Kanal Şekli Neden Önemlidir
Kanal Boyutlandırması: Alan, Çevre & Sürtünme
Her HVAC kanalı, hava işlemcisinden hizmet ettiği odalara kondisyonlanmış hava taşıyan bir borudur. Bir kanalın hava akışı kapasitesi tek bir şeye bağlıdır: kesit alanı.
CFM = Alan x Hız: bu temel denklemdir. CFM saniye başına kübik fit anlamına gelir. Alan, kanalın kesitinin kare feet cinsinden ölçüsüdür. Hız, dakika başına fit cinsinden hava hızıdır.
Ancak alan hikayenin tamamı değildir. Kanalın çevresi, hava akışının sürtündüğü yüzey miktarını belirler. Daha fazla çevre, daha fazla sürtünme anlamına gelir, bu da daha fazla basınç düşüşü anlamına gelir, bu da blower'ın daha sert çalışması gerektiği anlamına gelir.
12 inç çapındaki bir dairesel kanalın kesit alanı pi x 6² = 113,1 inç kare'dir. Çevresi pi x 12 = 37,7 inç'tir.
14" x 8" dikdörtgen bir kanalın alanı 14 x 8 = 112 inç kare'dir: neredeyse aynı. Ancak çevresi 2(14 + 8) = 44 inç'tir: aynı hava akışı kapasitesi için %17 daha fazla sürtünme yüzeyi.
Bu, dairesel kanalların neden daha verimli olduğunu açıklar. Daire, herhangi bir şekil arasında en düşük çevre-alan oranına sahiptir. HVAC terimleriyle: dairesel kanallar teslim edilen CFM başına daha az sürtünme kaybı üretir.
Kanal Alanı Hesaplama
Bir konut HVAC sistemi, bir yatak odasına 400 CFM teslim etmesi gerekir. Tasarım hızı dakika başına 600 fittir.
Atış, Yayılma & Coanda Etkisi
Hava Bir Odada Nasıl Hareket Eder
Kondisyonlanmış hava kanaldan çıktığında, bir register veya difüzör aracılığıyla odaya girer. Bu havanın hareket ettiği geometrisi, odanın konforlu olup olmadığını veya sıcak ve soğuk noktaları olup olmadığını belirler.
Atış, hava hızı dakika başına 50 FPM'in altına düşmeden önce difüzörden havanın seyahat ettiği mesafedir. 20 fitlik bir odadaki bir tavan difüzörünün arka duvara ulaşmak için yeterli atışa ihtiyacı vardır.
Yayılma, hava deseninin genişliğidir. Doğrusal bir slot difüzörü düz, geniş bir desen oluşturur. Yuvarlak bir tavan difüzörü radyal bir desen oluşturur.
Arz kayıtları konik veya hayran şeklindeki hava desenleri oluşturur: hava tanımlanmış bir geometrik şekilde dışa doğru iter.
Dönüş kayıtları küresel emme bölgeleri oluşturur: hava her yönden eşit olarak çekilir. Bu, dönüş kayıtlarının neredeyse her yerde bir odaya yerleştirilebilmesinin nedenidir.
Coanda Etkisi: Hareket eden hava, yakındaki yüzeyleri takip etme eğilimindedir. Tavana üfleyen hava ona yapışacak, açık alana üflenen havadan çok daha uzağa seyahat edecektir. Bu, tavan tarafından monte edilen difüzörlerin neden bu kadar iyi çalıştığını açıklar: hava tavana yapışır, odanın karşısında seyahat eder, ardından arka duvardan aşağı iner. Tavanın geometrisi, hava dağıtım sisteminin bir parçası haline gelir.
Hava Dağıtımını Anlama
Bir konferans odası 30 fit uzunluğundadır ve bir ucunda tavan tarafından monte edilen bir difüzör vardır. Arz hava difüzörden 700 FPM'de çıkar.
Kanatlar, Tübeler & Yüzey Alanı
Isı Transferi Bir Yüzey Alanı Problemidir
Bir hava kondisyoneri veya ısı pompası buharlaştırıcı serpantini, ısının hava ve soğutucu arasında gerçekten aktarıldığı yerdir. Isı transfer hızı üç şeye bağlıdır: sıcaklık farkı, malzemenin termal iletkenliği ve yüzey alanı.
Sıcaklık farkını kolayca değiştiremezsiniz (bu soğutucu döngü tarafından belirlenir) veya iletkenliği (bakır ve alüminyum zaten mükemmel iletkenleridir). Yani HVAC mühendisleri yüzey alanını en üst düzeye çıkarırlar.
Bir buharlaştırıcı serpantini, bakır tüplerden yapılır ve üzerine ince alüminyum kanatlar basılı vardır. Kanatlar ince levhalar: tipik olarak 0,006 inç kalınlığında: inç başına 8 ila 20 kanat aralığında.
İnç başına daha fazla kanat = daha fazla yüzey alanı = daha fazla ısı transferi. Ancak geometrik bir takas vardır: daha fazla kanat aynı zamanda aralarında daha dar hava pasajları anlamına gelir, bu da hava direncini artırır ve hava akışını azaltır.
İnç başına 8 kanatta, hava akışı kolaydır ancak yüzey alanı sınırlıdır. İnç başına 20 kanatta, yüzey alanı muazzamdır ancak serpantin hava akışını boğar. Çoğu konut sistemi, tatlı spot olarak inç başına 12-14 kanat kullanır.
Bu, saf bir geometri problemidir: belirli bir hacim içine maksimum yüzey alanını nasıl paketlersiniz ve havanın geçmesi için yeterli açık kesit alanını koruyorsunuz?
Yüzey Alanı Takas
Bir konut buharlaştırıcı serpantininde kanatlar inç başına 14 kanatta aralıklıdır. Her kanat 0,006 inç kalınlığındadır. Serpantin yüzü 20 inç genişliğinde ve 18 inç yüksekliğindedir.
Hava Özellikleri Geometri Olarak
Psikrometrik Çizelge: Havanın Geometrik Haritası
Psikrometrik çizelge, HVAC'deki en önemli araçlardan biridir. Karmaşık görünür, ancak gerçekten sadece hava özelliklerinin geometrik bir temsilidir.
X ekseni: Kuru ampul sıcaklığı: normal bir termometrenin okuduğu şey.
Y ekseni (sağ taraf): Nem oranı: kuru hava pound'u başına su buharı kütlesinin gerçek kütlesi (kuru hava pound'u başına nem taneleri).
Eğri çizgiler: Bağıl nem. %100 RH eğrisi, doyma çizgisidir: hava bu eğrinin ötesinde daha fazla nem tutamaz. Daha düşük RH eğrileri altında yayılır.
Çizelgedeki her nokta benzersiz bir hava durumunu temsil eder. Herhangi iki özelliği (kuru ampul sıcaklığı, ıslak ampul sıcaklığı, bağıl nem, çiy noktası, entalpi) biliyorsanız, tam noktayı bulabilir ve diğer tüm özellikleri okuyabilirsiniz.
HVAC işlemleri bu çizelge üzerinde geometrik yollardır:
- Algısal ısıtma (fırın): Yatay bir çizgi boyunca sağa hareket edin: sıcaklık artar, nem oranı sabittir.
- Algısal soğutma (çiy noktasının üzerinde): Yatay bir çizgi boyunca sola hareket edin.
- Soğutma ve nem giderme (tipik A/C): Sola VE aşağı hareket edin: sıcaklık düşer ve nem yoğunlaşır.
- Nem ekleme: Yukarı hareket edin: sabit sıcaklıkta nem ekleme.
- Buharlaştırmalı soğutma (çöl soğutucu): Sabit ıslak ampul çizgisi boyunca sola ve yukarı hareket edin: sıcaklık düşer ancak nem artar.
HVAC İşlemlerini İzleme
Yazın bir gün düşünün: dış hava 95 derece F kuru ampul, %50 bağıl nem. Bunu oda konforu için 75 derece F, %50 bağıl nem olacak şekilde kondisyon haline getirmek istiyorsunuz.