اگرچه معمولا اصطلاح سیستم های گرمایش با بخار به سیستم هایی اطلاق می شود که در آنها توسط رادیاتور و کنوکتور تبادل حرارت جابجایی انجام می شود ولی هر سیستمی که در آن از بخار برای گرمایش استفاده می گردد را می توان یک سیستم گرمایش با بخار درنظر گرفت. در سایر سیستم های گرمایش با بخار که براساس جابجایی اجباری کار می کنند از یک فن یا سیستم هواساز استفاده می شود. یونیت هیتر ، فن کویل و هواسازهای مرکزی از جمله سیستم های گرمایش به روش جابجایی اجباری هستند.
در ساختمان هایی مانند کارخانجات ، انبارها و تهویه ساختمان های آپارتمانی که فقط نیاز به گرمایش دارند، از سیستم های گرمایش به روش جابجایی استفاده می گردد. سیستم گرمایش با بخار به روش جابجایی را با توجه به نحوۀ تغذیۀ بخار و برگشت کندانسیت از تجهیزات، به سیستم های یک لوله ای و دولوله ای تقسیم می کنند. علاوه بر این، سیستم های بخار را می توان بر اساس موارد زیر تقسیم بندی کرد.
1 . روش برگشت کندانسیت (جریان ثقلی یا جریان اجباری با استفاده از پمپ کندانسیت یا پمپ خلاء)
2 . آرایش لوله ها (تغذیه از بالا یا از پایین، و دارای جریان هم جهت یا مختلف الجهت در سیستم های یک لوله ای)
سیستم های یک لوله ای گرمایش با بخار به روش جابجایی
در سیستم هایی یک لوله ای ، از یک لوله برای تغذیۀ بخار به تجهیزات و برگشت کندانسیت استفاده می شود. این سیستم ها بر مبنای برگشت ثقلی طراحی می گردند. در عین حال، هنگامی که لوله برگشت کندانسیت به حد کافی بالاتر از سطح آب درون دیگ نیست و فشار کافی برای برگشت مستقیم کندانسیت به دیگ وجود ندارد، می توان از پمپ کندانسیت نیز استفاده کرد.
در سیستم های یک لوله ای با برگشت ثقلی ، تله بخار وجود ندارد و به جای آن باید در تمام واحدهای مصرف کننده و در انتهای تمام خطوط اصلی تغذیه از شیرهای هواگیری استفاده گردد تا بتوان هوا را تخلیه و سیستم را پر از بخار کرد. در سیستم های دارای پمپ کندانسیت باید در واحد مصرف کننده از یک شیر هواگیری و در پایان هر خط اصلی تغذیۀ بخار از یک تله بخار استفاده می شود.
هزینۀ اولیۀ سیستم های یک لوله ای با برگشت ثقلی کم و نصب و اجراء آنها آسان است زیرا کمترین تجهیزات و لوله کشی را دارند. از این سیستم ها بیشتر در ساختمان های کوچک (از قبیل تهویه ساختمان های آپارتمانی و اداری کوچک) استفاده می گردد.
به دلایل زیر استفاده از سیستم های یک لوله ای در ساختمان های بزرگ از مطلوبیت کمتری نسبت به سیستم های دو لوله ای برخوردار است :
1 . بزرگتر بودن قطر لوله ها به دلیل جریان همزمان دو فاز بخار و کندانسیت
2 . مشکلات توزیع سریع و یکنواخت در سرتاسر سیستم
3 . مشکل کنترل کردن درجه حرارت
4 ناتوانی از منطقه بندی کردن سیستم توزیع بخار
در سیستم های یک لوله ای برای کنترل ظرفیت از روش قطع و وصل جریان بخار استفاده می شود. در زمان های گذشته، کنترل جداگانۀ درجه حرارت فضاها نیز یک مشکل محسوب می شد. در بسیاری از سیستم ها، واحدهای مصرف کننده دارای شیر هواگیری قابل تنظیم هستند تا به تنظیم سیستم کمک کنند ولی این روش چندان مؤثر نمی باشد. یک روش عملی تر استفاده از شیرهای ترموستاتیکی ای است که به صورت سری با شیرهای تخلیه هوا نصب می شوند. در این صورت امکان کنترل جداگانه برای هر فضا به وجود خواهد آمد.
بسیاری از طراحان، استفاده از سیستم های یک لوله ای را به دلیل مشکلات توزیع و کنترل آنها توصیه نمی کنند. در عین حال، اگر از شیرهای ترموستاتیکی برای حذف این مشکل استفاده می شود، می توان از سیستم های یک لوله ای برای ساختمان های کوچک (که در آنها کم بودن هزینۀ اولیه و سهولت نصب و بهره برداری پارامترهای اصلی هستند) استفاده کرد.
اکثر سیستم های یک لوله ای با برگشت ثقلی دارای دیگ مختص به خود هستند و چون برگشت کندانسیت باید بر فشار دیگ غلبه کند، این سیستم ها معمولا در فشارهای حداکثر تا 5 پاسکال کار می کنند. تنظیم و تراز بودن دیگ اهمیت حیاتی دارد و برای حذف مشکلات ناشی از پایین آمدن سطح آب درون دیگ، می توان از حلقۀ هاتفورد استفاده کرد.
سیستم های دو لوله ای گرمایش با بخار به روش جابجایی
در سیستم های دو لوله ای ، از دو لولۀ مجزا برای تغذیۀ بخار و برگشت کندانسیت استفاده می شود. در خروجی هر واحد پایانه یک تلۀ ترموستاتیکی نصب می گردد. مادامی که گرمای نهان از بخار خارج نشده باشد، بخار در درون تجهیزات باقی خواهد ماند و پس از آن تله باز و اجازۀ خروج کندانسیت و ورود بخار داده می شود. اگر در ورود به تجهیزات پایانه ، صفحه سوراخ دار نصب شده باشد و اگر فشار سیستم دقیقا تنظیم شده باشد، در این صورت به هر واحد فقط آن مقدار بخار تغذیه می شود که بتواند تقطیر کند و می توان تلۀ بخار را حذف کرد. در عین حال، در طرح اولیه معمولا حذف تلۀ بخار توصیه نمی شود.
اگر چه سیستم های دو لوله ای می توانند از نوع برگشت ثقلی یا مکانیکی باشند ولی کاربرد برگشت ثقلی محدود به سیستم های کوچک است و معمولا از آن استفاده نمی شود. در سیستم های بزرگتر که برای توزیع بخار لازم است فشار بیشتر باشد، با استفاده از تجهیزات مکانیکی (مانند پمپ کندانسیت یا پمپ خلاء) کندانسیت را به دیگ بخار بر میگردانند.
در سیستم های بزرگ از سیستم برگشت تحت خلاء استفاده می شود که مزایای زیر را به همراه دارد.
1 . سیستم سریعا با بخار پر می شود. در سیستم های برگشت ثقلی، هوا باید توسط بخار به خارج رانده شود که این امر موجب تأخیر در گرم شدن سیستم و برگشت کندانسیت و بروز مشکلات ناشی از سردشدن کندانسیت خواهد شد.
2 . فشار تغذیۀ بخار را می توان کمتر درنظر گرفت و در نتیجه، از کارآتر شدن بهره برداری سود برد.
سیستم های با فشار کمتر از فشار اتمسفر
سیستم های با فشار کمتر از فشار اتمسفر و یا سیستم هایی که مقدار خلاء آنها متغیر است، گونه ای از سیستم های برگشت تحت خلاء هستند که هر دو لولۀ رفت و برگشت آنها تحت خلاء قابل کنترل قرار دارد. این موضوع باعث می گردد درجه حرارت سیستم را بتوان به کمترین حد ممکن رساند و توزیع بخار به واحدهای پایانه سریع انجام شود. هدف اصلی از سیستم های تحت خلاء متغیر، کنترل درجه حرارت مطابق توضیحات ارائه شده در بخش کنترل درجه حرارت است.
برخلاف سیستم های یک لوله ای ، در سیستم های دو لوله ای می توان از منطقه بندی استفاده نمود و فضاهای موجود در هر بخش از ساختمان که نیازهای گرمایشی یکسان دارند را به عنوان یک منطقه تعریف کرد. در این صورت، نیازهای هر بخش از تهویه ساختمان تأمین خواهد شد بدون اینکه سایر بخش ها بیش از حدّ گرم شوند. همچنین، می توان مقدار تغذیۀ حرارت را بر اساس عواملی چون زمان استفاده، نوع مصرف، و بار تشعشع خورشیدی تنظیم کرد.
منبع : کتاب تاسیسات ساختمان – مهندس کاشانی حصار
مطالعه بیشتر ⇓
لوله کشی سیستم های گرمایش با بخار