معرفی سیستم های حرارت مرکزی

سیستم های حرارت مرکزی از نظر سیال ناقل حرارت، درجه حرارت آن، چگونگی گردش آبگرم مصرفی و نوع منبع انبساط آنها با یکدیگر تفاوت دارند.

انواع سیستم های حرارت مرکزی :

1- حرارت مرکزی با آب گرم :

فشار این سیستم در حدود فشار جو است، لذا دمای آب گرم ناقل حرارت با توجه به نقطه جوش آب در ارتفاعی که سیستم در آن کار می کند تعیین میگردد که معمولا از 190F تجاوز نمی نماید. این سیستم را می توان به نوبه خود بر حسب چگونگی گردش آب به

ترتیب زیر طبقه بندی نمود:

الف- سیستم با جریان طبیعی: که در آن گردش آب در نیروی ترموسیفون ناشی از اختلاف وزن مخصوص آبگرم رفت و برگشت و بدون کمک عامل خارجی (پمپ) صورت می گیرد. بدلیل محدود بودن نیروی ترموسیفون و عدم توانایی آن برای مقابله با افت

فشار زیاد در مسیر لوله کشی، این سیستم تنها برای ساختمانهای کوچک قابل استفاده است. دمای آبگرم مصرفی رفت در این سیستم معمولا بین 140F و 180F در نظر گرفته می شود. نمودار 2-2 ( آخر فصل دوم ) فشار جریان را برای هر فوت ارتفاع گردش

آب به ازاء دماهای مختلف آب رفت و برگشت نشان میدهد. فرمول کلی برای تعیین فشار جریان طبیعی آب گرم به قرار زیر است:

H=h (d2-d1 ) × 27.72

که در آن :فشار جریان بر حسب اینچ آب H

فاصله عمودی بین مرکز دیگ و واحد حرارتی ( ارتفاع گردش آب ) بر حسب اینچ h

d1.d2-[lb/in3]

به ترتیب وزن مخصوص آب گرم رفت و برگشت است.

ب- سیستم با جریان اجباری : در این سیستم انرژی لازم برای گردش آب و غلبه بر افت فشارهای مسیر توسط یک پمپ تامین می گردد، لذا سرعت گردش آب بیشتر بوده اختلاف دمای آب رفت و برگشت برای این سیستم حدود 20F می باشد. دمای آب رفت در این سیستم بین 170F تا 190F در نظر گرفته می شود..

2- حرارت مرکزی با آب داغ :

در این سیستم که بیشتر در تاسیسات بزرگ مورد استفاده قرار میگیرد، دمای آب از حد نقطه جوش آن در فشار جو فراتر رفته تا حداکثر 400F می رسد. بدیهی است که در چنین صورتی نمیتواند تحت فشار آتمسفر کار کند بلکه باید بترتیبی فشار سیستم را بالا برد تا حدی که آب در دماهای بالا به بخار تبدیل نشود. برای نیل بدین مقصود در سیستم های حرارت مرکزی با آب داغ از منابع انبساط بسته استفاده می گردد. این منابع علاوه بر وظیفه جبران نوسانات حجمی آب سیستم که ناشی از تغییرات دمای آب می باشد، مسئولیت ایجاد فشار مناسب را توسط بالشتکی از هوا ، بخار یا یک گاز بی اثر مانند ازت که نیمی از حجم منبع را اشغال میکند، بعهده دارند. فشار این بالشتک بر روی سطح آب داخل منبع را میتوان بدلخواه روی سوپاپ اطمینانی که روی منبع قرار دارد تنظیم نمود. نکته قابل توجه در سیستم های حرارت مرکزی با آب داغ اینست که فشار سیستم بنحو کاملا مطمئنی کنترل گردد تا نه از میزان لازم فراتر رفته بحد خطرناکی برسد و نه آنقدر نزول کند که امکان تبخیر آب فراهم شود. گردش آب در سیستم های حرارت مرکزی با آب داغ حتما بصورت اجباری و توسط پمپ صورت میگیرد.

3- سیستم حرارت مرکزی با بخار :

در این سیستم سیال ناقل حرارت، بخار می باشد. مقدار حرارتی که توسط بخار حمل می شود نسبت به آب گرم یا آب داغ بسیار قابل ملاحظه است، بطوریکه با یک پاوند آب گرم با افت دمای 20F می توان 20 Btu گرما به محل مورد نظر منتقل کرد، در حالیکه در اثر تقطیر یک پاوند بخار در فشار جو در داخل کنوکتور حدود 1000 Btu گرما حاصل میگردد. بدین دلیل برای مناطق بسیار سرد، حرارت مرکزی منطقه ای، آسمانخراشها، کارخانجات بزرگ، پادگانها و اصولا ساختمانهای پراکنده ای که از یک مرکز گرمایش تغذیه می شوند و همچنین برای برخی از تاسیسات نظیر بیمارستانها که بخار دارای مصارف عدیده ای مثل رختشویی، پخت و پز، استرلیزاسیون و غیره می باشد، گرمایش با بخار بسیار مناسب است. درباره چگونگی محاسبات سیستم حرارت مرکزی با بخار بعدا بطور مفصل توضیح داده خواهد شد.

4- سیستم حرارت مرکزی با هوای گرم:

در این سیستم سیال ناقل حرارت، هواست. گرم کردن هوا ممکن است بطور مستقیم در کوره های گرم یا بصورت غیر مستقیم توسط آب گرم با بخار ارسالی از دیگ در وسایلی مانند هواساز و فن کویل انجام پذیرد. گردش هوای گرم نیز می توان مانند گردش آب گرم، بصورت طبیعی یا اجباری ( توسط بازن ) گیرد.

الف- گردش طبیعی هوا : نیروی محرک هوا در این سیستم همانا اختلاف وزن مخصوص هوای گرم متصاعد و هوای سرد متنازل می باشد. هوا پس از گرم شدن در کوزه از داخل کانال به محل های مورد نظر ارسال گردیده پس از گرم کردن محیط با از دست دادن مقداری از حرارت خود سردتر شده از طریق کانال برگشت به کوزه هوای گرم باز میگردد، شکل 1-2 الف نشان دهنده چنین سیستمی است. بدیهی است که در این سیستم نیز باید مقاومت در مسیر کانال کمتر از سیستم اجباری باشد تا هوا قدرت گردش طبیعی در تمام قسمتهای مورد نظر را داشته باشد.

ب- گردش اجباری هوا : در این سیستم نیروی محرک هوا توسط بادزن تامین می گردد. این بادزن ممکن است در کوزه هوای داشته باشد. این بادزن ممکن است در کوزه هوای گرم و یا در وسایلی مانند هواساز و فن کویل قرار داشته باشد. در این سیستم نیز هوای گرم ارسالی به محل مورد نظر پس از گرم کردن محیط به دستگاه گرم کننده هوا باز می گردد، ولی سرعت گردش هوا بیشتر بوده نسبت به حالت قبلی کنترل بهتری را می توان روی این پروسه اعمال نمود. در فصل سوم ( تهویه مطبوع ) چگونگی محاسبات کانال کشی سیستم با گردش اجباری هوا بطور مفصل توضیح داده خواهد شد. گاهی ممکن است برحسب نیاز، با تهیه آب داغ در دیگ و ارسال آن به مبدلهای حرارتی مختلف، در یک زمان از هر سه نوع سیـال ناقل حرارت یعنی آب، بخار و هوا در قسـمت های مخـتلف ساختمان استفاده نمود.