر بزرگتر استفاده کرد.
4. محاسبه طول لوله:
برای محاسبه طول لوله، باید مسیر لوله کشی را بررسی کرده و طول آن را محاسبه کنید. محاسبه طول لوله نیز برای محاسبات انتقال حرارت نیز باید انجام شود.
5. محاسبه افت فشار داخل لوله:
برای محاسبه افت فشار در طول لوله، باید با توجه به طول لوله و قطر آن، افت فشار را محاسبه کرده و با فشار آب مورد نیاز در نقطه مقصد مقایسه کنید. اگر افت فشار بیشتر از حد مجاز باشد، باید قطر لوله را بیشتر کنید.
6. انتخاب جنس لوله برای لوله کشی ساختمان:
لوله ها در جنس های متنوعی در بازار هستند که انتخاب آن باید توسط کارشناس صورت بگیرد. انتخاب جنس لوله، باید با توجه به نوع آب، درجه حرارت و فشار، جنس مناسب لوله را انتخاب کنید. لوله‌های پلی‌اتیلن، مس، پی‌وی‌سی و … از جمله لوله‌هایی هستند که برای لوله کشی ساختمان استفاده می‌شوند.
در نهایت، برای اطمینان از صحت محاسبات لوله کشی ساختمان، بهتر است با یک مهندس مشاور متخصص در زمینه گرمایش و سرمایش ساختمان و لوله کشی آب مشورت کنید تا از انتخاب صحیح سایز و جنس لوله‌ها و اجزای دیگر شبکه آبیاری اطمینان حاصل کنید. در این باره میتوانید روی کمک سِودا حساب کنید.
جنس لوله‌ها از چیست و چگونه سنجیده میشود؟
انواع مختلف لوله در لوله کشی ساختمان ها و صنایع میتوان به موارد زیر اشاره کرد.- لوله فولادی سیاه
- لوله مسی (فقط تا قطر دو اینچ و دمای ١٢٠ درجه سلسیوس)
- لوله ترموپلاستیک تک لایه و چندلایه (دمای کارکرد حداکثر ٨٠ درجه سلسیوس و فشار کار حداکثر ١٠بار)
- لوله پلی پروپیلن (PP)
- لوله پلی اتیلن (PE)
- لوله پلی اتیلن مشبک (PEX)
- لوله پلی اتیلن دما بالا (PE-RT)
- لوله PEX/AL/PEX
- لوله PE-RT /AL/ PE-RT
معایب و مزایای لوله‌های پلیمری
مزایا: سهولت نصب و اجرا – قیمت مناسب – خوردگی ناچیز – صافی سطح بیشتر – آکوستیک – نیاز کمتر به عایق‌کاری معایب: آسیب‌پذیری مکانیکی – انبساط طولی زیاد – محدودیت دما و فشار – نفوذ هوا و اکسیژن به داخل – آسیب‌پذیری در مقابل ازن و نور خورشید * برای کاهش معایب ذکر شده بالا از یک لایه فلز در بین لایه‌های پلیمری استفاده میشود. مثل PEX/AL/PEXنحوه رفع انبساط لوله‌ها
برای خنثی کردن اثر انقباض و انبساط لوله‌ها از روش‌های مختلفی مثل خم انبساط، حلقه انبساط (Loop) و قطعه انبساط استفاده میشود.در خصوص روش حلقه انبساط داریم:
حلقه انبساط
انبساط طولی
فرمول محاسبه طول حلقه
دوره های ویژه با قیمت استثنایی برای علاقه مندان، دانشجویان و مهندسین
دوره امادگی آزمون نظام مهندسی تاسیسات
دوره طراحی تاسیسات مکانیکی ساختمان
لوله‌کشی آب سیستم‌هايی گرمایشی
در طراحی سیستم‌های آبی میتوان از گونه‌های مختلف مدار لوله‌کشی استفاده کرد. عواملی چون شکل و پیکربندی ساختمان، جنبه‌های اقتصادی، صرفه‌جویی در مصرف انرژی، ماهیت بارها، بارهای جزئی و الزامات مربوط به آن و … بر تعیین نوع مدار لوله‌کشی مؤثر هستند.
شبکه لوله‌کشی یک لوله‌ای
در این نوع لوله‌کشی از یک لوله برای تامین آب گرم پایانه‌های حرارتی و به طور هم‌زمان برگشت آب استفاده میشود. از این نوع شبکه در ساختمانهایی که در اجرای تعداد لوله دارای محدودیت باشند استفاده میشود. عیب اصلی این نوع لوله‌کشی این است که در اولین پایانه بیشترین گرما و در آخرین پایانه کمترین گرما توزیع میشود. شبکه لوله‌کشی یک لوله‌ای به دو روش سری و انشعابی قابل اجرا است.
شبکه لوله‌کشی یک لوله‌ای
شبکه لوله‌کشی دو لوله‌ای
در این نوع لوله‌کشی از دو لوله مجزا برای تامین آب گرم پایانه‌های حرارتی و برگشت آب استفاده میشود. این نوع شبکه متداولترین شبکه مورد استفاده در سیستم‌های آبی است زیرا درجه حرارت ورود آب به تمام بارها یکسان خواهد بود. شبکه لوله‌کشی دولوله‌ای در انواع برگشت مستقیم و برگشت معکوس و مختلط قابل اجرا است.
برگشت مستقیم:
در این روش آب برگشتی از هر پایانه حرارتی مستقیماً وارد لوله برگشت میشود. در این نوع لوله‌کشی نزدیک‌ترین پایانه طول لوله رفت و برگشت کمتر و در نتیجه افت فشار کمتری دارد، بنابراین آب گرم در پایانه‌های حرارتی دورتر کمتر جریان می‌یابد. از این نوع لوله‌کشی در ساختمانهای کوچک با تعداد محدودی پایانه حرارتی استفاده میشود. با استفاده از شیر تنظیم‌کننده١ میتوان شبکه را از نظر حرارتی متعادل نمود.
مزایا لوله کشی دو لوله ای:- هزینه کمتر
- سادگی اجرا
- کاهش فضای اجرا
شبکه لوله‌کشی دو لوله‌ای برگشت مستقیم
استفاده از لوله‌کشی با برگشت مستقیم زمانی موفقیت‌آمیز است که طراح برای مقابله با عدم توازن و تعادل گذرهای جریان یک کدام از تمهیدات زیر را در طرح پیش‌بینی کرده باشد:
- افت فشار مدارهای فرعی نزدیک را بیشتر از مدارهای فرعی دورتر در نظر گرفته باشد.
- به حداقل رساندن افت فشار شبکه‌ی لوله‌کشی توزیع (در حالت حدی، وقتی افت فشار لوله‌کشی توزیع برابر با صفر و افت فشار درون بارها نیز مساوی باشند، سیستم‌ذاتاً متعادل و متوازن خواهد بود).
- به کار بردن تجهیزات متعادل کننده و اندازهگیری در هر یک از مدارهای انشعابی یا مصرفکننده‌ها.
- استفاده از شیرهای کنترلی با افت فشار زیاد برای مصرفکننده‌ها.
لوله کشی به روش برگشت معکوس:
در این روش آب برگشتی از هر پایانه حرارتی در جهت لوله رفت حرکت می‌کند تا لوله برگشت به آخرین پایانه حرارتی برسد و پس از اتصال آخرین پایانه به سمت موتورخانه بازمی‌گردد. در این نوع لوله‌کشی طول لوله رفت و برگشت برابر هستند، بنابراین افت فشار در مدار لوله‌کشی برای تمام پایانه‌ها برابر خواهد بود.
مزایا لوله کشی برگشت معکوس:- متوازن بودن شبکه
- هزینه بیشتر
- سختی اجرا
- افزایش فضای اجرا
شبکه لوله‌کشی دو لوله‌ای برگشت معکوس
در سیستم بازگشت معکوس، طول لوله‌کشی برای تمام انشعابات برابر است و بنابراین اگر افت فشار داخلی پایانه‌ها با هم برابر باشد، شبکه از نظر حرارتی متعادل میشود، در غیر این صورت با استفاده شیر تنظیم‌کننده میتوان شبکه را متعادل نمود. از این روش برای ساختمانهای دارای زیربنای زیاد، استفاده میشود.
لوله‌کشی مختلط:
در این سیستم قسمتی از لوله‌کشی برگشت به صورت مستقیم و قسمت دیگر به طور معکوس انجام میشود.تعیین قطر لوله‌ها (سایزینگ قطر لوله)
محاسبه دبی لوله‌ها
در تاسیسات حرارت مرکزی با آب گرم، دبی آب داخل لوله‌ها وابسته به بار حرارتی است و باید به اندازهای باشد که بار حرارتی فضا را تامین کند. برای محاسبه دبی آب عبوری از لوله‌ای که بار حرارتی یک فضا را تامین می‌کند از رابطه ذیل استفاده می‌نماییم.
سایز لوله کشی به طور میانگین
سایز لوله کشی پکیج برای آب سرد و گرم به طور میانگین سایز 20 و 25 لوله کشی تک لایه, 16 و 20 برای پنج لایه و در لوله کشی شوفاژ سایز 20 , 25 , 32 و برای لوله کشی آپارتمان‌های بسیار بزرگ 40 در لوله کشی پلاستیکی سفید و در لوله کشی پنج لایه از قطر 16 تا نهایتا 32 در نظر گرفته میشود.
محاسبه افت فشار داخل لوله‌ها
جریان آب در طول مسیر به دلیل اصطکاك بین ملکولهای آب با جدار داخلی لوله، زبری لوله و عبور از اتصالات دارای کاهش فشار خواهد بود. مقدار این کاهش فشار برای تعیین قطر لوله و انتخاب پمپ حایز اهمیت است. از یک طرف بالا بودن مقدار افت فشار موجب افزایش هزینه پمپاژ میشود و از طرف دیگر پایین بودن مقدار آن باعث بزرگ شدن اندازه لوله‌ها و در نتیجه افزایش هزینه اولیه شبکه لوله‌کشی می‌گردد.
بنابراین مقدار افت فشار باید به گونه‌ای باشد که توازنی بین افزایش هزینه پمپاژ ناشی از افت فشار بالا و افزایش هزینه اولیه ناشی از افت فشار پایین وجود داشته باشد. محدوده افت فشار مناسب بین ٥,١ تا ٥ متر ستون آب در صد متر طول لوله (در گرمایش ٥,٢ درصد) است.
محاسبه سرعت آب در داخل لوله
به منظور انتخاب قطر مناسب لوله‌ها، حدود سرعت‌های مجاز باید در نظر گرفته شود. سرعت زیاد آب در لوله، افزایش افت فشار، تولید سروصدا و فرسایش جدار داخلی لوله‌ها را در پی دارد. از طرفی سرعت کم آب در لوله سبب رکود آب و تجمع رسوب در داخل لوله‌ها و همچنین افزایش هزینه اولیه می‌گردد. با در نظر گرفتن موارد فوق در سیستم‌های حرارت مرکزی ساختمانهای مسکونی و تجاری، محدوده سرعت آب در داخل لوله‌ها باید ٦,٠ تا ٢,١ متر بر ثانیه (٢ تا ٤ فوت بر ثانیه) باشد. همچنین در جاهایی که سر و صدا اهمیت چندانی ندارد مانند کارخانجات و سالن‌های ورزشی و … تا ٣ متر بر ثانیه (١٠فوت بر ثانیه) نیز میتوان سرعت را افزایش داد.
برای تعیین قطر لوله‌ها به منحنی افت فشار شبکه لوله‌کشی بسته مراجعه می‌نماییم. در این منحنی افت فشار، دبی، سرعت سیال و قطر لوله آمده است. تعیین قطر به دو روش انجام می‌گیرد:
١- روش سرعت: در این روش بر پایه افت فشار مجاز آب در داخل لوله‌ها و دبی محاسبه شده وارد منحنی شده و قطر لوله را طوری انتخاب می‌نماییم که سرعت آب در داخل لوله در محدوده مجاز قرار گرفته باشد. محدوده سرعت آب در داخل لوله‌ها بین ٦ /٠ و ٢ /١ (٢ تا ٤ فوت بر ثانیه) در نظر گرفته میشود و در مکانهایی که سر و صدا اهمیت چندانی نداشته باشد سرعت تا ٣ متر بر ثانیه (١٠ فوت بر ثانیه) قابل افزایش است. به دلیل اینکه در این روش نرخ افت فشار در تمام شبکه لوله‌کشی تقریباً یکسان خواهد بود بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
٢– روش افت فشار ثابت: در این روش بر پایه مقدار مجاز سرعت آب داخل لوله‌ها (بین ٦ /٠ تا ٢ /١ متر بر ثانیه) و با داشتن دبی وارد منحنی می‌شویم و قطر لوله را طوری انتخاب می‌نماییم که افت فشار در محدوده مجاز قرار گرفته باشد. محدوده افت فشار مناسب برای لوله‌کشی سیستم‌های حرارتی بین ٥ /١ تا ٥ متر ستون آب در صد متر طول لوله در نظر گرفته میشود. در این روش سرعت آب در تمام شبکه یکسان در نظر گرفته میشود و نرخ افت فشار در قسمت‌های مختلف شبکه متفاوت است.
نمودار سایززنی لوله‌های پلی‌اتیلن
جدول محاسبات لوله های استاندارد فولادی
جدول زیر مشخصات فیزیکی لوله های استاندارد فولادی را مشاهده میکنید. در مورد لوله های آهنی باید توجه داشت که به کار بردن قطر کوچکتر از 1/2 اینچ (2سانتی متر) جایز نیست.
سخن آخر در مورد محاسبات لوله کشی ساختمان
تا اینجا مطلب در مورد محاسبات لوله کشی ساختمان، محاسبات قطر لوله، انواع لوله در لوله کشی، سایزینگ لوله و… آشنا شدید، اکنون اگر سوالی دارید میتوانید در زیر برایمان کامنت کنید. در ضمن باید اشاره کنیم که ما، دوره هایی ویژه برای طراحی تاسیسات مکانیکی، دوره لوله کشی ساختمان، دوره های مربوط به تهویه مطبوع و… برای شما در نظر داریم. برای اینکه چند سال جلوتر بیفتید، پیشنهاد میکنیم در دوره ها شرکت کنید.
مطالب مربوط به طراحی تاسیسات مکانیکی، فصل به فصل
فصل دوم: مباحث مربوط به انتقال حرارت
فصل سوم : انواع سیستم تهویه مطبوع
فصل چهارم: بررسی سیستم تهویه تبخیری
فصل پنجم : بررسی سیکل تبرید
فصل ششم: مفاهیم حرارت مرکزی
فصل هفتم :مباحث و محاسبات لوله کشی
فصل نهم : مباحث مربوط به فن و هوارسان
فصل دهم :مباحث مربوط به فشار
اصول طراحی و محاسبات بانک خازنی (بررسی و تحلیل جامع پیوست ۵ مبحث ۱۳)
