این متن شامل 165 صفحه می باشد

انتقال حرارت هدايتي از يك جدار ساده:

جداره‌هاي ساختمان برحسب اينكه دماي داخل آن كمتر يا بيشتر از دماي خارج باشد، همواره مقداري حرارت را به صورت هدايت به ساختمان وارد يا از آن خارج مي‌كنند. مقدار اين انتقال حرارت براي يك جدار ساده از فرمول زير به دست مي‌آيد:

كه در آن:

شدت جريان گرمايي در واحد زمان [Btu/hr] = H

ضريب هدايت حرارتي جدار [Btu. In/ft² . hr. F] = K

مساحت جدار [ft²] = A

دماي سمت گرمتر [F] = t₁

دماي سمت سردتر[F] = t₂

ضخامت جدار [in] = X

اكنون به فرمول فوق توجه كنيد، شباهت تامي بين آن و فرمول شدت جريان الكتريكي مشاهده مي‌شود، بنابراين مقاومت حرارتي واحد سطح جدار را مي‌توانيم به صورت زير تعريف كنيم:

انتقال حرارت از جدار مركب:

جداره‌هاي ساختمان اغلب از لايه‌هاي مختلف با مواد مختلف تشكيل مي‌شوند، بطوريكه ديگر جدارة ساده تلقي نگرديده بعنوان جدارة مركب شناخته مي‌شوند. مقاومت حرارتي جدار مركب برابر خواهد بود با حاصل جمع مقاومت لايه‌هاي تشكيل دهندة آن:

مقاومت حرارتي جدار مركب

در جريان حرارتي بين هواي خارج و هواي داخل ساختمان همواره لاية بسيار نازكي از هوا در طرفين جدار ساختمان وجود دارد كه به سطح چسبيده و همچون يك مقاومت حرارتي در برابر جريان حرارت عمل مي‌نمايد. ضريب هدايت حرارتي واحد سطح اين لاية بسيار نازك را به f و مقاومت آن را كه به مقاومت فيلم هوا مرسوم است به نشان مي‌دهند و مقدار آن بستگي به سرعت جريان هوا دارد.

1- دماي طرح خارج ـ دماي طرح خارج عبارتست از ميانگين حداقل دماي هواي خارج در زمستان يا حداكثر دماي هواي خارج در تابستان كه توسط سازمان هواشناسي طي چند سال ثبت گرديده است.

2- دماي طرح داخل ـ شرايط طرح داخل از نظر دما و رطوبت نسبي، در ساختمانهاي مسكوني و تجاري بر پاية شرايط آسايش انسان و در ساختمانهاي صنعتي و كارخانجات معمولاً براساس مقتضيات محصول توليدي آنها بگونه‌اي تعيين مي‌گردد كه به كيفيت محصول لطمه‌اي وارد نيايد. در تعيين شرايط طرح داخل در ساختمانهاي مسكوني و تجاري، علاوه بر توجه به احساس راحتي ساكنين بايد دقت نمود كه تغيير شرايط طرح در بخش‌هاي مختلف ساختمان نسبت به يكديگر يا نسبت به هواي خارج بصورت ملايم و تدريجي صورت گيرد تا بر روي سلامتي انسان اثرات زيانبخش نداشته باشد. از طرفي چنانكه قبلاً ذكر شد، رطوبت نسبي نيز در چگونگي كيفيت هوا و احساس راحتي ساكنين نقش مهمي دارد. با افزايش دماي خشك براي آنكه در احساس راحتي ساكنين تغييري ايجاد نشود، بايد رطوبت نسبي را كاهش داد و بالعكس، بعبارت ديگر، در دو محيط با دو دماي خشك متفاوت مي‌توان يك احساس را در انسان ايجاد نمود مشروط بر آنكه رطوبت نسبي نيز به نسبت عكس دماي خشك تغيير كند.

پروسة توليد و انتقال حرارت در يك سيستم حرارت مركزي بدين صورتم است كه گرماي لازم جهت جبران تلفات حرارتي ساختمان توسط يك ديگ در داخل اتاقي بنام موتورخانه، بر روي آب يا بخار سوار شده توسط لوله‌هاي ناقل به مبدل‌هاي گرمايي مستقر در اتاق‌ها از قبيل رادياتور يا كنوكتور منتقل مي‌گردد. مادة ناقل حرارت پس از انجام تبادل حرارتي در اتاق مجدداً به ديگ برگشت داده مي‌شود تا چرخة فوق بار ديگر تكرار مي‌گردد. تمام مراحل اين عمليات را مي‌‌توان با وسايلي از قبيل ترموستات و غيره بطور مؤثري كنترل نمود.

سيستم‌هاي حرارت مركزي را از جنبه‌هاي گوناگوني مي‌توان طبقه‌بندي نمود كه در مباحث آينده با هر يك از آنها آشنا خواهيم شد:

1- از نظر مادة ناقل حرارت ـ آبگرم، آب داغ، بخار، هواي گرم.

2- از نظر چگونگي توزيع گرما در اتاقها ـ با جابجايي طبيعي هوا (رادياتور ـ كنوكتور)، با جابجايي اجباري هوا (فن كويل)، تشعشعي.

3- از نظر چگونگي گردش آب در سيستم ـ با گردش طبيعي، با گردش اجباري (توسط پمپ).

نفوذ طبيعي هوا عموماً تحت تأثير يكي از عوامل زير صورت مي‌گيرد:

الف ــ سرعت باد ـ سرعت باد باعث ايجاد فشار در سمت مشرف به باد و همچنين خلاء ملايمي در سمت داخل ساختمان شده سبب نفوذ هواي خارج از درز درها، پنجره‌ها و غيره به داخل مي‌گردد.

ب ــ خاصيت دودكشي ـ اختلاف دماي فضاهاي داخل و خارج ساختمان و نتيجتاً اختلاف چگالي هوا داخل و خارج باعث صعود هواي گرم از طريق راه‌پله‌ها و آسانسورها و ساير قسمت‌هايي كه مي‌توانند حالت دودكش داشته باشند شده نفوذ هواي خارج را به داخل ساختمان موجب مي‌شود. در زمستان نفوذ هوا از پايين ساختمان و رانش هوا از بالاي ساختمان و در تابستان برعكس خواهد بود.

مقدار هواي نفوذي بستگي دارد به ميزان كيپ بودن درها و پنجره‌ها، ارتفاع ساختمان، كيفيت روكار ساختمان، جهت و سرعت وزش باد و يا مقدار هوايي كه براي تهويه يا تعويض در نظر گرفته مي‌شود. تهوية هوا به منظور تأمين اكسيژن مصرف شده توسط ساكنين و يا خروج دود و گرد و غبار ناشي از بعضي وسايل در مكانهايي مثل كارخانجات، امري ضروري است. اين مهم ممكن است به طور طبيعي با بازكردن درها و پنجره‌ها و يا به صورت اجباري توسط بادزن صورت گيرد. با ورود هواي خارج مقداري از حرارت داخل ساختمان بصورت گرماي نهان در اثر اختلاف رطوبت نسبي داخل و خارج و مقداري نيز به صور ت گرماي محسوس ناشي از اختلاف دماهاي خشك داخل و خارج، تلف مي‌گردد.

ضرايب اضافي در محاسبات تلفات حرارتي :

در محاسبات ذكر شده، شرايط براي همة جداره‌ها يا اتاقها قطع نظر از موقعيت آنها نسبت به جهات جغرافيايي، يكسان فرض شده است، حال آنكه در واقع چنين نيست. مثلاً جدارة جنوبي اتاق به دليل اينكه بيشتر در معرض تابش آفتاب قراردارد گرمتر از جداره‌هاي شمالي، شرقي و غربي مي‌باشد و تلفات حرارتي كمتري خواهد داشت. همچنين اتاق‌هاي طبقات بالارت بدليل افزوني سرعت هوا در آن طبقات، داراي تلفات حرارتي بيشتري نسبت به اتاقهاي پايين مي‌باشند. بري ملحوظ داشتن اين شرايط، ضرايب اضافي در محاسبات وارد مي‌شودند كه مقادير آنها براي جهت و ارتفاع در جدوال **** ارائه گرديده است. مضاف بر آنها، همواره بين 5 تا 10 درصد ضريب اطمينان جهت جبران اشتباهات محاسباتب، براي هر اتاق در نظر گرفته مي‌شود. از طرفي، برخي از ساختمانها مانند مدارس يا مساجد، فقط در ساعات مشخصي از شبانه روز و يا روزهاي خاصي از هفته رگم مي‌شوند، بديهي است كه پس از خاموشي سيستم، مدتي طول خواهد كشيد تا ساختمان از حالت سرد به شرايط مطلوب برسد. براي سرعت بخشيدن به عمل گرمايش ساختمان، بايد تلفات حرارتي آنرا به ميزان قابل ملاحظه‌اي بيشتر در نظر گرفت تا به همان مسبت ظرفيت دستگاههاي مولد گرما افزون گردد.

بار حرارتي اتاق (Q_R) :

حاصل جمع تلفات حرارتي جداره‌ها و هواي نفوذي، بار حرارتي اتاق را كه مبناي انتخاب مبدل حرارتي اتاق از قبيل رادياتور يا فن كويل و غيره خواهد بود، بدست مي‌دهد كه با احتساب ضريب اطميناني كه براي جبران اشتباه در محاسبه در نظر مي‌گيريم خواهيم داشت: