مرکز دانش صنعت تاسیسات

یکی از مهمترین راههای هدر رفت حرارت و مصرف بی مورد سوخت در تاسیسات حرارتی ساختمان، خروج حجم عظیمی گازهای حاصل از احتراق از دودکش دیگ و پس از خاموشی آن می باشد. نتیجه خروج این توده عظیم گاز، سرد شدن سریعتر جدار داخلی دیگ و افزایش نرخ کاهش دمای آب گـرم چرخشی دیگ در واحد زمان می باشد. بدیهی است با افزایش نرخ کاهش دمای آب گـرم چرخشی (Circulating Hot Water) ترموستـات دیگ نیز زودتـر فعال شده و مشعـل در نوبت بعـدی زودتـر می شود. تحقیقات انجام شده در دهه 80 و 90 میلادی در کشورهای صنعتی پیشرفته، خصوصاً آمریکا حاکی از کاهش 8 تا 13 درصدی مصرف سوخت در صورت استفاده از دمپرهای خودکار دیگ می باشد. دمپر وسیله ای الکترومکانیکی است که با خـاموش شدن دیگ و فرمان بسته شدن دریچه ای در مقطع دودکش را صـادر و پس از بسته شدن این دریچه از خـروج گازهای داغ حاصـل از احتراق داخـل دیگ جلوگیری و موجب صـرفه جویی در مصرف سوخت می گردد.

مقدمه :

در ابتدای دهه 80 میلادی محققین وزارت انرژی آمریکا شروع به تحقیق درباره اصلاح بازدهی مصرف انرژی در ساختمانهای چند خانواری و مجتمع های مسکونی نمودند. هيچگونه تحقيقي در مورد قطعات جانبي كه جهت بهبود مصرف سوخت بكار مي‌روند، وجود نداشت. عمده اطلاعات موجود در اين مورد در كاتالوگهاي سازندگان خلاصه مي‌شد.

در اين ميان پژوهشگران با بدگماني شديدي از طرف صاحبان مجتمع های مسكوني نیز مواجه بودند چرا كه آنها در مورد قطعات جانبي كه جهت كاهش مصرف ساليانه سوخت به ميزان 25 % بكار مي‌رفت تبليغات زيادي شنيده بودند ولي دانش فني كمي در مورد موثر بودن اين وسايل جانبي با توجه به قيمت آنها داشتند. علاوه بر اين علاقه‌اي جهت سرمايه‌گذاري بلند مدت در مورد تهيه و بكارگيري اين وسايل نداشتند. در نتيجه گروههاي محقق شروع به تحقيق و آزمايش‌ در مورد قطعات جانبي جهت حفظ انرژي و محيط زيست براي Boiler Water Heating ها در محدوده‌اي وسيع نمودند. اين عمل باعث كسب اطلاعات علمي قابل استناد براي محققان شد كه باعث جلب اعتماد صاحبان مجتمع های مسكوني گرديد.

نتيجه به كارگيري Vent Damper ها كـاهش 6/8 درصدي سوخت مصـرفي در مدت 27 ماه در ديگ هاي بخـار بود. زماني كه Vent Damper ها به سيستمهاي گرمايش آبي اضافه شدند بطرز شگفت‌‌آوري در مقدار مصرف انرژي صرفه‌جويي كردند. در حاليكه ساير روشهاي بكار رفته، ميزان اندكي در مصرف انرژي صرفه جویی مي‌نمودند.

براي رسيـدن به بالاترين حـد صرفـه‌جويـي، Vent Damper هاي با سرعت عمل كه داراي دو ويژگي سريع بستـه شـدن و tight-fitting (جفت و جور شدن) بودند و جرقه زنهاي اتوماتيك مورد استفاده قرار گرفتند كه به طور قابل ملاحظه‌اي نرخ صرفه‌جويي را نسبت به زمانيكه دمپرهاي گرمايي در آبگرمكنها و يا دمپرهاي كند و با راندمان ﭘايين در ديگها بكار مي‌رفتند، افزايش داد.

با توجه به بررسی تجارب کشورهای صنعتی پیشرفته و پتانسیلهای صرفه جویی موجود در کشور، تحقیقات مطالعاتی و اولیه بر روی دمپرهای خودکار موتورخانه از سال 1383 آغاز گردید. یکی از زمینه های مهم اجرای این طرح در کشور، بررسی کارآیی و عملکرد این سیستم متناسب با راندمان حرارتی تجهیزاتی است که کماکان با تکنولوژی قدیمی بیش از 4 دهه پیش ساخته می شوند به نحوی که حداکثر سازگاری و کارآیی در بهینه سازی مصرف سوخت را به دنبال داشته باشند.

آشنایی با نحوه عملکرد دمپرهای خودکار:

همانطور که اشاره گردید اصول کارکرد دمپرهای خودکار موتورخانه بسیار ساده می باشد. Vent Damper ها بر روي هواكش و درست بعد از كلاهك اضافه مي‌شوند. در اين وسيله و در زماني كه مشعل ديگ خاموش می گردد، صفحه ای بصورت اتوماتيك مسیر دودكش را مسدود مي نمايد اين عمل موجب ممانعت از خروج توده عظیم هوای داغ داخل دیگ و کاهش تلفات حرارتی آن می شود.

این صفحه متحرک تا نوبت بعدی روشن شدن مشعل، مسیر دودکش را مسدود نگه می دارد. با افت دمای آب گرم چرخشی داخل دیگ و فرمان روشنی مشعل، به منظور تخلیه و خروج محصولات احتراق سوخت، مجدداً این صفحه باز می گردد.

كارايي كـوره‌هـا و ديگهـا معمـولاً در يك وضـعيـت يكنواخت بررسي مي‌شود. درجه كارايي آنها زماني كه براي چند دقيقه دريك دماي از پيش تعيين شده كار مي‌كنند، اندازه گرفته مي‌شود.

تعداد دفعات روشنی و خاموشی مشعل با استفاده از Vent Damper و صرفه جویی حاصله به عوامل مختلفی از جمله دمای هوای خارج ساختمان، بار حرارتی ساختمان وضعیت دودکش موتورخانه، تعداد مشعل های در سرویس، تناسب ظرفیت حرارتی مشعل با قطر دودکش، وضعیت عملکرد پمپ های آب گرم چرخشی و مصرفی، وضعیت مصرف آب گرم بهداشتی، عایق کاری سیستم لوله کشی، عایق کاری بدنه دیگها، درزبندی پره های دیگ، موقعیت استقرار موتورخانه و تبادل حرارتی محیط آن با اطراف بستگی دارد. به عنوان مثال سرد شدن هوا موجب افزایش بار حرارتی ساختمان و کاهش درصد صرفه جویی در مصرف سوخت بدلیل کوتاه تر شدن زمان فاصله خاموشی مشعل دارد.

اگر محفظه احتراق متناسب با مقدار بار خروجي مورد نظر باشد ، در موارديكه محفظه احتراق به وسيله هواكش با فضاي بيرون در ارتباط است ميانگين تعداد دفعاتي كه دستگاه به حالت آماده باش مي‌رود به 90 - 85 درصد مي‌رسد. در اين هنگام هواي گرم محفظه احتراق از طريق دودكش به بيرون رانده مي شود.

حجم هواي گرم متناسب با بلندي دودكش، قطر آن و دماي هواي خارج ساختمان، كاهش مي‌‌باشد.

زماني كه Vent Damper بسته مي‌شود از خروج هواي گرم دودكش جلوگيري مي نمايد و اين عمل به طور واضح كاركرد موثر دستگاه را از طريق كاهش نياز مدت زماني كه بايد به كاركرد يكنواخت دسترسي پيدا كند افزايش مي‌دهد.

ميزان صرفه جویی در مصرف انرژي از طريق Vent Damper ها به عوامل مختلفي بستگي دارد. به طور معمول ميزان علاقه به كاهش مصرف سوخت در ديگهاي بزرگ، قديمي و نامتناسب بيشتر است چرا كه در زمان خاموش بودن دستگاه مقدار بيشتري گرما از دست مي‌دهند.

در برخی از موارد بدلیل عدم تناسب ظرفیت حرارتی مشعل با قطر دودکش به عنوان مثال استفاده از مشعلی کوچک با ظرفیت حرارتی پائین بر روی دیگی با دودکش بزرگ موجب خروج سریع هوای داغ از دودکش شده و در نتیجه فاصله زمانی بین دفعات روشنی مشعل کاهش می یابد. بنابراین یکی از عوامل موثر کارآیی دمپر تناسب ظرفیت حرارتی مشعل با قطر دودکش می باشد
قابليت اجرا و كاربرد Vent Damper ها :
دمپرهای خودکار موتورخانه بر روی دودکش تمامی دیگها قابل نصب می باشند. مکانیزم عملکرد آنها بستگی به نوع مشعل (دمنده دار- اتمسفریک) خواهد داشت. البته با توجه به کثرت استفاده از مشعلهای دمنده دار تحقیقات مطالعاتی صورت گرفته نیز بر روی نوعی از دمپرها می باشد که هماهنگ با مشعل های دمنده دار عمل می نمایند.

دمپرهای خودکار در موتورخانه های تمامی ساختمانها بدون در نظر گرفتن نوع کاربری ساختمان (مسکونی- غیرمسکونی) قابل استفاده می باشند.
مقايسه بين انواع Vent Damper ‌ها:

1- دمپرهای گرمایی

قيمت و هزينه نصب اين دمپرها ارزان است و براي كار كردن به يك منبع خارجي نيرو نياز ندارند. وقتي مشعل يا كوره روشن مي‌شود،‌ هواي گرم باعث باز شدن اين دمپرهاي آلياژي مي‌شود. اين نوع دمپرها كارايي كمي دارند در نتيجه استفاده از دمپرهاي گرمايي تنها در سيستمهاي گرمايش آبي كه نيازي به منبع خارجي نيرو ندارند توصيه مي‌گردد.

2- دمپرهای الکترومکانیکی :

كيتهاي اين نوع از دمپرها براي نصب در سيستمهايي كه از احتراق الكترونيكي استفاده مي‌كنند در دسترس مي‌باشد. شير گازهاي دو حالته جديد و دستگاه كنترل، همراه با اين كيتها ارائه مي‌شوند. اين قطعات گرانتر از دمپرهاي گرمايي هستند ولي در عوض ميزان صرفه‌جويي انرژي در آنها بيشتر است. نصب اين گونه از دمپرها در مكانهاي وسيع كه نياز به توليد گرماي بيشتري دارند توصيه مي‌شود.
مكان نصب دمپرهای خودکار :

دمپرهای خودکار بايد پس از دودکش ديگ نصـب شود. چنانچه Vent Damper بطور نامناسب نصب شود وضعيت خطرناكي بوجود مي‌آيد. به طور مثال ممكن است باعث انفجار و يا ايجاد مسموميت ناشی از تولید منو اكسيد كربن شود. همچنين می بايست در يك مكان قابل دسترس و روئيت نصب گردد.

این تجهیزات بايد بعد از كلاهك دودكش نصب گردد. تا بستن دودكش امكان‌پذير باشد. نصب دمپرها نبايد باعث تغيير ساختار و وضعيت دودكش شود.

در دودكشهاي عمودي مي‌توان Vent Damperرا با استفاده از يك راه‌انداز (Actuator) در هر مكاني از دودكش نصب نمود. در دودكشهاي افقي نبايد راه‌انداز درست در بالا و يا زير لوله‌ هواكش نصب شود بلكه راه انداز دمپر بايد در اطراف هواكش نصب گردد.

دمپر براي يك سيستم با پيلوت دائم (مشعل اتمسفریک) نیز نصب مي‌شود. چنانچه Vent Damper براي يك سيستم با پيلوت متناوب و يا يك ديگ مجهز به سيستم احتراق مستقيم نصب شود، ميزان ذخيره انرژي مي‌تواند از طريق بستن روزنه در تيغه Vent Damper افزايش يابد و اگر از يك سيستم با پيلوت دائم استفاده شود نبايد روزنه صفحه متحرک آن بسته شود زیرا اين امر باعث ايجاد خطر مي‌شود
بررسي عملكرد Vent Damper :

براي عملكرد مطمئن و موثر، Vent Damper نحوه عمل‌ آن بايد بصورت ساليانه مورد بررسي قرار گيرد. به طريق زير به نحوه عملكرد Vent Damper رسيدگي می گردد:

1) زماني كه ديگ خاموش است، صفحه متحرک دمپر می بایست در موقعيت بسته بودن قرار گرفته باشد. (بسته باشد)

2) با تغییر كنترلر و ترموستات و روشن شدن مشعل صفحه متحرک دمپر می بایست در موقعیت باز بودن باشد. (باز باشد)

3) با تغییر كنترلر و ترموستات و خاموشی مشعل صفحه متحرک آن می بایست مجدداً در موقعيت بسته بودن قرار گيرد.

Vent Damper بايد حداقل يكبار در طول سال توسط يك فرد ماهر و با تجربه كه داراي تخصص‌ فني لازم است مورد سركشي و بررسي قرار گيرد.

با توجه به نتایج مفید استفاده از دمپرخودکار دودکش در کشورهای صنعتی پیشرفته و کاهش قابل ملاحظه در مصرف سوخت ساختمانها که موجب اجباری شدن استفاده از آن در کشورهایی نظیر آمریکا گردیده است، انجام تحقیقات و طراحی، تولید انبوه و نصب دمپرهای خودکار خانگی در کشور، اثرات قابل ملاحظه ای در کاهش مصرف سوخت، استهلاک تجهیزات هزینه های سوخت ساختمانها خواهد داشت و پیشنهاد می گردد پس از طی مراحل کامل ساخت داخل، استفاده از این روش بهینه سازی در بخش تاسیسات حرارتی ساختمان با توجه به ارزان بودن قیمت تجهیزات و دوره بازگشت کوتاه سرمایه (1 تا 2 سال) اجباری گردد.