طراحی سیستم گرمایش با آب داغ
مهمترین نکاتی که باید در طراحی سیستم گرمایش با آب داغ در نظر گرفت عبارتند از :
۱ . فشار سیستم
۲ . درجه حرارت رفت
۳ . افت درجه حرارت
۴ . نوع مولد در طراحی سیستم گرمایش با آب داغ HTW – High Temperature Water
۵ . روش تامین فشار سیستم
عوامل تعیین کننده و موثر در طراحی سیستم گرمایش با آب داغ
۱ . نوع بار ( گرمایش ساختمان و یا فرآیند ) و نوسان بار طی دوره ۲۴ ساعت و در طول سال
فرآیندها معمولا نیاز دائم به آب با درجه حرارت ثابت دارند در حالی که در گرمایش ساختمان ها ، درجه حرارت آب تابعی از درجه حرارت هوای بیرون یا سایر عوامل محیطی است.
۲ . درجه حرارت مورد نیاز برای واحدهای پایانه یا مصرف کننده
۳ . فاصله بین تاسیسات گرمایشی و ساختمان یا فرآیندی که نیاز به گرمایش دارد.
۴ . مقدار و فشار بخار مورد استفاده برای تجهیزات تولید نیرو در تاسیسات مرکزی
۵ . تغییرات ارتفاع در نقاط مختلف سیستم و اثر آن بر توزیع فشار
معمولا هزینه لوله کشی سیستم توزیع ، قسمت عمده و اصلی هزینه های اولیه سیستم های HTW را شکل می دهد. سیستم هایی که در آنها اختلاف درجه حرارت رفت و برگشت زیاد است ، دارای هزینه اولیه و بهره برداری کمتری هستند. در طرح های اقتصادی اختلاف دما را برابر یا بزرگتر از ۱۵۰ درجه فارنهایت در نظر می گیرند.
انتخاب سیستم بر مبنای نیازهای تجهیزات پایانه یا سیستم های مصرف کننده صورت می گیرد. برای مثال اگر مصرف کننده های مولد بخار ۱۰ psia هستند ، درجه حرارت برگشت باید ۲۵۰ درجه فارنهایت باشد. در این صورت باید از یک سیستم با فشار کار ۳۰۰ psia که در ۴۰۰ درجه فارنهایت کار می کند استفاده شود. مثال دیگر وقتی یک سیستم گرمایش با آب گرم کننده ۱۴۰ تا ۱۸۰ درجه فارنهایت را توسط یک سیستم اولیه تغذیه می کنید، باید از یک سیستم HTW که درجه حرارت کار آن ۳۲۵ درجه است به عنوان سیستم اولیه استفاده شود.
اتصال مستقیم مدار اولیه به مدار ثانویه آب گرم کننده
در سیستم هایی که مدار اولیه مستقیما به مدار ثانویه آب گرم کننده متصل می شود می توان با مخلوط کردن آب برگشتی ۱۴۰ درجه از مدار ثانویه و آب رفت در مدار اولیه ، درجه حرارت مطلوب ۱۸۰ درجه فارنهایت را به دست آورد. در این سیستم که بسیار اقتصادی است ، درجه حرارت برگشت آب در مدار اولیه برابر با ۱۴۰ درجه و اختلاف دما برابر با ۱۸۵ درجه فارنهایت خواهد بود.
چون همزمان با کاهش فشار ، آب گرم تحت فشار به بخار تبدیل می شود ، احتمال دارد ضربه قوچ پدید آید. بنابرین باید سیستم HTW اولیه را بر مبنای شیرها و اتصالات فولادی با فشار ۱۵۰ psi طراحی کرد. در مدار ثانویه درجه حرارت کار کمتر از ۲۱۲ درجه است و خطر تبخیر ناگهانی آب و تولید ضربه قوچ وجود ندارد ، می توان از تجهیزات استاندارد HVAC با فشار ۱۲۵ psi استفاده کرد.
اگرچه از نظر تئوری وقتی درجه حرارت آب کمتر یا برابر با ۳۵۰ درجه فارنهایت باشد می توان از تجهیزات مناسب برای فشار ۱۲۵ psi استفاده کرد.
اما عملا حداکثر درجه حرارت آب با توجه به طرح سیستم ، فشار پمپ و ارتفاع نقاط مختلف سیستم تعیین می شود و معمولا مقداری بین ۳۰۰ تا ۳۲۵ درجه فارنهایت است، مگر اینکه از سیستم پمپاژ مکش – دهش استفاده شده باشد.
تعیین فشار با تولید بخار توسط همان سیستم
سیستم هایی که در آنها تعیین فشار با تولید بخار توسط همان سیستم انجام می شود دارای یک مخزن بخار هستند که تمام آب در حال گردش درون سیکل از آن برداشت می گردد. این مخزن به عنوان منبع انبساط نیز عمل می کند. پمپ گردش جریان که در خط رفت قرار دارد آب را از این مخزن دریافت می کند. درجه حرارت آب خروجی از مخازن مجاز نمی تواند از درجه حرارت بخار اشباع درون مخزن بیشتر باشد.
حداکثر فشار سیستم در نقطه خروج از پمپ است. برای مثال اگر این فشار کمتر از ۱۲۵ psia باشد ، فشار درون مخزن بخار که بستگی به درجه حرارت آب دارد نمی تواند از ۱۲۵ psia منهای مجموع فشار تولیدی توسط پمپ و فشار ناشی از اختلاف ارتفاع بین مخزن بخار و پمپ بیشتر باشد.
در اکثر سیستم ها برای تامین فشار از گازهای بی اثر استفاده می شود. در اغلب این سیستم ها ، مخزن تامین فشار توسط یک خط تعادل به سمت مکش پمپ گردش جریان متصل می گردد. پمپ گردش جریان در سمت ورود به مولد HTW قرار می گیرد. یک مشخصه خاص سیستم هایی که فشار آنها با گاز تامین می شود، وجود وسایل تولید و تثبیت فشار گاز در داخل مخزن است.
در هنگام طراحی و بهره برداری از سیستم های HTW باید همواره (حتی ار سیستم درحال کار نباشد) فشار بیشتر از فشار بخار آب باشد. این امر موجب محدود شدن درجه حرارت آب سیستم و یا افزایش فشار سیستم خواهد بود.
ارتفاع محل و فشار مورد نیاز برای جلوگیری از تبخیر ناگهانی آب در سیستم رفت نیز باعث محدود شدن حداکثر درجه حرارت سیستم می شود. بنابرین باید رابطه بین فشار درجه حرارت و روش تامین فشار سیستم را بررسی کرد.
خاصیت هایی که در هنگام طراحی سیستم گرمایش با آب داغ موثر هستند عبارتند از :
۱ . تغییرات درجه حرارت بر حسب فشار اشباع
۲ . تغییر حجم مخصوص یا چگالی بر حسب درجه حرارت
۳ . تغییر حرارت محسوس یا آنتالپی بر حسب درجه حرارت
۴ . تغییر لزجت بر حسب درجه حرارت
۵ . روش تامین فشار و مقدار فشار
رابطه بین درجه حرارت ، فشار ، حجم مخصوص و آنتالپی را می توان در جداول بخار یافت.
منبع : کتاب تاسیسات ساختمان – مهندس کاشانی حصار
مطالعه بیشتر ⇓