دیگ چگالشی در حال حاضر پیشرفته ترین فناوری و بالاترین سطح عملکرد را در زمینه دیگ را دارند، همچنین عملکرد آنها تقریباً به طور کامل بر پایه گاز طبیعی می باشد که بیشتر از متان تشکیل شده است. در صورت عدم دسترسی به گاز طبیعی (به عنوان مثال در صورت عدم دسترسی به شبکه گاز طبیعی) گزینه دوم سوخت LPG است که در برخی مطالعات مورد توجه قرار گرفته است.
همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، ایده فناوری چگالش مربوط به متراکم کردن بخارهای آب موجود در دودکش و بازیابی گرمای نهان آنهاست. بنابراین راندمان بویلر چگالشی در مقایسه با دیگ متداول گازسوز حداقل 30-20 درصد افزایش می یابد. این مسئله به دمای آب برگشتی بستگی دارد (هرچه دما پایینتر باشد، عملکرد بالاتر است) که البته در طول فصل گرم متفاوت است. مطالعاتی كه در شرايط معمولی روسيه مركزی انجام شده، نشان ميدهد كه ديگ چگالشی در فصل گرما فقط 30% تا 60٪ از كل زمان را كار میكند. با درنظرگرفتن بازده دیگ در بار کامل و مقدار متوسط دمای آب برگشتی در طول فصل گرما ، می توان بازده فصلی دیگ چگالشی را پیش بینی کرد. برای یک خروجی حرارتی خاص، بازده بالاتر ارائه شده توسط دیگ چگالشی نسبت به فناوری سنتی (غیر چگالشی)، شامل مصرف سوخت کمتری است. بدین ترتیب ، میزان انتشار Nox و CO کمتر است. مطالعات انجام شده نشان میدهد که تأثیر منفی زیست محیطی دیگ چگالشی تقریباً 23٪ کمتر از تأثیر همتایان سنتی آنها است. علاوه بر مصرف سوخت پایین ، تکنولوژی پیشرفته احتراق مورد استفاده در این دیگ سهم قابل توجهی در انتشار کمتر این گاز دارد. با توجه به استفاده از میکسر و الیاف فلزی برنر در سیستم احتراق، میزان انتشار NOx و CO به ترتیب حدوداً کمتر از 11 ppm و 50 ppm است.
| Q2 = مقدار اتلاف گرما از طریق گاز دودکش | Q = مقدار حرارت ورودی |
| Q3 = مقدار از دست دادن گرما از طریق احتراق ناقص | Qw = مقدار گرمای خروجی در حالت غیر متراکم |
| Q5 = مقدار از دست دادن گرما از طریق همرفت و تابش | QL1 و QL2 = مقدار گرمای نهان |
| Q1 = مقدار حرارت خروجی |
شکل 1. قاعده کلی فناوری چگالش
در حقیقت ، فناوری چگالش (متراکم سازی) به فرآیندهایی اشاره دارد که به بازیابی انرژی تلف شده از طریق دودکش، توسط کاهش دمای گاز خروجی به زیر نقطه شبنم و متراکم کردن آن میپردازند. بويلر چگالشی يک دستگاه گرمكننده آب است كه برای بازيابی انرژی كه معمولاً از طريـق دودكـش بـه اتمـسفر داده ميشود طراحی شده است. اين وسيله با استفاده از يک مبدل حرارتی ثانويه حرارت موجود در گازهای خروجـی را جهـت گرم كردن آب برگشتی از سيستم بازيابی میكند. يک بويلر چگالشي با بازده بالا براساس بازيابی گرمای تلف شـده كـار میكند در بويلر غيرچگالشی اين مقدار گرما به همراه گازهای گرم از دودكش به محيط انتقال مـیيابـد بهتـرين بويلر چگالشی میتوانند بيش از ۹8 % از انرژی موجود در سوخت را به گرما تبديل كنند اين در حـالیسـت كـه در نوع سنتی آن حدود ۷۸ %از انرژی سوخت به گرما تبديل میشود. در صورت استفاده از بويلر چگالشي بايد توجه داشت كه اين بويلرها در خا نههـايي نـصب مـيشـوند كـه سيـستم رادياتور و جريان برگشتي آنها مناسب با بويلر چگالشي باشد.
مهمترين مسائل در انتخاب بويلرهاي همرفتي و چگالشي
تولیدکنندگان عقيده دارند كه يكي از مهمترين سوال هايي كه بايد در هنگام انتخاب يك بويلر همرفتي و يا يـك بـويلر چگالشي پرسيده شود اين است كه آيا سيستم جهت استفاده از مزاياي يك بويلر كه مي تواند در حالت چگالـشي عمـل كند، طراحي شده است؟ گاهي به جاي تعويض بـويلر بـراي كار در حالت چگالشي، يك بويلر همرفتي با دماي كار بالاتر از حالت چگالشي را دوباره يك طراحي كلي مي كنند. موارد ديگری که در انتخاب بويلر بايد مد نظر قرار گيرد شامل قيود مالي، نوع ساخت ساختمان، بارگرمايي مـورد نياز انعطاف پذيري به سوخت، نوع پروژه مانند ساخت ساختمان جديد و يا تغيير كاربري آن و موارد ديگر مي شود. به منظور جايگزيني بويلر چگالشي در سيستم حرارتي چند موضوع بايد مورد توجه قرار گيرد . اگر بويلر موجود، يك بويلر قديمي با مشعل باز است، مي تواند بازدهي برابر ۶۵-۶۰ % داشته باشد. با در نظـر گـرفتن هزينـة نگهـداري و انـرژي، جايگزيني اين نوع بويلرها با بويلرهاي چگالشي به صرفه خواهد بود. در صورتي كه بتوان ساختمان را براي استفاده از بويلر چگالشي طراحي كرد، اين بويلرها جـايگزين اقتـصادي مناسبی براي بويلرهاي همرفتي ميباشند در طراحي سيستم حرارتي، درصورت استفاده از بويلرهاي چگالشي، ميتـوان از روشهاي نظير گرمايش از كف ساختمان و يا گرمايش شعاعي كه در آن لولههاي حاوي آب گرم از داخل ديوار ميگذرند استفاده كرد، در اين روشها دماي گاز پايين است و در نتيجه دماي آب بازگشتي به بويلر نيز كم خواهد بود.
مزاياي استفاده از بويلرهاي چگالشي
چگالش زماني رخ ميدهد كه دماي بخار آب موجود در محصولات احتراق به مقداري كمتر از دماي شبنم آنهـا برسـد . در اين صورت تغيير فاز رخ خواهد داد. اين تغيير فاز منجر به آزاد شدن BTU ۱۰۰۰۰ انرژي به ازاي هر پوند بخـار آب چگاليده شده ميشود. فرآيند چگالش در صورتي كه دماي آب برگشتي كمتر ازحدود 57 درجه سانتیگراد باشد به صـورت طبيعـي انجـام ميشود.
اكثر بويلرهاي همرفتي با استفاده از كليدهاي دمايي روش و خاموش كنترل ميشوند، البته در برخي از آنها نيـز كنتـرلكنندههايي وجود دارد كه ميتواند ظرفيت مشعل را برحسب نياز به نسبتهاي2/1 و يا 3/1 برحسب دمـاي مـورد نيـاز كم كند. در نتيجه در اكثر اوقات بويلر در ظرفيت كامل و يا نزديك به آن كار ميكند. در اين سيـستمهـا كنتـرل دمـا بسيار ضعيف است و ممكن است اختلافي حدود ۱۰ تا F˚۲۰ ميان دماي مطلوب و دماي واقعي موجود داشته باشد. مشكل ديگر استفاده از سيستم كنترلي بر مبنای روشن و خاموشكردن بويلر، ايجاد تلفات چرخـهاي در ايـن نـوع بويلرهـا مـيباشد. هر بار كه بويلر خاموش ميشود، مبدل حرارتي سرد خواهد شد. براي روشنكردن بويلر بايد صبر كنيم تـا مبـدل حرارتي دوباره گرم شود اين سرد و گرم شدن مبدل حرارتي منجر به تلفات گرمايي خواهد شـد .
در بويلرهـاي چگالشی ایرفو ايـن امكان وجود دارد كه بويلر بتواند در نسبت هايي حدود ۲۰% بار كامل نيز كار كند. چنين كاركرد پيوسـتهاي عـلاوه بـر اعمال كنترل بيشتر بر دماي خروجي منجر به كاهش نرخ مصرف سوخت و درنتيجه افزايش زمـان عبـور گـازهاي گـرم خروجي از داخل مبدل حرارتي ميشود. اين امر منجر به افزايش بازيافـت گرمـا از گازهـاي خروجـي مـيشـود. بـازده سيستمهايي كه از اين نوع كنترل استفاده ميكنند در حالت بار ناقص بـسيار بيـشتر از بويلرهـاي همرفتـي بـا كنتـرل روشن و خاموش ميباشد. بويلرهاي پربازده ایرفو سيستم كنترل دما را با مشعلهاي قابل كنترل دقيق تركيب كردهاند كه بتوانند سيستمهاي حرارتي با صرفه اقتصادي را توسط متناسبكردن ميزان گرماي خروجـي بـا بـار مـوردنيـاز بدست آورند. در اين فرآيند مهندسان از كنترل گرما و PID براي يكسان كردن بار توليدي و بار مـوردنيـاز بـا حـداكثر بازده استفاده كردهاند. بازده بويلرهای ایرفو در حالـت بـار كـم حـدود ۳۰ تـا ۴۰ درصد بيش از بويلرهايي است كه از كنترل روشن و خاموش استفاده ميكنند.
يكي از مشكلات طراحي بويلرهاي همرفتي فضاي لازم براي نصب آنها ميباشد همانگونه كه گفته شـد ايـن بويلرهـا داراي تجهيزات جانبي زيادي مي باشند در ضمن خروج گازهاي گرم توسـط جابجـايي آزاد انجام مي شود كه خود نيازمند سيستم لوله كشي مخصوص مي باشد. در سيستم هاي چگالشي به دليل استفاده از جابجايي اجباري جهت خروج گازهاي گرم حاصـل از احتـراق، فـضاي لازم براي لوله كشي نيز كاهش مييابد علاوه بر اين تجهيزات جانبي نيز حذف ميشوند كه در نتيجه موجب كاهش فـضا، كاهش هزينه اوليه و كاهش هزينههاي ناشي از نصب و نگهداري ميشود.
يك بويلر همرفتي جديد ميتواند بازدهي در مورد ۷۵ %داشته باشد و ۲۵ درصد باقيمانده و همراه گازهاي خروجـي به محيط تخليه ميشود براي افزايش بازده بايد مقداري از اين گرما پس گرفته شود. دیگهاي چگالشي ایرفو میتوانند به بازده حرارتي بالاتر از ۹۸% هم دست يابنـد، كـه در مقايـسه بـا راندمان ۷۰ تا ۸۰ % بويلرهاي معمولي مقدار قابل توجهي است. مدلهاي معمولي راندماني در حدود ۹۰% ارايه ميدهند كه شامل بسياري از برندهاي بويلرهاي چگالشي گازسوز در مقايسه با انواع مختلف آن ميشود .
راندمان بويلرهاي چگالشي ایرفو هنگامي كه در منازل نصب ميشوند به ميزان ۴ تا ۵% كمتر از مقدار تستشده در آزمايشگاهها ميباشند. بخشي از كاهش راندمان به اين علت است كه اغلب در مقايسه با تقاضاي حرارتي منازل ظرفيت بيشتري دارنـد لذا دماي آب برگشتي بيشتر از 50 درجه سانتیگراد است كه از چگالش زياد در مبدل حرارتي جلوگيري ميكند . آموزش صحيح مصرفكنندگان ميتواند باعث افزايش راندمان بويلرهاي چگالشي تا مقدار اعلام شده توسـط آزمايـشگاههـا شود.
توجه ويژه به كيفيت هوا تكنولوژيها را مجبور ميكند تا از منابع انـرژي بـا كمتـرين مقـدار ممكـن آلاينـدهها و توليدات استفاده كنند. توسعه تكنولوژي گرمايشي بايد به صورت حداقل مصرف گاز و حداقل توليد آلايندهها باشد. تكنولوژي دیگ چگالشي ایرفو يك قدم بزرگ در راه رسيدن به ايـن هـدف اسـت . در مقايـسه بـا منـابع گرمـايش همرفتـي، ايـن تكنولوژي مصرف گاز را تا ۳۰% و توليد آلايندههايي نظیر NOx و CO را تا ۷۰ % كاهش ميدهد در حاليكه همان حـرارت و مصرف DHW در خانه صورت ميگيرد.
مهمترين تفاوت موجود ميان پکيجهاي معمولي و چگالشي استفاده از مبدل حرارتي چگالشي مي باشد. مبدل حرارتي در پکيج چگالشي به گونهاي طراحي ميشود که بيشترين مقدار چگالش گازهاي خروجي را تأمين کند. اين در حـاليسـت که مبدل حرارتي و لولههاي سيستم مکش گازهاي خروجي پکيجهاي معمولي بايـد بـه گونـهاي طراحـي شـوند کـه از هرگونه چگالش در آنها جلوگيري شود. در صورت رخ دادن چگالش در پکيجهاي معمولي، از آنجا که اين پکيجها بـراي مقاومت در برابر محيطهاي خورنده طراحي نشدهاند، طول عمر پکيج به شدت کاهش مييابد. مزاياي استفاده از مبدلهاي حرارتي چگالشي عبارتند از كاهش قطعات متحرك، برطرف شدن محدوديتهاي مربـوط به خوردگي و رسوب، كاهش آلايندگي بويلر و كاهش گازهاي سمي خروجي از بويلر. مزيت ديگر آن تبديل بخار آب به آب مايع و آزادشدن انرژينهان بخار آب ميباشد . اين موضوع منجر به افزايش بازده يك بويلر چگالشي در حـدود ۱۰-۸ % بيشتر از يك بويلر غيرچگالشي ميشود.
امروزه با مطرحشدن بحث روند گرمشدن زمين، توليد CO2 به عنوان مهمترين گاز گلخانـهاي موجـود در جـو بـسيار مورد توجه قرار گرفته است. مهمترين و بزرگترين منبع توليد كنندة گاز CO2 احتراق سوختهاي فسيلي مـيباشـد. يكي از راههاي كاهش توليد CO2 استفاده از مبدلهاي حرارتي چگالشي ایرفو جهت افزايش بازده انرژي سيـستم حرارتـي است.
مقالات مرتبط:
