سیستم های گرمایش و سرمایش صنعتی

معرفی سیستم های گرمایش و سرمایش صنعتی متداول

پیش از معرفی سیستم های گرمایش و سرمایش صنعتی لازم است ابتدا در خصوص ویژگی ها و الزامات فضاهای صنعتی مورد بررسی قرار دهیم.  یک فضای صنعتی میتواند سالن تولید ( Manufacturing Plant)  ، سالن فرآیند( Processing Plant ) باشد، باید پارامترهای مهم و تاثیرگذار شرایط مطبوع مانند : دما ، رطوبت ، جابجایی هوا ، تمیزی هوا و کیفیت آن به خوبی با شرایط استاندارد تطبیق داشته باشد .

علاوه بر این موارد روش انتخاب و طراحی برای تعیین پارامتر های سیستم سرمایش وگرمایش از اهمیت ویژه ای برخوردار است . در این حالت می توان تامین شرایط آسایش حرارتی را بعنوان یک شمشیر دولبه دانست که، اگر تاکید بیش از اندازه به دستیابی شرایط آسایش حرارتی باشد، همراه با افزایش میزان مصرف انرژی خواهد بود و وسی دیگر  اگر تاکید به میزان مصرف انرژی باشد و شرایط آسایش تامین نشود ،می تواند راندمان کاری پرسنل را به طور قابل ملاحظه ای کاهش دهد . در جدول زیرشرایط دما و رطوبت نسبی را برای صنایع مختلف ارایه نموده است برای سیستم های گرمایش و سرمایش صنعتی دسته بندی که متداول می باشد ، ارایه کردیده است .

سیستم های گرمایش صنعتی : Industrial Heating systems

-1 سیستم آبگرم(Hydronic System:Heating With Water)

-2 سیستم کوره هوای گرم (Air Furnace)

-3 هیترمادون قرمز تابشی (Infrared Heater)

-4 گرمایش از کف(Floor Heating)

در این سیستم گرمایش آب به دمای زیر دمای جوش حدود80 درجه سانتی گراد می رسد و با دمای بین 60 تا 70 درجه سانتی گراد بر می گردد.به طور کلی سیستم حرارت مرکزی با آب گرم  به سه نوع است :

سیستم حرارت مرکزی با دمای پایین(LTW) (Low Temperature Water) که در آن دما تا 120 درجه سانتی گراد است.

سیستم حرارت مرکزی با دمای متوسط( MTW) (Medium Temperature) که دمای آن 120 تا 175 درجه سانتی گراد است .

سیستم حرارت مرکزی با دمای بالا (High Temperature Water) از 176 تا230 درجه سانتی گراد است.

از سیستم ( HTW ) برای ساختمان های مسکونی و تجاری استفاده می شود و از سیستم MTWو HTWاغلب برای محوطه های بزرگ و صنعتی استفاده می گردد. مدار توزیع HTWمداری است بسته و افت دما و انرژی کمی دارد که این از مزایای عمده این سیستم در مقایسه با سیستم بخار است سیستم گرمایش بخار دارای افت انرژی ذاتی است و نمی توان آن را اصلاح کرد. لذا سیستم بخار نیاز به تمهیدات بیشتری برای ایمنی دارد .

در این سیستم هوای گرم که با استفاده از انرژی حاصل از احتراق سوخت مانند گاز طبیعی ، گازوییل، نفت به صورت مستقیم یا غیر مستقیم به هوای عبوری داده می شود تا با استفاده از دمای هوای ورودی به فضا و جبران اتلاف حرارتی بتوان دمای فضای مورد نظر را در شرایط آسایش کنترل نمود.

به طور کلی بار گرمایی لازم برای تهویه مطبوع زمستانی از عوامل زیر تشکیل شده است :

-1 گرمای لازم برای جبران اتلاف گرمای محسوس اتاق

-2 گرمای لازم برای گرم کردن هوای ورودی از بیرون ) تهویه و نفوذ هوا(

-3 گرمای لازم برای رطوبت زنی ) در صورت نیاز و یا ضرورت(

اجزای اصلی سیستم های هوای گرم شامل 6 قسمت زیر می باشد :

1-بدنه (Casing)

-2 مبدل حرارتی (Heat exchanger)

-3 سیستم احتراق

شامل : مشعل ( Burner )

محفظه احتراق (Combustion chamber)

شیر کنترل گاز (Gas Control Valve)

-4 فن ( Fan ) که می تواند از نوع سانتریفوژ یا آکسیال باشد .

در کوره هوای گرم غالبا بر اساس راندمان حالت یکنواخت(SSE)( Steady-State Efficiency)

بررسی می گردد البته درکشورهای دیگرتعاریف دیگری از راندمان نیز ارایه می شود مانند راندمان سالانه احتراق (AFUE)(Annual fuel utilization efficiency)که هنوز در کشور ما رایج نشده است .

هیتر های تابشی (Infrared Heater)

هیترهای تابشی به طور کلی به سه گروه عمده دسته بندی می شود :

-1 هیتر تابشی با شدت بالا(High Intensity)

-2 هیتر تابشی شدت متوسط(Medium Intensity)

-3 هیتر تابشی شدت کم(Low Intensity)

به طور کلی هیتر تابشی شدت بالا با دمای منبع   ( Source Temperature ) حدود 2800درجه سانتی گراد می باشد و هیترهای تابشی شدت متوسط با دمای منبع حدود 980 درجه سانتی گراد و در شدت کم دمایی حدود 650 درجه سانتی گراد راریه می کند .

در تصاویر شکل تقریبی این نوع هیترها به تفکیک آمده است که تصاویر A و B و C و E در محدوده هیترهای تابشی شدت کم خواهد بود و تصویر D نیز هیترتابشی شدت متوسط می باشد .

همانطور که در جدول ملاحظه می نمایید میزان تابش ساطع شده که به ازای سطح موثر تابش می باشد عملا برای هیتر تابشی با شدت بالا تقریبا چهار برابر هیترهای تابشی با شدت کم می باشد.

نکته حائز اهمیت در بین هیتر تابشی که تصاویر آنها در C و B و A آمده است به نحوه خروج محصولات احتراق بر می گردد یعنی در تصویر A محصولات ناشی از احتراق به صورت طبیعی و در تصویر B به صورت

مکش ناشی از فن تخلیه Vacuum)) و در c به صورت تحت فشار ناشی از فن  (Forced Draft)می باشد.

سیستم گرمایش کفی (Floor Heating)

در سیستم گرمایش کفی صنعتی که از سال 1950 با استفاده از لوله های استیل و مسی در دنیا آغاز شده است به عنوان تحولی در گرمایش فضاهای مختلف استفاده می شود سیستم گرمایش کفی از اواخر 1970 با رشد لوله های پلاستیکی به صورت رایج ارایه گردید و استانداردهای آن نیز تدوین شده در حال حاضر بیش از همه این نوع سیستم گرمایش برای فضاهای مسکونی و تجاری استفاده می گردد ، در این نوع سیستم گرمایش که از نوع تابشی است دمای عملکرد ( Operative Temperature ) تعیین کننده شرایط آسایش فضا می باشد در سرعت هوای پایین داخل فضا )سرعت هوای کمتر از0.2  متر بر ثانیه ) تقریبا برابر میانگین دمای هوا( Air Temperature ) و دمای میانگین تابش. (Mean Radiant Temp) است.که این دما برآیند تاثیر تابش و انتقال حرارت جابجایی است . پارامتر مهم دیگر در خصوص فاکتور دید ( Angle Factor) بین افراد و منبع گرمایی (Heat Source)می باشد این فاکتور بستگی به فاصله بین افراد و سطح تابش کل دارد .

به طور عمده این سیستم برای گرمایش افرادی که به کف نزدیکتر هستند و ارتفاع سالن بلند می باشد توصیه می گردد مانند سالن های مونتاژ خودرو ، انبار ، سالن خط تولید ، ... را می توان در این گروه در نظر گرفت .