تن تبرید چیست و چگونه باید آن را محاسبه کرد؟

اگر به دنیای سیستم‌‌های تهویه مطبوع علاقه‌مند باشید یا حداقل برای انتخاب تهویه مطبوع تحقیق کرده باشید برای حداقل یکبار واژه تن تبرید را شنیده‌اید؛ اصلا تن تبرید به چه معناست؟ در این مقاله از سری مقالات مجله هورسان قصد داریم تا شما را با مفهوم تن تبرید آشنا کنیم و نحوه محاسبه آن را با هم بررسی کنیم پس اگر شما هم نمیدانید این واژه به چه معناست ما را تا انتها همراهی کنید.

مفهوم تن تبرید به چه معناست؟

اگر بخواهیم نگاه بسیار ساده‌ای به مفهوم تن تبرید داشته باشیم میتوانیم بگوییم به معنای POWER یا توان سیستم‌های تهویه مطبوع است یا به زبان دیگر ظرفیت انتقال حرارت در چیلر، داکت اسپلیت و دیگر سیستم‌های تهویه مطبوع است. تن تبرید در زبان انگلیسی با نماد RT نمایش میدهند که مخفف Ton of Refrigeration است. ولی قبل از اینکه بیشتر به بررسی مفهوم تن تبرید بپردازیم بهتر است نگاهی به تاریحچه پیدایش این سنجه در دنیای تهویه مطبوع بپردازیم.

ویدیو معرفی تن تبرید

تاریخچه تن تبرید

در سال‌های پایانی 1800 میلادی در آمریکا برای خنک کردن دمای محیط از یخ استفاده می‌کردند؛ به اینصورت که بلوک‌های یک تنی یخ را در مسیر جریان هوای گرم قرار میدادند تا دمای محیط خنک شود. از همین رو تعداد بلوک‌های 1 تنی یخ را معیار اندازه‌گیری قرار دادند؛ به طور مثال اگر یک محیط نیاز به سه بلوک یخی برای خنک ماندن در 24 ساعت را داشت میگفتند ظرفیت این فضا 3 تن یخ است. این واحد اندازه‌گیری در سال 1903 توسط توماس شیپلی که رئیس انجمن سازندگان ماشین یخی ایالات متحده بود تایید و تصویب شد. در این بخش سعی کردیم تا به صورت تاریخی مفهوم تن تبرید را بررسی کنیم ولی برای شفاف سازی بیشتر نیاز است تا آن را به صورت علمی بررسی کنیم تا دید بهتری نسبت به این سنجه اندازه‌گیری در سیستم‌های برودتی داشته باشیم.

پادکست تعریف تن تبرید

تعریف ساده تن تبرید

ما در مثال بالا کاملا توضیح دادیم که در گذشته برای خنک کردن محیط بلوک‌های 1 تنی یخ را در مسیر هوای گرم ورودی به محیط قرار میدادند.حال برای اینکه یک تعریف علمی ساده از تن تبرید داشته باشیم میتوانیم بگوییم که تن تبرید به میزان حرارتی گفته میشود که یک بلوک یخی یک تنی با دمای صفر درجه سلسیوس که برابر با 32 درجه فارنهایت است نیاز دارد تا در بازه زمانی 24 ساعت که معادل یک شبانه روز است به آب صفر درجه سلسیوس یا همان 32 درجه فارنهایت تبدیل شود؛ سعی کردیم خیلی ساده به شما توضیح بدهیم. نکته بسیار مهم: یکی از اصلی‌ترین سیستم‌های اندازه گیری در دنیا SI است که در این سیستم واحد اندازه گیری جرم، کیلوگرم است و اگر بخواهیم جرم یک تن یخ را محاسبه کنیم باید آن را به کیلوگرم تبدیل کنیم که چیزی معادل 1000 کیلوگرم می‌شود. حال سوال اصلی اینجاست که ما دو سیستم اندازه گیری دیگر در آمریکا و انگلیس داریم: سیستم انگلیسی را با نماد IP میشناسند، در این سیستم اندازه گیری یک تن برابر 2240 پوند است که اگر آن را به کیلوگرم تبدیل کنیم میشود 1016 کیلوگرم سیستم آمریکایی را هم با نماد US نشان میدهند؛ در این سیستم یک تن برابر با 2000 پوند است که معادل 907 کیلوگرم است. به همین دلیل است مقدار تن در سیستم اندازه گیری آمریکایی کمتر از سیستم انگلیسی است و به همین دلیل به تن در واحد اندازه گیری آمریکایی تن کوچک می‌گویند. خیلی از افراد تصور اشتباهی دارند و باور دارند که یک تن برابر 1000 کیلوگرم است ولی در واقعیت یک تن معادل 907 کیلوگرم که همان تن کوچک یا Short Ton است. شاید خیلی از شما با واحد اندازه گیری btu آشنا نباشید و در این بخش قصد داریم به معرفی این واحد اندازه گیری بپردازیم.

معرفی واحد اندازه گیری btu

BTU یکای اندازه گیری ظرفیت تهویه مطبوع است که در واقع مخفف شده واژه انگلیسی British Thermal Unit که نشان میدهد در واحد زمان چه مقدار یا میزان سرمایش ایجاد شده است.

محاسبه میزان تن تبرید

اگر فرمول زیر را در نظر بگیریم میتوانیم ّدست بیاوریم که هر تن تبرید برابر است با 12000 btu/hr یا 3.5 kW q = نرخ انتقال حرارت m =  جرم یخ hfg = گرمای نهان ذوب یخ t = مدت زمان انتقال حرارت

چگونه تن تبرید را به btu/hr و kW تبدیل کنیم؟

معمولا در حوزه تهویه مطبوع سیستم‌های برودتی را با تن تبرید نام‌گذاری میکنند ولی همواره یکاهای kW و btu/hr نیز استفاده میشوند از همین رو بهتر است تا نحوه تبدیل تن تبرید به این دو یکا و برعکس را بلد باشیم تا به راحتی بتوانیم آن‌ها را تبدیل کنیم. با استفاده از فرمول‌های زیر میتوانید تن تبرید را به کیلووات و btu/hr تبدیل کنید. با بررسی فرمول فوق به این نتیجه می‌رسیم که  یک تن تبرید معادل 12000Btu/hr است. با نگاهی به فرمول فوق هم در میابیم که هر تن تبرید برابر 3.5 کیلووات است.

چگونه ظرفیت برودتی چیلر را محاسبه کنیم؟

وقتی صحبت از چیلرها در دنیای تهویه مطبوع میشود میدانیم که مهندسین و متخصصین معمولا ظرفیت این دستگاه‌ها را با تن تبرید ارزیابی می‌کنند. خوب یک متخصص چگونه باید ظرفیت برودتی را محاسبه کند یعنی فرمول آن چیست؟ برای بدست آوردن ظرفیت برودتی انواع چیلر میتوانید از فرمول فوق استفاده کنید. برای بدست آوردن ظرفیت برودتی پارامترهای زیر را نیز در نظر بگیرید:

• P = (چگالی آب) 1000 کیلوگرم بر متر مکعب
• q = ظرفیت برودتی چیلر
• v =  دبی حجمی آب
• دلتا T = اختلاف دمای ورودی و خروجی آب
• Cp = ظرفیت گرمایی ویژه آب = kj/kg.c 4.2

با دانش این فرمول و کمی دانش فنی به راحتی می‌توانید ظرفیت برودتی چیلرها را محاسبه کنید.

تبدیل تن تبرید به اسب بخار

 برخی از همکاران و یا تکنسین های خدماتی ، اسب بخار (hp) را با  تن تبرید اشتباه می گیرند. یک تصور غلط رایج این است که 1 تن تبرید  برابر با 1 اسب بخار است. ولی این کاملا باور اشتباهی است که در ادامه به توضیح آن خواهیم پرداخت. اسب بخار (hp) و (HP) چه تفاوتی با هم دارند؟ احتمالا تا به حال در کاتالوگ های تجهیزات تبرید شرکت های کوناگون به چشمتان خورده که چرا در بعضی موارد HP و در بعضی موارد hp نمایش داده می شود و احتمالا فکر کرده اید که این دو واحد یکی هست و فقط اشتباه تایپی رخ داده است. اسب بخار که با hp (حروف کوچک) نمایش داده می‌شود و احتمالا تعریف آن را بارها شنیده اید معادل 2544 BTU/h است. اما HP، اسب بخار نیست و یعنی High heat value of pound dry wood  و معادل  HP=9600 Btu/h می‌باشد. با نگاه به جدول زیر میتوانید به راحتی این واحدها را به هم تبدیل کنید.