امروزه با توجه به افزایش جمعیت و استفاده بیش از حد از منابع و انرژی های تجدید ناپذیر مانند سوخت های فسیلی و مسئله ی کاهش آلودگی زیست محیطی،اهمیت استفاده از تجهیزات و ادوات مصرف کننده ی انرژی با راندمان بالا و دارای استاندارد های جهانی بیشتر از گذشته نمایان شده است.
سرمایش،گرمایش و تهویه مطبوع ساختمان ها بخش قابل توجهی از مصرف انرژی را به خود اختصاص داده اند که با استفاده از تجهیزات مدرن می توان هم نیاز کارفرمایان
در بخش کاهش هزینه های اجرایی و دوره بازگشت سرمایه و هم نیاز مصرف کنندگان را در بخش هزینه های پرداختی قبوض و مهم تر از همه نیاز ملی کشور را در بخش کاهش مصرف انرژی تامین کرد.
بویلرها به دلیل نوع کارکرد شان در ساختمان یکی از مصرف کنندگان عمده ی انرژی محسوب می شوند پس می توان گفت عملکرد آن ها نقش مهمی در تعیین میزان مصرف انرزی ساختمان ایفا می کند.
بویلرهایی که در تاسیسات ساختمان ها مورد استفاده قرار می گیرند به دو دسته اصلی، بویلرهای چگالشی (Condensing Bاoiler) و غیر چگالشی (Non Condensing Boiler) تقسیم می شوند.
در این مقاله به آشنایی بیشتر با بویلرهای چگالشی می پردازیم.
مقایسه بویلرهای چگالشی و بویلرهای غیر چگالشی
استفاده از سیستم های چگالشی جهت تامین آب گرم مصرفی و سیکل های مختلف حرارتی در ساختمان می تواند راندمان حرارتی را از حدود 60 درصد به 100 درصد افزایش داده و حداقل موجب کاهش 50 درصدی مصرف انرژی و هزینه های بهره برداری شود. همچنین به دلیل طراحی مناسب ابعاد و اندازه ی بویلرها ی چگالشی،فضای اشغال شده توسط آن ها به شدت کاهش می یابد ودرنتیجه منجر به افزایش فضای مفید ساختمان و استفاده از آن برای بهره برداری گوناگون می شود.
در بوبلرهای غیر چگالشی گازهای حاصل از احتراق پس از گرم نمودن آب در گردش سیستم با دمای بالا از طریق دودکش در محیط خارجی تخلیه می گردند. اما جالب است بدانیم دمای این گازها بیش از 450 درجه فارنهایت است که می تواند اتلاف انرژی بسیار زیادی را برای ساختمان داشته باشد.
در دیگ های سنتی امکان تنظیم ظرفیت دستگاه با بار حرارتی مورد نیاز ساختمان وجود ندارد و بر این اساس میزان مصرف گاز جهت تامین بار حرارتی ساختمان افزایش می یابد.
دمای آب برگشتی در دیگ های سنتی باید به گونه ای باشد تا از تقطیر گازهای خروجی جلوگیری شود زیرا تقطیر باعث خرابی بویلر و کوتاه شدن عمر مفید آن می شود. اگر طراحی سیستم به گونه ای باشد که به حد کافی درجه حرارت آب برگشتی را بالا نبرد دیگ هایی که دارای لوله های فولادی،مسی و چدنی باشند دچار خرابی می شوند. در بویلرهای چگالشی می توان آب برگشت را بر اساس نوع سیستم گرمایشی و شرایط دمایی طراحی کرد.
راندمان بویلرهای چگالشی
از مهم ترین مشخصه های بویلرهای چگالشی،راندمان بالاتر این سیستم ها نسبت سیستم های سنتی متدوال می باشد. در دیگ های چگالشی کاهش دمای گاز احتراقی به زیر نقطه شبنم، منجر به چگالش بخار آب موجود در محصولات احتراق و بازیافت گرمای نهان شده می شود که این امر موجب می شود محصولات احتراقی در دمایی حدود 50 درجه سانتی گراد از دیگ خارج شوند . مناسب نبودن عایق بندی دیگ،رسوب گیری و عدم تناسب ظرفیت حرارتی دیگ با مشعل از دیگر عوامل پایین بودن راندمان سیستم های سنتی می باشد.
قابلیت تغییر ظرفیت و کنترل پذیری
بویلرهای چگالشی با مجهز بودن به مشعل های تششعی (Fiber Metal)،بکارگیری الکتروفن دور متغیر و سیستم کنترلی پیشرفته قابلیت تغییر ظرفیت از 17 درصد تا 100 درصد توان کارکردی را داشته و ظرفیت حرارتی خود را مطابق با نیاز حرارتی ساختمان تنظیم می کنند در حالی که دیگ های سنتی قابلیت تغییر ظرفیت کارکرد را نداشته و بدیت ترتیب موجب استهلاک دستگاه و مصرف بالای انرژی می گردد. با توجه به سیستم کنترلی پیشرفته بویلرهای چگالشی،این فرآیند به صورت کاملا اتوماتیک انجام می گردد.
کاهش میزان فضای اشغال شده در موتورخانه
کوچک بودن ابعاد و پایین بودن وزن بویلرهای 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 نیازی به فونداسیون ندارد و در اکثر موارد قابلیت جانمایی در مجاورت دیوار را دارد.
حذف سرو صدا و لرزش
کاهش سر و صدای ناشی از تجهیزات موتورخانه از جمله نکات قابل توجه در سیستم چگالشی می باشد. عملکرد بویلرهای چگالشی کاملا بی صدا و بدون لرزش می باشند و نیازی به اجرای زیرسازی برای کاهش ارتعاش نمی باشد.
قابلیت برنامه ریزی ساعات کارکرد و مجهز بودن به سیستم کنترل هوشمند
اساسا دمای آب برگشتی در موتورخانه سنتی جهت گرمایش مجدد و ارسال آن به داخل ساختمان در حدود 160 درجه فارنهایت در نظر گرفته شده است که عموما در روزهای سرد سال این دما تا 180 درجه فارنهایت افزایش پیدا خواهد کرد که سیستم چگالشی به دلیل دارا بودن سیستم کنترل جبران ساز محیطی (Weather Compensator)،شرایط کارکرد و نحوه زیر بارفتن مشعل را جهت تامین بار گرمایشی ساختمان بسته به دمای هوای بیرون به صورت کاملا ماژولار کنترل کرده و در نهایت بخشی از کاهش مصرف انرژی را در این شرایط به وجود می آورد.
همچنین این دستگاه با توجه به میزان بار مورد نیاز ساختمان شرایط کارکرد دمایی خود را در دمای آب رفت و برگشت تغییر داده و در نهایت در روزهای بی باری که نیاز چندانی به تامین بار گرمایشی با دمای بالا نمی باشد، دستگاه شرایط کارکرد و نوع احتراق را به حالت چگالشی تبدیل کرده و در نهایت به صورت 100 درصد در حالت کندانس قرار خواهد گرفت. در سایر روزها که لود کارکرد دستگاه بالا نمی باشد تنها با زیر بار رفتن 17 درصد از کل توان دستگاه مشعل شروع به کار کرده و کاهش مصرف انرژی را حاصل می نماید. بنابراین از مهم ترین پارامترهایی که موجب کاهش مصرف انرژی در پکیج های مرکزی چگالشی می شود دارا بودن سیستم کنترلی یکپارچه و خطی نسبت به سایر سیستم های غیر چگالشی می باشد.
فرآیند چگالش و نقطه شبنم
چگالش زمانی روی می دهد که دمای آب برگشتی به بویلر کمتر از دمای نقطه شبنم بخار آب موجود در محصولات احتراق باشد.
دمای نقطه شبنم برای بخار آب موجود در محصولات احتراق به عوامل متعددی از قبیل درصد هوای تازه،میزان دی اکسید کربن موجود،فشار جزیی بخار و ارتفاع از سطح دریا یا فشار محیط وابسته است. مقدار گرمای نهان تبخیر آب در دمای جوش در سطح دریا 972 BTU/Pound می باشد.
10.2 درصد از محتوای گاز طبیعی را گرمای نهان تشکیل می دهد که سهم قابل توجه ای است. این سهم انرژی،در بویلرهای غیر چگالشی به هدر می رود در صورتی که در بویلر های چگالشی این سهم برای گرمایش آب ورودی به بویلر استفاده می شود.
