سیستم حرارت مرکزی(انواع، اجزاء تولید و تبادل و توزیع گرما)

انسان دارای قابلیت تطابق با محیط خود را داشته و توانائی ایتکار و سازندگی را نیز دارد مثلا وقتی هوا سرد است .لباس بیشتری می پوشد و منبع حرارتی دیگری را پیدا می کند .
انسان نخستین آتش را کشف کرد و از آن برای گرم نگهداشتن خود استفاده کرد . انسان های باستانی چندین سیست حرارتی را به وجود آوردند که ممکن است بعضی از آنها هنوز هم مورد استفاده قرار گیرند . رومیان قدیم یک سیستم حرارتی تشعشعی از کف ساختمان را که با جریان اب گرم کار می کرد ابداع کردند که هنوز هم در بعضی .از جاها از این روش استفاده می شود .

چینی های قدیم از گاز طبیعی برای تولید گرما و مصارف دیگر استفاده می کردند و نوشته اند که وقتی آنها گاز را .در حال بیرون آمدن از زمین می یافتند ، بلافاصله در آن محل آتشکده ای بنا می نهادند

با گذشت سالیان زیاد روش های استفاده از آتش نیز تکمیل تر شد تا امروز ه عموما از آن برای زندگی و آسایش .در آب و هوای سرد استفاده می شود .

مساله نگهداشتن انسان در گرمای تابستان و یا در مناطق گرمسیر ، شکل کاملا متفاوتی بود . در بعضی از مناطق گرمسیر ، نپوشیدن لباس بیشتر یک مسئله عمومی است ولی این کار در کشورهای متمدن با محدودیت هایی مواجه می باشد . قرنها است که که اعراب جهت کاهش اثر حرارت خورشید بدنهای خود را با لباس های گشاد و بلند و سفید می پوشاندند ، مصریها اطراف منزل خود را در هنگام عصر آب پاشی می کردند تا هوای خشک شب این رطوبت را تبخیر نموده و محیط خانه را خنک نماید . رومیان قدیم از کوه های دوردست ، یخ و برف می آوردند و از آن برای شستشو و خنک نگه داشتن مواد غذائی استفاده می نمودند . بشر همچنین کشف کرد که جابجائی هوا دارای اثر خنک کنندگی موثر می باشد . کم کم بادبزنهای بزرگ دستی نیز به زودی در هندوستان ، عربستان آفریقا .و سایر مناطق گرمسیر ، متداول در تاریخ زندگی بشر وارد شد

استفاده از آتش و بخاری های اولیه ، روش های مطلوبی برای ایجاد گرما و تامین آسایش نبودند ولی در عین حال .مقدمه ای بر تاسیس سیستم های حرارتی و تهویه مطبوع بودند که امروز از آنها استفاده می شود

در یک سیستم کامل تهویه ، جریان هوای داخل ساختمان که شامل هوای داخلی و هوای تازه می باشد ، می بایستی دائما تصفیه شده و به این ترتیب گرد و غبار گرفته شود تا هوای تازه و تمیز با یک درجه حرارت یکنواخت و .رطوبت معین از صافی گذشته و با آرامی در تمام قسمت های ساختمان جریان یابد


سیستم حرارت مرکزی
به طور کلی دو نوع سیستم حرارت مرکزی برای واحدهای مسکونی وجود دارد .

الف) سیستم های حرارت مرکزی بدون کانال : در این سیستم ها یک دستگاه توزیع حرارت در هر اطاق نصب و حرارت مورد نیاز انها به وسیله یک دستگاه تولید کننده حرارت در موتورخانه تهیه و به اتاقها و قسمت های .ساختمان فرستاده می شود

معمولترین سیستم حرارت مرکزی بدون کانال ، سیستم حرارت مرکزی با آب گرم می باشد . که در آن وسیله گرم .کردن اتاقها رادیاتور بوده و یا ممکن است یک هیتر الکتریکی باشد

حرارت به طریق تشعشع و از سطح رادیاتورها در دیوارها و کف و سقف و سایر وسایل داخل اتاق جذب می گردد ، همچنین هوای اتاق در اثر تماس با سطوح گرم رادیاتورها گرم شده و استفاده از خاصیت سیال ها ( هوای گرم در بالا و هوای سرد در پائین ) یک جریان طبیعی و جابجایی در هوای اتاق به وجود می آید . باید توجه داشت .که این سیستم فقط هوای داخلی را گرم و جابه جا نموده و هوای تازه ای در اختیار ساکنین نمی گذارد

مدل های تکمیلی توزیع کننده های تشعشعی انواع کنوکتورها هستند که اصول کار آنها مثل رادیاتورها بوده و به .وسیله جریان آب گرم تولید حرارت می کنند

ب) سیستم حرارتی مرکزی با کانال : قلب یک سیستم مکانیکی تهویه هوا عبارت است از کوره هوای گرم معمولا در فسمت مرکزی ساختمان قرار می گیرد . این کوره شامل یک دستگاه تولید حرارت می باشد که برای گرم کردن هوائی که می بایستی در اتاق در جریان باشد به کا برده می شود . گرمایش به وسیله مقاومت ( کویل ) الکتریکی نیز در ردیف حرارت مرکزی نوع مستقیم می باشد با این نفاوت که در این سیستم دیگر نیازی به کوره فولادی نیست زیرا دودی حاصل نمی شود که با هوای گرم مخلوط شده و به اتاق فرستاده شود . بلکه در این سیستم هوا .مستقیما از روی سیم مارپیچی الکتریکی داغ عبور و گرم می شود


اجزاء سیستم حرارت مرکزی
کابینت دستگاه : تمام وسایل و قسمت های یک دستگاه تهویه هوا بدون توجه به نوع سوختشان در یک محفظه از ورق آهن به نام کابینت تعبیه شده اند . کابینت ها شامل دریچه ای هستند که برای انجام سرویس در قسمت برقی .بوده و نیز محلی نیز برای اتصال کانال برگشت دارند

ونتیلاتور ( هوارسان ) :
در کلیه دستگاه های تهویه هوای اجباری بدون توجه به نوع سوخت و کارشان از یکی از .دو نوع دستگاه های هوارسان استفاده می شود که یک نوع از آن نوع چرخ و تسمه می باشد

نوع دوم ونتیلاتورهای حرکت مستقیم هستند که در آنها موتور ونتیلاتور مستقیما توسط یک شافت به محود .ونتیلاتور وصل می شود و تغییرات میزان هوادهی در این دستگاه ها با تغییر سرعت موتور امکان پذیر می باشد

صافیها ( فیلتر ) :
در اکثر دستگاه های تهویه و هوا و کوره های هوای گرم در حد فاصل بین قسمت ورودی هوای برگشتی و ونتیلاتور صافی قرار می گیرد . صافیها با انواع اقسام مختلف ساخته شده و به منظور تصفیه هوا از .گرد و خاک و تا حدودی دود به کار برده می شوند

طرح مبدل های حرارتی ( گازی ) :
معمولا قسمت اساسی هر دیگ آب گرم و یا کوره هوای گرم را که محل تبادل .حرارت بین منبع حرارتی و هوای گرم شونده می باشد به نام بدنه اصلی دستگاه و یا مبدل حرارتی می نامند

در مبدل های حرارتی گازی در حالیکه گاز در داخل محفظه مبدل می سوزد ، گازهای حاصل از احتراق از داخل .پوسته مبدل به سمت بالا حرکت کرده و پس از جمع آوری به طرف دودکش هدایت می شوند

طرح مشعلها ( گازی ) :
مشعل های گازی که در دیگ های حرارت مرکزی یا کوره های هوای گرم مورد استفاده :قرار می گیرند دارای انواع و اقسام مختلف بوده ولی به طور کلی می توان آنها را به دو دسته تقسیم کرد :

الف) مشعل گازی آتمسفریک :
این نوع مشعل ها که در محفظه پائینی مبدل حرارتی قرار می گیرند . در مشعل های آتمسفریک نقدار هوای اولیه برای احتراق کامل کافی نبوده و مشعل به هوای بیشتری نیازمند می باشد . لذا مقداری از هوای اضافی از اطراف مشعل وارد محفظه احتراق شده و در نزدیکی سوراخ های زبانه به گاز می .پیوندد و هوای ثانویه نامیده می شود .
طرح پیلوت مشعل :
در مشعل های بزرگ از یک پیلوت که دائما در حال سوختن است برای روشن کردن مشعل استفاده می شود . در واقع پیلوت به جز یک مشعل گاز سوز کوچک نمی باشد که آن نیز از هوای اولیه و ثانویه .برای احتراق استفاده می کنند

ب ) مشعل گازی فشاری :
این مشعل ها که معمولا تمام اتوماتیک هستند طوری طراحی شده اند که هوا شکل ایرودینامیک داشته و مطلوبترین درصد مخلوط هوا و گاز را ایجاد می کند و با داشتن جلوبندی مناسب بهترین .احتراق را دارا می باشند . قبل از راه اندازی مشعل نکات زیر می بایستی کنترل شوند :

خط جریان و وصاله های آب بندی شده شیرها نصب شده و نشتی نداشته باشند

اتصالات الکتریکی به طور صحیح و ایمنی وصل شده باشند

- قبل از باز کردن شیر اصلی گاز دریچه تنظیم هوا را کاملا باز کرده و مشعل را روشن می کنیم تا از صحت کار دستگاه های مشعل اطمینان حاصل نمائیم . بعد دریچه تنظیم هوا را کاملا بسته و پیچ تنظیم کننده را تا آخر به سمت چپ حرکت می دهیم و شیر اصلی گاز را باز کرده فشار گاز ورودی مشعل را اندازه گیری می کنیم . آنگاه .مشعل را روشن می کنیم تا با حداقل ظرفیت مدتی کار کند

مشعل گازوئیلی ( سوخت پاش ) : از نظر کار یک مشعل گازوئیلی با یک مشعل گازی تفاوت زیادی دارد زیرا گاز به صورت آماده جهت احتراق وارد مشعل می شود در صورتیکه گازوئیل برای احتراق کامل می بایستی به صورت ذرات ریزی پودر شود عمل پودر کردن گازوئیل به وسیله یک پمپ که از اعضای اصلی مشعل می باشد انجام می گیرد به این ترتیب که به وسیله این پمپ ، گازوئیل تحت فشار زیاد قرار گرفته و سپس به وسیله یک نازل به صورت پودر به داخل محفظه احتراق پاشیده شده و به شکل یک مخروط شعله وارد مبدل حرارتی می گردد

دستگاه های هوای گرم الکتریکی : از آنجائیکه در دستگاه های هوای گرم الکتریکی عمل احتراق صورت نمی گیرد ، لذا احتیاجی به یک مبدل حرارتی بزرگ و دودکشی جهت انتقال گازهای حاصله نمی باشد . به همین دلیل کوره های هوای گرم برقی شامل یک المان حرارتی از مقاومت الکتریکی محفظه دستگاه ، یک ونتیلاتور و فیلتر می باشند

کاربرد تجهیزات دستگاه های هوای گرم : کلیه کوره های هوای گرم صرف نظر از نوع سوختشان می توانند به یکی از سه طریق زیر به کار گرفته شوند که اختلاف آنها فقط در جهت جریان هوا از داخل دستگاه می باشد . یک جریان هوا از پائین به بالا دو- از بالا به پائین سه- جریان افقی -

در کلیه روش ها هوارسان همیشه بین کانال برگشت هوا و سطح حرارتی قرار گرفته و در مواقعی که از یک کویل سرمایی میز به منظور ایجاد هوای سرد در تابستان استاده می شود این کویل معمولا بین سطح حرارتی و کانال .رفت هوا نصب می شود . فیلتر نیز بین کانال برگشت هوا و ونتیلاتور در محل خود سوار می گردد

طریقه توزیع هوا به اتاق ها : معمولا دریچه های توزیع هوای گرم در محیط ساختمان و در زیر پنجره ها قرار می گیرند . هوای گرم ورودی به اتاق از طریق این دریچه وارد و به سمت بالا حرکت می کند و در مسیر خود هوای سرد جلوی پنجره ها را همراه خود بالا برده و با آن مخلوط می شود . تخلیه و خارج کردن گازها به خارج ساختمان ، عمل بی نهایت مهمی در یک سیستم حرارتی می باشد . این تخلیه به وسیله یک دودکش که به صورت عمودی از محل کوره تا پشت بام ساختمان کشیده می شود انجام می گیرد و از یک لوله فلزی شبیه لوله بخاری .جهت اتصال کوره به دودکش استفاده می شود


شرح وسایل تولید و تبادل و توزیع گرما
منظور از وسایل تبادل گرما ، دستگاه های مختلفی است که در سیستم های مختلف حرارت مرکزی و تهویه گرم به عنوان مولد حرارتی و انتقال حرارت هوا به کار می روند و شامل دیگ رادیاتور کنوکتور و واحدهای با وزش .اجباری می باشد

دیگ :
دیگها که وسیله انتقال حرارت از سوخت مشخصی به سیال معین از راه جدار فلزی می باشند بر حسب نوع سوخت و سیال حرارت گیرنده و شکل ساختمان جنس مصالح مصرفی به انواع و اقسام مختلف تقسیم می .گردند

بر حسب نوع سیال حرارت گیرنده دیگها به دو نوع تقسیم می شوند :

* دیگهای آب گرم
* دیگهای بخار


دیگهای آب گرم :
داخل دیگ فقط آب بوده و سعی بر آن است که به هیچ وجه بخار تولید نشود و لذا درجه حرارت آن به وسیله ترموستات همیشه باید تنظیم شود . دیگ های آب گرم از لحاظ نوع جنس ممکن است فلزی و یا چدنی .باشند

دیگهای بخار :
دیگهای بخار به منظور تهیه بخار است و در داخل دیگ آب و بخار تواما قرار دارند و به وسیله آب نما مقدار آب و بخار در دیگ نشان داده می شوند تقسیم بندی های دیگ بخار مانند دیگهای آب بوده و در نوع .چدنی و فولادی ساخته می شوند

سوخت پاش :
از لحاظ محاسن و مزایایی که سوخت مایع نسبت به سوخت جامد دارد امروزه بیشتر سوخت های .مایع به کار برده می شود و بدین جهت وسایل سوخت پاش روز به روز پیشرفت نموده و همه جا معمول می گردد . سوختهای .مایعی که امروزه مصرف می گردند عبارتند از گازوئیل و نفت سیاه

سوخت پاش ها به سه نوع تقسیم می شوند :

1- فشاری
2- با فشار بخار یا هوا
3- با فشار ضعیف هوا

مشعل گازی :
در این سیستم ، گاز به وسیله یک شیر خودکار با فشار اولیه خود وارد دیگ شده و با هوایی که .همراه آن وارد می شود سوخت تنظیم و مشتعل گشته و در حدود 80 درصد حرارت خود را به دیگ می دهد

رادیاتور :
رادیاتورها تشکیل شده اند از پره های فلزی که بر حسب ظرفیت های مختلف تعدادی از آنها را به هم متصل می کنند و آب یا بخاریکه از داخل آن عبور می کند سطح خارجی آن را گرم و در نتیجه وزش طبیعی هوا و .تشعشع حرارت به محل منتقل می گردد

کنوکنتور :
در کنوکتورها انتقال حرارت بیشتر از طریق وزش انجام می گردد و تشکیل شده است از لوله های پره دار بدین طریق که روی لوله مسی و یا آهنی پره های آلومینیومی و یا آهنی نصب کرده و آن را در جعبه قرار داده .و هوا از قسمت تحتانی آن وارد شده و پس از گرم شدن از بالا خارج می شود

واحدهای گرم کننده :
شامل کویل حرارتی است که تشکیل شده از لوله های پره دار به طوریکه موازی یک ردیفه و چند ردیفه متباین که در مقابل ونتیلاتوری قرار می گیرند و انتقال حرارتی از راه وزش اجباری در آن صورت .می گیرد

سوخت ها :
به طور کلی تمام اجسامی که در اثر ترکیب با اکسیژن تولید حرارت می کنند سوخت می باشند سوخت هایی که در صنعت به کار می روند به صورت جامد ، مایع و یا گاز می باشند که از عناصری مانند کربن .هیدروژن گوگرد اکسیژن و غیره تشکیل شده اند

سوخت های جامد مانند کک ، آنتراسیت لینیت ، تورب ، چوب و ذغال و غیره با عوامل زیر مشخص می شوند

.درصد ترکیب سوختها که مقدار کربن هیدروژن ، اکسیژن و ازت را نشان می دهد

قدرت حرارتی سوخت یعنی مقدار حرارتی که در اثر احتراق کامل kg1 سوخت ایجار می شود مقدار خاکستر ـ .مقدار آب ـ مقدار گوگرد

- سوخت های مایع از تقطیر نفت خام به دست می آید که بر حسب غلظت و وسیکوزیته به انواع مختلف تقسیم می شود . قدرت حرارتی و سایر مشخصات این سوخت ها متفاوت بوده و اغلب این سوخت ها در درجه حرارت معمولی مشتعل نشده و برای اشتعال ، آنان را به صورت پودر در آورده و یا در درجات حرارت بالا مشتعل می .کنند

اقدامات بهینه سازی در طراحی تاسیسات ساختمان ها

در جهت افزایش کارایی سیستم های تاسیساتی و کاهش مصرف سوخت در ساختمان ها تمهیدات ذیل پیشنهاد میگردد :

عایق بندی حرارتی لوله های رفت و برگشت : این عایق بندی شامل لوله های آب گرم مصرفی و لوله های حامل - سیال
گرم / سرد می باشد و باعث جهت گرمایش / سرمایش محیط می شوند . عایق حرارتی بر روی لوله های رفت و .برگشت اعمال می گردد و حداقل ضخامت عایق ، 2 سانتیمتر است

عایق بندی حرارتی کانال های هوا : کانال های هوا ( هوای گرم و هوای سرد ) بایستی با حداقل ضخامت 2 - (سانتیمتر پوشیده شود . به سبب ایجاد شرایط بهداشتی و زیست محیطی استفاده از نوار کانال و بتونه ( یا ماستیک .توصیه می شود :

استفاده از مشعل های استاندارد
نصب شیرهای رادیاتور مناسب ( کاملا باز و کاملا بسته شوند ) جهت کنترل گرمایش فضاها و استفاده حداکثر - از ظرفیت گرمایی سیال حامل انرژی بایست از شیرهای رادیاتوری استفاده نمود که کاملا در حالت های باز و .بسته قرار می گیرند

عایق بندی حرارتی منابع دوجداره ، منابع کویل دار منابع انبساط و کنوکتورها منابع دوجداره و منابع کویل دار که رای گرمایش آب گرم مصرفی به کار می آیند و نیز کنوکتورها رفت و برگشت و منابع انبساط باید به طور .پیوسته با لوله های ورودی و خروجی با عایق حرارتی ( حداقل ضخامت 2 سانتیمتر ) و بتونه عایف بندی شوند

استفاده از چیلرهای جذبی بجای تراکمی در کاربردهای با ظرفیت بیش از 200 تن تبرید ، این سیستم برای - .مجموعه مسکونی با سطح زیربنای بیش از 6000 مترمربع توصیه می شود

در اجرای تاسیسات سرمایشی ( چیلر ) کمپرسور زیرسایه و سقف و ترجیحا در شمال ساختمان و دور از اتاق - خواب قرارمی گیرد .

استفاده از هوای برگشتی و تعبیه کانال برگشت هوا در طراحی سیستم های تهویه مطبوع در ساختمان مسکونی - هواکش ها در سمت ، پشت به باد در ساختمان قرار داده می شود -

استفاده از سختی گیر

در سیستم های تاسیساتی و خصوصا در مکان هایی که آب دارای املاح بیش از حد استاندارد است استفاده از سختی گیر برای آب کل ساختمان توصیه می شود . استفاده از سختی گیر هم از بعد بهداشتی آب مصرفی و هم از بعد جلوگیری از رسوب املاح در لوله های سیستم تاسیسات و مجاری آب دیگ و منابع دوجداره و استفاده حداکثر .از ظرفیت آنها انجام می گیرد .

* نصب رادیاتور و فن کویل استاندارد با راندمان بالا
* نصب رادیاتور و فن کویل در زیر پنجره ها
* نصب ترموستات بر روی دیگ
* استفاده از ترموستات در دو حالت سرمایش و گرمایش در ساختمان
* .عایق بندی حرارتی دیگها باید با حداقل ضخامت 3 سانتیمتر ، عایق بندی شوند
* تجهیز سیستم لوله کشی آب گرم معدنی به لوله برگشت آب گرم با عایق بندی مناسب
* استفاده از الکتروپمپ های مناسب از نظر ظرفیت و راندمان برای گردش آب
* آب بندی شیرهای آب
* تعبیه شیرفلکه مجزا برای هر واحد ساختمانی آب گرم و آب سرد