یک تن تبرید به معنای میزان توانایی یک سیستم تهویه مطبوع است که بتواند یک تن از جسمی را در یک دمای مشخص و در شرایط استاندارد، به طور مداوم یا موقت، تبرید کند. به عبارت دیگر، یک تن تبرید نشان دهنده میزان انتقال حرارت مورد نیاز برای خنک کردن یک تن از جسم است.
این واحد در صنعت تهویه مطبوع، از جمله در طراحی سیستم‌های تهویه مطبوع برای فضاهای بزرگ مانند سالن‌های ورزشی، سالن‌های کنفرانس، فرودگاه‌ها و ساختمان‌های بلند استفاده می‌شود. در واقع، محاسبه تعداد تن تبرید مورد نیاز برای یک فضای بزرگ، در تعیین سایز و توان سیستم تهویه مطبوع و همچنین در محاسبه هزینه‌های اجرایی و سرمایه‌گذاری سیستم تهویه مطبوع بسیار مهم است.
برای محاسبه تعداد تن تبرید مورد نیاز برای یک فضای خاص، ابتدا نیاز است که ویژگی‌های فضای خاص را شناسایی کرده و با استفاده از این ویژگی‌ها میزان بار حرارتی مورد نیاز برای خنک کردن فضا را محاسبه کنید. سپس با توجه به بار حرارتی به دست آمده، می‌توان تعداد تن تبرید مورد نیاز را محاسبه کرد.
برای محاسبه بار حرارتی، می‌توان از روش‌های مختلفی مانند روش تخمینی، روش محاسبه با استفاده از شیوه محاسبه Load Calculation و یا روش محاسبه با استفاده از نرم‌افزارهای مختلف مانند HAP، E20 و … استفاده کرد. در هر صورت، برای محاسبه بار حرارتی، باید ویژگی‌های فضای خاص را شناسایی کنید مانند مساحت فضای خاص، تعداد افراد حاضر در فضا، تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی موجود در فضا، تعداد پنجره‌ها و درها، جهت و موقعیت فضا نسبت به خورشید و … .
بعد از محاسبه بار حرارتی، با استفاده از روابط محاسباتی می‌توان تعداد تن تبرید مورد نیاز برای خنک کردن فضا را به دست آورد. به طور کلی، تعداد تن تبرید مورد نیاز برای یک فضای خاص، به عواملی مانند اندازه فضا، میزان بار حرارتی، میزان تعریف شده برای رطوبت نسبی و دما، میزان هوای تازه وارد شده به فضا و … بستگی دارد.
در نهایت برای انتخاب مناسب‌ترین سیستم تهویه مطبوع و تعیین سایز و توان آن، بهتر است با مهندسان متخصص شرکت کار واندیشه در زمینه تهویه مطبوع مشورت کنید.
۱ تن تبرید = ۱۲,۰۰۰ Btu/hr
۱ Btu/hr = 0.0000833 تن تبرید
بنابراین، برای تبدیل واحد Btu/hr به تن تبرید، باید مقدار اولیه را در ۱۲,۰۰۰ تقسیم کنید و برای تبدیل واحد تن تبرید به Btu/hr، باید مقدار اولیه را در ۱۲,۰۰۰ ضرب کنید.
برای مثال، اگر بخواهید ۶۰۰۰۰ Btu/hr را به تن تبرید تبدیل کنید، ابتدا باید ۶۰۰۰۰ را در ۱۲,۰۰۰ تقسیم کنید که مقدار ۵ تن تبرید را به دست می‌آورید. به عبارت دیگر:
۶۰۰۰۰ Btu/hr ÷ ۱۲۰۰۰ = ۵ تن تبرید
و برای تبدیل ۳ تن تبرید به واحد Btu/hr، باید ۳ را در ۱۲,۰۰۰ ضرب کنید که مقدار ۳۶,۰۰۰ Btu/hr را به دست می‌آورید. به عبارت دیگر:
۳ تن تبرید × ۱۲۰۰۰ = ۳۶۰۰۰ Btu/hr
تعداد کیلووات مصرفی برای هر تن تبرید به عوامل متعددی بستگی دارد، از جمله نوع و کارایی سیستم تهویه مطبوع، شرایط آب و هوایی، اندازه و تراکم فضایی و نیز نوع ویژگی‌های بار حرارتی فضای مورد نظر.
به طور کلی، می‌توان گفت که در سیستم‌های تهویه مطبوع مدرن، هر تن تبرید معادل با حدود ۳٫۵ تا ۴٫۵ کیلووات برق مصرفی در ساعت است. با این حال، برای محاسبه دقیق تعداد کیلووات مصرفی در هر تن تبرید، باید به عوامل فوق توجه کرد و با توجه به شرایط خاص هر فضا و نوع سیستم تهویه مطبوع، محاسبات لازم را انجام داد.
برای تبدیل تن تبرید به کیلو کالری، ابتدا باید تن تبرید را به بریتیش ترمال یونیت بر ساعت (Btu/hr) تبدیل کنید و سپس مقدار به دست آمده را به کیلو کالری در ساعت تبدیل کنید. فرمول تبدیل به صورت زیر است:
۱ تن تبرید = ۱۲,۰۰۰ Btu/hr
۱ Btu/hr = 0.252 kcal/hr
۱ تن تبرید = ۱۲,۰۰۰ × ۰٫۲۵۲ = ۳,۰۲۴ kcal/hr
بنابراین، هر تن تبرید معادل با ۳,۰۲۴ کیلو کالری در ساعت است. به عبارت دیگر، اگر بخواهید مقدار ۶ تن تبرید را به کیلو کالری در ساعت تبدیل کنید، می‌توانید مقدار ۶ را در ۳,۰۲۴ ضرب کنید تا مقدار ۱۸,۱۴۴ کیلو کالری در ساعت را به دست آورید.
فرمول Q = Cp x p x V x dT برای محاسبه بار حرارتی یا تعداد تن تبرید مورد نیاز برای خنک کردن یک فضا استفاده می‌شود. در این فرمول، مقدار Q بار حرارتی مورد نیاز برای خنک کردن فضا را نشان می‌دهد و به واحد توان (Btu/hr یا کیلو وات) اندازه‌گیری می‌شود. پارامترهای دیگر در فرمول عبارتند از:
– Cp: ظرفیت حرارتی واحد جرم درجه حرارتی مشخص (Btu/lb °F یا kcal/kg °C)
– p: جرم مخصوص هوا (lb/ft³ یا kg/m³)
– V: حجم فضایی مورد نظر (ft³ یا m³)
– dT: تفاوت دمای مطلوب و دمای فضای مورد نظر (°F یا °C)
برای محاسبه تعداد تن تبرید، ابتدا باید مقادیر لازم برای این پارامترها را محاسبه کنید و سپس فرمول را با استفاده از این مقادیر حل کنید. به طور کلی، مراحل محاسبه به شرح زیر است:
برای محاسبه تن تبرید یک دستگاه سرمایشی مانند چیلر، ابتدا باید پارامترهای مورد نظر را محاسبه کنید. در زیر یک مثال از محاسبه تن تبرید برای یک چیلر ارائه شده است:
فرض کنید یک چیلر با ظرفیت ۱۰۰ تن تبرید برای خنک کردن یک فضایی با ابعاد ۵۰ پا در ۵۰ پا در ۱۰ پا و دمای مطلوب ۷۲ درجه فارنهایت نیاز است. در این مثال، Cp برای هوا در حدود ۰٫۲۴ Btu/lb °F است، جرم مخصوص هوا برابر با ۰٫۰۷۵ lb/ft³ است و تفاوت دمای مطلوب و دمای فضای مورد نظر ۲۰ درجه فارنهایت است.
حل:
Q = 0.24 Btu/lb °F × ۰٫۰۷۵ lb/ft³ × ۲۵,۰۰۰ ft³ × ۲۰ °F = 9,000 Btu/hr
تعداد تن تبرید = ۹,۰۰۰ Btu/hr ÷ ۱۲,۰۰۰ = ۰٫۷۵ تن تبرید
بنابراین، این چیلر با ظرفیت ۱۰۰ تن تبرید، قادر خواهد بود فضایی با ابعاد ۵۰ پا در ۵۰ پا در ۱۰ پا و دمای مطلوب ۷۲ درجه فارنهایت را خنک کند.
بله، برای محاسبه ظرفیت چیلر برای فضاهای بزرگ‌تر، نیاز به روش‌های متفاوتی دارید. در فضاهای بزرگ، ممکن است تعداد زیادی دستگاه سرمایشی مورد نیاز باشد و بسته به نوع و مقدار تجهیزات و توزیع آن‌ها در فضا، نیاز به تعداد واحدهای چیلر متفاوت است. در ادامه، چند روش معمول برای محاسبه ظرفیت چیلر برای فضاهای بزرگ توضیح داده می‌شود:
با توجه به متغیرهای مختلفی که در محاسبه ظرفیت چیلر برای فضاهای بزرگ وجود دارد، بهتر است با مهندسان و کارشناسان حرفه‌ای در این زمینه مشورت کنید تا بهترین روش محاسبه را برای فضای خود پیدا کنید.
