طراحی و انتخاب دیگ بخار

طراحی و انتخاب دیگ بخار
به این مطلب امتیاز بدهید

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 پایینی۰C    ۶۰  و حد بالایی۰C  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. 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 کمتراز۰C 60 باشد تا چگالش انجام شود. زمانی که این اتفاق رخ می دهد گرمای نهان ناشی از چگالش، جذب سیستم می شود و بازده در این سیستم نسبت به سیستم دیگاستاندارد 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.

طراحی و انتخاب دیگ بخارملاحظات 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 مانند۰C 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. معمولاً، در گرمایش تابشی از کف، دمای طراحی را۰C 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 دما۰C  ۸۲ یا۰C  ۷۲ و یا حتی پایین تر و در حدود۰C 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 دمای۰C 72 یا۰C  ۶۰ ، تعداد دفعات چگالش در دیگ افزایش می یابد و در نتیجه سبب صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش هزینه ها می شود.

طراحی و انتخاب دیگ بخارروش 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 پارامتر دیگری است که باید مورد توجه قرار گیرد. تهویه استاندارد و پر بازده معمولاً دودکش است و به همراه تجیزات اضافی مانندتهویه 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.

تاکنون به اولویت استفاده از دیگ های بخار چگالشی\ماژولار پربازده نسبت به دیگ های استاندارد پرداختیم. در مورد دمای طراحی سیستم مطالبی ارائه شد و گفته شد که به ازای 1.7 درجه سانتیگراد دمای ورودی پایین تر، در حدود 1 درصد صرفه جویی در مصرف سوخت داریم. در ادامه به بررسی سیستم کنترل در دیگ های چدنی خواهیم پرداخت. گاهی اوقات صرفه جویی در مصرف انرژی با بروز رسانی سیستم کنترل دیگ مانند کنترل ریست دارو با کارکرد متناسب با آب و هوا امکان پذیر است. امروزه در واقع، داشتن قابلیت ریست\ موژولار برای دیگ چگالشی تبدیل به یک استاندارد شده است. اجازه دهید که به بحث دمای طراحی برگردیم. اگر سیستم برای دمای0C 82 در یک روز زمستانی با دمای0C 18- طراحی شده باشد دیگر لازم نیست که همان دمای0C 82 را برای یک روز دیگر با دمای0C 10 داشته باشیم. کنترل ریست بیرونی، دمای هوای بیرون را اندازگیری می کند و دمای آب ورودی را براساس دمای هوای بیرون و دیگر پارامترهای از پیش تعیین شده طراحی، تنظیم می کند. در این حالت با افزایش تعداد دفعات روشن شدن مشعل دیگ در حالت چگالشی، بازده انرژی بیشتر شده و مصرف سوخت کاهش می یابد.

اشتباهات طراحی و نصب

یک اشتباه متداول بر طبق اطلاعات فنی است که سازندگان در اختیار مشتریان خود قرار می دهند. هر سازنده دارای مبدل حرارتی با جنس و طراحی و دستورالعمل مختص به خود است. در هنگام لوله کشی توجه به این مساله مهم است. دیگ های چدنی استاندارد، معمولاً دارای مخازن حجیم و سنگین هستند و سیستم لوله کشی آنها نیاز به هدر لوله رفت و برگشت دارند. اما در دیگ های چگالشی، مخازن مورد استفاده  کم حجم تر و سبکتر است و به یک سیستم لوله کشی اولیه و ثانویه مجهز می شوند و در آنها از یک هدر با افت کم استفاده می شود واجازه می دهد که بین جریان سیستم و دیگ جدایش هیدرولیکی رخ دهد.

(طراحی و انتخاب دیگ بخار(بخش دومبسیار مهم است که سایز دیگ به درستی انتخاب شود و انتخاب سایز بزرگ به هیچ وجه گزینه مناسبی نیست. به جهت بهینه سازی سیستم، نصاب باید مطابق با بار گرمایی، رادیاتور مناسب انتخاب کند. همچنین باید به خاطر سپرد که درصورت نصب نادرست، ترکیب الکتریسیته + گاز + آب نتایج زیانباری به دنبال دارد. تجهیزات تولید شده توسط سازندگان گاهی با تغییراتی همراهند و نصاب ها باید دوره های آموزشی که سازندگان این تجهیزات ارائه می دهند را طی کنند تا تمامی موارد ایمنی در مورد گازمصرفی و احتراق و تهویه مناسب را رعایت کنند.

انتخاب دیگ چگالشی  

برای انتخاب دیگ در یک ساختمان که نیاز به یک، دو و یا حتی سه میلیون بی تی یو (BTU) بار گرمایی دارد، مهندسان دو گزینه جذاب سیستم های چگالشی پیش رو دارند: یک دیگ بخار بزرگ و سنگین و یا مجموعه ای از چندین دیگ بخار سبک که به عنوان پکیج آبشاری شناخته می شوند. گاهی بار گرمایی بدست آمده و بازده در دو مورد یکسان است حال سوال بعدی این است که چه مساحتی برای نصب دیگ در ساختمان در دسترس است؟ برای انتخاب بین دیگ بزرگ و کوچک، مهندس باید نظر مشتری را در نظر داشته باشد. او باید شرایط را بسنجد و تصمیم گیری کند که بر اساس شرایط موجود، چه نوع دیگی بهترین بازده گرمایی را دارد. گاهی زمان بازیابی سیستم برای ما اهمیت دارد. یک کنترل با تابع سِت بَک باید از هدر رفت انرژی در زمان هایی که ساختمان خالی از سکنه است جلوگیری کند و در شرایط دیگری نیز سیستم باید دارای این قابلیت باشد که هر چه سریعتر بازیابی شود. دیگ های کوچک، دارای قابلیت بازیابی سریع هستند زیرا حجم آب در گردش در این نوع، کم است.

اگر یک مهندس تفاوت دیگ های مختلف که توسط سازندگان مختلف تولید می شود را در نظر نگیرد و علاوه بر آن هزینه نصب و نگهداری را مد نظر قرار ندهد در نهایت دیگی با اندازه مناسب برای تامین بارِ گرمایی ساختمان انتخاب نخواهد کرد و در این حالت بهره وری انرژی به حداقل می رسد.

هزینه های اولیه و بازگشت سرمایه

انتخاب دیگی که در بالاترین حالت بهره وری انرژی قرار دارد سبب بالا رفتن هزینه اولیه پروژه خواهد شد. امروزه دیگ های بزرگ چگالشی، ممکن است نیاز به سرمایه گذاری بالایی داشته باشند. بسته به فضای رقابتی، ممکن است هزینه اولیه زیاد با برگشت سرمایه ناشی از صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش مصرف سوخت و طول عمر بیشتر، جبران شود. با وجود گاز طبیعی در دسترس، کاهش مصرف سوخت قابل توجه خواهد بود و تا حدود یک ششم هزینه اولیه دیگ، از محل صرفه جویی جبران خواهد شد.

برای نمونه، یک دیگ بزرگ چگالشی نیاز به سرمایه اولیه 10 تا 20 درصدی بیشتراز یک دیگ کوچک معادل آن برای پروژه  ساختمانی با بارِ گرمایی مورد نیاز در حدود شش تا هفت میلیون بی تی یو (BTU) دارد. برای این ساختمان هزینه قابل پیش بینی سوخت برای یک سال در حدود 60000 دلار است و با یک نگاه محافظه کارانه و با استفاده از دیگ های بخار بزرگ، هر سال در حدود 2000 دلار صرفه جویی در مصرف سوخت و به عبارت دیگر در طول 5 سال 10000دلار بازگشت سرمایه خواهیم داشت.

ببینید: آشنایی با دیگ بخار

Leave a Reply

نفر اولی باش که نظر میده

باخبر شدن از
avatar
wpDiscuz

سوالی دارید؟در تلگرام پاسخگوی شما هستیم!

Scroll Up