تحقیق مقاله سیستم های حرارتی و برودتی

گرم کردن آب با برق

در حال حاضر هزینه گرم کردن آب با برق گرانتر از هزینه گرمایی سوختهای دیگر تمام می شود و در زمان استقرار آبگرمکنهای برقی باید به مسئله حفظ گرما توجه کرد . در این رابطه باید نکات زیر را مورد توجه قرارداد:

1- منبع ذخیره آب گرم را باید به ضخامت حداقل mm 50 – ترجیحاً mm 75- با یک ماده  عایق خوب به طور کامل عایق بندی کرد.

2- آب گرم نباید در لوله هایا رادیاتورهای حوله خشک کن گردش داشته باشد.

3- طول لوله های نقاط تخلیه به ویژه در سینکهای ظرفشویی باید به حداقل کاهش یابد.

4- از گردش آب تک لوله ای در لوله های آب گرم یا لوله های هواکش باید جلوگیری کرد.

5- با عدم عایق بندی بخشی از منبع آب گرم نباید امکان گرم شدن گنجه های لباس خشک کن را فراهم ساخت.

6- یک ترموستات موثر باید کنترل دمای آب را در دمای حداکثر oc 60 برای آب سخت موقت و حداکثر oc 71 برای آب سبک بر عهده داشته باشد دمای پایین تر آب سخت موقت به نحو چشمگیریی از میزان رسوب آهک می کاهد.

آبگرمکنهای برقی نوع فشاری :

این آبگرمکنها همواره باید از طریق مخزن ذخیره آب سرد تغذیه شوند. ظرفیت آبگرمکنهای نوع فشاری از 50 تا 450 لیتر متفاوت است. یکی از مفیدترین این آبگرمکنها ، آبگرمکن زیرسینکی  نام دارد که این آبگرمکن به دو  المنت گرمایی مجهز است، یکی از المنتها در نزدیکی سطح فوقانی قرار دارد که حدود 23 لیتر آب گرم را برای مصرف عمومی حفظ می کند . المنت تحتانی زمانی گرم می شود که به مقادیر بیشتری آب گرم جهت وانها یا رختشویی احتیاج باشد . این آبگرمکن از توانایی کافی جهت تامین آب گرم یک خانه کوچک برخوردار است.

برای استفاده از این آبگرمکن در بلوکهای ساختمانی باید در هر طبقه یک مخزن ذخیره آب سرد مستقر کرد و لوله کشی را همانند لوله کشی یک خانه انجام داد. برای صرفه جویی در هزینه مخازن جداگانه ذخیره آب سرد، آبگرمکنها را می توان از طریق یک مخزن در سطح بام تغذیه کرد انضعاب نغذیه آب سرد هر ابگرمکن باید از سطح بالاتری نسبت به قسمتهای فوقانی آبگرمکن گرفته شود، زیرا این امر از کشیده شدن آب آبگرمکن بالاتر به  داخل آبگرمکنهای پایین تر جلوگیری می کند وجود یک لوله هواکش بر روی لوله تغذیه آب سرد نیز از مکیده شدن آب گرم از آبگرمکن فوقانی به آبگرمکنهای تحتانی در زمان بسته بودن شیر قطع جریان جلوگیری می کند.

آبگرمکنهای برقی نوع مخزنی :

 این آبگرمکنها با ظرفیت آب گرم 23 تا 136 لیتر تولید می شوند. ابگرمکنها را می توان به طور مستقیم از لوله اصلی آب سرد یا از یک مخزن ذخیره تغذیه کرد. با باز کردن یکی از شیرهای آب گرم جای خود را به آب سرد مخزن می دهد و چون ارتفاع آب کم است میزان جریان نیز محدود خواهد بود.

در شکل 14-2 استقرار یک آبگرمکن برقی نوع مخزنی برای یم خانه نشان داده شده است . چون مخزن آب سرد کوچک است ، آب سرد شیرها به طور مستقیم از لوله اصلی تامین می گردد.

شکل 15-2 استقرار آبگرمکن برقی نوع مخزنی را در یک بلوک ساختمانی نشان می دهد که در آن سازمان آب تامین آب سرد وانها ، دستشویی ها و توالتها را به طور مستقیم از لوله اصلی مجاز نمی داند در این حالت مخزن ذخیره آب سرد کار تغذیه لوازم بهداشتی و ابگرمکن نوع مخزنی را نمی داند در این حالت مخزن ذخیره آب سرد کار تغذیه لوازم بهداشتی و آبگرمکن نوع مخزنی را انجام می دهد . لوله هواکش روی لوله تغذیه آب سرد به همان منظوری مورد استفاده قرار می گیرد که در مورد استقرار آبگرمکن برقی فشاری توضیح داده شد.

آبگرمکنهای برقی نوع باز – خروجی

این آبگرمکنها با ظرفیتهای 6 تا 136 لیتر عرضه می شوند و همانند آبگرمکن برقی نوع مخزنی آب سرد آنها را می توان به طور مستقیم از لوله اصلی یا  از مخزن ذخیره تامین کرد این آبگرمکنها در بالای وان ، دستشویی، سینک یا ماشین لباسشویی نصب می شوند و از یک آبگرمکن می توان برای تامین آب گرم دو دستشویی یا سینک ظرفشویی استفاده کرد. برای جلوگیری از چکه آب از طریق خروجی در اثر انبساط ناشی از گرم شدن از یک وسیله ضد چکه استفاده می شود. سپر روی لوله تغذیه آب سرد ورودی با آب درون آبگرمکن جلوگیری می کند.

آبگرمکنهای برقی نوع آنی یا لحظه ای

این آبگرمکنها برای اتصال مستقیم به لوله اصلی آب سرد طراحی شده اند و برای جلوگیری از روشن شدن المنت پیش از جریان آب یا برعکس به یک کلید فشاری مجهزاند. یک فیوز حرارتی نیز از گرم شدن بیش از حد آب جلوگیری می کند. آبگرمکنهای برقی دوش با توان مصرفی kw 6 آب گرم پیوسته ای را با دمای مناسب دوش با میزان تقریباً 3 لیتر در دقیقه تامین می کنند. آبگرمکن برقی دستشویی با توان مصرفی kw3 آب گرم پیوسته ای را با دمای مناسب دستشویی با میزان تقریبا 4/1 لیتر در دقیقه تامین می کند.

آبگرمکنهای گازی

  آبگرمکنهای گازی بر سه نوعند : آنی یا لحظه ای ، ذخیره ای و گردشی.

آبگرمکن های آنی یا لحظه ای

 این آبگرمکن ها آب گرم لحظه ای روز یا شب را تامین می کنند، در این حالت آب در ضمن عبور از میان یک مبدل حرارتی لوله ای پره دار گرم می شود. آبگرمکنهای گازی لحظه ای به چهاردسته تقسیم می شوند:

 1- آبگرمکن سینکی یک یا چند نقطه ای برای تامین آب گرم یک سینک یا دستشویی یا یک سینک و دستشویی نزدیک به هم . این آبگرمکن ها به یک خروجی لوله ای گردان مجهز اند.

2- آبگرمکن وانی ، در این مورد یک خروجی گردان میتواند علاوه بر وان آب یک دستشویی را نیز تامین  کند.

3- آبگرمکن آب جوش که آب گرم یا جوشان مورد نیاز  آشامیدن را تامین می کند و برای اعلام جوش آمدن آب به یک سوت مجهز است.

4- آبگرمکن های چند نقطه ای آب گرم برای وان، دستشویی و سینک فراهم می سازند و یا از آنها می توان در ساختمانهای بزرگتر برای چند دستشویی یا سینک ظرفشویی استفاده کرد.

در ش 18-2 جزئیات یک ابگرمکن لحظه ای چند نقطه ای نشان داده شده  است که به ترتیب زیر عمل می کند :  زمانی که یک شیر آب گرم باز می شود، آب از طریق لوله ونتوری جریان می یابد که با ایجاد فشار ناهمسان بر روی دیافراگم انعطاف پذیر موجب باز شدن سوپاپ اصلی گاز می شود. سپس مشعلها روشن می شوند و آب سرد با عبور از میان مبدل حرارتی لوله ای پرده دارد پیش از ترک آبگرمکن گرم می شود. وسیله  قطع شعله در صورت خاموش شدن شعله پیلوت ، جریان گاز مشعلها را قطع می کند . این آبگرمکن که می تواند از نوع دودکش تعادلی باشد در هر دقیقه 6/5 لیتر آب تحویل می دهد ودمای آب می تواند به 38 نیز افزایش یابد.

در ش 19-2 روش استقرار آبگرمکن در یک خانه نشان داده شده است. ارتفاع آب در بالای آبگرمکن نباید از m 3 کمتر باشد . شکل 20-2 روش نصب آبگرمکن را در یک سیستم آب گرم موجود نشان می دهد برای گرفتن آب گرم از آبگرمکن باید شیر A بسته و شیر B باز باشد.

آبگرمکنهای ذخیره ای

دراین نوع آبگرمکن آب گرم در یک منبع مسی عایق بندی شده ذخیره می شود . آبگرمکنهای  ذخیره ای بر دو نوعند:

آبگرمکن سینکی که به یک خروجی لوله ای گردان مجهز است و معمولا 9 تا 23 لیتر ظرفیت دارد.

آبگرمکن  ذخیره ای چند نقطه ای که همانند آبگرمکن لحظه ای چند نقطه ای می تواند آب گرم وان، دستشویی و سینک را همانند 22-2 تامین کند. ظرفیت معمول این آبگرمکنها 114 لیتر است اما آبگرمکنهایی با ظرفیتهای دیگر نیز وجود دارد.

آبگرمکن گردشی

این نوع آبگرمکن باید به لوله های ورود و خروج مخصوص به خود مجهز باشد که به منبع ذخیره متصل می شوند . آبگرمکن ممکن است ش 23-2 تنها وسیله تامین آب گرم باشد در صورت امکان آبگرمکن را باید نزدیک به سینک ظرفشویی نصب کرد اما آن را می توان در گنجه لباس خشک  کن نیز قرار داد. در ش  24-2 روش استقرار آبگرمکن در سیستم آب گرم موجود  جهت تقویت دیگ بخار یا به عنوان وسیله ای برای گرم کردن آب در تابستان نشان داده شده است. یک شیر صرفه جویی سه راهه با فراهم ساختن امکان بستن لوله برگشت سطح پایین موجب می شود تا مقدار کوچکی از آب برای مصرف سینک ظرفشویی و دستشویی گرم شود. زمانی که اب گرم برای وان یا لباسشویی مورد نیاز است، با بستن لوله برگشت سطح بالا و باز کردن لوله برگشت سطح پایین امکان گرم شدن تمامی آب موجود در منبع فراهم می گردد. در جدول 5-2 مقایسه ای از سیستمهای آب گرم مرکزی و آبگرمکنهای واحد برقی و گازی ارائه شده است.

   سیستمها

  زمانی که برای سیستمهای گرمایی از آب گرم کم فشار استفاده می شود، دمای آب درلوله رفت زیر نقطه جوش و معمولا در حدود 80 و در لوله برگشت بین 60 تا 70 درجه است.

آب ظرفیت گرمایی ویژه بالایی دارد (KJ?kgk  2/4 ) و با وجودی که گرم کردن آن نسبت به دیگر واسطه های گرمایی دشوارتر است، اما از طریق آن می توان مقدار گرمایی بیشتری را به کمک لوله هایی با قطر نسبتا کم از دیگ بخار به وسایل انتشار گرما منتقل کرد. هرچه دمای آب بیشتر باشد به همان میزان مقدار گرمای بیشتری منتقل می گردد، اما مقداری از این گرما منتقل کرد. هر چه دمای آب بیشتر باشد به همان میزان مقدار گرمای بیشتری منتقل می گردد، اما مقداری از این گرما از طریق اتلاف گرمایی لوله کشی از دست می رود. در ضمن این دمای بالا می تواند موجب آسیب دیدن افراد در تماس با رادیاتورها و غیره شود و در این مورد باید تدابیر ویژه ای اتخاذ کرد.

آسایش حرارتی، منتشر کننده های گرمایی آب گرم و بخار

آسایش حرارتی

آسایش حرارتی بدن انسان تحت تأثیر عوامل  زیر قرار دارد:

1- اتلاف گرمای بدن به روش تابشی از طریق لباس و سطح نمایان پوست به محیط سردتر اطراف

2- اتلاف گرمای بدن به روش همرفتی از طریق لباس و سطح نمایان پوست در نتیجه تماس با هوای اطراف که دمایی بسیار پایین تر از دمای بدن دارد.

3- اتلاف گرمای بدن به خاطر تبخیر آب از سطح پوست در نتیجه تعرق

اتلاف گرمایی معمول بدن از این سه طریق به طور تقریبی عبارت است از:

تابشی                          45 درصد

همرفتی                       30 درصد

تبخیر                          25 درصد

برای حفظ دمای طبیعی بدن، این اتلاف گرمایی باید با گرمای جذب شده متوازن شود. در صورت عدم  وجود گرمای کافی از خورشید یا گرمای جذب شده از داخل ساختمان از طریق روشنایی، افراد یا ماشینها، گرمای لازم باید از طریق منتشر کننده های گرمایی تامین گردد. بنابراین برای انواع مختلف فعالیتهای انسانی باید پیش بینی صحیحی از گرمای تابشی و همرفتی به عمل آید تا مناسب ترین گرمای مصنوعی ایجاد شود.

میزان  اتلاف گرمای بدن را می توان به روشهای زیر کنترل کرد:

تابشی – توسط دمای تابشی سطوح محیطی.

همرفتی – به کمک دما و سرعت هوا .

تبخیر – توسط رطوبت نسبی و سرعت هوا

هدف از منتشر کننده های گرمایی حفظ شرایط متوسط دمای تابشی ، سرعت و دمای هوا به صورتی اقتصادی است تا توازن مناسبی میان سه روش اتلاف گرمای بدن به وجود آید با وجودی  که منتشر کننده های گرمایی ، گرمای تابشی و همرفتی را فراهم می سازند ، برای کنترل صحیح زطوبت نسبی وجود یک سیستم تهویه مطبوع ضرورت دارد که در فصل 6 شرح داده خواهد شد.

در ش 12-3 چگونگی توازن میان جذب و از دست رفتن گرمای بدن فرد داخل اتاق و همچنین جذب و اتلاف گرمای خارجی نشان داده شده است.

منتشر کننده های آب گرم و بخار

یک سیستم حرارت مرکزی آب گرم دارای سه جزء اصلی است:

دستگاه دیگ بخار برای ایجاد گرما

مدار توزیع گرما

منتشر کننده های گرمایی

انواع اصلی منتشر کننده های گرمایی مورد استفاده سیستمهای حرارت مرکزی آب گرم عبارتند از:

رادیاتورها

این رادیاتورها در انواع ستونی، بیمارستانی یا پانلی از فولاد یا چدن ساخته می شوند.

رادیاتورهای فولادی که از پرسکاری و جوش کردن ورقهای فولادی نازک به یکدیگر ساخته می شوند ، از ظاهر جدیدی برخوردارند و به طور وسیعی در سیستمهای گرمایی خانه ها و آپارتمانها مورد استفاده قرار می گیرند. رادیاتورهای چدنی حجیم تر و سنگین تراند، اما در مقابل استفاده های خشن در مدارس، بیمارستان ها و کارخانجات مقاومت بیشتری از خود نشان میدهند.

در صورت نصب رادیاتور در جلوی دیوار، به خاطر بلند شدن ذرات غبار از کف اتقا در نتیجه جریان همرفتی، دیوار بالای رادیاتور لک می شود. برای جلوگیری از این امر باید در فاصله mm 76 بالای رادیاتور یک طاقچه نصب کرد و محل اتصال آن را به دیوار کاملاً مسدود ساخت، د رغیر این صورت در بالای طاقچه لکهای سیاه ظاهر می شود. برای جلوگیری از ایجاد لکهای سیاه در دو طرف طاقچه، باید جوانب آن را با صفحات انتهایی مسدود ساخت.

رنگ کاری رادیاتورها: استفاده از رنگ های متالیک (فلزی) از میزان گرمای منتشر شده از رادیاتورها می کاهد، بهترین سطح تابشی رنگ سیاه مات است. در مورد رنگهای غیرمتالیک از هر رنگی می توان استفاده کرد، زیرا این رنگهاتاثیر قابل توجهی بر میزان گرمای تابشی منتشر شده از رادیاتورها باقی نمی گذارند. اصطلاح «رادیاتور» گمراه کننده است، زیرا با وجودی که گرما به روش تابشی منتقل می گردد، درصد زیادی از گرما بسته به نوع رادیاتور مورد استفاده به روش همرفتی منتقل می شود.