انواع بویلر سیستم حرارت مرکزی ساختمان

بویلر یا دیگ بخار قلب تپنده سیستم حرارت مرکزی ساختمان هستند. این مقاله به معرفی انواع دیگ های سیستم حرارت مرکزی ساختمان می پردازد. در ادامه به کاربرد ها و بررسی مزایا و معایب هر یک از انواع بویلر ها اشاره شده و در نهایت دو نوع سیستم گرمایش مرکزی بخار و هیدرونیک تعریف می شود.

بویلر چیست

بویلر حرارتی خانگی عملکردی مشابه موتور خودرو دارد، یعنی وظیفه شان تامین گرمای مورد نیاز یک سیستم است. ظرفیت بویلر به اندازه ساختمان و میزان بار حرارتی مورد نیاز وابسته است. ظرفیت ایده آل به میزانی است که بتواند گرمایش ساختمان را در سرد ترین روز سال تامین کند. معمول است برای خرید دیگ بخار ، ظرفیت آن را 30 درصد بیشتر از محاسبات گرمایشی مورد نیاز در نظر می گیرند. این امر باعث می شود ضریب اطمینان برای گرمایش ساختمان در نظر گرفته شود و دیگ حرارتی در شرایط بحرانی نیز پاسخگوی گرمای لازم برای ساختمان باشد.

پکیج مستقر در موتورخانه ساختمان

امروزه به دلیل محدود بودن منابع و همین طور هزینه بالای انرژی، بهینه سازی مصرف انرژی اهمیت زیادی دارد. لذا در محاسبات گرمایش ساختمان ، دقت بیشتری می شود. این امر سبب کوچک تر شدن رادیاتور ها، کاهش آب در گردش سیستم و بصورت مشابه کاهش اندازه دیگ می گردد. نکته ی قابل توجه این است که ظرفیت بویلر تعداد رادیاتور مورد نیاز ساختمان را تعیین نمی کند. بلکه توان پمپ سیرکولاسیون و قطر لوله های آبگرم است که مشخص می کند چه تعداد رادیاتور نیاز دارید. ظرفیت بویلر با در نظر گرقتن مجموع رادیاتورها ، لوله ها و سیلندر ها تعیین می گردد.

اجزای سیستم گرمایش مرکزی

اجزای بویلر

بویلر به تنهایی گرمایش مرکزی ساختمان را تامین نمی کند، بلکه مجموعه ای از تجهیزات سیستم گرمایش مرکزی را تشکیل می دهند:

1. دیگ و مشعل که گرما را تامین می کنند.
2. شبکه لوله ها ، شیر آلات و پمپ که سیال را در سیستم به گردش درمی آورند.
3. رادیاتور ها که حرارت محل مورد نظر را تامین می کنند.
4. تجهیزات کنترل کننده ی گرما مانند ترموستات ها

پکیج زمینی و دیواری

انواع بویلر

بویلر ها از لحاظ فشار عملکردی به دو دسته فشار پایین و فشار بالا تقسیم می شوند. انواع فشار پایین به دیگ آبگرم و انواع فشار بالا به دیگ بخار نیز مشهور هستند. دیگ بخار فشار عملکردی بالاتر از 15 psi دارد. دیگ آبگرم در واقع یک بویلر محسوب نمی شود، اما به دلیل شباهت زیاد این وسیله با دیگ بخار در گروه بویلر ها قرار می گیرند.

بویلر ها بر حسب فرآیند ساخت و متریال مصرفی به دو دسته زیر تقسیم می شوند:

• دیگ فولادی
• دیگ چدنی

در ادامه این دو دسته بصورت کامل توضیح داده می شوند.

دیگ بخار صنعتی فولادی

دیگ فولادی

بویلر یا دیگ فولادی از نظر عملکرد در دو مدل عرضه می شوند:

• بویلر فایر تیوب
• بویلر واتر تیوب

در ادامه عملکرد این دو مدل تشریح می شود.

دیگ فایرتیوب

بویلر فایر تیوب

بویلر فایر تیوب از یک مخزن تحت فشار تشکیل شده است که درون آن لوله های باریکی وجود دارند. گاز داغ ناشی از احتراق درین لوله ها حرکت کرده و سیال بیرون لوله را گرم می کند. این گاز بعد از چند دور چرخیدن به دودکش رسیده و خارج می شود.

آب درون مخزن دیگ در اثر حرارت گاز درون لوله، به تدریج گرم شده و پس از مدتی تبدیل به بخار می شود. تعداد مسیر رفت و برگشتی لوله ها در دیگ پاس نامیده می شود. به عنوان مثال دیگ فایر تیوب 3 پاس به معنی این است که لوله ها در دیگ سه بار چرخانده شده و در نهایت به دودکش وصل می شوند.

بویلر فایرتیوب با چهار پاس

مزیت این نوع دیگ ها ساخت ساده و عایق کاری راحت تر آن ها می باشد و در مقابل نکته ی منفی شان، نرخ تولید بخار پایین آن می باشد، به عبارت دیگر این نوع دیگ ها در زمان معین بخار کمی تولید می کنند و  قادر به پاسخ گویی به نیاز حرارتی ساختمان در زمان کم نمی باشند. در نتیجه بیشتر مناسب گرمایش یکنواخت و یا فرآیند هایی هستند که به دمای یکنواخت با تغییرات کم نیاز دارند.

نمای داخلی دیگ فولادی فایرتیوب

به منظور جمع بندی مزایا و معایب سیستم های حرارت مرکزی با این نوع دیگ را بیان می کنیم :

مزایای بویلر فایر تیوب

• ارزان بودن
• سرویس و نگهداری کمتر
• اندازه کوچک تر و جمع و جور تر از دیگر انواع
• بازه متنوع ظرفیت حرارتی از 600,000 تا 50,000,000 Btu/hr
• قابلیت تعویض آسان لوله ها در صورت خرابی
• مناسب استفاده برای گرمایش محیط یا فرآیند صنعتی

معایب بویلر فایر تیوب

• در فشار عملکردی بالای 250 psi مناسب نیستند
• قابلیت تولید بخار در حجم بالا را ندارند

بویلر واتر تیوب

کارکرد بویلر واتر تیوب دقیقا برعکس بویلر فایر تیوب می باشد، یعنی آب درون لوله ها جریان داشته و لوله ها درون کوره داغ می شوند. در این دیگ ، لوله ها در ابتدا و انتها به وسیله ی طبلک به هم متصل شده اند و در اطراف آن محفظه ای وجود دارد. عملکرد آن بدین صورت است که آب با دمای کم وارد طبلک پایینی شده و ازین طریق وارد لوله ها می شود. در محفظه ی اصلی دیگ ، گاز های ناشی از احتراق سبب گرم شدن آب درون لوله ها می گردند. آب درون لوله بر اثر حرارت به بخار تبدیل شده و وارد طبلک بالایی دیگ می شوند.

شمای حرکت سیال در دیگ واترتیوب

دیگ واتر تیوب ویژگی خاصی دارد ، چرا که قادر به پاسخگویی در شرایطی است که دیگ فایر تیوب در آن شرایط محدودیت عملکردی دارد. دیگ واتر تیوب نرخ تولید بخار بالایی دارد بدین معنا که در زمان معین حجم زیادی از بخار تولید می کند. در نتیجه این بویلر ها می توانند پاسخگوی نیاز گرمایی ساختمان در زمان کم باشند. تولید بخار در حجم بالا یکی دیگر از مشخصه های دیگ واتر تیوب بوده که کاربرد عمده ی آن در فرآیند های صنعتی می باشد.

دیگ واترتیوب صنعتی

مزایای بویلر واتر تیوب

• حجم بخار دهی بیشتر از دیگ فایرتیوب
• توانایی تحمل فشار تا 5000 psi
• سرعت عملکرد بالاتر
• توانایی دستیابی به دماهای بالا

معایب بویلر واتر تیوب

• گران قیمت هستند
• نگهداری و سرویس شان سخت تر از انواع دیگر می باشد
• سایز بزرگ آن در بعضی از کاربری ها باعث محدودیت می شود

دیگ چدنی

دیگ های چدنی در سه نوع متفاوت ساخته می شوند:

• دیگ چدنی مونتاژ مقاطع افقی
• دیگ چدنی مونتاژ مقاطع عمودی
• دیگ چدنی یکپارچه

دیگ بخار چدنی در موتورخانه

در دو نوع اول دیگ چدنی مقاطع به صورت یکپارچه ریخته گری می شود و توسط بوشن ها و چسب های عایق به هم مونتاژ می شوند. در بعضی از موارد این اتصال فقط با چسب های عایق انجام می شود.

در دیگ چدنی مونتاژ شده ، مقاطع یکپارچه عمودی با بوشن به هم متصل شده و در محفظه ی بالای آن دودکش وجود دارد که وظیفه ی خارج کردن دود ها از بالای دیگ را دارند. در دیگ چدنی مونتاژ شده از مقاطع افقی ، مقاطع روی هم نصب شده و به وسیله ی چسب های عایق به هم متصل می شوند و دودکش در مقطع آخر دود ها را خارج می کند.

دیگ بخار با سوخت تجدیدپذیر

دیگ های چدنی یکپارچه در ظرفیت های کوچک و با فرآیند ریخته گری بشکل یکنواخت تولید می گردند.

بویلر چگالشی

در این دسته از بویلر ها ، با حرارت دادن آب به بخار تبدیل می شود. بخار توسط شبکه ی لوله کشی به محل مورد نظر برای گرمایش و یا انجام فرآیند فرستاده می شود. پس از انتقال حرارت بخار چگالیده می شود. در سیستم های با فشار کاری خیلی پایین، سیال چگالیده شده توسط لوله های بخار که شیب ملایمی دارند به سمت دیگ حرکت کرده و دوباره به آن می رسند. یعنی در این حالت، لوله ای که وظیفه ی انتقال بخار به مجموعه را دارد ، وظیفه ی انتقال آب کندانس به دیگ را هم دارد. (سیستم تک لوله ای )

دیگ چگالشی در موتورخانه مرکزی

در دیگر مدل ها با فشار پایین ، سیستم شامل لوله بخار و لوله کندانس بصورت جداگانه است ( سیستم دو لوله ای ). در پکیج چگالشی ، بخار تا فشار 150 psi تولید شده که بسته به کاربری های متفاوت ، می تواند توسط ایستگاه های تقلیل فشار، کاهش یابد. بعد از انتقال حرارت ، سیال کندانس شده در رسیور جمع آوری شده تا به ورودی دیگ برسد. در نهایت سیال که به طور کامل کندانس شده، توسط پمپ به دیگ فرستاده می شود.

سیستم گرمایش مرکزی هیدرونیک ( آب گرم)

در این سیستم ها ، دیگ آب را گرم کرده و در یک سیستم لوله کشی مدار بسته به گردش در می آورد. گرمای آب توسط رادیاتور ها یا دیگر پایانه های حرارتی به هوای محل منتقل می گردد. سیستم های دما پایین حداکثر تا دمای 95 درجه سانتی گراد کار کرده و سیستم های آبی با دمای متوسط تا دمای 120 درجه سانتی گراد کار می کنند . مشخصه بارز سیستم گرمایش هیدرونیک وجود منبع انبساط است . منبع انبساط افزایش حجم ناشی از انبساط آب در اثر گرم شدن را در خود ذخیره می کند. هنگامی که منبع انبساط در مسیر مکش پمپ قرار گیرد کنترل فشار سیستم و جلوگیری از پدیده ی فلش را نیز بر عهده دارد . معمولا منبع انبساط باز ، منبع انبساط بسته و یا منبع انبساط عایق دار مورد استفاده قرار می گیرد.

لوله کشی سیستم گرمایش مرکزی هیدرونیک

سیستم های گرمایش آب داغ در دمای بالاتر از 120 درجه سانتی گراد کار می کنند و سیستمی مشابه با گرمایش آبگرم دارند. کاربرد این سیستم در فرآیند هایی است که نیاز به دمای بالا یا بخار فشار پایین دارند. این سیستم های حرارت مرکزی هیدرونیک را در برخی سیستم ها که پایانه های حرارت مناسبی دارند می توان مورد استفاده قرار داد. استفاده از این سیستم منجر به کم شدن حجم آب و همین طور کوچک تر شدن اجزای سیستم گرمایش مرکزی خواهد بود.

اکثر دیگ های آبگرم از مشعل استفاده می کنند. این مشعل ها از نظر سوخت به سه دسته ی گازوییلی ، گازی و دوگانه سوز تقسیم می شود. در نوع دوگانه سوز از گاز طبیعی به عنوان سوخت اصلی و از گازوییل به عنوان سوخت جایگزین استفاده می شود.

برداشت و ترجمه از myodesie

تحریریه کلینیک ساختمان بیلدینگ پلاس

“برداشت از مطالب با ذکر منبع و لینک سایت بیلدینگ پلاس کاری حرفه ای و اخلاقی است”