نوشته بلاگ

طراحی و انتخاب دیگ بخار:آنچه مهندسان باید بخاطر بسپارند

مقدمه

مهندسین مشاور در راستای پاسخ به نیاز مشتریان خود، انتخاب های متنوعی دارند. برخی از مشتریان به دنبال بهره گیری از پیشرفته ترین تکنولوژی های دیگ بخار مانند مشعل های ماژولار، مبدل های حرارتی  چگالشی، سیستم های آبشاری و سیستم های گرماده برتر مانند گرمایش از کف هستند و دسته دیگر، تنها دنبال گرمایش با حداقل الزامات هستند. بسیاری از سازندگان به دنبال شناخت و بهره گیری از سیستم های مدرن اند و این مهندسان هستند که یک سیستم گرمایی را طراحی می کنند(انتخاب دیگ های بخار به عنوان قلب سیستم)، تا هم جوابگوی مشتریان و هم فراتر از آن، به دنبال بهره وری از انرژی و کاهش هزینه ها باشند.

ملاحظات طراحی دیگ بخار

امروزه، ترجیحاً طراحی بر مبنای تکنولوژی دیگ بخار چگالشی ماژولار است. دیگ های استاندارد غیر چگالشی ازبخش های چدنی ساخته می شوند و با فعال شدن نوعی کنترل دوگانه یا سه تایی بکار می افتند، که این کنترلر در محدوده دمایی مشخصی کار می کند و این بویلرها تنها با ظرفیت ۱۰۰ درصد کار می کنند. زمانی که سیگنالی جهت فراخوانی سیستم گرمایش ارسال می شود مشعل دیگ بخار روشن شده و دیگ معمولاً در محدوده دمایی حد پایینی^۰C    ۶۰  و حد بالایی^۰C  ۸۲ کار می کند. بسیاری از دیگ های چدنی دارای محدوده دمایی برای آب برگشتی هستند و لذا طراحی بر مبنای این محدوده دما انجام می شود.

دیگ چدنی

در مقابل، امروزه دیگ های چدنی به بازار عرضه شده است که انعطاف پذیری بالایی در مقابل دمای پایین آب برگشتی دارند و بنابراین، برای دمای هدف پایین قابل استفاده هستند. در نتیجه، با وجود هزینه مربوط به تکنولوژی های پیشرفته، مصرف انرژی و هزینه های کلی در آن ها کاهش یافته است. با استفاده از دیگ های بخار چگالشی ماژولار پربازده، بسیاری از مشکلات دیگ های بخار چدنی معمولی حل شده است. در دیگ های بخار، زمانی که بخار خروجی در نقطه شبنم خود است چگالش اتفاق می افتد و بدین معنی است که دمای آب برگشتی باید کمتراز^۰C 60 باشد تا چگالش انجام شود.

گرمای نهان

زمانی که این اتفاق رخ می دهد گرمای نهان ناشی از چگالش، جذب سیستم می شود و بازده در این سیستم نسبت به سیستم دیگ استاندارد ۱۰ درصد افزایش می یابد و سیستم ماژولار خروجی را، بر اساس تقاضا تنظیم می کند. بنابراین اگر بار گرمایی کوچکی نیاز باشد (تنها یک ناحیه جهت تولید گرما فراخوانی می شود) و دیگ بخار با ۱۰۰ درصد ظرفیت مانند دیگ های استاندارد کار نمی کند و تنها با ۲۰ درصد ظرفیت و با نسبت گردش ۱ به ۵ برای دیگ بخار تکی یا نسبت گردش ۱ به ۴۰ برای دیگ بخار با سیستم آبشاری کار می کند.

ملاحظات دیگر

ملاحظات دیگری که برای طراحی باید در نظر گرفت، دمای طراحی سیستم است. معمولاً، سیستم باید طوری طراحی شود که در سردترین روز سال نیز جوابگو باشد. برای نمونه، سیستم در دمایی مانند^۰C 17-  در انگلستان نیز پاسخگوی نیاز گرمایشی باشد. به سادگی و با اضافه کردن سطح تبادل گرمایی بیشتر، می توان دمای طراحی سیستم را پایین تر در نظر گرفت.

گرمایش تابشی از کف

معمولاً، در گرمایش تابشی از کف، دمای طراحی را^۰C 38 در نظر می گیرند زیرا سطح انتقال حرارت بسیار بزرگ است و دما را می توان تا این حد پایین در نظر گرفت. در مورد هیدروکویل ها و رادیاتورها، دمای مورد نیاز طراحی و کارکرد آنها پایین تر از دمای استاندارد ^۰C 82 است. سازندگان مختلف، دماهای طراحی متفاوتی برای دمای آب ورودی سیستم های گرماده خود در نظر می گیرند، معمولاً این دما^۰C  ۸۲ یا^۰C  ۷۲ و یا حتی پایین تر و در حدود^۰C 60 است. به ازای ۱٫۷ درجه سانتیگراد دمای ورودی پایین تر، در حدود ۱ درصد صرفه جویی در مصرف سوخت داریم. با استفاده از آب ورودی با دمای^۰C 72 یا^۰C  ۶۰ ، تعداد دفعات چگالش در دیگ افزایش می یابد و در نتیجه سبب صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش هزینه ها می شود.

روش های مختلف طراحی: دیگ های چگالشی در مقابل دیگ های غیر چگالشی

در اینجا با وجود دمای ورودی پایین تر یک تفاوت عمده وجود دارد. با یک دیگ معمولی، نصاب باید مطمئن شود که مبدل حرارتی چدنی در مقابل شوک های حرارتی مقاوم باشد. این حالت بیشتر در زمانی است که آب بسیار سرد برگشتی وارد مبدل حرارتی بسیار داغ چدنی می شود با انبساط بسیارسریع درمقاطع مبدل چدنی ترک و سپس نشتی ایجاد می شود. در دیگ های چگالشی، نصاب ها ترجیح می دهند از آب برگشتی با دمای پایین تر استفاده کنند تا عمل چگالش بهتر انجام شود.

تهویه

تهویه پارامتر دیگری است که باید مورد توجه قرار گیرد. تهویه استاندارد و پر بازده معمولاً دودکش است و به همراه تجیزات اضافی مانند تهویه اجباری که سبب افزایش هزینه تعمیر و نگهداری می شود.

اکثر دیگ های چگالشی داری تهویه مستقیم هستند. امروزه ساختمان هایی ساخته می شوند که در آنها از دودکش استفاده نمی شود، استفاده از دیگ های چگالشی گزینه مناسبی برای این نوع ساختمان ها است.