در طراحی سیستم‌های آب گرم مصرفی (DHW) در ساختمان‌ها، حفظ دمای مناسب آب در نقاط مصرف اهمیت زیادی دارد. طبق استانداردهای رایج طراحی تأسیسات مکانیکی مانند ASHRAE Handbook – HVAC Applications و همچنین توصیه‌های ASHRAE 90.1، دمای ذخیره آب گرم معمولاً حدود 60 تا 65 درجه سانتی‌گراد در نظر گرفته می‌شود تا هم آسایش حرارتی مصرف‌کننده تأمین شود و هم ریسک رشد باکتری‌هایی مانند Legionella کاهش یابد.

در سیستم‌هایی که طول لوله‌کشی زیاد است، از پمپ سیرکولاسیون (Hot Water Recirculation Pump) استفاده می‌شود تا آب گرم در مدار در گردش باقی بماند و افت دما در مسیر جبران شود. در ادامه یک مثال طراحی برای تعیین حداقل دبی پمپ برگشت آب گرم مصرفی بررسی می‌کنیم.

---

مشخصات مسئله 🧰

در یک مجموعه مسکونی داریم:

• دمای آب گرم در موتورخانه: 65°C
• حداقل دمای قابل قبول در لوله رفت: 60°C
• قطر لوله اصلی توزیع: 4 اینچ
• طول لوله رفت آب گرم: 600 متر
• طول لوله برگشت: 200 متر
• افت حرارتی متوسط لوله‌ها: 30 وات بر متر طول لوله

هدف این است که دبی پمپ سیرکولاسیون به‌گونه‌ای انتخاب شود که دمای آب در مسیر رفت کمتر از 60°C نشود.

---

تعیین بار حرارتی از دست رفته در لوله‌ها 🔥

در سیستم‌های سیرکولاسیون، افت حرارتی عمدتاً در لوله رفت رخ می‌دهد و لوله برگشت صرفاً برای گردش آب در مدار استفاده می‌شود. بنابراین برای محاسبه بار حرارتی، طول لوله رفت ملاک قرار می‌گیرد.

فرمول انتقال حرارت سیال:

$Q = ṁ Cₚ ΔT$

اما ابتدا بار حرارتی کل از دست رفته در لوله‌ها محاسبه می‌شود:

$Q = 600 × 30$

$Q = 18000 W$

---

اختلاف دمای مجاز آب

$ΔT = 65 − 60$

$ΔT = 5 °C$

---

محاسبه دبی جرمی جریان آب 💧

ظرفیت گرمایی ویژه آب:

$Cₚ = 4180 J/(kg·K)$

با جایگذاری در رابطه انتقال حرارت:

$18000 = ṁ × 4180 × 5$

$ṁ ≈ 0.86 kg/s$

---

تبدیل به دبی حجمی

چگالی آب تقریباً:

$ρ ≈ 1000 kg/m³$

پس:

$V̇ = ṁ / ρ$

$V̇ = 0.86 / 1000$

$V̇ = 0.00086 m³/s$

---

تبدیل به لیتر بر دقیقه

$V̇ = 0.00086 × 1000 × 60$

$V̇ ≈ 52 L/min$

---

✅ نتیجه نهایی:

برای جبران افت حرارتی لوله‌ها و حفظ دمای آب گرم مصرفی بالاتر از 60 درجه سانتی‌گراد، حداقل دبی مورد نیاز پمپ سیرکولاسیون حدود 52 لیتر بر دقیقه است.

---

نکات طراحی مهم در سیستم سیرکولاسیون آب گرم ⚙️

• 🔹 طبق توصیه ASHRAE بهتر است افت دمای آب در مدار سیرکولاسیون معمولاً 3 تا 5 درجه سانتی‌گراد در نظر گرفته شود.
• 🔹 عایق‌کاری مناسب لوله‌ها می‌تواند افت حرارتی را به‌طور قابل توجهی کاهش دهد و در نتیجه دبی پمپ مورد نیاز کمتر خواهد شد.
• 🔹 انتخاب پمپ باید علاوه بر دبی، بر اساس هد کل سیستم (Total Dynamic Head) نیز انجام شود.
• 🔹 استفاده از شیرهای بالانسینگ در رایزرها باعث توزیع یکنواخت جریان در مدار برگشت می‌شود.
• 🔹 در ساختمان‌های بزرگ، استفاده از کنترل دمایی یا تایمری برای پمپ سیرکولاسیون می‌تواند مصرف انرژی را کاهش دهد. ⚡