دیگ چگالشی

دیگ چگالشی چیست؟

دیگ چگالشی یا بویلرهای چگالشی، نوعی از آخرین دستاورد طراحی سیستم های گرمایش مرکزی در صنعت تاسیسات ساختمان هستند که دارای راندمان نزدیک به 100 درصد و در برخی از برندها حتی راندمانی بالاتر از 100 درصد دارند و این عدد بیانگر استفاده حداکثری از انرژی سوخت است. به طور کلی در دیگ های معمولی انرژی گازهای خروجی تلف می شود اما در دیگ چگالشی با جذب گرمای نهان بخارات آب موجود در گازهای خروجی این انرژی نیز به گرمای محسوس حاصل از احتراق سوخت اضافه می شود.

دیگ های چگالشی اولین بار در سال1970تولید شده اند.این تجهیز نسبت به تکنولوژی های قبلی دردیگ های چدنی و فولادی،دارای راندمان حرارتی بالاتر و درتیجه مصرف سوخت کمتر، و همچنین آلایندگی کمتری می باشد. دراین مقاله سعی شده ضمن مقایسه ی دیگ های چگـالـشی و غیر چگـالـشـی مورد استفاده در تاسیسات ساختمان،به معرفی خصوصیات و اجزاء دیگ های چگالشی به خصوص دیگ های چگالشی سری 400 تولیدی شرکت پـاکـسو پرداخته شود ، همچنین تحـلیلی درباره میزان صـرفه جـویـی مـصـرف گـاز و مـدت زمان بازگشت سرمایه گذاری اولیه جهت بهره گیری از دیگ چگالشی ارائه می شود.

دیگ

دیگ چگالشی یا بـویـلـر(Boiler) یک تجهیز تاسیساتی است که وظیفه ی آن گرم کردن یک سیال جهت مصارف مختلف می باشد . دیـگ آب گرم،دیـگ بخار و دیـگ روغن ازانواع مختلف دیگ ها محسوب می شود.دیگ هایی که برای مصـارف خـانگـی و ساخـتمانی (غیر از بیمارستان ها و برخی صنایـع) از نوع آب گـرم می باشد که عموما ظرفـیتـی ازچند کیلووات (Kw) تا حداکثر یک مگاوات(Mw) دارند و ظرفیت آن بیانگر مقدار انرژی حرارتی است که به آب منتقل می شود.

ساختار دیگ های آب گـرم که آب را در محدوده ای بین 30 تا 90 درجه سانتیگراد گرم می کنند عبارتند از: یک محفظه تحت فشار مشتمل بر مبدل حرارتی ،مشعل،دودکش و یک سیستم کنترلی.گرمای حاصل از سوزاندن سوخت توسط مشعـل که وظـیفـه تولید وحفـظ شعـله را برعـهده دارد،به روشهای متعدد(با توجه به انواع دیـگ ها) به آب درون لوله ها یا مـبدل انتـقال می یابد. آب گرم خـروجی از دیگ با درجه حرارت (90-80 درجه سانتیگراد)پس از عبور از مصرف کننده ها در یک سیکل باز یا بسته، وبا افت دمای بیشینه (30 درجه سانتیگراد ) مجدد به دیگ باز می گردد.

انواع دیگ چگالشی

دیگ های آبگرم موتورخانه بر اساس کارکرد به دو دسته کلی دیگ های چگالشی(Condensing Boiler) و دیگ های غیر چگالشی(Non- Condensing Boiler) تقسیم می شوند. همواره با افزایش قیمت و محدودیت منابع حامل های انرژی، مهندسین طراح سعی بر کاهش مصرف سوخت و افزایش راندمان تجهیزات گرمایشی ساختمان دارند. مبدل در دیگ های آبگرم غیر چگالشی معمولا از جنس چدن یا فولاد می باشد اما در دیگ های چگالشی با توجه به خورندگی بالای مایع کندانس از استنلس استیل یا آلومینیوم آلیاژی استفاده می شود که این آلیاژ علاوه بر مقاومت بالا در مقابل خوردگی دارای قابلیت حرارتی بالایی می باشد.

تفاوت تکنولوژی دیگ چگالشی با دیگ غیر چگالشی

• مصرف انرژی در دیگ های چگالشی و غیر چگالشی

در دیگ های معمولی، حرارت مستقیم شعله و گازهای خروجی حاصل از احتراق سوخت با عبور از مبدل باعث گرم شدن آب می شود، در گازهای خروجی علاوه بر محصولات احتراق، بخار آب نیز وجود دارد که نتیجه ترکیب شیمیایی هیدروژن و اکسیژن می باشد. این بخار آب دارای گرمای نهان می باشد که در دیگ های معمولی تلف می شود اما در دیگ های چگالشی با جذب آن، بازدهی حرارتی دیگ به میزان 10 تا 12 درصد افزایش می یابد. نتیجه جذب این گرما تبدیل بخار به قطرات آب می باشد که به دلیل وجود سولفور جذب شده در گازهای خروجی و PH پایین به شدت خورنده است. به همین دلیل مبدل در دیگ های چگالشی از مواد مقاوم در برابر خوردگی ساخته می شود. با توجه به راندمان بالای دیگ های چگالشی این تجهیزات در مقایسه با دیگ های فولادی معمولی در حدود 50 درصد بیشتر باعث صرفه جویی در مصرف گاز و به تناسب هزینه های جانبی آن می شود. در شکل زیر به صورت شماتیک نحوه عملکرد دیگ های چگالشی نمایش داده شده است.

یکی از تفاوت های عمده دیگ های چگالشی و غیر چگالشی در کنترل حرارتی است. معمولا در دیگ های معمولی سیستم بصورت on/off عمل می کند اما در دیگ های چگالشی قابلیت کنترل ظرفیت حرارتی بصورت پلکانی وجود دارد و از روشن و خاموش شدن مداوم مشعل دیگ جلوگیری می شود. این مزیت عمدتا در ظرفیت های حرارتی پایین محسوس می باشد، به طور مثال پیک ظرفیت حرارتی در ساعت های شب است و این مزیت در مصرف انرژی اماکنی مانند ادارات که تنها در ساعات روز فعال می باشند بسیار محسوس است. همانطور که در منحنی زیر ملاحضه می کنید راندمان دیگ های چگالشی در ظرفیت های پایین، برخلاف دیگ های معمولی به جای اینکه کاهش یابد افزایش یافته است و این بیانگر این است که در بیشترین ساعات کارکرد دیگ مصرف انرژی همواره پایین می باشد.

• ابعاد و وزن دیگ های چگالشی و غیر چگالشی

دیگ های چگالشی در مقایسه با دیگ های فولادی داری ابعاد کم حجم و کامپکت تری هستند و در نتیجه نیاز به فضای کمتری برای موتورخانه می باشد. همچنین در دیگ های چگالشی امکان تامین هوای تازه مورد نیاز احتراق از فضای خارج موتورخانه وجود دارد و این قابلیت باعث عدم نیاز به فضای بزرگتر برای محل موتورخانه می شود.

مطابق با استاندارد INSO 16000 ملی ایران برای دیگ های معمولی به ازای هر 177 کیلوکالری در ساعت ظرفیت دیگ، 1 مترمکعب فضای موتورخانه نیاز است. علاوه بر ابعاد کم حجم تر دیگ چگالشی در مقایسه با دیگ های معمولی وزن پایین تر این دیگ ها نیز امکان نصب آن ها در فضای پشت بام را نیز فراهم می کند.

• میزان آلایندگی در دیگ های معمولی و دیگ های چگالشی

مزایای دیگ چگالشی

• ابعاد کوچک
• وزن کم
• فاقد صدا
• راحتی در راه اندازی و نصب بویلر
• فاقد ارتغاش و لرزه
• عدم نیاز به زیرسازی و فونداسیون
• پایین بودن مصرف سوخت
• کاهش آلودگی محیطی و صوتی
• اشغال فضا با حجم کم

نقاط ضعف بویلر چگالشی

• نیاز به پمپ در برخی مدل ها
• نیاز به نصب مبدل بزرگتر
• نیاز به نصب فن جهت خارج شدن دود
• نیاز به سیستم تخلیه کندانسیت
• داشتن هزینه اولیه بالا
• تجمع دود پیرامون ساختمان های مجاور و خانه
• کاربرد اولیه تنها در سیستم های توزیع آب گرم
• پایین بودن نرخ Turndown در بویلرهای چگالشی
• خورندگی آب چگالنده و داشتن خاصیت اسیدی

خصوصیات دیگ چگالشی سری 400

• مبدل حرارتی راندمان بالا
• اندازه کوچک و وزن کم
• مبدل حرارتی از جنس استیل ضد زنگ
• حجم آبگیری بالا
• قابلیت نصب آبشاری
• مجهز به سنسور( N TC )و سیستم ایمنی شعله Ionize
• عملکرد کم صدا
• نصب سریع و آسان

نتیجه‌گیری: 

دیگ‌های چگالشی که در سال‌های اخیر با محبوبیت زیادی رو به رو بوده و در عمده کشورهای صنعتی و پیشرفته دنیا به وفور استفاده می‌شوند، پتانسیل بالایی در کاهش مصرف انرژی و کاهش آلاینده‌ها دارند. در ضمن با توجه به تعرفه‌های انرژی در ایران دیگ‌های چگالشی توانایی کاهش تقریبی 25% در مصرف سوخت و 41 درصدی در هزینه‌ها به صورت سالانه را دارند.

البته این محاسبات برای شرایطی است که طراحی مناسبی صورت گرفته و بتوان از تمام پتانسیل دیگ چگالشی و بالاترین مقدار بازدهی آن بهره‌مند شد.

نکته قابل تامل دیگر آنکه ،در این مثال راندمان مربوط به دیگ غیر چگالشی 80% فرض گردید ، حال آنکه براساس تحقیقات میدانی صورت گرفته در موتورخانه های ساختمان های دولتی شهر تهران در اکثر موارد ، به علت تنظیم کردن چشمی مشعل ها توسط پرسنل تاسیسات در دیگ های غیر چگالشی و عدم استفاده از ابزار کنترلی مانند (Gas Analyzer) ، توان مشعل در محدوده 50 % توان اسمی قرار داشته ، در نتیجه راندمان حرارتی این دیگ ها افت بسیار زیادی خواهند داشت . درحالی که در دیگ ها چگالشی این نقص وجود ندارد .

با توجه به موضوعات و مزایای دیگری که دیگ‌های چگالشی ارائه می‌دهند مانند کاهش آلاینده‌ها به‌نظر می‌رسد که راهکار بسیار مناسبی برای شرایط ایران بوده و در آینده نزدیک سهم بالایی از بازار دیگ‌ها را به خود اختصاص دهد.