در سيستم هاي تهويه مطبوع براي توليد بخار معمولا ً از ديگ هاي فولادي استفاده مي كنند. ديگ هاي فولادي كه مي توانند فشارهاي نسبتاً بالايي را تحمل كنند به دو گروه تقسيم بندي مي شوند :

1- ديگ هايي كه از داخل لوله هاي آن ها گاز احتراقي عبور مي كند و آب در خارج از لوله قرار دارد.

2- ديگ هايي كه در داخل لوله هاي آن آب و در خارج از لوله ها گازهاي داغ حاصل از احتراق قرار مي گيرد. در تهويه مطبوع اغلب از گروه دوم اين نوع ديگ ها استفاده مي شود. اجزاء مهم ديگ فولادي عبارت است از كوره يا محفظه قابل احتراق ، لوله هاي عبور آب يا گازهاي حاصل از احتراق ، مشعل ، پمپ آب تغذيه ديگ ، شيريكطرفه آب تغذيه ديگ ، شير تخليه ، شيرهاي اطمينان ، درب جلو ، شيرهاي اصلي بخار ، آب نما ، شير فشار شكن ، درب عقب ، فلنج عقب ، شاسي ، تابلو برق ، جعبه دود جلو ، جعبه دود عقب و غيره.

بخار به شكل هاي مختلفي توليد مي شود : بخار اشباع بخاري است كه در مجاورت آب توليد مي شود ، بخار مرطوب بخاري است كه با خود قطرات آب را حمل مي كند ، بخار اشباع خشك بخاري است در دماي 100 درجه سانتيگراد كه حاوي هيچ مقدار از قطرات آب نباشد ( اين حالت ، حالت ايده آل از بخار است كه در عمل هرگز وجود ندارد)بخار

فوق گرم سوپر هيت بخاري است كه پس از ترك ديگ ، مولد آن حرارت ديده باشد. بخار در فشار پايين داراي گرماي نهان بيشتري نسبت به حالت فشار بالا است. بخار فشار پايين داراي گرماي نهان بيشتري نسبت به بخار فشار بالا است. بخار با فشار پايين توليد صداي كمتري كرده و فرسودگي كمتري در شيرها و وسايل ديگر ايجاد ميكند. در مسيرهاي طولاني براي غلبه بر اصطكاك از بخار با فشار بالاتر استفاده مي شود.

آبي كه براي تغذيه ديگ بخار استفاده مي شود بايد بدون سختي بوده و همچنين با افزودن مواد شيميايي احياءكننده از خاصيت اكسيد كنندگي آن نيز جلوگيري شود. اكسيژن محلول در آب موجب زنگ زدگي سطوح فلزات داخلي به ويژه لوله هاي مي شود. تصفيه داخلي با افزودن دائمي مواد شيميايي براي ته نشين كردن املاح آب و واكنش اكسيژن غير محلول انجام مي گيرد. اكسيژن غير محلول در آب را مي توان با اضافه كردن سولفيت سديم، تانين يا مخلوط آن ها از بين برد. PH آب بايد حداقل 5/8 باشد. سختي آب تغذيه ديگ آب مقطر ppm 5 است.

در ابتداي راه اندازي ديگ بخشي از آن از آب خالي بوده و در بالاي ديگ هوا وجود دارد. با گرم شدن آب و رسيدن به دماي 100 درجه سانتي گراد ، بخار توليد شده هوا را به طرف جلو و به سمت وسايل مصرف كننده حرارت ميراند. هواي سيستم به وسيله وسايل پخش حرارت از سيستم خارج و جاي آن را هوا پر مي كند. چون هوا از بخار در فشارهاي پايين سنگين تر است ، شيرهاي هواگير در قسمت پايين وسايل پخش حرارت نصب مي شود.

فشار ديگ هاي بخار نسبتاً بالا است. بنابراين در مسير لوله خروجي ديگ و با استفاده از شيرهاي فشار شكن ، فشار بخار را مناسب وسايل استريل ( در بيمارستان ها ) ، دستگاههاي هواساز ، مبدل هاي حرارتي ، رختشويخانه ها و غيره تنظيم مي كنند. ديگ هاي بخار به دو شير اطمينان مجهز مي باشند تا اطمينان بيشتري به دست آيد. همچنين ، بعد از ديگ هاي بخار مخزني به نام مخزن تخليه قرار داده مي شود كه از طريق آن قسمتي از اب داخل سيستم را كه داري ذرات جامد زيادي مي باشد ، خارج مي كند.

سيستم هاي گرمايش با بخار

طبقه بندي از نظر فشار

سيستم هاي گرمايش با بخار از نظر فشار نسبي بخار مي توانند به صورت ذيل طبقه بندي شوند :

1- سيستم هاي با فشار بالا ( فشار بخار 100 پاوند بر اينچ مربع به بالا)

2- سيستم هاي با فشار متوسط ( فشار بخار بين 15 تا 100 پاوند بر اينچ مربع )

3- سيستم هاي با فشار پايين ( فشار بخار بين صفر تا 15 پاوند بر اينچ مربع )

4- سيستم هاي بخار خلاء تا 15 پاوند بر اينچ مربع

5- سيستم هاي خلاء ( با پمپ خلاء ) خلاء تا 15 پاوند بر اينچ مربع

از سه سيستم اول ، سيستم با فشار متوسط در ساختمان هاي معمولي متداول تر است. در ساختمان هاي بلند از سيستم هاي شماره 1 و 2 استفاده مي شود. در سيستم هاي خلاء با پمپ ، بخار مانند سيستم هاي ديگر وارد لوله رفت مي شود ، اما در لوله برگشت بوسيله پمپ ، خلاء ايجاد مي شود. اين سيستم در مورد ساختمان هاي بزرگ به طور وسيعي اجرا شده است.

طبقه بندي از نظر لوله كشي

شبكه هاي لوله كشي بخار را مي توان به صورت زير طبقه بندي كرد :

1- شبكه يك لوله اي ( كه براي سيستم هاي كوچك گرمايش با بخار استفاده مي شود. )

2- شبكه دو لوله اي

در شبكه يك لوله اي ، رفت بخار به وسيله پخش حرارت و برگشت بخار تقطير شده به سمت ديگ در يك لوله انجام مي شود. در اين سيستم جهت حركت قطرات آب در خلاف جهت حركت بخار در لوله است. بنابراين در سيستم يك لوله اي لازم است شيب لوله بخار به طرف ديگ باشد و معمولاً قطر لوله در سيستم يك لوله اي بزرگتر از قطر لوله در حالت دو لوله اي است در شبكه دو لوله اي در يك لوله فقط بخار و در يك لوله فقط آب تقطير شده وجود دارد.

1- برگشت ثقلي : كه در آن بخار تقطير شده بوسيله نيروي ثقل به ديگ باز مي گردد.

2- برگشت مكانيكي : كه در آن بخار تقطير شده به وسيله پمپ به ديگ برگشت داده مي شود.

در تهويه مطبوع سيستم برگشت مكانيكي متداول تر است. به ويژه ، اگر ارتفاع پايين ترين وسيله پخش حرارت از سطح آزاد آب ديگ كمتر از 2 فوت باشد ، از سيستم مكانيكي استفاده مي شود. در اين حالت ، معمولاً آب برگشتي وارد مخزن شده و سپس به وسيله پمپ به ديگ فرستاده مي شود.

سيستم برگشت مكانيكي نياز به يك مخزن آب تقطير شده كه پايين تر از همه وسايل مصرف كننده حرارت است، احتياج دارد .

درشبكه دو لوله اي كه مي تواند براي سيستم هاي بخار با فشار پايين ، متوسط و بالا استفاده شود ، لوله اصلي رفت بخار معمولاً در زير سقف موتور خانه ( زير زمين ) دور زده و از آن انشعاب هاي لازم گرفته مي شود.

لوله اصلي برگشت آب تقطير شده پايين تر از لوله اصلي بخار قرار گرفته و لوله هاي برگشت آب تقطير شده از جمله رايزرها به آن متصل مي شود.

در اين نوع از شبكه ها ، بخش هاي افقي لوله اصلي رفت بخار بايد به طرف وسايل پخش حرارت شيب داشته باشد ، به طوري كه جهت حركت بخار و آب تقطير شده شبيه به هم باشد. در مسير لوله اصلي رفت بخار ، هر جا كه در آن امتداد قائم مسير پيدا مي كند ، بايستي در پايين لوله قائم پيش بيني هاي لازم براي تخليه بخار تقطير شده در لوله افقي قبل از آن و نيز در لوله قائم آن نقطه به عمل آيد. انتهاي لوله رفت بخار نيز از طريق يك تله بخار به لوله آب تقطير شده متصل مي شود.

در لوله ها معمولاً بخار با سرعت هاي بالا ( 24 تا 36 متر بر ثانيه ) و دماي 100 تا 198 درجه سانتي گراد جريان دارد. با توجه به سرعت زياد بخار اغلب قطر لوله هاي بخار كوچكتر از قطر لوله هاي آب داغ است و براي جلوگيري از شوك بايد سيستم به گونه اي طراحي شود كه از جمع شدن آب در داخل لوله جلوگيري شود. همچنين به علت عبور بخار از داخل لوله ها دماي لوله ها افزايش قابل توجهي پيدا مي كند بايد پيش بيني هاي لازم جهت انبساط لوله ها و استفاده از تكيه گاههاي مناسب صورت گيرد. بعد از هر وسيله مصرف كننده بخار ، يك تله بخار ، يك صافي و يك شير قرار مي گيرد كه براي اينها يك مسير باي پاس در نظر گرفته مي شود.

سطح تراز لوله اصلي رفت بخار نبايد پايين تر از سطح تراز آب ديگ باشد. لوله برگشت اصلي مي تواند در سطحي پايين تر از سطح آب ديگ يا بالاتر از آن به ديگ متصل شود. حالت اول را برگشت مرطوب و حالت دوم را برگشت خشك مي نامند. اين طبقه بندي مهم است زيرا چگونگي اتصال رايزرها به لوله برگشتي اصلي در دو حالت مذكور متفاوت خواهد بود. برخلاف لوله اصلي رفت بخار ، لوله اصلي برگشت آب بايد به سمت ديگ ( يا مخزن آب تقطير شده ) شيب داشته باشد. بايد سعي شود كه بخار در رايزر برگشت وجود نداشته باشد ، و بنابراين تلاش مي شود بخار در رايزر به طريقي از بين برود.

لوله اصلي رفت بخار مي تواند ، چنانكه در بالا گفته شد ، در پايين ساختمان دور زده و از آن انشعاب قائم به طرف بالا ( رايزر ) گرفته شود و يا لوله اصلي به بالاي ساختمان برده شود و سپس به طرف پايين انشعاب گرفته شود. حالت اول را تغذيه از پايين و حالت دوم را تغذيه از بالا مي نامند. در هر دو حالت لازم است كه لوله اصلي برگشت در پايين ساختمان قرار گيرد

برآورد مصرف بخار

ابتدا مواردي را كه بايد براي تهيه نقشه هاي مقدماتي شبكه بخار و كندانس براي يك پروژه انجام شوند بشرح زير مي باشند :

1- تعيين مصرف كننده ها اعم از ماشين آلات يا مبدل هاي حرارتي و نظاير آن روي نقشه سالن مورد نظر كه آرايش ماشين آلات نيز در آن مشخص شده است.

2- تعيين مسير عبور لوله ها كه با توجه به وضعيت ساختمان و موانعي كه در مسير قرار دارد و اسكلت ساختمان و محل دفاتر و تعيين جهت شيب لوله ها

3- ترسيم مسير لوله ها و اتصال به كليه مصرف كننده ها

4- اضافه كردن تجهيزات شبكه مثل حلقه هاي انبساط درز و آبگيرها و شيرهاي فشار شكن و.......

پس از انجام مراحل چهار گانه فوق نقشه براي تعيين قطر لوله ها آماده مي باشد.

برآورد مصرف بخار ماشين آلات

براي تعيين ميزان مصرف بخار ماشين آلات بايد از كمپاني هاي سازنده موارد ذيل استعلام گردد :

1- مقدار مصرف بخار

2- فشار بخار

3- قطر لوله بخار ماشين

4- مقدار توليد آب كندانس

5- قطر لوله كندانس ماشين

6- نقشه شماتيك ماشين كه محل انشعاب مثل بخار و كندانس و غيره روي آن مشخص شده باشد ( البته اگر ماشين مصارف آب و هواي فشرده و غيره دارد تمام اين موارد بايد يكجا از سازنده استعلام شود )

برآورد مصرف مبدل هاي حرارتي و غيره

براي تعيين ميزان بخار مصرفي مبدل هاي حرارتي بايد ابتدا مقار انرژي حرارتي كه مبدل بايد تأمين كند محاسبه گردد كه اين مورد با محاسبات گرمايش و آبگرم و نظاير آن بدست مي آيد سپس مقدار اين انرژي بايد به آنتالپي بخار با فشار مورد نظر تقسيم گردد تا مقدار بخار مشخص گردد.



درج اطلاعات روي نقشه مقدماتي

مقدار مصرف بخار و آب كندانس كليه ماشين آلات و مبدل ها بايد روي آن ها در نقشه مقدماتي نوشته شود همچنين فشار بخار هر مصرف كننده و قطر انشعابات مصرف كننده ها نيز بايد روي آن ها درج گردد. سپس بايد که



مقدار بخار هر خط اصلي كه مجموعه اي از مصرف كننده ها ( دو يا بيشتر ) را تغذيه مي كند روي خط مربوطه نوشته و نيز فشار بخار روي آن قيد گردد

برآورد توليد آب كندانس ( بخار تقطير شده )

آب كندانس يا توسط خطوط لوله در اثر تبادل با محيط اطراف آن و يا توسط مصرف كننده ها توليد مي گردد كه در زير به يك سري از آنها و ميزان توليد آب كندانس بدليل ساختمان خاص آن ها اشاره مي شود.

لوله هاي اصلي بخار

در لوله هاي اصلي بخار ، در هنگام ورود بخار به آن ها براي شروع كار شبكه آب كندانس بيشتري نسبت به حالت در حال كار شبكه توليد مي كنند كه به آن ( Warm UP ) يا زمين شروع به كار شبكه مي گويند. مقدار آب كندانس در زمان شروع به كار شبكه بستگي به مدت زماني دارد كه لوله ها از حالت سر به حالت عادي مي رسند كه معمولاً اين مدت زمان را 20 تا 30 دقيقه در نظر مي گيرند.

مقدار آب كندانس در زمان شروع به كار شبكه از رابطه زير به دست مي آيد :



Q=[W.(T-t)Sp.60]/[L.M]

که در ان

Q = مقدار آب كندانس بر حسب پاوند در ساعت و يا كيلوگرم در ساعت

T= درجه حرارت بخار برحسب درجه فارنهايت و يا درجه سيلسيوس

L = حرارت نهان بخار برحسب بي تي يو بر پاوند و يا كيلوژول بر كيلو گرم

W= وزن لوله و كليه اتصالات در مسيرهاي اصلي برحسب پاوند و يا كيلوگرم

t = درجه حرارت در اطراف لوله برحسب درجه فارنهايت و يا درجه سيلسيوس

m = زمان شروع كار شبكه بر حسب دقيقه

SP = حرارت ويژه فولاد برحسب 117/0 بي تي يو بر پاوند درجه فارنهايت و يا 4/0 كيلو ژول بر كيلوگرم درجه سيلسيوس