تجهیزات موتورخانه گرمایشی شامل چه مواردی است؟ بویلر چیست و چه نوع بویلری در موتورخانه ساختمانهای مسکونی بیشتر استفاده می‌شود؟ آب گرم بهداشتی به چند طریق در ساختمان تولید می‌شود؟ وظیفه پمپ در سیستم‌های مدار باز و مدار بسته چیست؟ به چه منظور از منبع انبساط در موتورخانه استفاده می‌شود؟ در صورت عدم استفاده از سختی‌گیر، چه مشکلاتی ممکن است برای سیستم به وجود آید؟
در نوشته ” موتورخانه چیست؟ ” با اجزای اصلی هر سیستم تهویه مطبوع آشنا شدیم و دانستیم هر سیستم تهویه مطبوع از سه بخش اصلی تولید، انتقال و توزیع تشکیل شده است. سپس سیستم‌های مرکزی و محلی را شناختیم و فهمیدیم که موتورخانه یک سیستم مرکزی است که محل استقرار تجهیزات مولد و بخشی از تجهیزات انتقال می‌باشد. موتورخانه در اصل مهم‌ترین قسمت سیستم گرمایش و سرمایش ساختمان می‌باشد و عملکردی تقریبا مشابه قلب و مغز در بدن موجودات زنده را به عهده دارد. از سویی مانند قلب که وظیفه پمپاژ خون در بدن را به عهده داشته و خون را با فشار مناسب به تمام نقاط بدن می‌رساند، موتورخانه نیز آب سرد یا گرم را (بسته به نیاز) به ترمینال‌های سرمایشی و گرمایشی ساختمان می‌فرستد. از سویی مشابه مغز که در واقع فرمانده بدن است و با توجه به حواس پنج گانه بر کلیه فرآیندهای حیاتی بدن با توجه به شرایط محیطی نظارت و کنترل دارد، موتورخانه نیز کلیه فرآیندها از قبیل تولید حرارت و برودت، تولید آب گرم بهداشتی و موارد دیگر را با استفاده از انواع سنسورهای موجود در آن رصد می‌کند و با توجه به شرایط موجود، به تجهیزات داخل خود فرمان می‌دهد. بنابراین اهمیت بسیار بالای موتورخانه در یک ساختمان بر هیچکس پوشیده نیست.
در نوشته ” انواع موتورخانه ” انواع موتورخانه را از حیث کارکرد و سیال عامل مورد بررسی قرار دادیم و مشخص شد که موتورخانه‌ها از حیث کارکرد می‌توانند تک فصل یا دو فصل باشند. یعنی می‌توانند تنها سرمایشی یا گرمایشی و یا توامان سرمایشی- گرمایشی باشند.
با این مقدمه، در نوشته حاضر می‌خواهیم به معرفی انواع تجهیزات موتورخانه گرمایشی بپردازیم.
تجهیزات موتورخانه گرمایشی ساختمان
با توجه به اهمیت موتورخانه به عنوان یک مرکز تولید، انتقال و کنترل برای سیستم‌های تهویه مطبوع و بهداشتی ساختمان، می‌توان تجهیزات موتورخانه گرمایشی را نیز به همین ترتیب دسته بندی نمود.
تجهیزات تولید کننده آب گرم کننده سیکل گرمایش
• بویلر
دیگ موتورخانه یکی از اصلی ترین تجهیزات موتورخانه گرمایشی است که در آن، گرمای حاصل از انرژی حرارتی آزاد شده سوخت (توسط مشعل موتورخانه) از آن گرفته شده و به سیال عامل داخل دیگ (آب) داده می‌شود. در واقع دیگ موتورخانه محفظه‌ای است که در داخل آن، آب وارد شده به دیگ توسط انرژی حاصله از سوختن مواد سوختی، گرم می‌شود و در واقع محل تولید آبگرم، آب داغ یا بخار بسته به کاربری سیستم می‌باشد. بویلر یا دیگ را می‌توان از جهات مختلف طبقه بندی و دسته بندی نمود که در ادامه برخی از این دسته بندی‌ها آورده شده است.
♦ سیال عامل
– دیگ‌های آبگرم ( رایج‌ترین نوع دیگ بویژه در پروژه‌های مسکونی )
– دیگ‌های آب داغ
– دیگ‌های بخار ( رایج‌ترین نوع دیگ بویژه در پروژه‌های بیمارستانی )
♦ انرژی اولیه و سوخت مصرفی
– دیگ با سوخت جامد
– دیگ با سوخت مایع
دیگ با سوخت گاز
– دیگ الکتریکی یا برقی
♦ جنس و ساختمان
– دیگ چدنی
– دیگ فولادی که خود شامل دو دسته لوله آب (واترتیوب) یا لوله آتش (فایر تیوب) میباشند.
– دیگ چگالشی
• مشعل
یکی دیگر از اساسی‌ترین تجهیزات موتورخانه گرمایشی، مشعل است که در آن مقدار مشخصی از هوا و سوخت ترکیب و مشتعل شده و تولید حرارت می‌کند. در واقع در نسبت معینی از ترکیب هوا و سوخت، انرژی شیمیایی موجود در سوخت آزاد شده و تبدیل به انرژی گرمایی می‌شود که از این گرما برای گرم نمودن آب و بوجود آوردن آب گرم، آب داغ و بخار (سیال عامل در سیستم‌های گرمایشی) در محفظه بویلر بهره گرفته می‌شود. انواع مشعل را می‌توان به طرق مختلف دسته بندی نمود که عبارتند از:
♦ نوع سوخت مصرفی
– مشعل با سوخت جامد
– مشعل با سوخت مایع
– مشعل با سوخت گاز
– مشعل دوگانه سوز
♦ اختلاط هوا با سوخت
– مشعل فن دار
– مشعل اتمسفریک
تجهیزات تولید کننده آبگرم بهداشتی
به طورکلی دو روش برای تهیه آبگرم بهداشتی در ساختمان وجود دارد. روش مستقیم و روش غیرمستقیم.
در روش مستقیم، گرمای تولید شده به شکل مستقیم صرف گرمایش آب بهداشتی می‌شود. در واقع تجهیزاتی مانند انواع آبگرمکن‌ها دارای تجهیزات مولد گرمایش الکتریکی، سوخت فسیلی یا خورشیدی میباشند که گرمای گرفته شده از این منابع، به طور مستقیم صرف گرمایش آب بهداشتی می‌گردد. در روش غیرمستقیم – روش رایج تولید آبگرم بهداشتی در ساختمانهای دارای موتورخانه – یک سیال تحت عنوان سیال اولیه (تولید شده در بویلر) توسط یک مبدل و بدون تماس مستقیم با آب بهداشتی، باعث تولید آب گرم بهداشتی می‌شود. سیال اولیه می‌تواند بخار، آب گرم و آب داغ باشد و مبدل مورد استفاده برای تولید آب بهداشتی نیز می‌تواند انواع مختلفی داشته باشد که عبارتند از:
– منبع کویلی
– منبع دو جداره
– مبدل صفحه‌ای
در منبع کویلی و منبع دو جداره امکان تولید و ذخیره سازی آب گرم بهداشتی فراهم است. چراکه به نوعی دارای مخزن ذخیره سازی می‌باشد و بنابراین در صورت قطع برق یا گاز نیز تا مدت زمانی قابلیت تامین آبگرم بهداشتی را خواهد داشت. مبدل‌های صفحه‌ای برای تولید لحظه‌ای آب گرم بهداشتی مورد استفاده قرار می گیرند و در واقع قابلیت ذخیره سازی آب گرم را ندارند. بنابراین ابعاد کوچکتری داشته و فضای بسیار کمتری را در موتورخانه اشغال می‌کنند و البته بواسطه ساختمان متفاوت، افت فشار بیشتری را به سیستم تحمیل می‌نمایند.
تجهیزات انتقال دهنده آب گرم‌‌کننده و آب سرد و گرم بهداشتی به ساختمان
• پمپ
پمپ یکی دیگر از تجهیزات موتورخانه گرمایشی است که انرژی مکانیکی را از یک منبع خارجی گرفته و به سیالی که از آن عبور می‌کند، انتقال می‌دهد. در نتیجه این انتقال انرژی، انرژی سیال پس از خروج از پمپ افزایش می‌یابد که این افزایش انرژی به صورت تغییر فشار سیال خود را نشان می‌دهد. دو پارامتر اصلی پمپ هد و دبی است که از آنها برای انتخاب پمپ متناسب با کاربری استفاده می‌شود. بطور کلی دلیل استفاده از پمپ این است که بتوان دبی مشخصی از سیال (آب، روغن، بنزین و سایر موارد) را با فشاری معین به نقطه‌ای مشخص انتقال داد. پمپ‌های مورد استفاده در ساختمان را می‌توان به دو دسته کلی طبقه بندی نمود.
♦ پمپ سیستم‌های مدار باز
پمپ‌های مربوط به سیستم‌های مدار باز، آن دسته از پمپها هستند مدار آنها در یک نقطه باز و در واقع آب با هوای آزاد در ارتباط است. این پمپها عموما هد (فشار) بالایی دارند و نقش مهمی‌تری نسبت به دبی ایفا می‌کنند که از این دست پمپ می‌توان به پمپ آبرسانی ساختمان اشاره کرد.
♦ پمپ سیستم‌های مدار بسته (سیرکولاسیون)
پمپ‌های مربوط به سیستم مدار بسته آن دسته از پمپها هستند که سیال در این پمپها در یک مدار کاملا بسته گردش می‌کند و در هیچ نقطه‌ای با هوای آزاد در ارتباط نیست. این پمپها عموما هد ( فشار) بالایی ندارند و دبی سیال در گردش از اهمیت بیشتری برخوردار است. از این دست پمپها، می‌توان به پمپ مدار گرمایشی رادیاتور و حوله خشک کن، گرمایش از کف، فن کویل، سیکل گرمایش تامین آب گرم مصرفی اشاره نمود.
یک موتورخانه به طور کلی دارای 3 گروه پمپ می باشد.
1. پمپ آبرسانی: این پمپ برای رساندن آب سرد و گرم بهداشتی به مصرف کننده (دوش، سینک، روشویی و غیره) با دما و فشار معین مورد استفاده قرار می‌گیرد.
2. پمپ برگشت آبگرم مصرفی: پمپ برگشت آبگرم مصرفی با هدف در گردش بودن دائمی آبگرم مصرفی در لوله‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این گردش دائمی آبگرم مصرفی در سیستم لوله کشی سبب می‌شود که آبگرم همیشه در شبکه وجود داشته باشد. در نتیجه هر زمان مصرف کننده‌ای نیاز به آبگرم بهداشتی داشت، می‌توان در کوتاه ترین زمان ممکن آن را تامین نمود. در واقع در صورتیکه از سیستم برگشت آبگرم مصرفی و پمپ مربوط به آن استفاده نشود، زمان انتظار و باز ماندن شیر آب تا رسیدن آب گرم بهداشتی به مصرف کننده (دوش و سایر تجهیزات) افزایش می‌یابد که این باعث هدر رفت آب، انرژی و اتلاف زمان می‌شود. عدم اجرای سیستم برگشت آبگرم مصرفی به این معناست که ابتدا باید آب موجود در داخل لوله‌ها تخلیه گردد و در ادامه آب گرم از موتورخانه به مصرف کننده برسد.
3. پمپ‌های سیرکولاسیون آب گرم کننده سیستم گرمایش: پمپ‌های سیرکولاسیون پمپ‌هایی هستند که در سیستم‌های مدار بسته با هدف غلبه بر افت فشار سیستم لوله‌کشی و به گردش درآوردن آب گرم کننده بین منبع تولید کننده گرما (بویلر) و توزیع کننده‌های حرارت در فضای ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرد. در واقع در سیکل گرمایش آب گرم در بویلر تولید می‌شود و سپس توسط این پمپها به توزیع کننده حرارت در محیط تحت گرمایش انتقال می‌یابد. آب گرم کننده پس از انتقال حرارت خود به محیط، گرمای خود را از دست می‌دهد. آب کاهش دما یافته به کمک پمپ مجددا به سمت بویلر انتقال داده می‌شود تا دوباره گرم شده و این سیکل ادامه یابد. توزیع کننده‌های حرارت در محیط ساختمان می‌توانند رادیاتور و حوله خشک کن، سیستم گرمایش از کف، فن‌کویل، کویل گرمایش داکت اسپلیت و موارد دیگر باشد.
• کلکتورها و شیرهای توزیع کننده
کلکتور لوله قطوری است در حکم یک مخزن کوچک و زمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد که چندین ورودی یا خروجی به / از یک تجهیز نظیر پمپ و بویلر وارد / خارج می‌شود.در واقع نقش کلکتور عبارتست از به جریان درآوردن مناسب و درست سیال در هریک از مسیرهای توزیع آب در شبکه لوله کشی. کلکتورها این کار را به کمک تغییر در افت فشار شبکه با استفاده از شیرهای قطع/ وصل و همچنین تنظیم کننده دبی انجام می‌دهند.
سایر تجهیزات موتورخانه گرمایشی
• منبع انبساط
در سیستم‌های پایه آبی، مخزنی در شبکه لوله کشی نصب می‌شود که چند وظیفه اساسی را به عهده دارد.
– ایجاد یک نقطه فشار ثابت در شبکه لوله کشی (تثبیت فشار سیستم در حد مورد نیاز).
– ایجاد فضایی برای از بین بردن اثرات افزایش حجم آب درون شبکه لوله کشی به علت افزایش دمای آب و متعاقب آن آسیب رسیدن به تجهیزات شبکه.
– ایجاد نقطه‌ای جهت تغذیه آب جبرانی به شبکه مدار بسته در صورت بوجود آمدن نشتی احتمالی.
به طور کلی دو دسته منبع انبساط در ساختمان ها مورد استفاده قرار می گیرد.
1. منبع انبساط باز : منبع انبساط باز مخزنی است که از یک سو با هوای آزاد و از سوی دیگر با قسمت مکش پمپ سیرکولاسیون گرمایش در ارتباط است. مطابق مبحث 14 مقررات ملی ساختمان، منبع انبساط باز، باید در ترازی نصب شود که سطح آب مخزن در کارکرد عادی سیستم، دست کم 120 سانتی متر (4 فوت) بالاتر از بالاترین اجزای سیستم گرمایی قرار گیرد. با استناد به این تعریف، عموما منبع انبساط باز در پشت بام یا خرپشته ساختمان نصب می‌گردد.
2. منبع انبساط بسته : این مخزن با هوای آزاد ارتباط ندارد و بنابراین می‌تواند در فشاری بالاتر از فشار جو کار کند. بنابراین، ارتفاع نقشی در تامین فشار سیستم نداشته و این گونه منابع می‌توانند در هر ارتفاعی نصب شوند که عموما این نوع منبع در موتورخانه نصب می‌شود. به منظور تامین فشار در منابع انبساط بسته معمولا از گاز ازت استفاده می‌شود. منبع انبساط بسته خود به سه دسته طبقه بندی می‌شود که عبارتند از:
– منبع انبساط دیافراگمی
– منبع انبساط از نوع Bladder
– منبع انبساط بسته تحت فشار
شایان ذکر است رایج‌ترین نوع این منبع انبساط بسته در ساختمان، منبع انبساط دیافراگمی می‌باشد.
• سختی گیر
به مجموع غلظت یون‌های کلسیم و منیزیم (در کلیه اشکال کاتیونی) درون آب در اصطلاح سختی آب گویند. وجود رسوبات آهکی بر روی شیرآلات حمام و سرویس بهداشتی، رسوب گذاری و گرفتگی لوله‌های سیستم گرمایش و سرمایش، تضعیف عملکرد حرارتی رادیاتورها و سایر تجهیزات گرمایشی و بسیاری موارد دیگر از مشکلات اساسی سخت بودن آب می‌باشد. سختی‌گیر دستگاهی است که با استفاده از مکانیزم تعویض یونی، یون‌های کلسیم و منیزم را از آب سخت گرفته و یون سدیم را جایگزین آن می‌نماید. بدین طریق موجب بهبود کیفیت آب در مدار بسته گرمایش و سرمایش و همچنین آب مصرفی می‌شود. به طور کلی سختی گیر مخزنی است از جنس فلزی یا فایبرگلاس که رزین در آن ریخته شده و آب سخت از آن عبور می‌کند. حین گذر آب از این مخزن تبادل یونی صورت گرفته و سختی آن گرفته می شود. به آب خروجی از سختی‌گیر به اصطلاح آب نرم می‌گویند.
در کنار مخزن سختی گیر رزینی در موتورخانه، مخزن دیگری نیز وجود دارد که در آن محلول آب نمک غلیظ نگهداری می‌شود. این محلول برای احیای رزین مخزن سختی گیر، پس از اشباع شدن توسط یون‌های کلسیم و منیزیم مورد استفاده قرار می‌گیرد. به مرور زمان و پس از مدتی که فرآیند سختی گیری انجام می‌شود، کل دانه‌های رزین با یون‌های کلسیم و منیزیم پوشانده و به اصطلاح اشباع می‌شود. پس از اشباع، عملا رزین موجود در سختی گیر کارکرد خود را از دست می‌دهد و در واقع دیگر نمی‌تواند سختی آب را بگیرد. بنابراین پس از اشباع و به منظور برگرداندن قابلیت به سختی گیر، دانه‌های رزین باید به اصطلاح احیا شوند. فرآیند اشباع دوباره دانه‌های رزین با سدیم (بجای کلسیم و منیزیم) به عنوان فرآیند احیای رزین شناخته می‌شود که در آن، دانه‌های رزین با یک محلول آب نمک غلیظ شسته می‌شوند. سپس یون‌های کلسیم و منیزیم جدا شده از سطح رزین، به بیرون از فضای مخزن انتقال می یابد و به سیستم فاضلاب دفع می‌گردد.
سختی گیر انواع مختلفی دارد که دو نوع رایج آن در سیستم گرمایش و سرمایش (مداربسته) سختی‌گیر رزینی و سختی‌گیر مغناطیسی میباشند.
تهیه توسط تیم مهندسی پولونی
