پشتیبانی 051-36071666

صرفه جوئی انرژی در تولید آب گرم بهداشتی با استفاده از مبدلهای حرارتی صفحه ای

چکیده
تبادل حرارت میان دو یا چند سیال با دماهای مختلف در اغلب فرایند های صنعتی، تجاری و خانگی اتفاق می افتد و معمولا بدین منظور از مبدل های حرارتی استفاده می شود . تولید آب گرم بهداشتی در زندگی روز مره از اهمیت قابل ملاحظه ای برخوردار است؛ همچنین با توجه به نیاز روز افزون به صرفه جو یی در مصرف انرژی و کاهش اثرات زیست محیطی فرایندها، چگونگی گرم کردن آب و وسیله مورد استفاده جهت انجام این کار نیز بسیار مهم میباشد. در این مقاله مبدل های حرارتی صفحه ای را که سبب کاهش مصرف سوخت و هزینه می شوند، معرفی خواهیم کرد

آب گرم بهداشتی یکی از نیازهای اساسی انسان می باشد بطور کلی گرم کردن آب بهداشتی در ساختمانها توسط آبگرمکن صورت می گیرد، آبگرمکن ها به دو نوع مستقیم و غیرمستقیم تقسیم می شوند. دراین نوشتار سعی بر این است که انواع آبگرمکن ها بررسی شود و معایب سیستم های سنتی گرمایش آب مصرفی مطرح گردد و نهایتا مزایای استفاده از مبدلهای حرارتی صفحه ای جهت گرمایش آب مصرفی بیان شود و از لحاظ مصرف انرژی سیستم های مختلف با یکدیگر مقایسه شوند.
آبگرمکن مستقیم
در آبگرمکن مستقیم، گرم کردن آب مصرفی بطور مستقیم انجام می شود و عامل گرم کننده آب مستقیما در مجاورت آن وجود دارد و آب را گرم می کند، آبگرمکن با سوخت گاز طبیعی، آبگرمکن برقی، آبگرمکن های نفتی و…. نمونه هائی از آبگرمکن های مستقیم هستند، در این آبگرمکن ها معمولا دمای آب شهر را به ۱۴۰ درجه فارنهایت (۶۰ درجه سانتیگراد) می رسانیم و سپس برای مصرف با آب سرد مخلوط می کنیم. این آبگرمکن ها دارای مخزن ذخیره می باشند که به تدریج آب ذخیره شده مصرف می شود، برای گرم کردن آب در این آبگرمکن نیاز به زمان میباشد، به عبارت دیگر آب سرد در این آبگرمکن ها فورا گرم نمی شود.
آبگرمکن غیر مستقیم
در آبگرمکن غیرمستقیم، گرم کردن آب مصرفی به طور غیر مستقیم انجام می شود، گرمایش آب گرم مصرفی به طور غیرمستقیم خود به دو نوع تقسیم می شود.
الف – از طریق گرم کردن و ذخیره نمودن آب گرم و سپس مصرف کردن
ب – از طریق گرم کردن و استفاده فوری بدون ذخیره از سیستم ذخیره نمودن آب گرم در مواقعی استفاده می شود که تقاضای آب گرم ثابت و یکنواخت و پیوسته نباشد ، در نتیجه حجم زیادی آب گرم باید برای یک زمان خاصی که مصرف حداکثر است در منبع ذخیره گردد مکانیزم گرم شدن آب منبع بدین قرار است که آب سرد به داخل منبع آمده و با کویل گرم تماس حاصل می کند ، آب سرد از طریق جابجائی طبیعی گرما را از کویل می گیرد و با گرم شدن به قسمت بالای منبع می رود. سیال گرم کننده در داخل کویل سیرکوله می شود تا گرما را به آّب مصرفی منتقل کند . در این سیستم نیز دمای آب شهر را به ۱۴۰ درجه فارنهایت (۶۰ درجه سانتیگراد) می رسانیم و برای مصرف با آب سرد مخلوط می کنیم. برای گرم کردن آّب این منابع به زمان نیاز داریم.
سیستم غیر مستقیم تولید آب گرم به صورت فوری در مواقعی استفاده می شود که تقاضای آب گرم ثابت و یکنواخت و پیوسته است، در این سیستم آب به محض عبور از یک مبدل حرارتی گرم می شود و آماده مصرف می گردد.
مشکلات سیستم های رایج تولید آب گرم مصرفی
در کشور ما سیستم های رایج تولید آب گرم مصرفی که به صورت سنتی از سالیان قدیم مورد استفاده قرار گرفته است عبارتند از آبگرمکن های مخزن دار استوانه ای شکل ( نوع مستقیم ) و منابع دو جداره و کویلی (نوع غیر مستقیم) که دارای اشکالاتی به شرح زیر می باشند :

 در هر سه سیستم حجم آب زیادی بایستی دائما گرم نگه داشته شود که مستلزم صرف انرژی زیادی است ، حتی در ساعتهائی از شب که مصرف آب گرم به حداقل خود می رسد سیستم بایستی کل حجم آب ذخیره را در دمای ثابت حفظ کند.

 

  1. حجم زیادی از فضا در موتورخانه ها توسط این منابع اشغال می گردد.

  2.  هزینه زیادی صرف عایقکاری سطح خارجی این منابع می شود، با وجود سطح خارجی زیاد اتلاف انرژی باز هم وجود خواهد داشت.

  3.  بدلیل ساکن شدن آب در این منابع و گرم شدن آن زمان کافی برای تشکیل رسوب در جداره های فلزی و در مجاورت کویل وجود دارد. به عبارت دیگر در این منابع در مدت زمان کوتاهی رسوب زیادی تشکیل می شود.

  4. دمای آب گرم تولیدی در این منابع حداقل ۶۰ درجه سانتیگراد می باشد. این آب در محل مصرف بایستی با آب سرد مخلوط شده و در دمای ۴۰ درجه سانتیگراد مصرف شود ، اولا انرژی حرارتی زیادی بایستی تولید کنیم تا درجه حرارت را به ۶۰ برسانیم و مجددا این آب را سرد نمائیم. ثانیا رسوب کربنات کلسیم رابطه مستقیم با دما دارد و هر چه دما بالاتر رود رسوب بیشتری در سیستم تولید می شود ، ثالثا بدلیل اختلاط آب گرم و سرد مصرف آّب زیادتر می شود. هزینه تعمیر و نگهداری سیستم های سنتی تولید آب گرم مصرفی زیاد است چون با تشکیل کوچکترین سوراخ در کویل مسی یا بدنه فلزی سیستم، بایستی نسبت به تعویض آن اقدام نمود.

مزایای استفاده از مبدلهای حرارتی صفحه ای جهت تامین آب گرم مصرفی
مبدلهای حرارتی صفحه ای از نوع آبگرمکن غیرمستقیم و فوری هستند که می توانند نیازهای آب گرم بهداشتی را تامین کن ند . مبدلهای صفحه ای عمدتا در دو نوع لحیم کاری شده و واشردار تولید می شوند ، نوع واشر دار بدلیل امکان بازشدن صفحات دارای مزیت بیشتری هستند
یک مبدل صفحه ای تشکیل شده از صفحات زیادی که در مجاورت یکدیگر قرار گرفته اند و فاصله بین این صفحات بین ۳ تا ۵ میلیمتر میباشد ، جریان سیال گرم کننده و گرم شونده به صورت یک لایه نازک بین صفحات یک در میان حرکت می کنند و آب دیگ فورا آب مصرفی را گرم می کند
مبدل های حرارتی صفحه ای دارای مزایائی به شرح زیر می باشند
این مبدل ها در مقایسه با سیستم های گرمایش سنتی فضای بسیار کمی را اشغال می کنند.
این مبدل ها در مقایسه با سیستم های گرمایش سنتی وزن بسیار کمتری دارند.
بدلیل فاصله کم بین صفحات حجم سیال فرآیندی در این مبدلها بسیار کم است.
صفحات این مبدلها از نوع فولاد ضد زنگ می باشند.
بر روی صفحات موج ها یا شیارهائی وجود دارد (شورون ) که سبب ایجاد و تسریع جریان های گردابی یا تلاطمی می شود که با قطر هیدرولیکی کوچک سبب افزایش سطح موثر برای انتقال حرارت می گردد. از طرفی این موج ها سبب افزایش تکیه گاه مکانیکی شده و صلبیت صفحه را افزایش می دهند.
-۶ به خاطر ضریب انتقال حرارت بالا و امکان ایجاد جریان معکوس در این مبدل ها دمای نزدیکی ۴ بین سیالات گرم کننده و گرم شونده می تواند به حدود یک درجه سانتیگراد برسد که درصد بازیافت حرارت را بالا می برد این خصوصیات سبب می شود که از این مبدل ها بطور وسیعی برای بازیافت حرارت از منابع حرارتی درجه پایین چیلرها و برج خنک کن استفاده کرد.
ارتعاشات ناشی از جریان ، سروصدا و خوردگی در این مبدلها وجود ندارد.
-۸ در این مبدل ها تنها لبه صفحات در معرض هوای آزاد هستند بنابراین نیازی به عایقکاری ندارند.
-۹ در این مبدل ها بدلیل درهم بودن جریان و عدم وجود نقاط راکد و مرده رسوب کمتری تشکیل می شود.
-۱۰ تعمیر و نگهداری این مبدلها بسیار راحت است، با باز کردن پیچ ها و جدا کردن صفحات امکان تمیز کاری صفحات وجود دارد.
-۱۱ در این مبدل ها به دلیل سیستم واشربندی احتمال مخلوط شدن دو سیال گرم کننده و گرم شونده وجود ندارد.
-۱۲ در این مبدل ها امکان افزایش و یا کاهش سطح انتقال حرارت با افزایش و کاهش تعداد صفحات وجود دارد.
-۱۳ ضریب کلی انتقال حرارت در این مبدل ها نسبت به مبدلهای پوسته و لوله لااقل سه برابر بیشتر است.
۱۴ در این سیستم آب گرم دائمی و بدون توقف با هر دمائی که
مورد نیاز باشد تولید می شود و می توان به جای تولید آب ۶۰ درجه آب ۴۰ درجه تولید نمود که سبب صرفه جوئی انرژی و تولید رسوب کمتر و صرفه جوئی مصرف آب خواهد شد.
-۱۵ قیمت این مبدل ها نسبت به منابع سنتی بسیار پایین تر می باشد.

 

 

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

در حال بارگذاری...