موتورخانه
به محل قرارگیری تجهیزات تاسیساتی یک ساختمان ، موتورخانه می گویند. موتورخانه از دیگ بخار یا بویلر آب گرم، سختی گیر، منبع انبساط، مبدل حرارتی و… تشکیل شده است. موتورخانه متداول ترین سیستم گرمایشی در تاسیسات ساختمان به شمار می رود که از کنار هم قرار گرفتن اجزا و تجهیزات متعدد تشکیل شده که از مهمترین آنها می توان به دیگ یا بویلر اشاره کرد.
مکان موتورخانه ها
مکان موتورخانه ها معمولا به دستگاه های مکانیکی و کنترل کننده های الکتریکی ، اختصاص داده می شود. معمولا محل قرار گیری موتورخانه ها در زیرزمین می باشد و در لوکیشن های بزرگ تر معمولا این فضا در خارج از ساختمان قرار دارد که دلیل آن سنگینی تاسیسات و سر و صدای زیادی است که تولید می کنند.
هدف تجهیزاتی که در موتورخانه هستند ، تهویه مطبوع و گرمایش ساختمان می باشد. در سیستم های تهویه مطبوع و گرمایش ، روش های مختلفی به کار گرفته می شود و بنا بر هر کدام از این روش ها تجهیزات متفاوتی مورد استفاده قرار می گیرد.
دیگ یا بویلر
با توجه به نوع عملکرد بویلر می توان گفت قبل سیستم حرارت مرکزی دیگ ها یا همان بویلرها هستند، چرا که نقش بسزایی در عملکرد موتورخانه و تامین آبگرم مورد نیاز دارند. دیگ موتورخانه محفظه ای است از لوله ها که آب ورودی به آن به واسطه ی سوختن مواد سوختی گرم می شود. بسته به میزان گرما، آب با شرایط مختلفی از دیگ خارج می شود که بسته به همین میزان و معیار دیگ ها در سه دسته متفاوت تقسیم بندی می شوند. بنابراین میزان گرمای آب خروجی از محفظه از معیار های دسته بندی دیگ ها به شمار می آید.
اگر آب ورودی به دیگ پس از جذب حرارت به آبگرم با حداکثر دمای ۸۷ درجه سانتی گراد تبدیل شود، دیگ آب گرم نامیده می شود، اگر به آب داغ با حداکثر دمای حدود ۲۰۰ درجه سانتی گراد تبدیل شود به آن دیگ آب داغ، و در صورتیکه به بخار تبدیل شود به آن دیگ بخار گویند که از آن ها برای انتقال گرمای ناشی از فرایند احتراق به سیال استفاده میشود و در نهایت آب داغ یا بخار آب تولید میشود.
در مرحله بعد، بخار یا آب داغ تولید شده، فشرده شده و برای کاربردهایی مانند گرمایش و تولید توان از آن استفاده میشود. فرایند ذکر شده نیاز به انرژی و حرارت دارد که این حرارت میتواند از طریق احتراق سوختها، انرژی برق و یا انرژی هستهای تامین شود. بویلر یکی از اجزای اصلی نیروگاه بخار می باشد و در کنار توربین، پمپ و سایر توربو ماشینها وظیفه ی اساسی را برای تولید توان در نیروگاه عهده دار می باشد.
دیگ هایی که برای مصارف خانگی و ساختمانی (به جز بیمارستان ها و بعضی از صنایع) استفاده می شوند از نوع آب گرم می باشند که معمولا ظرفیتی ازچند کیلووات تا حداکثر یک مگاوات دارند. ظرفیت یک بویلر، میزان انرژی حرارتی منتقل شده به آب را نشان می دهد. از مهمترین معیارهای دسته بندی دیگ آبگرم بر اساس جنس آنها صورت می پذیرد بنابراین در ادامه بر همین اساس انواع مدل های دیگ آبگرم موتورخانه را معرفی می کنیم.
دیگ چدنی
در ساخت این نوع دیگ ها از چدن خاکستری استفاده می شود. این دیگ ها به صورت پره های جداگانه در کارخانه درست می شوند؛ یعنی یک دیگ چدنی تشکیل شده از پره های از پیش ساخته شده به روش ریخته گری است. این دیگ ها برای فشار های پایین (معمولا زیر ۵ اتمسفر) و برای مناطق نه چندان سرد توصیه می شوند. اجزا اصلی آن ها را یک پره جلویی، یک پره عقبی، بوش یا اورینگ برای آب بندی و تعدادی پره میانی (بسته به ظرفیت) تشکیل می دهد.
مزایای این نوع دیگ ها را می توان به صورت زیر بیان نمود:
- مقاومت مناسب در برابر زنگ زدگى و خوردگی
- حمل و نقل آسان به دلیل پره پره و ماژولار بودن ساختار
- برخورداری از امکان افزایش توان گرمایی از طریق افزودن به تعداد پره های میانی
- برخورداری از امکان تعویض پره های آسیب دبده به جاى تعویض کل دیگ
- قیمت پایین تر
معایب دیگ های چدنی را می توان به صورت زیر بیان نمود:
- از مشکلات اصلی دیگ ها ترک برداشتن جدار پره ها در اثر تنش های حرارتی ، فشار زیاد سیستم ، ایجاد رسوب روی سطح داخلی پره ها و … می باشد.
- پره باید توسط فرد متخصص تعویض شود زیرا در صورتی که هنگام تعویض پره دقت کافی به عمل نیاید دیگ مشکل آب بندی و دود بندی پیدا خواهد کرد.
- راندمان حرارتی آن ها نسبت به دیگ های سه پاس فولادی کمتر می باشد (به دلیل پیچ و خم های مسیر عبور آب، رسوبگیری بسیار بیشتر است).
- مقاومت آن ها در برابر برخورد مستقیم شعله پایین بوده و درصورتیکه در داخل دیگ، آب نباشد و مشعل بیشتر از ۵ دقیقه روشن بماند کل پره ها را باید تعویض نمود.
- برای مناطق خیلی سرد با اختلاف دمایی بالای آب ورودی و خروجی که امکان شوک حرارتی وجود دارد، مناسب نیستند.
- هزینه نصب و جمع کردن آن ها زیاد است.
دیگ فولادی
دیگ فولادی آبگرم به صورت یکپارچه در کارخانه و از ورق و لوله فولادی آلیاژی آتشخوار تولید می شود. این دیگ ها به دو دسته آب در لوله (water tube) و آتش در لوله (fire tube) تقسیم می شوند. معمولا در مواردی که نیاز به تامین فشار های بسیار بالا می باشد (مثل نیروگاه ها و…) ازدیگ های واترتیوب استفاده می کنند. دیگ های فولادی آتش در لوله یا فایر تیوب در تاسیسات رایج تر می باشند.
شماتیک دیگ فولادی
اجزای یک دیگ آبگرم فولادی فایر تیوب به صورت خلاصه به شرح زیر است:
۱- بدنه
۲- لوله ها
۳- صفحات نگهدارنده لوله ها
۴- کوره
۵- اتصالات لوله رفت و برگششت
۶- اتصال لوله انبساط
۷- شیر اطمینان
۸-شیر تخلیه
۹-دریچه های بازرسی
۱۰-محفظه دود
۱۱- درب های جلو و عقب
۱۲- اتصال دودکش
۱۳- اتصالات مربوط به نشان دهنده ها
۱۴-عایق
۱۵- روکش (کاور)
۱۶- شاسی
دیگ های فولادی در صنایع و کارخانجات مختلف، ساختمان ها و مجتمع های مسکونی کاربرد دارند.
مزایای دیگ های فولادی
- طول عمر دیگ های فولادی از دیگ های چدنی به به دلیل شکننده بودن پره های آن ها بیشتر است. ( امکان شکستگی پره های دیگ های چدنی چه در حمل و نقل ، چه در هنگام مونتاژ و چه در اثر سرد و گرم شدن وجود دارد.)
- راندمان و بازده حرارتی دیگ های فولادی سه پاس از دیگ های چدنی بیشتر می باشد.
- با افزایش ظرفیت دیگ و در نتیجه افزایش تعداد پرهها طول دیگ زیادتر شده و شعله مشعل توان گرم نمودن آب گردش کننده در پره های انتهایی دیگ های چدنی را ندارد. لذا از دیگ های چدنی معمولا در پروژه های کوچک و خانگی (به دلیل سادگی در حمل و نقل) بیشتر استفاده می گردد و از دیگ های فولادی به خاطر اینکه ظرفیت آن ها تقریبا نامحدود می باشد در پروژه های بزرگ استفاده می شود.
- دیگ های فولادی قابلیت تحمل شوک های حرارتی را دارند.
- دیگ های چدنی معمولا تحمل فشار های بالا را ندارند و به دلیل فشار کاری پایین تر نسبت به دیگ های فولادی معمولا در ساختمان های با ارتفاع کم مورد استفاده قرار می گیرند ولی دیگ های فولادی فشارهای خیلی بالا را می توانند تاب بیاورند لذا برای ساختمان های مرتفع بسیار مناسب می باشند.
- دیگ های فولادی قابلیت مطابقت با هر نوع سوختی را دارند.
معایب دیگ های فولادی
- قیمت دیگ های فولادی نسبت به دیگ های چدنی بالاتر می باشد.
- به دلیل اینکه دیگ های فولادی در کارخانه به صورت یکپارچه ساخته می شوند حمل و نقل آن مشکل می باشد.
- در صورت خرابی دیگ های فولادی هزینه تعمیر آن ها بالاتر از دیگ های چدنی می باشد.
- ظرفیت دیگ های فولادی ثابت و غیر قابل تغییر می باشد.
انواع بویلر بر اساس فشار کاری
- دیگهای بخار کم فشار
- دیگهای بخار میان فشار
- دیگهای پر فشار
انواع بویلر بر اساس دمای کاری
- دیگهای آب گرم دما پایین
- دیگهای آب گرم دما متوسط
- دیگهای آب گرم دما بالا
انواع دیگ بر اساس نوع سیال عامل
- دیگهای آب گرم و داغ
- دیگهای بخار
- دیگهای روغن
انواع دیگ بر اساس نوع سوخت مشعل
- دیگهای گازسوز
- دیگهای مازوتسوز
- دیگهای چندگانهسوز
- دیگهای گازوییل سوز
محاسبه و انتخاب انواع بویلر ها
در انتخاب دیگ پارامترهای زیادی دخالت دارند، مثلا نوع سیال، فشار، دما، ظرفیت حرارتی، نوع مشعل، جنس دیگ، تعداد گذر دود (پاسها)، عقب تر و خشک بودن دیگ و… برای کاربردهایی که فشار بالاست بهتر است از دیگهای فولادی استفاده شود، ولی باید از قبل برای حمل و نصب دیگ چارهای پیدا شود. چون انواع دیگ های فولادی یکپارچه هستند باید امکان انتقال آسان آنها به فضای مورد نظر حتماً مد نظر قرار گرفته شود. همچنین برای تعویض دیگ در آیندهای دور فکری شود، مثلآً برای گرمایش یک ساختمان مسکونی چندین طبقه می شود هم از دیگهای چدنی هم از دیگهای فولادی استفاده نمود ولی باید به محدودیت فیزیکی هر کدام هم توجه کرد. بعد از مشخص شدن نوع دیگ باید ظرفیت حرارتی (دیگ آب گرم) یا دبی (دیگ بخار) را محاسبه و مشخص کرد.