در دنیای امروز، تأمین آسایش حرارتی در ساختمان‌ها یکی از ارکان اصلی مهندسی خدمات ساختمان محسوب می‌شود. سیستم‌های گرمایشی مدرن نه تنها وظیفه گرم کردن فضاهای داخلی را بر عهده دارند، بلکه تأمین آب گرم مصرفی بهداشتی نیز از اولویت‌های جدایی‌ناپذیر آن‌هاست. با توجه به تغییرات اقلیمی و نوسانات دمایی در نقاط مختلف جهان، طراحی و اجرای بهینه این سیستم‌ها اهمیتی دوچندان یافته است.

سیستم‌های آب گرم فشار پایین (LPHW) که توسط دیگ‌های بخار تغذیه می‌شوند، به دلیل انعطاف‌پذیری و کارایی بالا، رایج‌ترین روش برای ساختمان‌های تجاری، آموزشی، درمانی و مسکونی به شمار می‌روند. با این حال، مصرف انبوه سوخت‌های فسیلی در این سیستم‌ها و انتشار گازهای گلخانه‌ای نظیر دی اکسید کربن و اکسیدهای نیتروژن، لزوم بازنگری در طراحی‌ها و حرکت به سمت سیستم‌های با راندمان بالا را ضروری ساخته است. این کتاب با تمرکز بر جنبه‌های فنی، مدیریتی و کنترلی، به بررسی عمیق تجهیزات تولید گرما، شبکه‌های توزیع و روش‌های بهینه‌سازی مصرف انرژی می‌پردازد تا راهکارهایی عملی برای کاهش اثرات زیست‌محیطی و افزایش کارایی اقتصادی ارائه دهد.

• کتاب: Heating Systems, Plant and Control
• نویسنده: A.R. Day, M.S. Ratcliffe, K.J. Shepherd

فصل ۱: مقدمه و کلیات

این فصل به اهمیت سیستم‌های گرمایشی مدرن به عنوان بنیادی‌ترین سرویس ساختمانی می‌پردازد. نویسندگان تأکید می‌کنند که سیستم‌های آب گرم فشار پایین (LPHW) قلب تپنده اکثر ساختمان‌های غیرمسکونی هستند. در این بخش، ضرورت حرکت به سمت سیستم‌های کارآمد به دلیل هزینه‌های اقتصادی و مسئولیت‌های زیست‌محیطی تبیین شده و نمایی کلی از ساختار کتاب و اهداف آن ارائه می‌گردد.

فصل ۲: دیگ‌ها و مشعل‌ها (Boilers and Burners)

در این فصل، اجزای عملکردی اصلی دیگ‌های بخار شامل بلوک دیگ و مشعل تشریح می‌شود. نویسندگان تفاوت‌های میان دیگ‌های گازسوز، گازوئیل‌سوز و سوخت جامد را بررسی کرده و مکانیزم‌های انتقال حرارت برای دستیابی به حداکثر راندمان را توضیح می‌دهند. همچنین انواع کنترل‌های مشعل از جمله کنترل‌های روشن/خاموش، دو مرحله‌ای و مدولار برای مدیریت بهینه بار گرمایشی معرفی می‌شوند.

فصل ۳: انواع دیگ و الزامات آن‌ها

این بخش به بررسی مواد سازنده دیگ‌ها مانند چدن و فولاد و روش‌های ساخت آن‌ها می‌پردازد. تمرکز اصلی بر دیگ‌های چگالشی (Condensing Boilers) است که با بهره‌گیری از گرمای نهان گازهای خروجی، راندمان سیستم‌های گرمایشی مدرن را به شدت افزایش می‌دهند. الزامات نصب شامل پایداری هیدرولیکی، دمای آب برگشتی و تصفیه آب نیز به تفصیل در این فصل تحلیل شده است.

فصل ۴: روش‌های جایگزین تولید گرما

نویسندگان در این فصل به تکنولوژی‌های نوظهور مانند واحدهای تولید همزمان برق و حرارت (CHP) و پمپ‌های حرارتی می‌پردازند. این سیستم‌ها به عنوان جایگزین‌هایی پایدار برای دیگ‌های سنتی معرفی می‌شوند. مزایای اقتصادی و چالش‌های ادغام این تجهیزات در شبکه گرمایشی موجود ساختمان و همچنین پتانسیل استفاده از سوخت‌های زیستی در این بخش مورد بحث قرار می‌گیرد.

فصل ۵: دودکش‌ها (Flueing)

طراحی صحیح سیستم تخلیه محصولات احتراق برای ایمنی و کارایی دیگ‌ها حیاتی است. این فصل انواع دودکش‌های طبیعی و مکانیکی، سیستم‌های متعادل (Balanced Flues) و روش‌های سایزینگ آن‌ها را بررسی می‌کند. همچنین ملاحظات خاص برای دودکش دیگ‌های چگالشی و مسائل مربوط به آلودگی صوتی ناشی از فن‌های تخلیه در این بخش گنجانده شده است.

فصل ۶: پخش‌کننده‌های حرارتی (Heat Emitters)

این فصل به بررسی واسطه‌های انتقال حرارت به محیط از جمله رادیاتورها، کنوکتورها و سیستم‌های گرمایش از کف می‌پردازد. نویسندگان تأثیر هر یک از این تجهیزات بر آسایش حرارتی ساکنان و مصرف انرژی را تحلیل کرده و روش‌های کنترل خروجی حرارت از طریق تغییر دبی یا دمای آب را توضیح می‌دهند.

فصل ۷: طراحی مدارات گرمایشی

در این بخش، اصول طراحی لوله‌کشی، انتخاب دماهای رفت و برگشت و عایق‌کاری لوله‌ها بررسی می‌شود. استفاده از پمپ‌های با دور متغیر برای کاهش هزینه‌های جاری و بهبود کنترل سیستم به عنوان یک استاندارد در سیستم‌های گرمایشی مدرن معرفی شده و روش‌های مهار انبساط و انقباض لوله‌ها نیز تشریح می‌گردد.

فصل ۸: خدمات آب گرم مصرفی (HWS)

این فصل به چالش‌های تأمین آب گرم بهداشتی در ساختمان‌ها اختصاص دارد. تفاوت سیستم‌های ذخیره‌ای و لحظه‌ای، روش‌های تخمین تقاضا و ادغام پنل‌های خورشیدی در سیستم گرمایش مورد بحث قرار می‌گیرد. همچنین مسئله ایمنی و پیشگیری از رشد باکتری لژیونلا در مخازن آب گرم به عنوان یک نکته کلیدی مطرح می‌شود.

فصل ۹: سایزینگ مرکز گرمایشی

نویسندگان روش‌های سنتی و مدرن برای تعیین ظرفیت دیگ‌های بخار را مقایسه می‌کنند. تأکید بر این است که سایزینگ بیش از حد (Oversizing) منجر به کاهش راندمان و هدررفت سرمایه می‌شود. در این فصل مدل‌های ریاضی برای تحلیل پاسخ حرارتی ساختمان و بهینه‌سازی زمان پیش‌گرمایش ارائه شده است.

فصل ۱۰: تطبیق خروجی با تقاضا

این فصل به استراتژی‌های کنترلی برای هماهنگ‌سازی توان تولیدی موتورخانه با نیاز واقعی ساختمان می‌پردازد. استفاده از کنترلرهای جبران‌گر هوا (Weather Compensation) و سنسورهای دقیق دما برای مدیریت دیگ‌های چندگانه و جلوگیری از چرخه کوتاه (Short Cycling) مشعل‌ها از مباحث اصلی این بخش است.

فصل ۱۱: مصرف انرژی و پایش

در فصل نهایی، روش‌های تخمین مصرف سوخت بر اساس شاخص درجه-روز (Degree-Day) معرفی می‌شوند. نویسندگان بر اهمیت نظارت مستمر بر عملکرد سیستم، بنچ‌مارکینگ و نگهداری پیشگیرانه برای حفظ راندمان بالای سیستم‌های گرمایشی مدرن در طول عمر عملیاتی ساختمان تأکید می‌کنند.

نتیجه‌گیری

کتاب “Heating Systems, Plant and Control” منبعی جامع برای درک پیچیدگی‌های طراحی و مدیریت حرارتی در ساختمان‌های مدرن است. نتیجه‌گیری کلی نشان می‌دهد که دستیابی به پایداری محیطی و کارایی اقتصادی تنها از طریق یک رویکرد سیستماتیک میسر است؛ رویکردی که در آن انتخاب دقیق تجهیزات (دیگ‌ها و مشعل‌ها) با طراحی هوشمندانه مدارات توزیع و سیستم‌های کنترلی پیشرفته ادغام شود. سیستم‌های گرمایشی مدرن امروزی باید قادر باشند به سرعت به تغییرات تقاضا پاسخ دهند و در عین حال کمترین میزان کربن را تولید کنند. استفاده از تکنولوژی‌های چگالشی، پمپ‌های حرارتی و سیستم‌های کنترلی مبتنی بر میکروپروسسور، دیگر یک انتخاب لوکس نیست، بلکه ضرورتی برای رعایت استانداردهای سخت‌گیرانه انرژی است. در نهایت، آموزش مهندسان برای درک مدل‌های ریاضی و رفتارهای دینامیکی ساختمان، کلید اصلی در بهبود عملکرد زیرساخت‌های گرمایشی و کاهش اثرات مخرب زیست‌محیطی در سطح کلان خواهد بود.

The post سیستم‌های گرمایشی و کنترل appeared first on تاسیسات نوین | آموزش طراحی تاسیسات مکانیکی ساختمان.

مبحث بویلر کندانسینگ

دلیل دوم، متریالی است که در این بویلرها استفاده می شود. در بویلرهای قدیمی بزرگ از لوله های استیل و یا مبدل های استیل استفاده میشد حال آنکه در سیستم های LOW MASS جدید، استیل جای خود را به مس داده است.  نمونه بارز آن بویلرهای COPPER FIN TUBE هستند که دارای استفاده گسترده ای امروزه در صنعت تاسیسات می باشد. حال سوال اینجاست مگر مزیت مس نسبت به فولاد در این بویلرها چیست؟ (مبحث بویلر کندانسینگ)

در ساختمان بویلرها و به طور کلی مبدلهای حرارتی، پارامتری وجود دارد بنام SEPERATION WALL RESISTANCE که در مقدار ضریب U بسیار اثر گذار است. همانطور که از شکل صفحه بعد مشخص است و برای دوستانی که آشنا به ساختمان بویلرها هستند:

• در بویلرهای قدیمی، عامل جدا کننده لوله استیل است
• در بویلرهای LOW MASS جدید، عامل جدا کننده سطوح مسی نصب شده روی لوله ها خواهد بود

و همانطور که از جدول زیر نیز مشخص است، متریال مس دارای پایین ترین مقدار مقاومت است

منظور از BWG همان گیج متریال لوله است. لذا در گیج های متفاوت، با توجه به پایین بودن مقاومت مس نسبت به استیل، مقدار U افزایش پیدا میکند که کاهش سطح را به همراه دارد. به همین 2 دلیل مهم است که ساختمان بویلرهای LOW MASS بسیار کوچک است. بعضا شنیده میشود که مهندسین اشاره میکنند که از یک بویلر LOW MASS در سیستمی استفاده کرده اند و عمر مفید بویلر تنها 5 سال بوده است؟(مبحث بویلر کندانسینگ)

به مثالی در خصوص بویلر کندانسینگ اشاره می کنیم 

فرض کنیم در یک سیستم گرمایشی از یک بویلر با حجم ذخیره بالا استفاده شده است. نوع لوله کشی بصورت دور متغیر بوده و مدارها دارای شیر کنترلی 2 راهه هستند. همانطور که در جلسات گذشته نیز به کرارت گفته شده است، زمانیکه کویل یک مدار به شرایط ایده آل دمایی میرسد، با فرمان ترموستات شیر قطع میکند و جریانی از مدار نمیگذرد (شکل زیر). در این حالت در مسیر رفت بعد از پمپ ، فشار افزایش می یابد و دبی  در مسیر برگشت به بویلر از مقدار نامی خود پایین تر است.

• این تغییرات دبی در برگشت، برای یک بویلر با حجم ذخیره بالا اصلا مهم نیست چراکه دارای مقدار معینی سیال است. از طرفی اشاره شد که سرعت سیال در این نوع بویلرها بسیار پایین است، لذا تا اینجا مشکلی نداریم

حال میخواهیم بویلر مورد نظر را با یک بویلر کم حجم، راندمان بالا و ارزان LOW MASS جایگزین کنیم. اگر سیستم لوله کشی در موتورخانه را تغییر ندهیم، بویلر به سرعت از بین خواهد رفت. چراکه :

• برای این بویلرها بایستی یک مینیمم جریان، حتما حتما در برگشت دیده شود (مشابه چیلر).
• در صورتی که مینیمم دبی از حد مجاز کمتر باشد، در FIRE RATE پایین بویلر، آب در زمان بسیار کمی گرم شده و اجازه انتقال حرارت از لوله های مسی به آب داده نمیشود. لذا در دراز مدت لوله ها و نیز مبدل عینا شروع به ذوب شدن میکنند.
• مقدار سرعت آب در لوله های مسی از حد مجاز خود افت خواهد کرد.

برای برطرف کردن مشکل، در چنین سیستم هایی با بویلر های LOW MASS توصیه میشود:

• مدار تولید از مصرف جدا شود. یعنی نوع لوله کشی به اولیه ثانویه تغییر کند.
• مینیمم دبی برگشتی برای بویلر تامین شود.
• از بافر تانک جهت حذف SHORT CYCLING در مدار بویلر استفاده شود (قبلا بیان شد).

جهت دسترسی به مباحث کامل این آموزش کلیک کنید

The post بویلر چگالشی Low Mass بخش 2 appeared first on تاسیسات نوین | آموزش طراحی تاسیسات مکانیکی ساختمان.

کاربرد دیگ چگالشی

هیت پمپ آب خنک با دیگ چگالشی

یکی از سیستم های بسیار عالی به همراه دیگ چگالشی سیستم هیت پمپ آبی است. این سیستم به همراه یک بویلر و برج خنک در پروژه ها نصب می شود و با توجه به طبیعت دستگاه های هیت پمپ آبی، که رنج درجه حرارت کاری آب بین 60 تا 90 درجه فارنهایت است، استفاده از بویلر چگالشی بسیار توصیه می گردد. در این نوع سیستم ها که درجه حرارت آب برگشتی بسیار پایین است و کاکرد بویلر در اکثر مواقع در میان باری است، رسیدن به راندمان 99% دور از ذهن نیست.

گرمایش کفی و ذوب برف با دیگ چگالشی

استفاده از دیگ چگالشی برای این سیستم توصیه میگردد با توجه به رنج درجه حرارتی که آب بین 85 تا 125 درجه فارنهایت دارد. این رنج پایین، رسیدن به چگالش در دودکش و رسیدن به راندمان های بالا را تامین می کند.

• تمامی سیستم های آب گرمی که با دلتا تی بالا (برای مثال 30 تا 50) و دمای ساپلای پایین طراحی می شوند. قبل از ورود به بحث لوله کشی، بایستی تصمیم بگیریم که کنترل ست پوینت بویلر در کجا باید قرار بگیرد؟ در لوله رفت یا لوله برگشت ؟؟؟؟

فرض کنیم که سنسور ست پوینت بویلر، در لوله رفت یا آب ساپلای است. حال سوالی که پیش میآید اینست که اگر از 100% بار به میانباری برسیم، چه اتفاقی خواهد افتاد؟ آیا همچنان چگالش هم داریم؟

در بخش لوله کشی، 3 نوع لوله کشی را برای دیگ چگالشی بررسی میکنیم

• بویلر با سیستم لوله کشی دبی متغیر
• بویلر با سیستم لوله کشی اولیه ثانویه (در لوپ اولیه دبی حجم ثابت از بویلر عبور میکند)
• بویلر با سیستم لوله کشی اولیه ثانویه (هر 2 لوپ با دبی متغیر)
• بویلر با سیستم لوله کشی دبی متغیر

همانطور که در تصویر مشخص است، دبی در تمام  سیستم متغیر است. پمپهای بعد از بویلر نیز حجم متغیر انتخاب میشوند. طبق استاندارد اشری 1-90 (بخش 5-6)، در صورتیکه در موتورخانه بیشتر از یک بویلر استفاده شود، بایستی تهمیداتی جهت کاهش اتومات دبی در زمان خاموش شدن یک بویلر در نظر گرفته شود. حالت مشابه را برای چیلرها هم داریم.

برای این منظور اگر سیستم مشابه تصویر بالا، دبی متغیر باشد بایستی که شروط زیر در سیستم دیگ چگالشی برقرار باشد

• بویلرها مجهز به کاهنده دبی باشند (FLOW LIMITER)
• بویلرها بایستی به شیرهای 2راهه قطع و وصل مجهز باشند (ISOLATION VALVE): برای اینکه مطمئن شویم که در زمان خاموشی بویلر، دبی از آن عبور نمی کند.
• هر بویلر بایستی که مینیمم دبی عبوری از خود را در زمان روشن شدن، داشته باشد (در کاتالوگ برای بویلر آمده است). این مهم از SHORT CYCLING نیز جلوگیری میکند.
• هر پمپ بایستی که مینیمم دبی عبوری از خود را در زمان روشن شدن بویلر، داشته باشد (در کاتالوگ برای پمپ آمده است).
• هر پمپ بایستی با شیر 2راهه قطع و وصل بویلر اینترلاک باشد، تا در زمانی خاموشی بویلر که دبی عبوری آن صفر است، پمپ نیز خاموش باشد.
• اضافه کردن شیر کنترلی 3 راهه در سیستم، برای بازگرداندن مینیمم دبی بویلر و پمپها (در صورت حذف بای پس در موتورخانه).

حال مواردی که بیان شد را در سیستم گرمایشی دیگ چگالشی جایگذاری می کنیم. شکل زیر،  تصویر کامل شده سیستم بالا را بهمراه شیرهای 3راهه در ساختمان و بدون باس پس در موتورخانه نشان میدهد.

جهت دسترسی به مباحث کامل این آموزش کلیک کنید

The post بویلر چگالشی 4 appeared first on تاسیسات نوین | آموزش طراحی تاسیسات مکانیکی ساختمان.