پمپ

کاویتاسیون در پمپ

انواع کاویتاسیون در پمپ ها

کاویتاسیون، تشکیل حباب های بخار در پمپ می باشد و متعاقب آن ترکیدن و متلاشی شدن آنها می باشد.کاویتاسیون زمانی اتفاق می افتد که فشار مطلق در مایع، پایین تر از فشار بخار آن باشد.انواع کاویتاسیون که ممکن است در پمپ ها اتفاق بیافتد:
– کاویتاسیون تبخیری (نارسایی NPSHa) :شایعترین نوع کاویتاسیون می باشد و حدود ۷۰% از کاویتاسیون ها را در بر می گیرد. برای جلوگیری از این نوع کاویتاسیون، مقدار NPSHa در سیستم باید از مقدار NPSHr (حداقل انرژی مورد نیاز پمپ که توسط کارخانه سازنده توسط منحنی هایی به همراه کاتالوگ پمپ ارائه می گردد) بیشتر باشد.برای جلوگیری از صدمات ناشی از این نوع کاویتاسیون، راهکار های زیر پیشنهاد می گردد:

۱-کاهش دما که مقدار هد ناشی از فشار بخار سیال را کاهش دهد، هرچه دما کمتر باشد در نتیجه فشار اشباع متناظر به آن کمتر خواهد شد و در نتیجه احتمال کمتر شدن این فشار نسبت به فشار داخل پمپ افزایش می یابد . بنابراین وقتی خواستید که سیال با دمای بالا را پمپ کنید بسیار باید به این نوع کاویتاسیون دقت کنید.

۲-افزایش تراز مایع در مخزن مکش که مقدار هد استاتیکی را افزایش می دهد.

۳-بهبود و اصلاح پمپ شامل موارد زیر :

-کاهش سرعت که مقدار Hf(هد ناشی از افت) را کاهش می دهد.

-افزایش قطر چشمه پره

-بکار بردن دو پمپ کوچکتر بصورت موازی که موجب کاهش افد هد می شود.

– کاویتاسیون باز گردش داخلی(recirculation)

این نوع کاویتاسیون بر خلاف دیگر کاویتاسیون ها ناشی از کمبود NPSHa بوجود نمی آید. این پدیده زمانی اتفاق می افتد که جریان بنابر دلایلی نتواند از قسمت تخلیه پمپ خارج شود و یا از قسمت مکش ایمپلر (پره) پمپ وارد شود.

در این شرایط مایع مجبور می شود از ناحیه پر فشار پمپ به طرف ناحیه کم فشار آن در عرض پره بازگردش کند. وقتی در قسمت مکش یا تخلیه جریان گردابی ایجاد می شود که ناشی از سرعت بالای سیال می باشد جریان سیال برعکس شده و در خلاف جریان حرکت جریان عادی سیال باز گردش می کند.

باز گردش سیال باعث می شود که قطر مفید عبور سیال در قسمت مکش و تخلیه کاهش یابد و باعث کاهش فشار سیال گردد(مطابق اصل برنولی). با کاهش فشار و رسیدن فشار به فشار بخار سیال پدیده کاویتاسیون ایجاد می شود.

این نوع کاویتاسیون به دو حالت اتفاق می افتد :

اول اینکه مایع داخل محفظه پمپ با سرعت موتور باز گردش کرده و یکباره حرارتش افزایش پیدا کرده و فوق گرم می شود.

دوم وقتی که سیال مجبور می شود که از میان آب بند ها و درزهای بین قطعات به سرعت عبور کند در این حالت حرارت بالا باعث تبخیر مایع خواهد شد.

صدمات ناشی از کاویتاسیون در پمپ های باز بیشتر در لبه تیغه های ایمپلر سمت چشم پره و در نوک تیغه ها تا قطر خارجی ایمپلر اتفاق می افتد. در پمپ های با ایمپلر بسته این صدمات روی نوار های سایشی بین پرهو بدنه محفظه ایجاد می شود.

برای بهبود و تصحیح شرایط در حالت ایمپلر باز باید ایمپلر را به گونه ای تنظیم کرد که تلرانس بین تیغه ها و محفظه دقیقا تصحیح شود.در پمپ های پره بسته امکان تصحیح شرایط نیست اما لازم است جریان محصور شده در قسمت تخلیه پمپ آزاد شود.

– کاویتاسیون ناشی از نارسایی گذر از تیغه

این نوع کاویتاسیون وقتی اتفاق می افتد که نوک پره ها هنگام چرخش به زبانه پمپ بسیار نزدیک باشند. این مسئله معمولا وقتی اتفاق می افتد که پره پمپ با پره بزرگتر تعویض شود و یا محفظه داخلی را روکش فلزی یا آبکاری کرده باشند.

فضای آزاد بین نوک پره و زبانه باید معادل ۴% قطر پره باشد. صدمات ناشی از این نوع کاویتاسیون بیشتر در نوک تیغه های خارجی پره و پشت زبانه، روی دیواره محفظه داخلی دیده می شود.

– کاویتاسیون از نوع مکش

مکش هوا می تواند به اشکال مختلف در لوله ها و نقاط دیگر پمپ اتفاق بی افتد. مثلا در صورت ایجاد خلا در پمپف هوا می تواند به درون لوله ها وارد شود. یکی از این نمونه ها پمپبالاکش (Lift pump) می باشد. هوا از راههای زیر می تواند وارد پمپ شود.

۱-آب بند شفت پمپ

۲-آببند ساق متصل به صفحه شیر در لوله مکش

۳-رینگ های اتصالی لوله مکش

۴-واشر های آب بند صفحه فلنج در اتصالات لوله

۵-ارینگ ها و اتصالات پیچی در قسمت مکش

۶-ارینگ ها و آب بندهای ثانویه در آب بندهای تک

۷-سطوح آب بندهای مکانیکی تک

۸-از طریق حباب ها و حفره های هوا در لوله مکش

۹-از طریق مایعات کف کننده

راه های جلوگیری از کاویتاسیون نوع مکش هوا:

۱-آب بندی و بستن تمام سطوح، صفحات فلنج ها و واشر ها

۲-درزبندی و بستن رینگ های آب بند و آببندهای ساقه متصل به صفحه شیر در لوله مکش

۳-نگه داشتن سرعت سیال به میزان ۸ فوت بر ثانیه (با افزایش قطر لوله)

۴-استفاده از آب بند های مکانیکی دوبل

اجزای تشکیل دهنده موتورخانه

موتورخانه (BOILER ) موتورخانه قلب تپنده ی یک ساختمان محسوب میشود. سالها قبل موتورخانه ها در پایین ترین طبقه یک ساختمان قرار داشتند و چند سالی میشود که با پیدایش چیلر و مینی چیلر ها و سیستم های از این قبیل در پشت بام نیز جایگاه مناسبی برای سیستم های گرمایش و سرمایش مرکزی محسوب میشود.

در گذشته همه ساختمان ها به موتورخانه مرکزی مجهز بودند اما پس از گران شدن نسبی سوخت اکثر ساختمان ها به سمت سیستم های سرمایشی و گرمایشی در هر واحد گرایش پیدا کردند.

موتورخانه های ساختمان های بزرگ ، بیمارستان ها ، مراکز بزرگ و خیلی بسیار دیدنی و شگفت انگیز است که هر فردی را متحیّر دیدن خود می کند.

در اینجا چندی از اجزای تشکیل دهنده موتورخانه را برای شما ذکر می‌کنیم:

دیگ : دیگ‌ها به 3 نوع: دیگ‌های آب گرم، آب داغ و بخار تقسیم می‌شوند و همین‌طور از نظر جنس به دو نوع فولادی و چدنی دسته بندی می‌شوند.

مشعل ( BURNNER  ) : مشعل ها وظیفه تولید گرما در دیگ ها را به عهده دارند. سوخت این مشعل ها به طور معمول با گاز یا گازوییل میباشد . مشعل که بر روی دیگ آب گرم وصل میشوند به وسیله تولید گرما 78 درجه سیلیسیوم و حتی تا دمای 200 درجه سیلیسیوس باعث تولید آب مصرفی ساختمان میشوند.

پمپ ( PUMP  ) : پمپ ها وظیفه ی ایجاد فشار برای انتقال آب را به عهده دارند. آبی که در دیگ توسط مشعل گرم شده باید به وسیله پمپ در خطوط لوله انتقال یابد. این پمپ ها در ابعاد و ظرفیت های مختلف برای شرایط مختلف تهیه و طراحی شده اند.

 

منبع انبساط :  منبع ها وظیفه ی جلوگیری از ترکیدگی لوله ها در اثر انبساط حجمی را به عهده دارند . از دیگر موارد استفاده شده در منبع انبساط این است که اگر آب در داخل سیستم کاهش یابد منبع انبساط وظیفه دارد آب موجود در منبع را به سیستم انتقال دهد.این منبع ها در دو مدل باز و بسته موجود میباشند .

در آینده درباره ی اجزاء تشکیل دهنده هر محصول نیز صحبت خواهیم کرد.

اجزاء سیستم تهویه مطبوع – تخصصی

اجزاء تشکیل دهنده تهویه مطبوع به نگارش مهندس عالی قدر مجتبی طباطبایی که در دسترس عموم مهندسان قرار دارد که می توان با مطالعه آن بهترین برآورد  را از سیستم مورد نیاز هر مجموعه طراحی و محاسبه کرد.

اجزاء سیستم تهویه مطبوع:

تجهیزات لازم برای تهیه هوای مطبوع در شکل زیر نشان داده شده است که عناصر اساسی و اجزاء اختیاری سیستم همرا با شرح وظایف هریک از آنها نیز در زیر آن بیان شده است.

وظیفه اجزاء سیستم ——-
1-مجرای ورود هوای خارج به منظور تهویه

2: پیش گرمایش هوا

3-مجرای بازگشت هوای جریان یافته در اتاقها به دستگاه

4-پالایش هوا از آلودگیها

5-سرمایش و رطوبت گیری هوا ( شستشوی هوا )

 

6- گرمایش در زمستان یا سرمایش در تابستان بمنظور دست یافتن به دمای دلخواه، کنترل رطوبت.

7-رطوبت زنی

8- رانش هوا

9- مجرای جریان هوا به سوی فضاهای مورد تهویه

10- توزیع هوا در فضای مورد تهویه

11- ضمیمه ای برای دستگاه هواساز، که ممکن است دارای محفظه تخلیه هوا، کوئل گرمایی، کوئل سرمایی و خروجی یا عملکرد بی صدا باشد.

1- ورو دی هوای خارج شامل پنجره مشبک، کرکره ها، دمپرها

2- پیش گرمکن

3- ورودی هوای برگشتی ( دمپرها )

4- فیلتر

5- رطوبت گیر ( هوای شوی یا کویل سردی که توسط آب سرد یا محلول نمکهای مبرد و یا انبساط مستقیم مایع مبرد، با یا بدون پاشش حل می کند.

6- کوئل گرمایی

7- رطوبت زدن

8- باد زدن

9- سیستم کانال

10- خروجی هوا

11- ترمینال خوا ( با خروجی )

سمت هوا
12- تهیه سیال سرد کننده برای قسمت 5 12- ماشین تبرید شامل کمپرسور، کندانسور، اواپراتور و لوله کشی مایع مبرد  سمت تبرید
13- رانش آب یا محلول نمک مبرد

14- مجرای انتقال آب یا محلول مبرد بین مبدلهای حرارتی

15- خنک کردن آب کندانسور

13-پمپ

14-لوله کشی آب یا محلول نمک مبرد

15-برج خنک کننده

 سمت آب
16- تهیه بخار یا آب گرم

17- مجرای انتقال بخار یا آب گرم ار دیگ به قسمت های 2 و 6

16- دیک و متعلقات

17- لوله کشی

 سمت گرمایش

 سیستم انبساط مستقیم ( DX ): استفاده از یک واحد تهویه خودکفای کوچک با سیستم DX، ساده ترین روش تهویه مطبوغ تابستانی اتاق است. این دستگاه شامل قسمت های  1، 3، 4، 8، 10 و 12 است. با اضافه کردن قسمت 6 یا تطبیق دادن دستگاه با یک پمپ حرارتی، این واحد می تواند در تمام طول سال، چه در فصل سرما و چه در فصل گرما، عمل تهویه اتاق را انجام دهد. یک واحد تهویه خود کفای بزرگ علاوه بر قسمت های مذکور شانل عناصر 2 و 9 نیز می باشد و می تواند تهویه یک فضای بزرگ را بر عهده بگیرد. از واحد تهویه خودکفا می توان برای تهویه مطبوع انفرادی اتاقها یا فضاهای ساختمانهای مسکونی ، ادارات، تاسیسات تجاری یا یم گروه از اتاقها یا دفاتر استفاده کرد. شکل زیر دو نمونه از کاربرد این سیستم را، یکی برای وقتی که بارسرمایی اتاق بین 1/2 تا 2 تن تبرید می باشد و دیگری برای زمانیکه بارسرمایی اتاق بیش از 2 تن تنبرید است، نشان می دهد.

سیستم تمام آب:

این سیستم که برای تهویه انفرادی اتاقها یا فضاهای ساختمان مورد استفاده قرار میگیرد شامل دستگاه فن کوئل است که در داخل اتاق یا فضای مورد نظر نصب می شود. یک دستگاه فن کوئل متشکل از قسمت های 1، 3، 4 ، 5، 8، 10 می باشد. هوای تازه مورد لزوم برای تهویه می تواند از طریق سوراخی که روی دیوار تعبیه می شود مستقیماَ از خارج تامین گردد. بطوریکه قبلا ذکر گردید آب سرد یا گرم مورد نیاز جهت سرمایش یا گرمایش اتاق، در مرگز جداگانه ای تهیه شده از طریق لوله کشی به کوئل این دستگاه ارسال می گردد. دمای اتاق مورد تهویه را می توان از طریق کنترل دبی آب گرم یا سرد ورودی به کوئل توسط یک شیرموتوری و یا با تغییر سرعت بادزن، با فرمان یک ترموستات اتاقی تثبیت نمود. هوای تازه مورد لزوم جهت تهویه را می توان در یک مرکز جداگانه تهویه نمود به دستگاه فن کوئل رسال کرد که در این صورت یک سیستم هوا-آب خواهیم داشت، بدین ترتیب احتیاجی به تعبیه سوراخ روی دیوار جهت ورود هوای خارج به دستگاه نخواهد بود. البته می توان بجای ارسال هوای تازه به دستگاه فن کوئل ، آن را از طریق دریچه هایی که در راهروها تعبیه می شوند مستقیما توسط سیستم کانال، از مرکز تهیه هوا تازه به راهروها و از آنجا به اتاقها وارد نمود. مرگز تهیه هوای تازه شامل قسمت های 1، 2، 4، ( 6 و 7 بطور اختیاری ) می باشد. دستگاه فن کوئل برای ساختمان هایی که دارای اتاقهای متعدد و نسبتا موچک می باشند از قبیل هتل ها، ادارات و ساختمان های پزشکی کوچک قابل استفاده است. سیستم هوا-آب برای ساختمانهایی مه بدلایل معماری مجاز به تعبیه سوراخ های ورودی هوای خارج روی دیوارهای آن نیستیم، مناسب خواهد بود.

سیستم تمام هوا: 

بطوریکه قبلاً ذکر شد، در این سیستم هوای مطبوع در مرکز جداگانه ای تهیه و توسط سیستم کانال به اتاقها یا فضاهای مورد نظر ارسال میگردد. دستگاهی که وظیفهٔ تهیهٔ هوای مطبوع را برعهده دارد به هوا ساز موسوم است که در داخل اتاق مخصوصی نصب میگردد. این دستگاه شامل قسمت های 1، 2 ، 3، 4، 5 ، 6، 7، 8 ، 9 ، 10، 11 و 17 میباشد. قسمت های 12 ، 13، 14، و 16 در داخل اتاقی جداگانه (موتورخانه) قرار میگیرند و قسمت 15 در فضای آزاد نصب می شود. شکل زیر یک واحد هواساز را بطور شماتیک نشان میدهد. برای استفاده از هوای تهیه شده در واحد هواساز امکانات مختلفی وجود دارد که در شکل زیر نشانداده شده است.


شکل سیستم تمام هوای دو کاناله:  در این سیستم ارسال هوا از مرکز به فضاهای مورد تهویه از طریق دو کانال صورت میگیرد که یکی هوای سرد و دیگری هوای گرم را منتقل می کند. هوا از این دو کانال، جهت اختلاط و کنترل دبی وارد محفظه ای می شود و عمل تخلیط هوای گرم و هوای سرد تحت فرمان یک ترموستات که در فضای مورد تهویه نصب گردیده به نسبت های مختلف و مناسب در این محفظه انجام میگیرد. سیستم دو کاناله از این امتیاز ویژه برخوردار است که علاوه بر فصول سرد و گرم می تواند در فصول میانی نیز مورد استفاده قرار گیرد و نیز قادر است گرمایشی و سرمایش یک ساختمان را بطور همزمان بنحو مطلوبی انجام دهد، مثلاً در ساختمانی که اتاقهای مشرف بخارج آن احتیاج به گرمایش و اتاقهای میانی آن احتیاج به سرمایش دارند، میتوانبا استفاده از این سیستم هردو نظر را تأمین نمود.


سیستم هوا-آب : 

 همانطور که قبلاً ذکر شد، در این سیستم بخش اعظم بار حرارتی اتاق (سرمایی یا گرمایی) توسط مبدل حرارتی اتاق (واحد القایی و یا پانل تشعشعی ) جبران گشته هوای ارسالی از واحد هواساز ضمن تأمین هوای تازه اتاق، بخش کوچکی از بار حرارتی آنرا نیز تأمین میکند، در نتیجه قطر لوله های حامل آب گرم یا سرد بطرف مبدل حرارتی اتاق کوچکتر از سیستم تمام آب بوده کانالهای ارسال هوا از واحد هواساز به اتاق مورد نظر ساختمانهای بزرگ با طبقات و اتاقهای متعدد، میتواند باعث کاهش هزینهٔ اولیهٔ سیستم تهویهٔ مطبوع کردد. شکلهای زیر به ترتیب سیستم هوا-آب را با واحد القایی و پانل تشعشعی نشان می دهند.

 سیستم پمپ حرارتی:

بطوریکه قبلاً اشاره شد، سیستم پمپ حرارتی درواقع یک سیکل تبرید می باشد که قادر است توسط کنترل ویژه ای، حرارت را بسمت دلخواه منتقل کند. بدین ترتیب او اپراتور و کندانسوراین سیکل تبرید باقتضای فصل، متناوباً نقش یکدیگر را ایفا خواهند کرد. این سیستم برای کشورهایی که در آنها قیمت برق ارزانتر از سوختهای فسیلی است، مقرون بصرفه بوده از این نظر دارای جذابیت خاصی است. تمام سیستمهای تهویه مطبوع را می توان به سیستم پمپ حرارتی تبدیل نموده با استفاده از مکانیزم مذکور آبگرم، آب سرد و یا هوای گرم و سرد را باقتضای فصل بوسیلهٔ ماشین برودتی و بدون نیاز به دیگ تهیه کرد. استفاده از این سیستم باعث می شود که هزینهٔ اولیه تأسیسات و نیز فضای مورد نیاز در موتورخانه کاهش یابد. همچنین بدلیل عدم استفاده از سوختهای فسیلی، آلودگی هوا کاهش یافته سیستم در مقابل خطر آتش سوزی از ایمنی بیشتری برخوردار خواهد بود.

سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه

در حال حاضر میزان درجه حرارت آب گرم چرخشی و آب گرم مصرفی در موتورخانه ها بصورت دستی و تمام تنظیم درجه حرارت ترموستات دیگ و یا پمپهای سیرکولاسیون انجام می گردد و معمولاً برای تمام مدت بر روی یک عدد ثابت قرار دارد. تغییرات دمای هوا درطول روز موجب افزایش یا کاهش دمای داخل ساختمان شده که نتیجه آن انحراف دمای داخل ساختمان از محدوده آسایش و مصرف بیهوده سوخت و انرژی می باشد. همچنین در بسیاری از ساختمانهای غیرمسکونی با کاربری اداری- عمومی- آموزشی- تجاری که از فضای ساختمان بصورت غیرپیوسته و تنها در بخشی از ساعات روز استفاده می گردد و نیازی به کارکرد موتورخانه پس از اتمام ساعت کاری وجود ندارد.

روش فعلی تنظیم دستی ترموستات دیگها و پمپها، قابلیت اعمال خاموشی و یا کنترل تجهیزات در وضعیت آماده باش را ندارند.

بنابراین با توجه به عدم کارآیی دقیق و محدودیت های کنترلی ترموستاتهای دستی، ضرورت استفاده از سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه به منظور :

  • راهبری و کنترل صحیح تجهیزات موتورخانه شامل مشعل ها و پمپ ها
  • بهینه سازی و جلوگیری از مصرف بیهوده سوخت و انرژی الکتریکی
  • تثبیت محدوده آسایش حرارتی ساکنین ساختمان
  • کاهش استهلاک تجهیزات و هزینه های مربوطه
  • کاهش هزینه های سرویس- نگهداری تاسیسات حرارتی
  • کاهش تولید و انتشار آلاینده های زیست محیطی

آشکار می گردد.

اصول بهینه سازی مصرف سوخت و انرژی توسط سیستمهای کنترل هوشمند موتوخانه مبتنی بر کنترل گرمایش از مبداء و محل تولید انرژی حرارتی (موتورخانه) می باشد. این سیستم با دریافت اطلاعات از سنسورهای حرارتی که در محلهای زیر نصب می گردند :

  • ضلع شمالی ساختمان جهت اندازه گیری دمای سایه (حداقل دمای محیط خارج ساختمان)
  • کلکتور آب گرم چرخشی
  • خروجی منبع آب گرم مصرفی

لحظه به لحظه اطلاعات حرارتی موقعیتهای فوق را اندازه گیری و با تشخیص هوشمند نیاز حرارتی ساختمان تا برقراری شرایط مطلوب در تابستان یا زمستان تجهیزات حرارتی موتورخانه شامل مشعلها و پمپهای آب گرم چرخشی را راهبری می نماید. بدین صورت مصارف گرمایشی (گرمایش- آب گرم مصرفی) نیز متناسب با نوع کاربری ساختمان مسکونی یا غیرمسکونی (اداری- عمومی- آموزشی- تجاری) تامین و کنترل می شود. صرفه جویی مصرف انرژی حاصل از عملکرد سیستم به دو دسته تقسیم می شوند :

  • کنترل مصارف گرمایشی درزمان استفاده از ساختمان (مسکونی و غیرمسکونی)
  • خاموشی یا آماده باش موتورخانه پس از ساعت کاری ساختمان های غیرمسکونی (در ساختمانهای اداری-آموزشی- عمومی- تجاری)

هنگام استفاده از موتورخانه در ساختمانهای مسکونی و یا غیرمسکونی و با در نظر گرفتن شرایط کارکرد زمستانی تابستانی و برای کنترل گرمایش، مشعلها و پمپها توسط یک منحنی حرارتی کنترل می شوند. در این منحنی دمای آب گرم چرخشی در تاسیسات، تابعی از درجه حرارت محیط خارج ساختمان می باشد و به صورت لحظه ای و خودکار متناسب با تغییرات دمای خارج ساختمان کنترل می شود و باعث ایجاد دمای یکنواخت در داخل ساختمان می گردد. بدین صورت هنگام گرم شدن دمای محیط خارج ساختمان مشعلها و پمپها به اندازه ای کار می کنند که گرمایش در حد مورد نیاز و در محدوده آسایش حرارتی تامین شود و از تولید بیش از حد حرارت که موجب کلافگی و باز شدن پنجره ها بمنظور تعدیل دمای اتاقها می گردد جلوگیری می نماید.

برای تامین دمای آب گرم مصرفی مطابق با شرایط مطلوب تعریف شده نیز تجهیزات موتورخانه به اندازه ای کار می کنند که تنها دمای آب گرم مصرفی در ساعتهای مورد نظر به حد تعریف شده و مطلوب برسد و نه بیشتر.

در ساختمانهای با کاربری غیرمسکونی نظیر ادارات، مدارس، مجتمع های تجاری و … نیز بدلیل غیرپیوسته بودن ساعت بهره برداری از ساختمان، سیستم کنترل هوشمند موتورخانه توسط یک تقویم زمانی پس از ساعت کاری و تا زمان پیش راه اندازی موتورخانه در صبح روز بعد، موتورخانه را کاملاً خاموش و یا در وضعیت آماده باش (کنترل دمای آب گرم چرخشی در یک دمای ثابت و پائین) قرار می دهد.

ویژگی های منحصربفرد استفاده از سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه در مقایسه با سایر روشهای بهینه سازی مصرف انرژی :

۱-مستقل بودن عملکرد سیستم از مساحت زیربنای ساختمان:

با افـزایش مساحت زیربنـای ساختمـان، مصرف سوخت و انرژی آن نیز به نسبت ساختمانهای کوچکتر افزایش می یابد و موجب می شود تا اجرای روشهای بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمانهای بزرگتر، پر هزینه تر شود. بعنوان مثال درصورتیکه مساحت پنجره های هر ساختمان ۱۵% مساحت کل ساختمان در نظر گرفته شود در یک ساختمان با مساحت ۰۰۰/۱۰ متر مربع، مقدار و هزینه اجرای پنجره دو جداره ۵ برابر مقدار و هزینه اجرای آن در یک ساختمان با مساحت ۲۰۰۰ متر مربع می باشد و به همین ترتیب برای اجرای روشهای دیگری مانند : عایق حرارتی، عایق های حرارتی دیوار و کف و سقف، شیرهای ترموستاتیک رادیاتور.

برخلاف روشهای فوق، سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه دارای ویژگی منحصربفرد و متمایز “مستقل بودن عملکرد از مساحت بنای ساختمان” می باشند. به عبارت دیگر در موتورخانه هر ساختمان، صرف نظر از مساحت آن، تنها با نصب یک دستگاه با هزینه ای ثابت و حداقل، موتورخانه هوشمند می گردد. دلیل این ویژگی منحصربفرد در تعداد مشعلها و دیگهای هر موتورخانه است. تعداد و ظرفیت حرارتی مشعلها و دیگهای تاسیسات حرارتی هر ساختمان (مصرف کنندگان سوخت) با مساحت آن نسبت مستقیم دارد و همواره تعداد مشعلها و ترکیب ظرفیت حرارتی آنها به نحوی است که علاوه بر تامین بار حرارتی مورد نیاز ساختمان، موجب افزایش هزینه های اجرایی نیز نگردند. طبق تحقیقات انجام شده در سطح موتورخانه های کشور در بیش از ۹۹% ساختمانهای موجود تعداد دیگها و مشعلها حداکثر ۳ دستگاه می باشد. در ساختمانهای کوچک با مساحت زیر ۲۰۰۰ مترمربع، ظرفیت حرارتی مشعلها و دیگها پائین و در حدود kcal/h ۱۵۰۰۰۰ – ۱۰۰۰۰۰ می باشد و با افزایش مساحت ساختمان با ثابت ماندن تعداد دیگ و مشعل، ظرفیت حرارتی آنها افزایش می یابد و حتی به حدود kcal/h ۱۰۰۰۰۰۰ و یا بیشتر نیز می رسد.

عملکرد هر خروجی مشعل یا پمپ در سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه به شکلی است که بصورت سریال (سری) در مدار برق این تجهیزات قرار گرفته و صرف نظر از ظرفیت جریانی و آمپراژ آنها با فرمان ON/OFF در زمانهای مقتضی آنها را کنترل می نماید.

بنابراین با توجه به توضیحات فوق سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه با قابلیت کنترل تا ۳ مشعل دارای ویژگی منحصربفرد مستقل بودن عملکرد از مساحت بنای ساختمان می گردند.

۲-پیک زدایی مصرف سوخت در اوج سرما :

اوج مصرف گاز در فصل سرما از ساعت ۱۷ تا ساعات اولیه بامداد می باشد. این محدوده زمانی مقارن با غروب خورشید و کاهش دمای هوا و نیاز به افزایش فرآیند گرمایشی ساختمان می باشد (افزایش درجه حرارت بخاریهای گاز سوز، افزایش درجه ترموستات دیگ در ساختمانهای دارای موتورخانه مرکزی و یا افزایش تعداد رادیاتورهای فعال در هر واحد ساختمانی). نکته قابل توجه دیگر، زمان پایان ساعت کاری ادارات، مجتمع های عمومی و تجاری و مدارس می باشد که دقیقاً همزمان با ساعت اوج مصرف گاز می باشد. این مهم در کنار قابلیت ویژه و منحصر بفرد سیستمهای کنترل هوشمند که توانایی خاموشی و یا اعمال دمای آماده باش مصرف موتورخانه ساختمانهای غیر مسکونی پس از پایان ساعت کاری را دارند مفهوم ویژه ای را پدید می آورد : پیک زدایی مصرف در اوج سرما

از مصرف گاز سالانه تاسیسات حرارتی هر ساختمان در حدود ۲۰% آن مربوط به فصل گرما (متوسط ۷ ماه سال) و در حدود ۸۰% آن مربوط به فصل سرما (متوسط ۵ ماه یا ۱۵۰ روز در سال) می باشد.

همچنین در بسیاری از ساختمان های اداری و مدارس، موتورخانه در تابستان خاموش و تنها در زمستان مورد بهره برداری قرار می گیرد. بنابراین در این دسته از ساختمانها عملاً ۱۰۰% صرفه جویی حاصل از عملکرد سیستمهای کنترل هوشمند موتورخانه مربوط به فصل سرما خواهد بود. که طبیعتاً میزان اثر بخشی آن بر روی جبران پیک مصرف نیز بسیار محسوس و قابل تامل می باشد.

درحدود ۸۰% از حجم گاز صرفه جویی شده حاصل از عملکرد سیستمهای کنترل هوشمند موتورخانه در فصل سرما مربوط به خاموشی یا دمای آماده باش موتورخانه پس از پایان ساعت کاری ساختمانهای غیرمسکونی و از ساعت ۱۷ تا ساعتهای اولیه بامداد می باشد که همزمان با ساعت اوج مصرف گاز است.

پیک های مصرف گاز در ساختمانهای غیرمسکونی و اداری طی دو نوبت یکی صبحها به هنگام شروع کار اداره و دیگری در هنگـام ظهر و موقع نماز و ناهار و استفاده از آب گرم مصرفی می باشد که البته اثرات آن بر روی مصرف گاز شبکه ناچیـز می باشـد ولی با این وجود در صورت استفاده از سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه با توجه به افزایش دمای هوا به هنگام ظهر و نیاز گرمایش کمتر در این مقطع زمانی نیز پیک زدایی صورت می پذیرد.

۳-کنترل مستقیم و از مبداء تجهیزات حرارتی ساختمان :

با اجرای روشهای مختلف بهینه سازی در ساختمانهایی که دارای سیستم حرارت مرکزی می باشند، فرآیند صرفه جویی و کاهش مصرف سوخت نهایتاً منجربه تقلیل زمان کارکرد مشعل ها به دو صورت مستقیم و یا غیر مستقیم می گردد.

در تمامی روشهای بهینه سازی مصرف سوخت، به استثناء سیستمهای کنترل هوشمند، کاهش زمان کارکرد مشعلها بصورت غیرمستقیم و با :

کاهش نرخ افت دمای آب گرم چرخشی، مانند استفاده از عایق های حرارتی در بدنه دیگها، منابع آب گرم مصرفی و سیستمهای لوله کشی گرمایش از کف، مشعل پربازده

کاهش حجم آب گرم چرخشی در ساختمان، مانند شیر ترموستاتیک رادیاتور

کاهش توام موارد فوق، مانند پنجره دوجداره، عایق کاری حرارتی سقف و کف دیوارها می باشد.

در صورتیکه سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه بطور مستقیم علاوه بر کنترل زمان روشنی-خاموشی مشعلها، پمپهای آب گرم چرخشی را نیز با منطقی هماهنگ و سازگار با برنامه کارکرد مشعل ها، متناسب با تغییرات دمای خارج ساختمان و شرایط مطلوب دمای آب گرم مصرفی کنترل می نماید.

این ویژگی منحصربفرد (کنترل تجهیزات در مبداء) باعث می گردد تا دمای آب گرم چرخشی تنها به اندازه مورد نیاز و تا برقراری شروط مصارف گرمایشی افزایش یابد. در غیراینصورت همواره دمای آب گرم چرخشی در بالاترین حد خود بوده و با اجرای روشهای بهینه سازی در محل مصرف می بایست از اتلاف آن جلوگیری نمود. علاوه بر آن کنترل مستقیم پمپهای آب گرم چرخشی به میزان قابل ملاحظه ای در مصرف انرژی الکتریکی، صرفه جویی شده و هزینه های استهلاک و سرویس-نگهداری نیزبه شدت کاهش می یابند.

۴-بهینه سازی مضاعف مصرف سوخت در ساعتهای تعطیلی ساختمانهای غیرمسکونی :

قابلیتهای کنترلی سیستم های هوشمند موتورخانه موجب صرفه جویی در مصرف سوخت به دو صورت زیر می گردند :

الف- کنترل مصارف گرمایشی در زمان کارکرد و بهره برداری از موتورخانه

ب- امکان خاموشی و یا آماده باش موتورخانه در دمایی ثابت و پائین پس از ساعت کاری در ساختمانهای غیرمسکونی

ساختمانها به لحاظ کاربری به دو دسته مسکونی و غیرمسکونی (اداری- آموزشی- عمومی- تجاری) تقسیم می شوند در ساختمانهای مسکونی از موتورخانه بصورت پیوسته و دائم به منظور تامین مصارف گرمایشی استفاده می شود و صرفه جویی ناشی از عملکرد سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه در این دسته از ساختمانها صرفاً به لحاظ اعمال تغییرات دمای خارج ساختمان و کنترل دمای آب گرم مصرفی می باشد و صرفه جویی در این ساختمانها تا ۲۰% امکان پذیر است.

درساختمانهای غیرمسکونی مانند ادارات و مدارس بدلیل استفاده منقطع و غیرپیوسته از ساختمان امکان خاموشی و یا آماده باش موتورخانه پس ازساعت کاری نیزوجود دارد. بهره برداری ازاین پتانسیل تنها توسط سیستمهای کنترل هوشمند امکان پذیر می باشد. بعنوان مثال در مدرسه ای که ساعت کاری آن از ساعت ۷ صبح تا ۱۶ عصر می باشد و جمعه ها نیز تعطیل است، تنها از محل خاموشی موتورخانه پس از ساعت کاری بیش از ۵۵% صرفه جویی حاصل می شود و در صورتیکه صرفه جویی زمان کارکرد موتورخانه نیز به آن اضافه گردد این رقم صرفه جویی به حدود ۶۵% افزایش می یابد.

در سایر روشهای بهینه سازی، صرفه جویی در مصرف سوخت تنها درزمان کارکرد موتورخانه ممکن می باشد و قادر به استفاده از پتانسیل بالای صرفه جویی زمان تعطیلی در ساختمانهای غیرمسکونی نمی باشند.

۵-صرفه جویی هوشمنـد در پیش راه انـدازی و تسـریع در خـاموشی (یا دمـای آماده باش) موتورخانه ساختمانهای غیرمسکونی:

یکی دیگراز پتانسیلهای قابل ملاحظه صرفه جویی در مصرف سوخت ساختمانهای اداری-آموزشی، استفاده از قابلیتهای هوشمند پیش راه اندازی و تسریع در خاموشی یا آماده باش سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه در ساختمانهای غیرمسکونی می باشد. با توجه به اطلاعات ارسالی از سنسور حرارتی که در ضلع شمالی ساختمان نصب شده است، سیستم های کنترل هوشمند قادر می باشند طبق برنامه جدول زمانی و متناسب با سردی هوای خارج ساختمان موتورخانه ها را از چندین ساعت زودتر از ساعت شروع به کار ساختمان روشن و یا از دمای آماده باش به شرایط تابع حرارتی برسانند. همچنین با توجه به دمای هوای خارج ساختمان و در ساعات انتهایی کار ساختمان، تا ۱ ساعت زودتر موتورخانه راخاموش و یا به دمای آماده باش می برند که موجب صرفه جویی هوشمند در مصرف سوخت میگردد.

۶- دوره موثر صرفه جویی و بهینه سازی مصرف سوخت (۱۲ ماه سال) :

سیستم های کنترل هوشمند بر خلاف سایر روشهای بهینه سازی (به استثناء عایق کاری موتورخانه و سیستم های لوله کشی) که تنها در دوره سرما و پنج یا شش ماه سال قادر به صرفه جویی و بهینه سازی مصرف سوخت ساختمان می باشند، بدلیل کنترل دمای آب گرم مصرفی با دو دمای حداقل و حداکثر در طی شبانه روز در تابستانها نیز به میزان قابل ملاحظه ای مصرف سوخت را کاهش می دهند و بدین ترتیب بصورت لحظه ای در ۱۲ ماه سال فعال می باشند.

۷-زمان مناسب نصب و بهره برداری از سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه :

مدت زمان نصب و راه اندازی سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه می باشد که بدون انجام هیچگونه تغییرات مکانیکی در موتورخانه انجام می گردد.

بهمین علت این روش در هر زمان از سال قابل اجرا می باشد و هیچگونه وقفه ای در تامین مصارف گرمایشی ساختمان بوجود نمی آورد.

در دیگر روشهای بهینه سازی این فاکتور عامل محدودکننده ای برای زمان اجرای پروژه می باشد. بعنوان مثال پنجره های دو جداره را نمی توان در فصل سرما و در ساختمانهایی که از آن بهره برداری شده است اجرا نموده یا تعویض شیرهای ترموستاتیک رادیاتور با شیرهای قدیمی در زمستان موجب اختلال چند روزه در گرمایش ساختمان می گردد.

۸-تثبیت محدوده آسایش حرارتی در ساختمان :

در صورت استفاده از سیستم های کنترل هوشمند موتورخانه بدلیل لحاظ نمودن تغییرات دمای خارج ساختمان بر فرآیند کنترل دمای آب گرم چرخشی دمای داخل ساختمان با دامنه نوسانات محدودی کنترل شده و موجب تثبیت نسبی آسایش حرارتی ساکنین می گردد.

سوالی دارید؟در تلگرام پاسخگوی شما هستیم!

Scroll Up
Skip to toolbar