در این مقاله می خواهیم به معرفی دیگ چگالشی و مزیت های آن بپردازیم
دیگ یا بویلر چیست؟
دیگ یا بویلر boiler یک تجهیز تاسیساتی است که وظیفه آن گرم کردن یک سیال جهت مصارف مختلف می باشد. امروزه بویلرهای چگالشی در انواع و سایزهای مختلف ساخته می شوند. این بویلرها در مقایسه با بویلرهای رایج و با ظرفیت یکسان، کوچکتر و سبکتر و با راندمان بالاتری هستند.
در دیگ های معمولی بخار و گازهای داغ حاصل از احتراق سوخت، در دمای بالا از دودکش خارج می شود. در مقابل در دیگ ها یا پکیج های چگالشی گازهای اگزاست (خروجی) دما بالا هدر نمی رود بلکه از آن برای پیش گرم کردن هوای ورودی به دیگ استفاده می شود.
دیگ چگالشی چیست؟ چگالش در دیگ چگونه اتفاق می افتد؟
در یک دیگ معمولی (منظور دیگ آب گرم فایر تیوب می باشد) با احتراق سوخت گازهای داغ تولید می شود که با گذشتن از مبدل حرارتی بیشتر این انرژی به آب منتقل می شود، که باعث بالا رفتن دمای آب می شود.
بخار آب نیز یکی از گازهای داغ تولید شده در فرآیند احتراق است، که نتیجه ترکیب هیدروژن با اکسیژن می باشد. اما دیگ های چگالشی (کندانسینگ بویلر)، حرارتی ایجاد شده توسط گازهای داغ اگزاست که تلف می شوند را جذب می کند.
در ادامه بخار آب موجود در گازهای خروجی محصول احتراق، با از دست دادن گرمای نهان تبخیر به آب مایع (یا به اصطلاح به کندانس) تبدیل می شود و این گرمای نهان نیز به آب داده می شود که این عمل اضافی بازدهی دیگ را تا ۱۰- ۱۲% بالا می برد.
در حقیقت بخار آب یکی از محصولات احتراق است که در دیگ های معمولی در دمای بالا از دودکش خارج می شود. اما در دیگ ها یا پکیج های چگالشی با استفاده مجدد از گازهای اگزاست دما بالا جهت پیشگرم کردن هوای ورودی به دیگ است.
دمای گازهای اگزاست تا ۶۰ درجه سانتیگراد پایین آورده می شود که این کاهش دما سبب تبدیل بخار آب موجود در دودهای اگزاست به حالت مایع می گردد به این پدیده کندانس گفته می شود. دیگ هایی که از این تکنولوژی استفاده می کنند به دیگ های چگالشی یا کندانس معروف هستند.
بررسی کندانس (چگالش) در خطوط انتقال دیگ بخار
تفاوت بین بویلر چگالشی (condensing) و بویلر معمولی
بویلر چگالشی چیست؟
کوره ای که در این نوع بویلر استفاده می شود از تکنولوژی چگالش برای افزایش بازده گرمایی بویلر استفاده می کند. دستگاه بازیابی گرمای اتلافی در داخل بویلر، با استفاده از تکنولوژی چگالش، گرمای محسوس و نهانی را که بوسیله مصرف سوخت آزاد شده است، جذب می کند.
گرمای محسوس عمدتا گاز دودکش است که دمای بالایی دارد و به خاطر مصرف سوخت بویلر ایجاد می شود. گرمای نهان گرماییست که بوسیله چگالش بخار آب آزاد می شود. این قسمت از حرارت را دست کم نگیرید. در مقایسه با بویلرهای معمولی، بازده گرمایی بویلرهای چگالشی می تواند ۱۵ تا ۲۵ درصد بیشتر باشد.
تفاوت در بازده حرارتی
همانطور که قبلا اشاره کردیم بازده گرمایی بویلرهای چگالشی بیشتر از بویلرهای معمولی است. اجازه بدهید درباره بازده گرمایی صحبت کنیم. چرا روی بازده گرمایی تمرکز می کنیم و چرا بازده گرمایی اینقدر مهم است؟
بازده گرمایی بویلر مستقیما میزان مصرف انرژی را مشخص می کند. به عبارت دیگر، بازده گرمایی به مقدار پولی که در جیب شماست مرتبط است.
بازده حرارتی بویلرهای معمولی در حد ۸۵ تا ۹۱ درصد است در حالیکه بازده گرمایی یک بویلر چگالشی به طور کلی بیشتر از ۱۰۰ درصد است. میزان تفاوت در راندمان به خاطر استفاده از تکنولوژی چگالش است.
دمای گاز ناشی از احتراق که از دودکش بویلرهای معمولی خارج می شود بسیار بالاست. بخار آبی که در خلال احتراق سوخت تولید می شود بوسیله لوله ها و گاز احتراقی خروجی از دست می رود و تا حد زیادی گرما تلف می شود.
کوره چگالشی این بخش از گرما را بازیابی می کند و از آب بازگشتی از حرارت دهی و سیستم حرارتی دوباره استفاده می کند تا بازده گرمایی بویلر را با استفاده از کاهش دمای گاز خروجی بهبود بخشد.
در این نوع بویلرها حرارت بیشتری بوسیله کوره چگالشی بازیابی می شود و مقدار سوخت کمتری مصرف می شود. لذا راندمان حرارتی بویلر افزایش می یابد.
تفاوت بین روش های مقابله با رسوب گیری
بویلرهای چگالشی نسبت به بویلرهای معمولی کمتر مستعد رسوب گیری هستند. به خاطر بهبود راندمان تبادل حرارتی در کوره، خیلی از بویلرسازان از مبدل های حرارتی و خطوط لوله با ضخامت خیلی کم استفاده می کنند.
در شرایطی که کیفیت آب پایین است احتمال اینکه لوله ها رسوب بگیرند بسیار زیاد است. رسوب گیری موجب انسداد خطوط لوله می شود و باعث می شود به تجهیزات آسیب وارد شود و به طور غیرمستقیم هزینه های نگهداری بویلر را افزایش می دهد.
کوره چگالشی تکنولوژی پیش احتراقی را تایید می کند که شامل یک سیستم لوله کشی وسیع است. اجرای این خطوط لوله کشی کار آسانی نیست اما در نهایت بویلرهای چگالشی نیاز کمتری به آب با کیفیت بالا خواهند داشت.
تفاوت در حفاظت از محیط زیست
بویلرهای چگالشی نسبت به بویلرهای معمولی بیشتر دوستدار محیط زیست هستند. وقتی که سوخت در کوره می سوزد مقدار زیادی دی اکسید کربن، مونو اکسید نیتروژن و کمی دی اکسید سولفور تولید می شود.
موادی که از طریق سوختن این مواد تولید می شود وقتی وارد اتمسفر می شود باعث تخریب محیط زیست خواهد شد. اثر گلخانه ای و باران های اسیدی نیز از پیامدهای دیگر این آلودگی ها هستند.
وقتی که بویلر چگالشی، بخار آب موجود در گازهای خروجی را چگالش می کند، مقدار مواد مضر در گاز خروجی کاهش پیدا می کند. از دید محیط زیست بویلرهای چگالشی مفیدتر و بهتر از بویلرهای معمولی هستند.
تفاوت در قیمت و خدمات
هر چند قیمت این بویلرها گران تر است و هزینه اجرایی بالاتری نیز دارند، اما با در نظرگرفتن فواید بیشمار این نوع بویلرها، توجه به مسائل زیست محیطی، دانش و تکنولوژی این مدل از بویلرها، این قیمت توجیه پذیر خواهد بود.
مزیت دیگ های چگالشی
راندمان بالا
از مهم ترین مشخصه های پکیج های چگالشی، راندمان فوق العاده بالای این سیستم ها نسبت به سیستم های متداول یا سنتی می باشد از عمده ترین دلایل پایین بودن کارایی موتور خانه سنتی اختلاط ناقص سوخت و هوا که منجر به احتراق ناقص می گردد.
تولید با تکنولوژی قدیمی این موتورخانه ها که موارد مربوط به صرفه جویی انرژی در آنها لحاظ نشده، مناسب نبودن عایق بندی دیگ، وجود رسوب در داخل پره ها و عدم تناسب ظرفیت حرارتی دیگ با مشعل از دیگر عوامل پایین بودن راندمان سیستم سنتی می باشد که در طراحی پکیج های چگالشی مرکزی این موارد اصلاح گردیده است.
از دیگر پیامدهای این احتراق ناقص و مکش نامناسب دودکش، تولید دوده و ورود آن به ساختمان می باشد. در پکیج های چگالشی، میزان مصرف سوخت در قیاس با بویلرهای معمولی بسیار کمتر می باشد که سبب کاهش هزینه های پرداختی انرژی ساختمان می گردد.
علاوه بر در نظر گرفتن مسائل اقتصادی و حرکت در جهت کاهش مصرف انرژی به عنوان یک حرکت ملی، تاثیر قابل توجه آن بر جنبه های زیست محیطی نیز از دیگر پارامترهای مهم به رهگیری از این تجهیزات است.
قابلیت تغییر ظرفیت و کنترل پذیری
می توان در ساعات عدم استفاده از ساختمان با کم کردن بار حرارتی سیستم موتورخانه، به میزان قابل توجهی در مصرف انرژی صرفه جویی نمود. پکیج های چگالشی، با قابلیت تغییر ظرفیت از ۱۷ %تا ۱۰۰ % توان کارکردی وبا توجه به نوع مشعل خود که از جنس الیاف فلزی هستند و بصورت تشعشعی کار می کنند،
باتوجه به معرفی تکنولوژی پکیج های مرکزی چگالشی گازسوز سیستم کنترلی پیشرفته پکیج های چگالشی، این فرآیند به صورت کاملا اتوماتیک انجام می گردد.
مشعل با کارکرد تشعشعی
مشعل تشعشعی از جنس الیاف فلزی با قابلیت پخش یکنواخت شعله و افزایش امکان مدولاسیون (کارکرد مدولار ۱۷ تا ۱۰۰ درصد) افزایش کارایی و کاهش NOX از مشعل های پرمیکس استوانه ای استفاده می شود.
سیستم کنترلی پیشرفته و هوشمند دیگ های چگالشی
باتوجه به سیستم کنترلی پیشرفته دیگ های چگالشی، این فرآیند به صورت کاملا اتوماتیک انجام می شود. مجهز بودن دیگ های چگالشی به سیستم کنترل هوشمند محیطی بر اساس اندازه گیری دمای هوای بیرون و با قابلیت برنامه ریزی ساعتی، روزانه، هفتگی، ماهانه و ساالنه می باشند و بدینوسیله با برنامه ریزی کامل این سیستم، می توان صرفه جویی مضاعفی در مصرف انرژی ساختمان، علاوه بر راندمان بالای آن داشت.
با توجه به اینکه ماهیت کارکرد این پکیج ها بصورت چگالشی می باشد، بنابراین محدودیت های بویلرهای رایج در رعایت حداقل دمای برگشت برای جریان آبگرم ورودی به بویلر و یا حداقل برقراری جریان آب در بویلر را نداشته و در نتیجه کنترل پذیری بیشتری دارند.
در استفاده از موتورخانه مرکزی به منظور گرمایش فضا و تأمین آب گرم مصرفی، آب در گردش به دماهایی در حدود ۸۰ درجه سانتیگراد و یا ۵۰ درجه سانتیگراد نیاز دارد و دمای آب برگشتی در سیستم چگالشی برای این کاربردها به ترتیب حدود۶۰ درجه سانتیگراد و ۳۰ درجه سانتیگراد می باشد.
از این رو در مولدهای بخار چگالشی از اثرات استهلاک موجود در سیستم های معمولی، مربوط به تعداد دفعات بالای خاموش و روشن شدن و اثرات انبساط حرارتی ناشی از گرم شدن شدید جلوگیری به عمل آمده است.
بویلرهای چگالشی راندمان بالای برای اختلاف دماهای ۶۰/۸۰ درجه سانتیگراد و ۳۰/۵۰ درجه سانتیگراد طراحی و توان سیستم در هر یک از این حالات در جداول و کاتالوگ های شرکت سازنده ارایه شده است.
کاهش میزان فضای اشغال شده در موتورخانه
کوچک بودن ابعاد و پایین بودن وزن دیگ چگالشی از جمله مزایای این سیستم می باشد که سبب کاهش هزینه های حمل و نقل و نصب می گردد. این سیستم در زمان نصب به فونداسیون نیازی نداشته و قابلیت جانمایی درمجاورت دیوار را دارد.
سهولت در نصب و راه اندازی
با توجه به اینکه تمامی اتصالات دیگ های چگالشی در بالای تجهیز واقع شده اند، فرآیند لوله کشی و اتصال آن با سهولت انجام می گیرد.
تسهیل تعمیر و نگهداری دیگ های چگالشی اصطلاحا FREE هستند یا به عبارت دیگر نیاز چندانی به تعمیر و نگهداری ندارند.
اما در صورت نیاز، به دلیل دسترسی ساده و آسان به تمام اجزای پکیج چگالشی از طریق پانل جلویی سیستم، تعمیر و نگهداری سیستم با سرعت بالا و کمترین هزینه ممکن می باشد.
کم صدا و کاهش میزان سر و صدا
پایین بودن صدای تولیدی دیگ های چگالشی حتی در ظرفیت های بسیار بالا در زمان کارکرد ازجمله مزایای این تجهیز نسبت به بویلرهای متداول می باشد.
از آنجائی که هر ساختمان به فضایی با آرامش متناسب با کاربری آن نیازمند می باشد، بنابراین کاهش سر و صدای ناشی از تجهیزات موتورخانه از جمله نکات قابل توجه می باشد.
این دیگ ها کاملا بی صدا و بدون لرزه و ارتعاش می باشند و نیازی به اجرای فونداسیون و زیرسازی برای کاهش ارتعاش ندارند.
قابلیت برنامه ریزی برای مدت زمان طولانی
قابلیت برنامه ریزی ساعات کارکرد و مجهز به سیستم کنترل هوشمند محیطی تغییرات دمای هوا در طول 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.
عدم نصب سیستم کنترل محیطی هوشمند در موتورخانه سنتی باعث خروج عملکرد دیگ و مشعل از حالت بهینه خود و کاهش بازده آنها شده و عدم تنظیمات فصلی در موتورخانه ها موجب افت شدید راندمان و افزایش مصرف سوخت می گردد.
پکیج های مرکزی چگالشی راندمان بالا دارای سیستم کنترل هوشمند محیطی براساس اندازه گیری دمای هوای بیرون و با قابلیت برنامه ریزی ساعتی، روزانه، هفتگی، ماهانه و سالانه می باشند.
بدینوسیله با برنامه ریزی کامل این سیستم، علاوه بر راندمان بالای آن، می توان صرفه جویی مضاعفی در مصرف انرژی تا ۶۰ درصد در ساختمان های اداری و تجاری و ۵۰ درصد در ساختمان های مسکونی داشت.
با توجه به اینکه ماهیت کارکرد این پکیج ها بصورت چگالشی می باشد، بنابراین محدودیت های سیستم های سنتی در رعایت حداقل دمای برگشت برای جریان آبگرم ورودی به بویلر و یا حداقل برقراری جریان آب در بویلر را نداشته و درنتیجه کنترل پذیری بیشتری دارند.
نتیجه گیری
محاسبات اقتصادی بیانگر این مساله می باشد که با بکارگیری موتورخانه مرکزی چگالشی راندمان بالا و همچنین استفاده از سیستم کنترل هوشمند و امکان تنظیم دما در ایام مختلف شبانه روز و در روزهای مختلف کاری، میزان مصرف انرژی به کمتر از نصف کاهش می یابد.
علاوه بر این، با جبران سرمایه گذاری انجام شده با اعمال هزینه استفاده از فضای موتورخانه، فونداسیون و صرفه جویی در مصرف سایر انرژی ها شامل آب و برق ( به دلیل استفاده از سیستم هوشمند کنترل پذیر) می توان در طول عمر عملیاتی ساختمان از صرفه جویی انجام شده بهره مند گردید.
سیستم های نوین پکیج های مرکزی چگالشی و طراحی مهندسی باعث صرفه جویی حداقل ۵۰ % درصدی سالانه در مصرف انرژی، افزایش کارآیی تا ۱۱۰% درصد و حذف تجهیزات اضافی می شود.
