تجهیزات گرمایشی در ساختمان، موتورخانه و واحدهای صنعتی برای تولید، انتقال یا توزیع انرژی حرارتی به کار می روند. انتخاب این تجهیزات فقط با مقایسه ظرفیت اسمی یا قیمت انجام نمی شود؛ نوع فضا یا فرایند، دمای مورد نیاز، دبی سیال، فشار کاری، سوخت یا منبع انرژی، کیفیت آب و شرایط سرویس هم باید همزمان بررسی شوند. تفاوت میان یک یونیت هیتر، هیتر تابشی، کویل، مبدل یا دیگ حرارتی فقط در شکل دستگاه نیست؛ هر کدام نقش مشخصی در مدار گرمایش دارند.
در دسته تجهیزات گرمایشی رهاب سازه، شش خانواده اصلی شامل یونیت هیتر، هیتر تابشی، کویل مسی، مبدل حرارتی، دیگ آب گرم و دیگ روغن داغ قرار می گیرند. در ادامه هر گروه جداگانه معرفی شده تا کاربر بتواند ابتدا وظیفه تجهیز را بشناسد و بعد سراغ ظرفیت، ابعاد و مشخصات فنی مناسب پروژه برود.
یونیت هیتر صنعتی و ساختمانی برای گرم کردن مستقیم هوای فضا استفاده می شود. در این تجهیز، هوا با کمک فن از روی سطح گرم کننده عبور می کند و سپس با دمای بالاتر وارد محیط می شود. به همین دلیل، یونیت هیتر در سالن های تولید، انبارها، کارگاه ها، پارکینگ ها و فضاهایی که به توزیع سریع گرما نیاز دارند، کاربرد زیادی دارد.
ظرفیت حرارتی یونیت هیتر باید با حجم فضا، ارتفاع سقف، میزان اتلاف حرارت، دمای هوای بیرون و شرایط کاربری هماهنگ باشد. تعداد و محل نصب دستگاه نیز اهمیت زیادی دارد؛ یک یونیت با ظرفیت بالا اگر در نقطه نامناسب نصب شود، ممکن است گرما را یکنواخت توزیع نکند. نوع سیال گرم کننده، سطح کویل، توان فن، پرتاب باد و سطح صدای دستگاه از پارامترهای مهم انتخاب هستند.
در پروژه هایی که یونیت هیتر بخشی از سیستم مرکزی گرمایش است، ارتباط آن با دیگ، پمپ و سامانه های تهویه و گردش هوا باید از ابتدا دیده شود. انتخاب دستگاه مستقل از دبی و دمای مدار می تواند باعث شود ظرفیت واقعی در محل نصب با ظرفیت اسمی مورد انتظار یکسان نباشد.
هیتر تابشی برای سالن و فضای صنعتی انرژی گرمایی را عمدتا به صورت تابش به سطح، تجهیزات یا محدوده حضور افراد منتقل می کند. این روش در فضاهای مرتفع یا محیط هایی که گرم کردن کل حجم هوا اقتصادی یا عملی نیست، می تواند گزینه قابل بررسی باشد.
در انتخاب هیتر تابشی، فقط ظرفیت حرارتی دستگاه مهم نیست. ارتفاع نصب، زاویه استقرار، سطح تحت پوشش، فاصله از افراد و تجهیزات، شرایط تهویه و نوع کاربری فضا باید در طراحی لحاظ شوند. اگر چیدمان دستگاه ها مناسب نباشد، ممکن است بعضی نقاط بیش از حد گرم شوند و بعضی قسمت ها پوشش کافی نداشته باشند.
برای سالن های صنعتی، تعمیرگاه ها، سوله ها و فضاهایی با باز و بسته شدن مکرر درها، مزیت اصلی گرمایش تابشی این است که بخش مهمی از انرژی مستقیما به ناحیه هدف منتقل می شود. با این حال، نوع سوخت، شرایط احتراق، مسیر دود و الزامات ایمنی باید با مشخصات مدل انتخابی و شرایط محل نصب هماهنگ باشند.
کویل مسی مخصوص انتقال حرارت از لوله مسی خم کاری شده تشکیل می شود و در تجهیزاتی مانند منابع آب گرم یا برخی مدارهای حرارتی، انتقال انرژی بین دو سیال را انجام می دهد. رسانایی مناسب مس باعث می شود سطح لوله بتواند گرما را با سرعت خوبی منتقل کند، اما عملکرد واقعی کویل به طول لوله، قطر، ضخامت، تعداد ردیف و آرایش آن هم وابسته است.
برای انتخاب کویل، سطح حرارتی مورد نیاز باید بر اساس بار مصرف محاسبه شود. حجم منبع به تنهایی معیار کافی نیست؛ دمای سیال گرم کننده، دمای آب ورودی، دمای مطلوب آب مصرفی و شدت مصرف در ساعات اوج هم روی سطح مورد نیاز اثر دارند. اگر سطح کویل کمتر از بار واقعی باشد، زمان بازیابی آب گرم افزایش پیدا می کند.
در پروژه هایی که شناخت جنس و فرم لوله اهمیت دارد، مقاله ویژگی های لوله مسی در کاربردهای تاسیساتی می تواند اطلاعات فنی مکملی ارائه کند. برای ارتباط کویل با مخزن آب گرم نیز می توانید منبع آب گرم مجهز به کویل داخلی را بررسی کنید.
مبدل حرارتی برای موتورخانه و صنعت انرژی را بین دو جریان با دمای متفاوت منتقل می کند، بدون اینکه در شرایط عادی طراحی، دو سیال مستقیما با یکدیگر مخلوط شوند. این تجهیز در سیستم آب گرم، استخر، موتورخانه، فرایندهای صنعتی و مدارهای گرمایش یا سرمایش کاربرد دارد.
برای تعیین ظرفیت مبدل باید دبی دو سمت، دمای ورودی و خروجی، بار حرارتی و افت فشار مجاز مشخص باشند. نوع مبدل نیز با شرایط پروژه تغییر می کند. مبدل صفحه ای، پوسته و لوله و ساختارهای دیگر از نظر سطح انتقال حرارت، فضای نصب، قابلیت شستشو و مقاومت در برابر گرفتگی رفتار متفاوتی دارند.
کیفیت سیال یکی از عوامل مهم در عملکرد مبدل است. رسوب روی سطح انتقال حرارت می تواند مقاومت حرارتی ایجاد کند و همزمان افت فشار را افزایش دهد. اگر آب پروژه سختی بالایی دارد، مطلب تاثیر املاح آب بر رسوب تجهیزات حرارتی می تواند دلیل این مسئله را روشن تر کند.
دیگ آب گرم موتورخانه انرژی حاصل از سوخت یا منبع حرارتی را به آب مدار منتقل می کند و آب گرم شده سپس به مصرف کننده هایی مانند رادیاتور، فن کویل، یونیت هیتر، منبع آب گرم یا سایر تجهیزات حرارتی فرستاده می شود. در این سیستم، آب در محدوده طراحی به صورت مایع در مدار گردش می کند و انتخاب دیگ باید بر اساس بار واقعی ساختمان یا فرایند انجام شود.
ظرفیت حرارتی، فشار کاری، دمای رفت و برگشت، نوع سوخت، راندمان، جنس بدنه، تعداد پاس های دود و شرایط نصب از پارامترهای مهم انتخاب هستند. انتخاب دیگ بزرگ تر از نیاز همیشه مزیت نیست؛ تجهیزی که بیش از حد ظرفیت داشته باشد ممکن است هزینه خرید و فضای موتورخانه را افزایش دهد و کنترل بهره برداری را دشوارتر کند.
کیفیت آب مدار نیز باید جدی گرفته شود. سختی، خوردگی و رسوب می توانند روی سطوح حرارتی و عمر تجهیزات اثر بگذارند. در موتورخانه هایی که آب گرم مصرفی هم از مدار مرکزی تامین می شود، تجهیزاتی مانند منبع ذخیره دوجداره برای آب گرم می توانند در کنار دیگ قرار گیرند.
دیگ روغن داغ صنعتی به جای آب، روغن حرارتی را در یک مدار بسته گرم می کند. این سیستم در فرایندهایی بررسی می شود که به دمای بالاتر و انتقال حرارت پایدار نیاز دارند و استفاده از آب گرم معمولی پاسخگوی شرایط فرایند نیست.
انتخاب دیگ روغن داغ باید بر اساس بار حرارتی، دمای مورد نیاز فرایند، نوع روغن حرارتی، دبی گردش، افت فشار مدار، ظرفیت پمپ و شرایط مشعل انجام شود. پایداری روغن در دمای کار نیز اهمیت زیادی دارد؛ روغن نامناسب یا بهره برداری خارج از محدوده توصیه شده می تواند کیفیت انتقال حرارت را کاهش دهد و عمر سیال را محدود کند.
در این سیستم، مخزن انبساط، پمپ گردش روغن، تجهیزات کنترل دما، مسیر لوله کشی و تمهیدات ایمنی بخشی از طراحی کل مدار هستند. بنابراین دیگ روغن داغ نباید به عنوان یک تجهیز مستقل و بدون توجه به اجزای جانبی انتخاب شود.
جدول زیر نقش اصلی هر تجهیز و مهم ترین معیار انتخاب آن را به صورت خلاصه نشان می دهد. این مقایسه برای تشخیص خانواده مناسب است و جایگزین محاسبات حرارتی پروژه نمی شود.
| تجهیز | کاربرد اصلی | معیار مهم انتخاب |
|---|---|---|
| یونیت هیتر | گرمایش و گردش هوای فضا | بار فضا، پرتاب باد و دمای سیال |
| هیتر تابشی | گرمایش هدفمند سالن و سوله | ارتفاع نصب، پوشش و ایمنی |
| کویل مسی | انتقال حرارت داخل منبع | سطح حرارتی، فشار و کیفیت آب |
| مبدل حرارتی | انتقال انرژی بین دو مدار | دبی، دما و افت فشار |
| دیگ آب گرم | تولید آب گرم مدار مرکزی | بار حرارتی، فشار و سوخت |
| دیگ روغن داغ | گرمایش فرایندی با روغن حرارتی | دما، نوع روغن و دبی گردش |
اگر هدف گرم کردن مستقیم فضای سالن باشد، یونیت هیتر یا هیتر تابشی می توانند در اولویت بررسی قرار گیرند، اما روش عملکرد آنها متفاوت است. برای تولید انرژی در موتورخانه، دیگ آب گرم نقش منبع اصلی حرارت را دارد. اگر هدف انتقال حرارت بین دو مدار باشد، مبدل حرارتی بررسی می شود و زمانی که انتقال حرارت داخل یک مخزن مورد نیاز باشد، کویل مسی بخشی از سیستم خواهد بود. در فرایندهایی با شرایط دمایی متفاوت از مدارهای رایج آب گرم نیز دیگ روغن داغ می تواند گزینه تخصصی تری باشد.
در بسیاری از پروژه ها چند تجهیز همزمان استفاده می شوند. برای مثال، دیگ آب گرم می تواند انرژی مورد نیاز یونیت هیتر یا منبع آب گرم را تامین کند و مبدل حرارتی نیز یک مدار را از مدار دیگر جدا کند. به همین دلیل، انتخاب هر تجهیز باید با نقشه کل سیستم هماهنگ باشد.
هرچه این داده ها دقیق تر باشند، مقایسه تجهیزات واقعی تر خواهد بود. انتخاب فقط بر اساس یک ظرفیت اسمی می تواند باعث شود تجهیز در شرایط کار واقعی، عملکرد متفاوتی با انتظار اولیه داشته باشد.
رهاب سازه تجهیزات این دسته را بر اساس وظیفه آنها در سیستم بررسی می کند. برای گرم کردن فضا، شرایط سالن و روش توزیع حرارت اهمیت دارد؛ برای کویل و مبدل، سطح انتقال حرارت و شرایط سیال تعیین کننده است؛ و در انتخاب دیگ، بار حرارتی، نوع سیال و شرایط بهره برداری باید مشخص باشند.
اگر نقشه یا محاسبات کامل پروژه هنوز آماده نیست، اطلاعات اولیه مانند نوع کاربری، متراژ یا حجم فضا، ظرفیت تقریبی، دما و فشار می توانند مبنای بررسی اولیه باشند. هدف این است که ابتدا خانواده مناسب تجهیز مشخص شود و سپس انتخاب مدل و ظرفیت انجام گیرد.
در انتها، سوالات پرتکراری که کاربران درباره تجهیزات گرمایشی مطرح کردهاند را به اشتراک میگذاریم.
این انتخاب به ارتفاع سالن، نوع فعالیت، میزان باز و بسته شدن درها و نحوه استفاده از فضا بستگی دارد. یونیت هیتر هوا را گرم و در محیط توزیع می کند، اما هیتر تابشی بیشتر روی گرم کردن محدوده هدف تمرکز دارد. در رهاب سازه شرایط فضا و روش بهره برداری قبل از مقایسه این دو گزینه بررسی می شود.
در سیستم مرکزی، دیگ می تواند آب گرم مورد نیاز کویل یونیت هیتر را تامین کند. آب گرم در مدار گردش می کند و یونیت هیتر با عبور هوا از روی کویل، گرما را به محیط منتقل می کند. ظرفیت دیگ و مجموع مصرف کننده های مدار باید با یکدیگر هماهنگ باشند.
کویل مسی معمولا بخشی از یک تجهیز مانند منبع است و سطح انتقال حرارت را درون آن ایجاد می کند. مبدل حرارتی یک تجهیز مستقل برای انتقال انرژی بین دو مدار است. نوع سیستم، دبی، دما، فضای نصب و نیاز به ذخیره آب گرم مشخص می کنند کدام ساختار مناسب تر است.
زمانی که فرایند به شرایط حرارتی بالاتر از محدوده رایج مدار آب گرم نیاز داشته باشد، استفاده از روغن حرارتی می تواند مطرح شود. انتخاب باید بر اساس دمای فرایند، نوع روغن، بار حرارتی و طراحی کل مدار انجام شود و فقط با مقایسه ظرفیت دو دیگ تصمیم گیری نشود.
دبی دو مدار، دمای ورودی و خروجی هر طرف، فشار کاری، افت فشار مجاز و نوع سیال اطلاعات اصلی هستند. اگر آب رسوب گذار یا سیال خورنده باشد، این موضوع هم باید به رهاب سازه اعلام شود تا ساختار مناسب تری بررسی شود.
نام تجهیز یا کاربرد مورد نظر، ظرفیت تقریبی، دما، فشار، نوع سیال، محل نصب و شرایط بهره برداری اطلاعات پایه هستند. برای یونیت هیتر و هیتر تابشی، ابعاد و ارتفاع فضا و برای دیگ ها، نوع سوخت و بار حرارتی نیز اهمیت دارند.