Neden Boru Şekli Önemli
Boru Boyutu: Alan, Kenar ve Kayma
Her HVAC bacasız borusu, havayı soğutucu odasından odalarına taşıyan bir tüptür. Borunun hava akışı kapasitesi, kesit alanına bağlıdır.
AKM = Alan x Hız: Bu, temel denklem. AKM küp feet/dakika'dır. Alan, borunun kare feet cinsinden kesitidir. Hız, havanın dakikada feet cinsinden hızıdır.
Ancak alan, tüm hikayeyi anlatmaz. Borunun kenarı, havanın sürtüldüğü yüzey miktarını belirler. Daha fazla kenar, daha fazla kayma anlamına gelir, bu da daha fazla basınç düşmesine, daha fazla çalışma gerektiği anlamına gelir.
12 inçlik bir yuvarlak boru, pi x 6² = 113.1 kare inç'e sahip bir kesit alanıdır. Kenarı pi x 12 = 37.7 inç'tir.
14" x 8" dikdörtgen bir boru, 14 x 8 = 112 kare inç'e sahip bir alanına sahip: neredeyse aynı. Ama kenarı 2(14 + 8) = 44 inç: Aynı hava akışı kapasitesinde, %17 daha fazla sürtünme yüzeyi.
Bu, yuvarlak boruların daha verimli olduğunu açıklar. Daire, herhangi bir şeklin en düşük kenar-ala oranına sahiptir. HVAC terimlerinde: yuvarlak borular, daha az kayıp üretir.
Boru Alanı Hesabı
Bir ev HVAC sistemi, bir yatak odasına 400 AKM havayı göndermeyi gerektiriyor. Tasarım hızı 600 feet/dakika.
Atma, Genişleme ve Coanda Etkisi
Bir Odada Hava Nasıl Hareket Eder
Düktan çıkan koşullu hava, register veya diffuser aracılığıyla odaya girer. Hava hareketinin geometrisi odayı rahat hale getirip sıcak veya soğuk noktalar oluşturup olmadığına karar verir.
Atış diffuser'dan çıkan havanın 50 FPM (dakika başına feet) hızının altına düşmeden önce hava ne kadar mesafeye gidebildiği mesafedir. 20-foot bir odada tavan diffuseri olan bir tavan diffuserine yeterli atış mesafesi gerekiyor.
Yayılma hava paterninin genişliğidir. Lineer slot diffuser düz, geniş bir patern oluşturur. Bir tavan diffuseri ise radyal bir patern oluşturur.
Besleme register'ları konik veya fan şeklinde hava paternleri oluşturur: hava, tanımlı bir geometrik şekle sahip olarak dışarıya doğru itilir.
Döner register'lar küresel çekme bölgeleri oluşturur: hava, eşit olarak her yönden çekilir. Bu nedenle, döner register'lar bir odada hemen hemen her yerde yerleştirilebilir.
Coanda Etkisi: Hareketli hava, yakın yüzeyleri takip etme eğilimindedir. Tavan üzerinde hava püskürtüldüğünde, tavana yapışır ve açık alanlara püskürtüldüğünden daha çok mesafeye gider. Bu nedenle, tavan monte edilmiş diffuser'lar bu kadar iyi çalışmasının nedeni budur: hava tavana yapışır, odayı geçerek sonra uzak duvarı iner. Tavanın geometri, hava dağıtım sistemi olarak bir parçası olur.
Hava Dağıtımını Anlama
Konferans odası 30 feet uzunluğundadır ve bir ucunda tavan monte edilmiş bir diffuser bulunmaktadır. Besleme havası diffuserden 700 FPM hızla çıkar.
Bacaklar, Borular ve Yüzey Alanı
Isı Transferi Yüzey Alanı Sorunuyla Ilgili
Soğutucu bobinli bir hava conditioneri veya ısı pompasında, ısı gerçekten hava ve soğutucudan aktarılan yerdir. Isı transfer hızı, sıcaklık farkı, malzemenin ısı iletkenliği ve yüzey alanı üzerinde bağımlıdır.
Sıcaklık farkını (soğutucu döngüsü tarafından belirlenir) veya iletkenliği (demir ve alüminyum zaten mükemmel iletkenlerdir) kolayca değiştiremezsiniz. Dolayısıyla HVAC mühendisleri yüzey alanı'yı maksimize eder.
Soğutucu bobinli, demir borularından oluşan alüminyum çubuklar ile yapılır. Çubuklar, genellikle 0.006 inç kalınlında olan ince levhalardan oluşur: 8 ila 20 çubuklar bobin başına inç başına yayılır.
Her inç başına daha fazla çubuk = daha fazla yüzey alanı = daha fazla ısı transferi. Ama burada bir geometrik çakma var: daha fazla çubuk, aynı zamanda onları aralayan hava akışkanlarının daha dar geçişlerini artırarak hava direncini artırır ve akışkanı azaltır.
8 çubuk başına akışkanlık kolay olsa da yüzey alanı sınırlıdır. 20 çubuk başına yüzey alanı devasa olsa da bobin hava akışkanlığını tıkar. Çoğu ikmal sistemi, 12-14 çubuk başına inç olarak tatmin edici nokta olarak kullanılır.
Bu, hava geçişini sürdürürken verilen hacimde maksimum yüzey alanı nasıl paklayacağınızın bir özgün geometri sorunuudur.
Yüzey Alanı Çakma
A residential evaporator coil has fins spaced at 14 fins per inch. Each fin is 0.006 inches thick. The coil face is 20 inches wide & 18 inches tall.
Hava Özellikleri ve Geometri
Psikrometrik Şema: Hava Özelliklerinin Geometrik Haritası
Psikrometrik şema, HVAC'de en önemli araçlardan biridir. Komplocaman görünebilir, ama aslında sadece hava özelliklerini geometrik bir temsil olarak düşünün.
Eksen (Y): Kurşunlu sıcaklık: normal bir termometre okur.
Yükseklik eksen (sağ tarafta): Nemi oranı: gerçek su buharı kütlesi kuru hava kütlesi başına (kuru hava başına gram başına nem graini).
Eğri hatlar: Nispi nem. 100% RH eğrisi, hava daha fazla nem tutamadığı sıcaklık sınırlarıdır: hava bu eğri üzerinde daha fazla nem tutamaz. Düşük nem eğrileri eğri üzerinde daha düşük kısımlarda bulunur.
Grafikteki her nokta, hava durumunu temsil eder. Eğer kuru-bulut sıcaklığı, nispi nem, donma noktası, entalpi gibi iki özelliğini biliyorsanız, tam noktayı belirleyebilir ve diğer tüm özelliklerin değerlerini okuyabilirsiniz.
Binaların ısıtma-kondisyon sistemi işlemleri bu grafik üzerinde geometrik yollar izler:
- Hissedilen ısıtma (fırın): Sıcaklık artar, nem oranı sabit kalır ve sağa yatay bir çizgi boyunca hareket edilir.
- Hissedilen soğutma (dew point üzerinde): Sıcaklık azalır, nem oranı sabit kalır ve sola yatay bir çizgi boyunca hareket edilir.
- Soğutma ve nem alma (typical A/C): Sıcaklık düşer ve nem dışarda yoğunlaşır; sola ve aşağıya hareket edilir.
- Nemlendirme: Sıcaklık sabit kalır ve yukarı hareket edilir; nem eklenir.
- Seyreltilmiş soğutma (bataklık soğutucu): Sıcaklık düşer ve nem artar; sola ve yukarıya hareket edilir ve nem sabit kuru çizgi boyunca hareket edilir.
HVAC İşlemlerini Takip Et
Consider a summer day: outdoor air is 95 degrees F dry-bulb, 50% relative humidity. You want to condition this air to 75 degrees F, 50% relative humidity for indoor comfort.