در هنگام طراحی سیستم های بزرگ گرمایش ، عواملی که جنبه های اقتصادی را تحت تأثیر قرار می دهند عبارتند از :
1 . زیادتر بودن درجه حرارت رفت
2 . استفاده از سیستم پمپاژ اولیه و ثانویه
3 . طراحی مصرف کنندگان بر مبنای گذر جریان کمتر
سه روش برای این کار وجود دارد که می توانند به تنهایی و یا ترکیبی استفاده شوند.
وقتی درجه حرارت رفت زیاد باشد ، می توان مقدار گذر جریان را کمتر و افت درجه حرارت را بیشتر انتخاب کرد. در این صورت ، سطح حرارتی واحدهای مصرف کننده می تواند کاهش یابد. البته کمتر بودن سطح حرارتی حتما به معنای ارزانتر بودن آن نخواهد بود زیرا افزایش درجه حرارت و فشار کار ممکن است هزینه های ساخت را افزایش و مشکلات خوردگی ، انبساط و کنترلی را بیشتر کند. افزایش درجه حرارت کار باعث گرانتر شدن اجزاء سیستم نخواهد شد مگر اینکه موجب شود در طبقه بندی سه گانۀ سیستم ها از یک طبقه به طبقۀ دیگری منتقل شویم. در هر یک از طبقه بندی ها ، اقتصادی ترین طرح آن است که در آن از بالاترین درجه حرارت مجاز برای طبقه استفاده شده باشد.
استفاده از سیستم پمپاژ ترکیبی یا اولیه و ثانویه
با استفاده از سیستم پمپاژ ترکیبی یا اولیه/ثانویه ، اندازه و هزینۀ سیستم توزیع کاهش می یابد و می توان در مدارهای ثانویه یا مصرف کنندگان از درجه حرارت کمتر و گذر بیشتر استفاده کرد. پمپ های اولیه ، آب را در درون سیستم توزیع اولیه به گردش در می آورند و با استفاده از یک یا چند پمپ ثانویه ، آب در مدار مصرف کنندگان به جریان می افتد. ارتباط بین مدارهای اولیه و ثانویه به گونه ای است که دو مدار از نظر هیدرولیکی کاملا مجزا هستند و تبادل آب بین دو مدار تحت کنترل خواهد بود. بنابراین درجه حرارت رفت و افت درجه حرارت در مدار اولیه را می توان زیاد درنظر گرفت در حالی که درجه حرارت رفت و افت درجه حرارت در مدار (های) ثانویه می تواند کمتر انتخاب شود.
مثالی از یک سیستم اولیه – ثانویه
برای مثال در یک سیستم اولیه – ثانویه می توان درجه حرارت رفت از دیگ را 240 درجه فارنهایت و درجه حرارت های رفت و برگشت در مدار ثانویه را به ترتیب 200 درجه فارنهایت و 180 درجه فارنهایت انتخاب کرد. به این ترتیب افت درجه حرارت در مدار ثانویه 20 درجه فارنهایت خواهد بود ولی اندازۀ مدار اولیه بر مبنای افت درجه حرارت 60 درجه فارنهایت تعیین گردد. استفاده از سیستم پمپاژ اولیه – ثانویه هنگامی مفیدتر است که در سیستم ثانویه مصرف کنندگانی چون کنوکتور و سطوح تشعشعی پره دار که برای گذر کم مناسب نیستند وجود داشته باشد.
بسیاری از دستگاه های انتقال حرارت بر مبنای گذر کم و افت درجه حرارت تا 100 درجه فارنهایت (در سیستم آب گرم کننده با درجه حرارت کم) و افت درجه حرارت 150 درجه فارنهایت در سیستم آب گرم کننده با درجه حرارت متوسط طراحی می شوند.
چهارمین روش این است که بارها به صورت سری قرار گیرند و ترکیبی از شیرهای کنترلی و پمپاژ مرکب استفاده می شود (شکل زیر).
در سیستم نشان داده شده در شکل ، ظرفیت دیگ یا مبدل حرارتی 2 میلیون Btu/h و مقدار هر یک از بارها نیم میلیون Btu/h است. در شرایط عادی ، افت درجه حرارت 80 درجه فارنهایت و افت درجه حرارت هر کدام از بارها 20 درجه فارنهایت خواهد بود. بارهای نشان داده شده در شکل می تواند همانند سیستم های ساده تری که در تهویه ساختمان های تجاری یا تهویه ساختمان های مسکونی استفاده می شوند از نوع برگشت مستقیم یا برگشت معکوس باشند.
مطالعه بیشتر ⇓
مشخصه های غیرمشترک این بارها عبارتند از :
1 . مبدل حرارتی تأمین آبگرم بهداشتی دارای یک شیر دوراهه است. در این حالت، مقدار گذر جریان در مدار ثانویه متغیر و مقدار گذر جریان در مدار اولیه ثابت خواهد ماند.
2 . افت درجه حرارت در مدار لوله های پره دار تشعشعی 20 درجه فارنهایت است و درجه حرارت رفت در این مدار در سطح 200 درجه فارنهایت کنترل می شود.
3 . در مدار کویل دوباره گرمکن افت درجه حرارت 100 درجه فارنهایت و مقدار گذر جریان بسیار کم است.
4 . در مدار کویل پیش گرمکن مقدار دبی جریان ثابت خواهد بود تا از یخ زدن آن جلوگیری شود.
هنگامی که در سیستم های LTW (سیستم های با درجه حرارت کم) مصرف کنندگانی چون کویل های گرمایشی آب – هوا توسط شیر کنترل می گردند (جریان متغیر)، منحنی مشخصۀ گرمایشی آنها برای افت درجه حرارت 20 درجه حرارت و 60 درجه فارنهایت مطابق شکل زیر خواهد بود.
اگر اختلاف درجه حرارت در کویل 20 درجه فارنهایت باشد، با عبور 50 درصد جریان نامی، حدود 90 درصد ظرفیت گرمایشی تامین می شود و کنترل شیر ناپایدار خواهد بود. به همین دلیل لازم است کنترل درجه حرارت از نوع تناسبی و شیر کنترلی دو راهه دارای مشخصۀ درصد مساوی باشد به نحوی که اگر شیر 50 درصد باز شود، دبی جریان 10 درصد مقدار نامی باشد. برای شیرهای دوراهه با درصد مساوی، پاسخ سیستم کنترل نسبت به زمان، خطی خواهد بود.
سیستم های گرمایش با درجه حرارت کم
از این سیستم برای فرایندهای صنعتی ، گرمایش ، پیش گرمایش ، دوباره گرم کردن یا گرمکن های آب مصرفی استفاده می شود. در این سیستم ها درجه حرارت رفت آب 180 تا 240 درجه فارنهایت و افت درجه حرارت 20 تا 100 درجه فارنهایت درنظر گرفته می شود. در ایالات متحدۀ آمریکا برای سیستم گرمایش با آب گرم کننده، درجه حرارت رفت را 200 درجه فارنهایت و افت درجه حرارت را 20 درجه فارنهایت درنظر می گیرند. چون بسیاری از وسایل مصرف کننده بر مبنای افت درجه حرارت 20 درجه فارنهایت طراحی می شوند، در هنگام طراحی سیستم و انتخاب تجهیزات باید به این موضوع توجه گردد.
درعین حال، بیشتر بودن افت درجه حرارت در دستگاه های مصرف کننده (که موجب کمتر شدن مقدار گذر جریان می شود) باعث کاهش هزینه های اولیه و بهره برداری خواهد گردید زیرا کمتر شدن جریان مترادف است با ارزانتر شدن سیستم لوله کشی، کوچکتر شدن پمپ ها و کمتر شدن فضای مورد نیاز برای تأسیسات مرکزی.
منبع : کتاب تاسیسات ساختمان – مهندس کاشانی حصار
مطالعه بیشتر ⇓
کولینگ تاور (برج خنک کننده)