مرکز دانش صنعت تاسیسات

اين سيستم ها عمدتا شامل واحدهاي گرم كننده با احتراق مستقيم كه سوخت به طور مستقيم در خود دستگاه هاي گرمايشي سوزانده مي شود نظير Wall Furnaces. Direct- fired duct hearters كوره هاي ديواري، كوره هاي جريان اجباري هوا مدل مسكوني و بخاري هاي احتراق مستقيم در دستگاه هاي هواساز هستند. نكته بسيار مهم در استفاده از اين سيستم ها به ويژه آبگرم كن ها و بخاري هاي گازسوز رعايت استانداردهاي موجود به ويژه از نظر خطرات جاني است. عدم رضايت استانداردهاي مناسب به خصوص استفاده از سنسورهاي مناسب جهت قطع جريان گاز در تجهيزات گرمايش با احتراق مستقيم موجب تلفات جاني جبران ناپذيري براي كاربران خواهد شد. در طي سال هاي گذشته شاهد نمونه هاي زيادي از اين موراد در كشورمان به ويژه درمورد بخاري هاي گازسوز بوده ايم. جلوگيري از بروز حوادث مشابه نيازمند عزم بيشتر مسؤولان به ويژه مؤسسه استاندارد در اين زمينه است.

در ادامه به بررسي چند روش صرفه جويي انرژي در اين سيستم ها مي پردازيم :

روش 1

تميز كردن، تنظيم، روغن كاري و تعمير دستگاه هاي گرمايشي احتراق مستقيم در بازه هاي زماني منظم و مناسب

خلاصه روش و نحوه اجرا : دستگاه هاي گرمايشي احتراق مستقيم عموماً وسايل قابل اطمينان بوده و نياز به ميزان نگهداري معمول و متوسطي دارند. در بازه هاي زماني معيني بايستي اجزاء‌ زير در اين سيستم ها تحت بازرسي و دقت قرار گيرند : فيلترها و نگهدارنده، پايه فيلترها، دمپرهاي اتوماتيك دودكش، پره هاي فن، روغن كاري موتور فن، دمپرها و راه اندازها هواي بيرون و هواي احتراق، همچنين بايد از تميز بودن مشعل، نسبت هوا به سوخت و تميز بودن سطح سمت آتش دستگاه اطمينان حاصل كرد.

درصد صرفه جويي حاصل از به كارگيري روش : 2 تا 30 درصد از انرژي ورودي را مي توان با اين روش كاهش داد. بيشترين ميزان صرفه جويي مربوط به گرم كن هاي با سوخت نفتي مي باشد. نگهداري مؤثر و مناسب باعث افزايش طول عمر كاري دستگاه مي شود.

مزاياي روش : با اجراي صحيح سرويس و نگهداري از دستگاه گرمايشي احتراق مستقيم مي توان راندمان كار دستگاه و نيز سطح آسايش حرارتي و سلامت فضا را نيز افزايش داد. نيازي به كسب مهارت هاي بالا و تخصصي نمي باشد و تنها احتياج به يادگيري پروسه جديد مي باشد.

ملاحظات :

◊  برنامه ريزي و زمان بندي كار :‌ براي هر دستگاه گرمايشي چك ليست بازرسي دائمي تهيه شود و در تاريخ انجام هر يك از اقدامات بازرسي و كنترلي يادداشت شود. از چك ليست نسخه دومي جهت برنامه زمان بندي نگهداري و تعميرات سيستم تهيه شود.

◊  مهارت ونظارت به كار : تعمير و نگهداري و تنظيم مشعل نياز به مهارت و تجهيزات ويژه اي دارد. معمولاً كسي تمايل به تميز كردن مشعل و سطوح سمت آتش ندارد زيرا كاري كثيف، خسته كننده و مشكل است. بنابراين بايد بر نحوه انجام اين كار نظارت داشت تا از تميز شدن كامل مشعل و سطوح اطمينان حاصل شود.

روش 2

نصب واحدهاي گرم كننده پربازده (بخاري ها و آبگرم كن هاي پربازده )

خلاصه روش و نحوه اجرا : بايد هر واحد گرم كننده جديدي كه انتخاب مي شود راندمان اقتصادي بالايي داشته باشد. در برخي موارد هزينه سوخت مصرف شده توسط يك گرم كن طي چند سال كار مي تواند بيشتر از هزينه خريد خود گرم كن باشد. بنابراين تصميم شتاب زده در انتخاب و تعويض واحد گرم كننده مي تواند سبب به هدر رفتن پول زيادي در طول عمر كاري گرم كن جديد شود. در ساختمانهاي موجود، بايد تعويض گرم كن هاي كم بازده حتي اگر مشغول به كار نيز هستند، انجام گيرد. تعويض گرم كن از لحاظ اقتصادي اگر در شرايط زير باشد بسيار به صرفه خواهد بود. :‌ گرم كن هاي موجود در ساختمان بسيار كم بازده باشند، گرم كن ها براي ساعات زيادي در سال استفاده شوند، گرم كن ها نزديك به پايان عمر خود باشند و يا هزينه سوخت بالا باشد.

نحوه اجرا : براي يافتن اينكه آيا عوض كردن گرم كن موجود ارزش دارد يا خير، لازم است تا راندمان گرم كن دانسته شود. مي توان اين كار را از طريق اندازه گيري مستقيم راندمان احتراق گرم كن در زمان كار آن انجام داد. آزمون راندمان احتراق براي مشخص كردن اشكالات زير به كار مي رود : سطح انتقال حرارت نامناسب و ناكافي، عدم قابليت گرفته شدن حرارت نهان از رطوبت داخل گاز دودكش،احتراق ناقص سوخت، تلفات Standby، كار پيوسته و مدام يك چراغ پيلوت، به هدر رفتن هواي فضاي تهويه شده و از طريق دودكش، بيشترين افزايش در راندمان گرم كن هاي گازسوز با استفاده از كوره هاي تقطير رخ مي دهد. اين نوع گرم كن ها شامل دو ويژگي اصلي هستند كه سبب افزايش راندمان مي شوند. يكي آنكه اين مدبل حرارتي بزرگ از مواد و آلياژهاي مقاوم در برار خوردگي ساخته شده و قادر است با سرد كردن گازهاي احتراق تا زير دماي تقطير آب، حرارت نهان آب داخل گاز دودكش را جذب كند. ويژگي مهم ديگر اين واحد آن است كه مقاومت مسير عبور گاز دودكش به قدري زياد است كه تلفات Standby در زمان روشن نبودن كوره قابل صرفنظر كردن است. همچنين در اين واحد تنها نياز به يك فن كوچك جهت راندن گاز از ميان كوره مي باشد.

درصد صرفه جويي حاصل از بكارگيري روش : ميزان صرفه جويي در حدود 10 تا 30 درصد از سوخت مصرفي توسط واحدهاي گرم كننده مي باشد.

ملاحظات :‌

انتخاب تجهيزات : گرم كن هاي پربازده بسيار پيچيده تر از گرم كن هاي معمولي بوده و به علاوه بيشتر در معرض اشكالات قرار دارند. بايد از فروشندگان گرم كن درباره مرجع اين گونه اطلاعات سؤال شده و نيز با افرادي كه از اين دستگاه ها براي حداقل چند سال استفاده كرده اند مشورت شود. نبايد مدلي را كه تازه به بازار آمده و كاملاً‌ جديد است خريداري نمود بلكه بايد مدل معروف و شناخته شده اي را تهيه نمود تا بتوان در آينده لوازم يدكي آن را در بازار پيدا كرد.

نصب :‌ در صورت انتخاب و استفاده واحد گرمايش تقطير، بايد براي تخليه تقطير گاز دودكش به فاضلات تدابيري انديشيده شود.

روش 3

نصب دمپرهاي اتوماتيك دودكش بر روي بخاري ها و آبگرم كن هاي موجود

موارد كاربرد :‌ دمپرهاي اتوماتيك براي مدل هاي متداول و معمول گرم كن ها كه مسيرهاي عبور هواي احتراق باز و دودكش هاي معمولي دارند، مناسب است. استفاده از دمپرهاي دودكش در واحدهاي گرم كننده پربازده اي كه شامل جريان اجباري در داخل محفظه احتراق هستند، لازم نمي باشد. در چنين واحدهايي، مقاومت در برابر جريان همرفت به قدري زياد است كه تلفات حرارتي در زمان روشن نبودن فن، حداقل است. در برخي از كوره هاي پربازده نيز از يك دمپر گاز دودكش استفاده شده است.

نحوه اجرا : دمپر دودكش در بخش كوچكي از لوله دودكش نصب مي شود. به اين ترتيب كه يك قسمت كوچكي از لوله بريده شده و بجاي آن دمپر دودكش قرار داده مي شود. محل اتصال بايد به طور كامل آب بندي و درزگيري شود. دمپر دودكش بايد بين واحد گرم كننده و هودهاي جريان يا دمپرهاي تنظيم جريان (خلاء شكن ها ) نصب شود. به عبارت ديگر نبايد هيچ روزنه يا گشودگي بين گرمكن و دمپر دودكش وجود داشته باشد. نصب دمپر دودكش در سمت دودكش رگولاتور جريان باعث خراب شدن كار هر دو وسيله مي شود. به علاوه اين كار بايد راندن گازهاي دودكش به محيط اطارف از لحاظ ايمني توليد خطر مي كند. اين امر مي تواند نصب دمپر دودكش را بر روي برخي گرم كن ها غيرممكن سازد. دمپر دودكش نبايد در زمان باز بودن، جريان هواي احتراق را به طورقابل ملاحظه اي محدود سازد. پس از نصب دمپر دودكش بايد نسبت هوا – سوخت در سيستم كنترل شود.

درصد صرفه جويي حاصل از بكارگيري روش :‌ 2 تا 8 درصد از سوخت مصرفي در واحت گرم كننده كه بسته به اينكه دستگاه از هواي بيرون جهت تامين هواي احتراق استفاده كند يا داراي چراغ پيلوت ثابتي باشد تغيير مي كند.

ملاحظات :

روش اصلاحي ساده كه سبب افزايش بازده گرم كن هايي مي شود كه جريان گاز دودكش محدود نشده اي دارند. امكان Retrofit در تمام انواع واحدهاي گرم كننده ميسر نمي باشد.

◊  انتخاب روش : بايد مطمئن شد كه واحد گرم كننده مورد نظر امكان نصب محكم و درست دمپر دودكش را فراهم مي سازد. با تعويض كامل گرم كن قديمي و كم بازده با مدل جديدتر مي توان از راندمان بالا و ساير مزاياي گرمكن جديد بهره مند شد.

◊  انتخاب دمپر : قبل از خريد بايد كيفيت دمپر بررسي شود. گواهي ايمن دمپر نمي تواند دليلي برعملكرد مطمئن و پربازده آن باشد. بايد مدلي انتخاب شود كه علاوه بر تامين موارد ايمني، بتواند كاملاً محكم درمحل خود قرار گيرد.

◊  نصب : گاهي اوقات در هنگام نصب دمپر بايد كمي خلاقيت و ابتكار به كار برد. بايد مطمئن شد كه كل مسير عبور گاز دودكش در سمت گرم كن دمپر به خوبي آب بندي شده باشد و نيز از حركت آزادانه تيغه دمپر نيز اطمينان حاصل نمود.

روش 4

تنظيم Anticipator هاي ترموستات هاي فضا بر روي بيشترين فاصله بين سيكل هاي احتراق

موارد كاربرد : اين روش سودمند براي واحدهاي گرم كننده معمولي است كه فاقد وسيله اي جهت بند آوردن و جلوگيري از جريان گازهاي احتراق در بين سيكل هاي احتراق هستند. اين روش در واحدهاي گرم كننده اي كه از تلفات Standby مصون هستند چندان مفيد نمي باشد. به خصوص در كوره هاي تقطير مدرني كه تلفات Standby ناچيزي دارند. همچنين در واحدهاي گرم كننده با دمپرهاي اتوماتيك دودكش نيز تلفات Standby كاهش يافته است و ديگر نيازي به استفاده از اين روش نمي باشد.

نحوه اجرا : در گرم كن هاي با احتراق مستقيم كه كنترل ها از طريق خاموش و روشن شدن تناوبي و پيوسته دستگاه انجام مي گيرد ميزان تلفات Standby قابل ملاحظه مي باشد. ترموستات هايي كه واحد گرم كننده احتراق مستقيم را كنترل مي كنند معمولاً داراي خصوصيتي به نام Anticipator هستند. Anticipator سبب مي شوند سيكل هاي خاموش و روشن شدن دستگاه پي در پي انجام گرفته و در نتيجه تلفات Standby افزايش يابد.

جهت كاهش تلفات Standby بايد Anticipator داخل ترموستات بر روي طولاين ترين مدت زماني كار گرم كن كه سازگار با آسايش حرارتي نيز هست، تنظيم گردد. تنظيم Anticipator ها در اغلب ترموستات ها سريع و آسان مي باشد. به دو دليل زير ممكن است مدت زمان احتراق طولاني شود : يا به خاطر آنكه فضاي داخلي در انتهاي سيكل احتراق بسيار گرم و غيرقابل تحمل شود و يا اينكه فضاي داخلي قبل از سيكل احتراق بعدي بسيار سرد گردد. در مورد آخر كاربران دماي فضا را افزايش مي دهند كه اين كار ميزان مصرف انرژي را افزايش خواهد داد.

درصد صرفه جويي حاصل از بكارگيري روش : 5/0 تا 2 درصد از سوخت مصرفي توسط واحدهاي گرم كننده است.

مزاياي روش : قابل اطميناناست. بازرسي و محافظت از پروسه كار آسان بوده و تنها نيازمند قدري مهارت در اپراتوري است. عمر كاري سيستم طولاني است و در برابر صدمه، بي توجهي در استفاده و نگهداري خيلي آسيب پذير نمي باشد. امكان خرابي مشهود در مدت زمان كار طولاني را دارد. عادي است و نيازي به كسب مهارت هاي بالا و تخصصي نمي باشد تنها احتياج به يادگيري پروسه جديد است.

ملاحظات :‌ تنظيم ساده اي كه سبب صرفه جويي در مقدر كمي از انرژي مي شود. ممكن است بر شرايط راحتي نيز تاثير بگذارد. زيرا صرفه جويي مالي حاصل از اين تنظيم چندان زياد نبوده و به علاوه صرفه جويي درمصرف انرژي نبايد باعث ناراحتي و عدم آسايش حرارتي شود.

تقسيم بندي تكنولوژي ها و تجهيزا گرمايشي بر اساس مكانيزم نهايي انتقال حرارت

روش هاي بهينه سازي در سيستم هاي رايج گرمايشي در قسمت قبل تشريح شد. اين بخش راهنماي مناسبي براي انتخاب سيستم گرمايشي مي باشد و كابر با مطالعه اين بخش مي تواند در انتخاب نوع سيستم گرمايشي ، بهتر تصميم گيري نمايد.

بر اين اساس نوع جديدي از تقسيم بندي سيستم هاي گرمايشي بر اساس مكانيزم نهايي انتقال حرارت معرفي مي شود. لازم به ذكر است، منظور از مكانيزم انتقال حرارت در اين بخش، نحوه انتقال حرارت توليد شده از تجهيزات حرارتي به محيطي است كه بايد گرم شود. اين نوع تقسيم بندي از لحاظ مصرف سوخت در اين سيستم ها و نيز انتخاب سيستم مناسب حايز اهميت فراوان است. فرايند انتقال حرارت از تجهيزات حرارتي، عمدتاً به صورت تركيبي از جابجايي و تابش صورت مي گيرد.

در اين طبقه بندي جديد، فرايندهاي گرمايشي را به دو دسته گرمايش بر اساس جابجايي و گرمايش بر اساس تابش تقسيم بندي مي كنيم :‌

s  گرمايش تابشي : چنانچه بيشتر از 50% ميزان انتقال حرارت نهايي به محيط، به صورت تابشي باشد، اين فرايند در دسته گرماش تابشي قرار مي گيرد.

s  گرمايش جابجايي :‌ چنانچه بيشتر از 50% ميزان انتقال حرارت نهايي به محيط از طريق مكانيم جابجايي صورت گيرد، اين فرايند در دسته گرمايش جابجايي جاي مي گيرد. عمدتاً سيستم هاي حرارتي متداول همانند رادياتور و كنوكتور در دسته فرايندهاي جابجايي قرار دارند.

سيستم هاي گرمايشي بر اساس مكانيزم انتقال حرارت نهايي از طريق جابجايي (سيستم هاي رايج در ايران )

عملكرد غالب سيستم هاي حرارتي سنتي بر اساس مكانيزم انتقال حرارت جابجايي مي باشد. در اين سيستم ها، حرارت به صورت جابجايي از سيستم گرمايش به فضاي داخل اتاق انتقال مي يابد. در ادامه چندين سيستم متداول از اين نوع بررسي مي گردد :

انتقال حرارت نهايي به محيط از طريق رادياتور و كنوكتور :

رايج ترين وسيله يا به عبارتي متداول ترين مبدل حرارتي براي گرمايش اتاقهاي رادياتور است كه بالاي 50 درصد انتقال حرارت را زا طريق جابجايي طبيعي انجام مي دهد. رادياتورها در انواع مختلف و براي كاربردهاي مختلف در دسترس مي باشند. رادياتورهاي معمولي در سه نوع چدني، فولادي و آلومينيومي ساخته مي شوند و متشكل از پره هايي مي باشند كه تعداد آنها بستگي به بار حرارتي محل نصب رادياتورها دارد. رادياتورهاي فولادي در مقايسه با رادياتورهاي چدني از وزن كمتر و راندمان حرارتي بالا برخوردارند. ولي مقاومتشان در مقابل زنگ زدگي و خوردگي از نوع چدني به مراتب كمتر است. رادياتورهاي آلومينيومي نسبت به دو نوع ذكر شده سبك تر، زيباتر و داراي راندمان حرارتي بهتري مي باشند. رادياتورهاي معمولي بيشتر براي سيستم هاي گرمايش با آب گرم به كار مي روند.

كنوكتورها نيز نوع ديگري از مبدلهاي حرارتي هستند كه از نظر ظاهري شبيه فن كويل ولي بدون بادزن مي باشند. اين نوع مبدلها از تعدادي لوله مسي با پره آلومينيومي تشكيل شده كه در داخل جعبه اي آهني قرار گرفته اند و در انواع مختلفي از نظر شكل ظاهري ساخته مي شوند. انتقال حرارت از كنوكتور از طريق جابجايي طبيعي صورت مي گيرد. كنوكتورها به دليل قرار گرفتن در داخل جعبه و عدم دسترسي به سطح لوله ها براي گرمايش با آب داغ و بخار مناسب مي باشند.

انتقال حرارت نهايي به محيط از طريق فن كويل :

 فن كويل بيشتر در ساختمانهايي استفاده مي گردد كه داراي سيستم توام گرمايش و سرمايش باشند. اين مبدلها از تعدادي لوله مسي با پره آلومينيومي كه به اقتضاي فصل، آب سرد يا گرم در آنها جريان دارد و همچنين يك بادزن كه هوا را به شدت از روي لوله ها عبور مي دهد، تشكيل شده اند. انتقال حرارت از فن كويل به صورت جابجايي اجباري صورت مي گيرد. اين مبدل حرارتي براي هتل ها، آپارتمان ها و ساختمان هاي اداري مناسب است. با كمك يك ترموستات مي توان دماي هواي محل نصب يك فن كويل را تنظيم نمود. در ادامه به معرفي روش هاي بهينه سازي مصرف انرژي در فن كويل مي پردازيم :

يونيت هيتر : اين نوع مبدل هاي حرارتي بيشتر براي كارگاه ها و فضاهاي بزرگ مناسبند. اين دستگاه ها از لوله هاي پره داري تشكيل شده اند كه دستگاه ها از چند رديف قرار مي گيرند و آب گرم، آب داغ يا بخار در داخل آنها جريان مي يابد و همچنين داراي يك بادزن مي باشند كه هوا را از روي لوله ها عبور مي دهد. انتقال حرارت از يونيت هيتر به صورت جابجايي اجباري است.