در این مقاله قصد داریم راهنمای کاربردی از آبگرمکن ها و منابع آبگرم ارائه دهیم تا با انواع و اقسام این نوع تجهیزات و موارد مصرف آنها بیشتر آشنا شوید.
تجهیزات تولید و ذخیره سازی آب گرم
تجهیزات تولید آب گرم مصرفی شامل دو گروه “منابع آب گرم مستقیم” و “منابع آب گرم غیر مستقیم” می شود. تولید و ذخیره سازی آب گرم مورد نیاز سرویس های بهداشتی و حمام ها بر عهده منابع آب گرم است. در ساختمان های بزرگ به دلیل طولانی شدن مسیر لوله کشی ها و سرد شدن آب گرم مصرفی لازم است لوله دیگری بعنوان لوله برگشت آب راکد را بار دیگر به منبع آب گرم برگرداند. لوله برگشت در انتهای شبکه لوله کشی به لوله رفت آب گرم متصل می شود و یک سیستم بسته را برای گردش آب گرم بوجود می آورد. در برخی شبکه ها برگشت آب برگشتی بصورت طبیعی و در شبکه های بزرگتر توسط پمپ صورت می گیرد.
منابع تولیدی آب گرم مستقیم
در کشور ما این منابع را به نام “آبگرمکن” می نامند که دارای تجهیزات مولد گرمایش الکتریکی، سوخت های فسیلی یا خورشیدی مستقل هستند و در تاسیسات حرارت مرکزی کاربردی ندارند و در ظرفیت های کم در مقیاس محلی مورد استفاده قرار می گیرند. آبگرمکن ها به دو دسته زمینی و دیواری تقسیم می شوند.
آبگرمکن زمینی
در این زمینه می توان به آبگرم کن های نفتی و گازی اشاره نمود که با کاربری های خانگی در دسترس هستند که آبگرمکن های گازی در دو دسته دیواری و زمینی (مخزن دار) هستند.
آبگرمکن دیواری
این منابع تولید آب گرم با باز شدن شیر آب گرم فرمان می گیرد و مجرای خروجی گاز که یک شیر دیافراگمی است را جهت شعله ور شدن مشعل اتمسفریک باز می کند و با بسته شدن شیر آب گرم مسیر گاز مسدود می شود و تنها شمعک آبگرم کن روشن می ماند که البته برخی از مدل های جدید فاقد شعله شمعک می باشند.
در این دسته از آبگرمکن ها آب از یک لوله مارپیچ مسی که به دور محفظه استوانه ای خروج دود قرار دارد، عبور می کند. این آبگرمکن های دیواری ( لحظه ای ) فاقد مخزن ذخیره آبگرم هستند.
آبگرمکن های برقی
این مدل از آبگرمکن ها همچون آبگرمکن های نفتی و گازی در تاسیسات گرمایش مرکزی کاربردی ندارند و از تجهیزات ساده ای برخوردارند. از امتیازات این آبگرمکن ها عدم وجود دودکش، مخزن سوخت و متعلقات احتراق است، اما به دلیل هزینه زیاد مصرف برق، استفاده از این مدل ها صرفه اقتصادی ندارد.
آبگرمکن خورشیدی
این سیستم ها دارای مکانیزم ساده ای هستند، اما استفاده از آنها در همه نقاط و همه ساعات مقدور نمیباشد. نوعی از آبگرمکن های خورشیدی از تعدادی لوله های پره دار موازی تشکیل شده اند که پرده ای روی سطوح لوله ها سطح جاذب خورشید را افزایش داده و موجب گرم شدن آب جاری در لوله می شوند، آب گرم شده پس از طی کردن مسیر و عبور از لوله های پرده دار در منبعی ذخیره می شوند. در برخی سیستم ها برای تمرکز نور خورشید و امکان تابش از جهات مختلف از صفحات محدب شفاف نیز استفاده می شود. به طور معمول سیستم های آبگرمکن های خورشیدی مجهز به مولدهای پشتیبانی برقی یا گاز سوز است که برای مواقع لزوم در مدار استفاده گردد.
موارد مصرف آبگرمکن
الف) هر مکان نیازمند به آبگرم که فاقد تاسیسات گرمایش مرکزی است و یا گرمایش آن توسط تجهیزات مولد کوره های هوای گرم یا بخاری های گاز سوز، نفت سوز یا برقی صورت میگیرد، مانند بسیاری از اماکن مسکونی، مغازه های خرده فروشی، اماکن تجاری، اداری و خدماتی کوچک.
ب) هر مکان نیازمند آبگرم که گرمایش آن توسط سیستم های دو فصلی مانند پمپ حرارتی یا چیلر جذبی شعله مستقیم فاقد مبدل آبگرم مصرفی تامین میشود.
آبگرمکن های مورد اشاره دارای همان ملاحظات معماری مربوط به واحد های تولید آبگرم محلی و کوره های هوای گرم است، بنابراین همان ملاحظات کم و بیش در این مورد نیز صادق است.
منابع تولید آبگرم غیر مستقیم
منابع آبگرم غیر مستقیم مانند منابع آبگرم کویل دار و دوجداره در تاسیسات مرکزی کاربرد فراوانی دارند و به طور معمول محل نصب آنها در موتورخانه مرکزی و در کنار دیگ بخار یا آبگرم است. منابع آبگرم غیر مستقیم فاقد تجهیزات مولد گرایی هستند و آبگرم مصرفی در آنها به وسیله آبگرم، آب داغ یا بخار ارسالی از سوی دیگ تامین میشود. در این گونه منابع عمل تولید و ذخیره سازی آبگرم به صورت همزمان انجام میشود، اما در برخی مولدهای آبگرم مصرفی، مانند مبدل های پوسته لوله یا مبدل های صفحه ای آبگرم مصرفی به صورت لحظه ای تولید و ممکن است در مخزن جداگانه ای ذخیره و به طور پیوسته مورد استفاده قرار بگیرد.
منبع آبگرم دوجداره
این منابع دارای دو محفظه استوانه ای تو در تو هستند که بین آنها هیچگونه ارتباطی وجود ندارد و در قسمت میانی مخزن آبگرم مصرفی قرار دارد و در محفظه بیرونی آبگرم ارسالی از سوی دیگر جریان دارد. این دسته از منابع در تاسیسات گرمایشی مرکزی کوچک و خانگی کاربرد فراوانی دارند، اما استفاده از آنها در ظرفیتهای بالای 1000 لیتر چندان رایج نیست در این گونه موارد بهتر است از چند منبع کوچکتر، یا منابع کویل دار استفاده کرد. به طور کلی بازده منابع دوجداره، نسبت به منابع کویل دار کمتر است.
منبع آبگرم کویل دار
معمولا در تاسیسات گرمایش مرکزی بزرگ و برای ساختمانهایی که آبگرم نسبتا زیادی برای مصرف دارند، استفاده میشوند. این نوع منابع دارای یک کویل مسی هستند که ناقل گرما ( بخار، آب داغ یا آبگرم ارسالی از دیگ) در آن جریان می یابد و آب مصرفی داخل منبع در جریان تماس با سطح گرم کویل گرم میشود.
موارد استفاده از منابع تولید آبگرم غیرمستقیم
الف) کلیه ساختمانهای مجهز به تاسیسات گرمایش مرکزی اعم از بخار، آبگرم و آب داغ که نیازمند آبگرم زیادی هستند.
ب) منابع آبگرم دوجداره در سیستمهای حرارت مرکزی بخار کاربردی ندارند و تنها در سیستمهای آبگرم و در ظرفیت های کم مورد استفاده قرار میگیرند.
ملاحظات معماری
ملاحظات معماری مربوط به منابع آبگرم، تابعی از شرایط کلی تمامی تجهیزات نصب شده در موتورخانه است، اما در برخی از پروژه های بزرگ که سطح گسترده دارند یا بسیار مرتفع هستند،ممکن است منابع تولید آبگرم غیر مستقیم، نه در موتورخانه مرکزی بلکه در چندین نقطه تعیین شده در ساختمان باشد، تا مسیر طولانی موجب سرد شدن آب گرم مصرفی نشود.در این صورت می بایست اماکن به خصوصی با ویژگی های لازم برای آنها در سطح ساختمان در نظر گرفت و چنانچه ساختمان داراری اتاق هواساز باشد، بهتر است با افزایش سطح این اتاق ها منابع یا مبدل های آبگرم مصرفی نیز در آنها استقرار یابد تا ضمن صرفه جویی در فضا، از پراکندگی تجهیزات مکانیکی نیز اجتناب گردد با این وضع بهتر است نام اتاق هواساز به ” اتاق تجهیزات مکانیکی” تغییر یابد.
منابع آبگرم کویل دار در دو نوع عمودی ( ایستاده) و افقی ( خوابیده ) تولید میشوند که نوع عمودی به دلیل سطح اشتغال کمتر، بیشتر مورد استفاده قرار میگیرد، اما در صورت وجود محدودیت در ارتفاع گیری تاسیسات یا ارتفاع کم فضا، میتوان از منابع افقی برای آن بهره برد، مشروط بر آنکه سطح بیشتر نسبت به سطح عمودی مفروض به سطح افقی کنونی آن اختصاص داده شود. گاهی اوقات گنجایش کم منابع این اجازه را می دهد تا آن را به صورت افقی زیر سطح سقف نصب نمود و از فضای زیرین آن برای رفت و آمد یا مصارف دیگر استفاده نمود.
مبدل حرارتی
در واقع تمام تجهیزات مبدل و تبادل حرارت، نوعی مبدل حرارتی هستند، اما این عنوان به طور اختصاصی برای تجهیزات ویژه ای با ساختار های خاص به کار میرود که دارای دو مدار گردش سیال است. در یک مدار آب با بخار حاصل از تجهیزات مولد( دیگ ) و در یک مدار دیگر آب گرم تجهیزات تبادل حرارتی( رادیاتور، فن کویل و یا ابگرم مصرفی) گردش میکنند. مبدل ها در انواع پوسته- لوله، مستغرق( شناور در آب)، لوله ای و صفحه ای مورد استفاده قرار میگیرند.
مبدل ها در سیستم های آبگرم چندان کاربردی ندارند،اما در سیستم های آب و بخار که دارای سیال اولیه نسبتا زیاد است، به وفور مورد استفاده قرار میگیرند. امروزه مرسوم نیست که بخار تولیدی در موتورخانه به طور مستقیم در اختیار تجهیزات تبادل حرارت اتاقی مانند رادیاتور یا فن کویل قرار گیرند، بنابراین لازم است انرژی بخار به آب با فشار کم منتقل شوند که این وظیفه مبدل حرارتی است.
گاهی مبدل ها در موتورخانه نصب شده، و عمل تبدیل از مرکز صورت میگیرد اما در بسیاری از موارد، مبدل حرارتی در نزدیکی محل مورد مصرف و به صورت محلی نصب میشود. در ساختمانهای مرتفع و یا وسیع، بخار یا آب داغ تا نزدیکی محل مورد مصرف، انرژی گرمایی مورد نیاز را حمل نموده و در آنجا به کمک مبدل های محلی آبگرم مورد نیاز تجهیزات تبادل حرارت و در برخی موارد، آبگرم مصرفی سرویس های بهداشتی تهیه میشوند.
ملاحظات معماری
چنانچه مبدل ها در موتورخانه مرکزی نصب شوند، شرایط آنها تابع سایر تجهیزات مستقر در آن موتورخانه است.
اما برای مبدلهای محلی می بایست اتاقک مخصوصی که قابلیت نصب پمپ را نیز دارد در نظر گرفت، زیرا پمپ عامل سر و صدا و لرزش و ریزش آب است، بنابراین باید ملاحظات لازم برای جلوگیری از مزاحمت های ممکن از جمله ایزولاسیون کف، شیب دهی و نصب کف شوی مناسب، نصب عایق بندی صوتی در دیواره ها، استفاده از فوندانسیون مناسب، لرزه گیر روی شاسی و همینطور خطوط مکش و دهش پمپ در نظر گرفته شود. چنانچه در همان ساختمان فرضی اتاق هواسازی وجود دارد، می توان با بزرگ در نظر گرفتن آن و جایگذاری مبدل حرارتی و تجهیزات آن در این فضا از پراکندگی این تجهیزات در کل ساختمان جلوگیری نمود، به آن شرط که نصب مبدل با تجهیزات جانبی، مانند پمپ، مزاحمتی برای فضاهای مجاور ایجاد نکند.