دسته: مکانیک شرایط محیط زیست انسان تأثیر مستقیمی برچگونگی حالات روانی ، وضعیت فیزیكی ، نحوة انجام كار و بطور كلی تمام شئون زندگی او دارد از آنجائیكه بخش عمدة زندگی بشر امروزی در داخل ساختمان می گذرد ، ایجاد شرایط مطلوب زیست محیطی در ساختمان خواه محل كار باشد یا منزل و غیره ، واجد اهمیت بسیاری است كه مهمترین بخش آن تهیة هوای مطبوع برای ساكنین ساختمان با توج
قیمت فایل فقط 4,500 تومان
تهویه مطبوع
تهویه مطبوع :
شرایط محیط زیست انسان تأثیر مستقیمی برچگونگی حالات روانی ، وضعیت فیزیكی ، نحوة انجام كار و بطور كلی تمام شئون زندگی او دارد . از آنجائیكه بخش عمدة زندگی بشر امروزی در داخل ساختمان می گذرد ، ایجاد شرایط مطلوب زیست محیطی در ساختمان خواه محل كار باشد یا منزل و غیره ، واجد اهمیت بسیاری است كه مهمترین بخش آن تهیة هوای مطبوع برای ساكنین ساختمان با توجه به نوع فعالیت آنهاست . زیباترین و گرانبهاترین ساختمانها در صورتیكه فاقد سیستم تهویه مطبوع مناسب باشند قابل سكونت نخواهند بود .
اهم وظایف یك سیستم تهویه مطبوع عبارتند از : كنترل دما ، رطوبت و سرعت وزش هوا ،زدودن گرد و غبار ، تعفن و سایر آلودگیهای هوا و در صورت لزوم از بین بردن میكربها و باكتریهای معلق در هوا . گرمایش وسرمایش هوا متناسب با فصل ، عمده ترین وظیفة یك سیستم تهویه مطبوع بوده بقیة وظایف در مراتب بعدی اهمیت قرار می گیرند . آنچه مربوط به محاسبات سیستم گرمایش ساختمان می شود رد فصل دوم عرضه شد ، اما محاسبات سیستم شامل دقایق و نكاتی است كه باعث پیچیدگی آن نسبت به گرمایش می شوند . پرداختن به تمامی این نكات و تشریح جزئیات انواع سیستم های تهویه مطبوع كه در سطح جهان مورد استفاده قرار می گیرند ، امری است كه از مجال این كتاب خارج بوده و نیازمند نگارش یك كتاب قطور جداگانه است . آنچه با توجه به حجم كتاب حاضر می توان ارائه نمود تنها آن قسمت از محاسبات تهویه مطبوع را در برمی گیرد كه در تمام سیستمها مشترك بوده و عمدتاً در ارتباط با روش های غالب تهویه مطبوع در ایران است .
سیستم ها و كاربرد ها :
گزییش صحیح نوع سیستم تهویه مطبوع برای یك فضا یا ساختمان بخصوص ، تصمیم بسیار حساسی است كه توسط مهندس طراح سیستم اخذ می شود . در این انتخاب علاوه بر دانش مهندس طراح ، نظر كارفرما و یا ساكنین و امكانات و شرایط ساختمان نیز دخالت دارند . عوامل زیادی باید موردتجزیه و تحلیل و قضاوت قرارگیرند كه از اهم
آنها ، ایده های شخص یا سازمان سرمایه گذار و جنبه های اقتصادی طرح می باشند . عمده ترین مسائلی را كه باید ملحوظ نظر طراح سیستم تهویه مطبوع قرارگیرند می توان بترتیب زیر برشمرد :
امكانات مالی شخص یا سازمان سرمایه گذار
فضا یا ساختمان – هدف ، موقعیت مكانی
مشخصات خارج ساختمان – دما ،رطوبت ، باد ، تابش آفتاب ،سایه
تغییرات بار حرارتی داخل ساختمان – ساكنین ، چراغها ، سایر مولّدهای حرارت
قابلیت ساختمان در ذخیریه كردن حرارت اكتسابی
لزوم و ظرفیت پیش سرمایش جهت كاستن از اندازة دستگاههای تهویه مطبوع و یا سرمایش جزئی ساختمان .
جنبه های فیزیكی فضا یا ساختمان از نظر تطبیق با سیستم تهویه مطبوع ، تجهیزات و تنظیم عملكزد سیستم تحت بار حرارتی جزئی
انتظارات و ایده های شخص كارفرما در مورد كیفیت هوای محیط
فضای مورد نیاز جهت نصب تجهیزات سیستم تهویه مطبوع :
وسایل و تجهیزات یك سیستم تهویه مطبوع احتیاج به فضای كافی برای نصب دارند . این مهم باید اكیداً مورد توجه مهندس طراح سیستم قرار گرفته قبل از طرح سیستم امكانات ساختمان را در تخصیص فضای مناسب برای تجهیزات سیستم تهویه مطبوع مورد بررسی قرار دهد . وسعت فضای مورد نیاز وسیلة تهویة مطبوع ممكن است آنقدر كم باشد كه بتوان آنرا حتی در داخل فضای مورد مورد تهویه نصب نمود ، مانند فن كویل [۱] یا واحد تهویه كنندة
خودكفا [۲] كه در سیستم تهویه مطبوع انفرادی بكار می روند . ولی تجهیزات یك سیستم تهویه مطبوع مركزی كه هوای مطبوع مورد نیاز چندین اتاق یا فضای ساختمان را تأمین می كند ، احتیاج به فضای موسعتری برای نصب دارند . بعلاوه امكانات ساختمان از نظر نصب وسایلی از قبیل برج خنك كن نیز باید ملحوظ نظر قرار گیرند .
انواع سیستم های تهویه مطبوع :
سیستم های تهیویه مطبوع اساساً به اناع زیر تقسیم می شوند :
سیستم انبساط مستقیم [۳] (DX ) :
این سیستم شامل یك واحد تهویه كنندة خودكفاست كه می تواند در داخل فضای مورد تهویه یا در مجاورت آن نصب شود . مایع مبرد مستقیماً در داخل كویلهای این واحد تبخیر گردیده هوای عبوری از روی كویلها و نتیجتاً فضای اتاق را خنك می كند . گرمایش فضای موردتهویه میتواند توسط همین واحد و یا بطور جداگانه صورت پذیرد . شكل ۱-۳ سیستم DX را بطور شماتیك نشان می دهد .
سیستم تمام آب [۴] :
در این سیستم سیال ناقل حرارت ( آب سرد یا گرم ) در محل جداگانه ای تهیه شده به داخل كویل های مبدل حرارتی اتاق ( مثلاً فن كویل ) ارسال می گردد و در آنجا هوایی را كه توسط بادزن با سرعت از روی كویل عبور می كند ، سرد یا گرم می نماید . شكل ۲-۳ سیستم تمام آب را بطور شماتیك نشان می دهد .
سیستم تمام هوا [۵] :
در این سیستم دستگاه تهیه كنندة هوای مطبوع در محلی دروراز فضای مورد تهویه قرار می گیرد . سیال ناقل حرارت ( آب سرد ، آب گرم یا بخار ) به داخل كویلهای دستگاه تهویه مطبوع مركزی ( هواساز[۶]) ارسال سده هوایی را كه توسط بادزن بسرعت از روی این كویلها عبور داده می شود سرد یا گرم می كند . این هواپس از انجام یك سلسله تحولات دیگر ( از قبیل رطوبت زنی و غیره ) از طریق سیستم كانال به فضای مورد تهویه فرستاده می شود . شكل ۳-۳ یك سیستم تمام هوارا بطور شماتیك نشان می دهد .
سیستم هوا- آب [۷] :
در این سیستم كه بطور شماتیك در شكل ۴-۳ نشانداده شده است ، آب گرم و یا سرد تهیه شده در دستگاههایی كه دور از فضای مورد تهویه قرار دارند . به داخل مبدل حرارتی اتاق ارسال گردیده بخش اعظم بار حرارتی اتاق را جبران می كنند . از طرف دیگر مقداری هوای گرم یا سرد كه آن نیز در یك دستگاه هواساز مركزی تهیه شده ، به اتاق را بردوش دراد ولی در عوض نیاز اتاق را به هوای تازه برآورده می كند . مبدل حرارتی اتاق میتواند یك واحد القایی [۸]یا یك پانیل تشعشعی باشد .(رجوع شود ره فصل ؟؟؟؟ ).
سیستم پمپ حرارتی[۹]:
سیستمی است كه قابلیت سرمایش یا گرمایش ساختمان را باقتضای فصل دارد . این سیستم اساساً یك واحد تبرید است كه می توان از طریق یك شیر مخصوص ، مسیر سیال مبرد را درآن تغییرداده اواپراتور آنرا به كندانسور یا بالعكس تبدیل نمود . بدین ترتیب هوادر عبور از روی كویلی كه در تابستان نقش اواپراتور را بازی می كند ، ختنك
شده و در زمستان با گذر از روی همین كویل كه توسط شیر مخصوص تبدیل به كندانسور شده است ، گرم می گردد . شكل ۵-۳ سیستم پمپ حرارتی را نشان می دهد .
اجزاء‌سیستم تهویه مطبوع :
تجهیزات لازم برای تهیة هوای مطبوع در شكل ۶-۳ نشان داده شده عناصر اساسی و اجزاء اختیاری سیستم همراه با شرح وظایف هر یك از آنها ، در جدول A – ۳ درج گردیده اند .
جدول A – ۳ : تشریح وظایف اجزاء سیستم تهویه مطبوع ( در ارتباط با شكل ۶-۳)
وظیفه
اجزاء سیستم
۱- مجرای ورود هوای خارج بمنظور تهویه
۲- پیش گرمایش هوا
۳- مجرای بازگشت هوای جریان یافته در اتاقها به دستگاه
۴- پالایش هوا از آلودگیها
۵- سرمایش و رطوبیت گیری هوا ( شستشوی هوا )
۶- گرمایش در زمستان یا گرمایش مجدد در تابستان بمنظور دست یافتن به دمای دلخواه ، كنترل مطلوب
۷- رطوبت زنی
۸- رانش هوا
۹- مجرای جریان هوا به سوی فضاهای مورد تهویه
۱۰- توزیع هوا در فضاهای مورد تهویه
۱۱- ضمیمه ای برای دستگاه هواساز كه ممكن است دارای محفظه تخلیط هوا ،كویل گرمایی ،كویل سرمایی و خروجی با عملكرد بی صدا باشد .
۱- ورودی هوای خارج شامل پنجرة‌مشبك، كركره ها ،دمپرها
۲- پیش گرمكن
۳- ورودی هوای برگشتی ( دمپرها )
۴- فیلتر
۵- رطوبت گیر(هواشوی یا كویل سردی كه توسط آب سرد یا محلول نمكهای مبرد ، با یا بدون پاشش عمل میكند )
۶- كویل گرمایی
۷- رطوبت زن
۸- بادزن
۹- سیستم كانال
۱۰- خروجی هوا
۱۱- ترمینال هوا ( با خروجی )
سمت هوا
۱۲- تهویه سیال سرد كننده برای قسمت ۵
۱۲- ماشین تبرید شامل كمپرسور، كندانسور، اواپراتور و لوله كشی مایع مبرد
سمت تبرید
۱۳- رانش آب یا محلول نمك مبرد
۱۴-مجرای انتقال آب یا محلول نمك مبرد بین مبدلهای حرارتی
۱۵خنك كردن آب كندانسور
۱۳- پمپ
۱۴- لوله كشی آب یا محلول نمك مبرد
۱۵- برج خنك كن
سمت آب
۱۶- تهیة بخار یا آب گرم
۱۷- مجرای انتقال بخار یا آب گرم ازدیگ به قسمت های ۲ و ۶
۱۶- دیگ و متعلقات
۱۷- لوله كشی
سمت گرمایش
طرح و انتخاب وسایل واجزاء سیستم تهویة مطبوع
یك سیستم تهویه مطبوع دوفصلی شال وسایل گرمایش و سرمایش می باشد . این مبحث را عمدتاً به وسایل واجزاء سیستم سرمایش ساختمان اختصاص می دهیم :
۱- چیلر [۱۰] :
چیلر یك مبدل حرارتی است كه آب سرد جریانی در كویل هواساز یا فن كویل را تهیه می كند . چیلرها از نظر سیستم تبرید به دو دستة تراكمی تبخیری و جذبی تقسیم می شوند :
الف) چیلرهای تراكمی تبخیری[۱۱] – این چیلرها اساساً تشكیل شده اند از اواپراتور[۱۲] ، كمپرسور [۱۳]،كندانسور[۱۴] ، شیر انبساط[۱۵] و تعدای وسایل كنترل ( شكل ) . مایع مبرد[۱۶] ( معمولاً ۱۱- R یا ۲۲- R ) در داخل پوستة اواپراتور كه فشار آن كمتر از فشار جواست تبخیر شده حرارت نهان تبخیر خود را از آب جاری در لوله ها گرفته آنرا خنك می كند . بخار خشك مبرد از طریق لولة مكش به كمپرسور می رود و فشار و دمایش افزایش یافته به كندانسور ارسال می گردد . در داخل كندانسور ، بخار داغ مبرد توسط آب جاری در لوله ها بتدریج تقطی گردیده پس از عبور از شیر انبساط و تقلیل فشار بار دیگر به لوله های اواپراتور فرستاده می شود تا پروسة فوق تكرار گردد . آب سرد تهیه شده در چیلر توسط پمپ به كویل دستگاه هواساز یا فن كویل ارسال می گردد .
انتخاب چیلر از روی كاتالوگ :
برای انتخاب چیلر از روی كاتالوگ ، لازم است پارامترهای زیر را در دست داشته باشیم :
ظرفیت سرمایی[۱۷] چیلر برحسب تن تبرید[۱۸] (RT) :
12000
۱٫۱× Qt
ظرفیت سرمایی چیلر با احتساب ۱۰% ضریب اطمینان بابت افت قدرت و ظرفیت سرمایی چیلر ناشی از فرسودگی دستگاه در آینده ،از فرمول زیر محاسبه می شود :
= ظرفیت سرمایی چیلر [USRT ]
كه در آن : بارسرمایی كل ساختمان [Btu /hr ] : Qt
[Btu /hr ]12000 = [USRT ] یك تن تبرید آمریكایی
دمای آب سرد خروجی[۱۹] از چیلر : این همان آب سردی است كه به كویل هواساز یا فن كویل وغیره ارسال می گردد . دمای آب سرد خروجی از چیلر معمولاً بین F 40 تا F 50 می باشد .
Qt
دبی آب سرد خروجی[۲۰] از چیلر : كه عبارتست از مقدار آب سردی كه در كل سیستم جریان می یابد و از فرمول زیر محاسبه می شود :
۵۰۰۰
= USGPM
كه در آن :
دبی آب سرد جریانی برحسب گالن آمریكایی بردقیقه : USGPM
پاوند
دقیقه
بار سرمایی كل ساختمان [Btu /hr ] : Qt
گالن
ساعت
× [ ] ۶۰ × [ ] ۳۳/۸ = ۵۰۰۰
[ اختلاف دمای آب سرد ورودی و خروجی F ] 10
اختلاف دمای آب سرد ورودی و خروجی [۲۱]چیلر : كه همان اختلاف دمای آب سرد رفت و برگشت سیستم است و معمولاً برابر F 10 در نظر گرفته می شود .
دمای آب خروجی از كندانسور[۲۲] : منظور دمای خروجی آب خنك كنندة كندانسور استكه معمولاً بین F85 تا F 105 در نظر گرفته می شود . اختلاف دمای آب ورودی و خروجی كندانسور[۲۳] معمولاً F 10 می باشد .
دمای تقطیر[۲۴] : كه منظور دمای تقطیر بخای مبرد در كندانسور است و معمولاً مقدارآن بین f 100 تا f 125 در نظر گرفته می شود .
معمولاً اطلاعات فوق برای انتخاب چیلر از روی كاتالوگ كافی است . سایر مشخصات از قبیل ضریب رسوب[۲۵] ، افت فشار در قسمت های مختلف چیلر ، مشخصات الكتریكی و ابعاد دستگاه در كاتالوگ ارائه می شوند .
دبی آب خنك كنندة كندانسور : معمولاً بازاء هر تن تبرید ظرفیت سرمایی چیلر ، حدود GPM 3 آب جهت خنك كردن كندانسور منظور می گردد :
[ Ton ] ظرفیت سرمایی چیلر× [ ] ۳ = [GPM ] دبی آب
در فصل ؟؟؟؟ چندین نمونه از كاتالوگ چیلرهای تراكمی تبخیری و جذبی ارائه شده اند .
چیلرهای آب
با استفاده از چیل ،آب ، نمك ، یا سایر مایعات سردكنندة‌مورد استفاده در سیستم های تبرید و تهویه مطبوع ،سرد می شوند . چیلرهایی كه در ایران متداول تر هستند عبارتنداز : چیلرهای رفت و برگشتی یا تراكمی (reciprocating or compression chillers ) ، چیلرهای گریز از مركز (centrifugal chillers ) و چیلرهای جذبی (absorption chillrs ) . بدلیل عدم تولید چیلرهای گریز از مركز در داخل كشور و تشابه عملكرد آن با چیلرهای رفت و برگشتی ، این نوع چیلر مورد بررسی قرار نمی گیرد .
انواع چیلر:
۱) چیلر تراكمی ۲) چیلر جذبی ۳) چیلر آمونیاكی – آب (تراكمی )
چیلرهای رفت و برگشتی
اجزاء و عملكرد آنها
كمپرسور رفت و برگشتی (reciprocating compressor ) این كمپرسور یك دستگاه با جابجایی مثبت ، (positive displacement ) است كه در محدودة وسیعی از نسبتهای فشار (pressure – ratio ) ، مقدار گذر حجمی را نسبتاً ثابت نگه می دارد . معمولاً در چیلرهای مایع از سه نوع كمپرسور استفاده می شود :
كمپرسور بسته (hermetic) برای چیلرهای با ظرفیت تا ۲۵ تن
كمپرسور نیم بسته (semihermetic) برای چیلرهای با ظرفیت تا ۲۰۰تن
كمپرسورهای باز با اتصال مستقیم به محرّك ( direct – drive ) برای چیلرهای تا ظرفیت ۲۰۰ تن
كمپرسورهای نوع باز معمولاً گرانتر از كمپرسور بسته هستند . موتورهای بسته عموماً توسطی گاز مكیده شده سرد می شوند و روتور كمپرسور بر روی محور میل لنگ كمپرسور سوار شده است .
كندانسور ها (condensors ) این كندانسورها می توانند از نوع تبخیری (evaporative) ، خنك شونده با هوا (air cooled ) یا خنك شونده با آب (water cooled) باشند . كندانسورهای خنك شونده با آب ممكن است به دلیل ارزانتر بودن از نوع دو لوله ای (tube – in – tube ) یا پوسته و كویل (shel and coil) ، و یا به دلیل متراكم تر و كم حجم تر بودن (compactness ) از نوع پوسته – لوله ای (shell and tube ) انتخاب شوند . اكثر كندانسورهای پوسته – لوله ای قابل تعمیر هستند ولی در دو نوع كندانسور دیگر ، در صورت نشت مبرّد باید آنها را تعویض كرد . استفاده از كندانسورهای خنك شونده با هوامتداول تر از كندانسورهای تبخیری است .
كولرها (coolers ) این مبدل ها كه آنها را تبخیر كننده (evaporator ) نیز می نامند معمولاً از نوع انبساط مستقیم (direct expansion ) هستند و در آنها مادة‌مبرّد در هنگام عبور از درون لوله ها تبخیر می شود و مایع سرد كننده (chilled liquid ) در حال عبور از روی لوله های درون مبدل سرد می شود . در دستگاههای كوچك ، به دلیل ارزانتر بودن كولرهای دولوله ای(tube – in – tube ) گاه از این نوع مبدل استفاده می گردد.
شیر انبساط حرارتی (thermal expansion valve ) این شیر مقدار جریان مبرّد از كندانسور به تبخیر كننده را به گونه ای تنظیم می كند كه گاز مكیده شده توسط كمپرسور حتماً مافوق گرم (superheat ) باشد و مبرّد تبخیر نشده وارد كمپرسور نگردد . ازمافوق گرم شدن بیش از حدّ مبرّد نیز باید جلوگیری شود زیرا این امر باعث كاهش ظرفیت دستگاه خواهد شد .
۲-۱- ظرفیت ها و انواع موجود
چیلرهای رفت و برگشتی در ظرفیت های ۲ تا ۲۰۰ تن وجود دارند . استفاده از چیلرهای دارای چند كمپرسور به دلایل زیر شایعتر می باشد :
زیادتر بودن تعداد مرحله های تغییر بار ، كنترل دقیق تر درجه حرارت مایع ، مصرف انرژی كمتر ، كمتر بودن شوك الكتریكی در هنگام راه افتادن كمپرسور ، و زیادتر بودن ظرفیت ذخیره ( standby capacity ) را میسّر می سازد .
به دلیل استفاده از چند مدار مبرپد ، این امكان وجود دارد كه در هنگام سرویس یا تعمیرات جزئی برخی از اجزاء دستگاه ، بتوان ظرفیت سرمایش را تا حدودی تأمین كرد .
۴-۱- روش های انتخاب
تعیین ظرفیت : ظرفیت چیلرهای رفت و برگشتی به دو صورت ارائه می شوند . دو نوع اول كه مخصوص چیلرهای پكیج ( package liquid chiller) است ،مقدار ظرفیت و توان مصرفی چیلر در ازاء‌هر تركیبی از درجه حرارت آب خروجی از كندانسور و درجه حرارت آب سردكننده (chiller watter) [ و یا درجه حرارت حباب خشك ممحیط در مدل های خنك شونده با هوا ] ارائه می گردد . در نوع دوّم مقدار ضریب و توان مصرفی چیلر بر حسب درجه حرارت های تقطیر (condensing temperaure ) و درجه حرارت های آب سردكنندة مختلف نشان داده می شود .
مصرف انرژی :
با افزایش درجه حرارت تقطیر ،مقدار توان مصرفی در تمام انواع چیلرها افزایش می یابد . بنابراین ، وقتی درجه حرارت آب كندانسور كم باشد ، یا اندازة كندانسور خنك شونده با هوانسبتاً بزرگ باشد ،و یا وقتی درجه حرارت آب سرد كنندة خروجی از دستگاه زیاد است ، می توان از چیلری استفاده كرد كهنسبت توان مصرفی به
ظرفیت سرمایش آن كوچكتر باشد . در عین حال ، وقتی هزینة چیلر به حداقل برسد الزاماً نباید هزینة سیستم كل نیز به كمترین مقدار برسد زیرا افزایش هزینه های برج خنك كن یا فن كویل ،جبران منافع حاصل از كم بودن نسبت تراكم (compression ratio ) را خواهد كرد .
رسوب گیری (fouling ) طبق استاندار ۷۶- ۵۹۰ انستیتوی ARI ، برای درجه بندی ظرفیت دستگاههای چیلر رفت و برگشتی باید از ضریب رسوب ۰٫۰۰۰۵ ft 2.f.h /Btu استفاده شده باشد .
چیلرهای جذبی
چیلرهای جذبی، دستگاه های تبریدی هستند كه در آنها به جای انرژی الكتریكی ، از حرارت استفاده می شود . در این سیكل از یك مادة جاذب (absorbent) بعنوان سیال ثانویه (secondary fluid ) استفاده می گردد . این ماده ، گازهای حاصل از تبخیر مبرّد در تبخیر كننده (evaporator ) از نظر فرایندهای تبخیرو تقطیر كه در دوفشار متفاوت انجام می شوند ، شبیه هستند . تفاوت این دو سیكل در این است كه در سیكل جذبی برای تولید اختلاف فشار از یك مولّد (generator ) كه با حرارت كار می كند استفاده می گردد ولی در سیكل تراكمی ، اختلاف فشار توسط كمپرسور ایجاد خواهد شد . هردو سیكل برای كاركردن نیاز به انرژی دارند . سیكل جذبی به حرارت و سیكل تراكمی به انرژی مكانیكی .
در سیكل های لیتیوم بروماید – آب ،لیتیوم بروماید به عنوان مادة جاذب و آب به عنوان مبرّد (refrigerant ) است ولی در سیكل های آمونیاك – آب ، آمونیاك مادة مبرّد خواهد بود .
كمیتة فنی شمارة ۸٫۳ انجمن ASHRAE اصطلاحات زیر را برای محلول مبرّد – جاذب لیتیوم بروماید پیشنهاد كرده است :
محلول جذب كنندة دقیق (weak absorbent ) كه مبرّد را از درون جذب كننده ،جذب كرده است و كمترین میل تركیب با مبرّد را دارد .
محلول جذب كنندة غلیظ (strong absorbent ) كه مادة مبرّد در مولّد از آن جدا شده است وبنیابراین میل تركیبی آن با مبرّد قوی است .
۱-۲-؟ چیلرهای جذب با ظرفیت زیاد از نوع لیتیوم بروماید – آب
شكل (۲-؟) طرحوارة یك دستگاه چیلر جذبی با احتراق غیرمستقیم (indirect – fired ) كه در ظرفیت های ۵۰ تا ۱۵۰۰ ton وجود دارد را نشان می دهد . شكل ( ۳- ) نیز دستگاه مشابهی را نشان می دهد كه اجزاء آن در داخل یك پوسته (shell) قراردارند . چیلرهای نشان داده شده در شكل های (۲- ) و (۳- ) یك مرحله ای ( single – stage ) هستند .
دستگاههای جذبی را می توان با مولّد دو مرحله ای (two – stage generator ) نیز ساخت . چنین چیلرهایی را می توان چیلر با اثر دوگانه (dual effect ) نامید . شكل (۴- ) طرحوارة یك چیلر یك پوسته ای با مولّد دو مرحله ای را نشان می دهد . مولّد مرحلة اول ،حرارت را از خارج دریافت می كند و باعث به جوش آ,دن مبرّد در مادة جذب كنندة رقیق می شود . این بخار داغ مبرّد (hot refrigerant vapor ) به مرحلة‌دوم می رود و در آنجا از طریق حرارت دادن به محلول دارای غلظت متوسط (intermediate concentration ) خروجی از مولد مرحلة اول ، مادة مبرّد بیشتری تبخیر خواهد شد . تمام اجزاء‌دستگاههای دو مرحله ای ( به جز مولّد ) ، مشابه دستگاه های یك مرحله ای هستند . مزیّت دستگاه های دو مرحله ای ، عملكرد بالاتر و مصرف بخار كمتر ( حدود ۲/۳ دستگاه های یك مرحله ای ) آنهاست . درجه حرارت منبع حرارتی مورد نیاز برای دستگاه های درو مرحله ای حدود ۱۲۲f بیشتر از دستگاههای یك مرحله ای است .
اجزاء چیلر جذبی :
* مولّد (generator ) یا تلغیظ كننده ( concentrator ) : دسته لوله هایی هستند مستغرق در مادة جاذب كه توسط بخار آب یا مایع داغ ، گرم می شوند .
* كندانسور ( condensor ) : دسته لوله است كه در قسمت بالای مولّد كه بخار وجود دارد نصب می گردد و با استفاده از صفحات قطره گیر ( eliminator ) از انتقال نمك جلوگیری می شود . آب خنك كننده ای كه به كندانسور تغذیه می شود (cooling water ) ابتدا از درون جذب كننده (absorber ) می گذرد .
* جذب كننده (absorber ): دسته لوله ای است كه بر روی آن محلول غلیظ جاذب پاشیده می شود . بخار مبرّد در داخل مادة جاذب تقطیر می شود و حرارت آزاد شده به آب خنك كننده انتقال می یابد .
تبخیر كننده (evaporator ) یا كولر (cooler) : این قسمت نیز یك دسته لوله است كه بر روی آن آب مبرّد پاشیده و تبخیر می گردد . مایعی كه باید سرد شود از درون لوله ها می گذرد . در برخی چیلرها برای جلوگیری از فرار آب مایع از تبخیر كننده ، از صفحات قطره گیر (eliminator ) استفاده می كنند .
مبدل حرارتی محلول (solution heat exchanger ) : این مبدل از نوع پوسته – لوله ای (sheel-tube ) و كلاً از جنس آهن است .
پمپ های تبخیر كننده و محلول (solution and evaporator pumps ) : این پمپ ها معمولاً از نوع گریز از مركز هستند و توسط الكتروموتور چرخانده می شوند .
تخلیه كننده (purger ): برای تخلیة‌گازهای غیرقابل تقطیر(noncondenseable gases) از تخلیه كننده استفاده می شود . وجود مقدار اندكی گاز غیرقابل تقطیر می تواند فشاركل جذب كننده رابه حدّی بالا ببرد كه فشار درون تبخیر كننده تا حدّ قابل توجهی تغییر كند . مقدار ناچیزی افزایش فشار تبخیر كننده موجب می گردد درجه حرارت تبخیر مادة مبرّد به مقدار قابل ملاحظه ای تغییر نماید .
شیرانبساط مكانیكی (mechanical expansion valve ) : این نوع شیرها در دستگاههای جذبی كاربرد ندارند . مقدار جریان مایع مبرّد به تبخیركننده توسط یك روزنه (orifice) یا اجزاء دیگری كه بین كندانسور و تبخیر كننده نصب می شوند كنترل خواهد شد .
چیلرهای آمونیاكی – آب
شكل (۱۰- ) طرحوارة یك دستگاه برودتی آمونیاكی – آب از نوع احتراق مستقیم (direct – fired) و خنك شونده با هوا (air cooled) با ظرفیت های ۳ تا ۵ تن را نشان می دهد . به دلیل وجود مغایرت های زیر بین دستگاههای جذبی لیتیوم بروماید – آب و آمونیاك – آب ، طراحی این دو نوع دستگاه نیز با یكدیگر تفاوت دارد :
آب ( مادة‌جاذب یا absorbent ) نیز یك سایل فرّار (volatile ) است به گونه ای كه برای تولید مادة جاذب غلیظ (strong abserbent ) از مادة جاذب رقیق (weak abserbent ) باید از فرایند تقطیر جزئی (fractional distillation process ) استفاده كرد .
استفاده از آمونیاك به عنوان مبرّد (refrigerant) ، باعث می شود فشار كندانسور و تبخیركننده (evaporator ) به ترتیب در محدودة ۳۰۰ psia و ۷۰ psia قرار بگیرد . بنابراین ، پمپ های محلول (solution pumps) از نوع پمپ های جابجایی مثبت (positive displacement) خواهند بود .
چون از هوا برای خنك كردن كندانسور و جذب كننده بهره گرفته می شود ، سطوح خارجی لوله را می توان پرده دار درنظر گرفت تا سطح تماس با هوا ، افزایش یابد.
عملكرد و انتخاب تجهیزات :
ظرفیت دستگاههای جذبی آمونیاك – آب براساس درجه حرارت محیط ۹۵ Fdb و ۷۵ Fdb و درجه حرارت تغذیة‌آب سردكنندة ۴۵ F با مقدار گذر جریان در نظر گرفته شده توسط سازنده ، تعیین می گردد . اگر دستگاه گازسوز باشد ، مقدار تقریبی cop برابر با ۰٫۵ خواهد بود . شكل (۱۱- ) نمونة منحنی های عملكرد اینگونه چیلرها رانشان می دهد .
سرد كردن ماشینی
در تهویة مطبوع تابستانی احتیاج به وسایل تولدی برودت ( سرما ) است كه با در نظر گرفتن امكانات محلی و مسالة اقتصادی انتخاب می شوند . با توجه به این كه مصرف عمدة ماشین های مبرد در سردخانه ها و یخچالهای خانگی و مغزه ای برای نگهداری موماد مختلف غذایی و تهیة یخ و صنایع دیگر چون پلاستیك سازی و الكتریكی و متالوژی و شیمیایی و غیره است تهویة مطبوع فقط جزو كوچكی از این صنعت است . در این قسمت فقط اشارة جزئی به سیستم چیلر گازی و شرح چیلر آبزوربشن كه در تهیة مطبوع بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند ، خواهد شد .
طرز راه اندازی و نگهداری چیلر:
قبل از راه اندازی چیلر نكات زیر باید مورد توجه قرار گیرد .
۱- اطمینان از وجود آب در برج خنك كننده .
اگر برج آب نداشته باشد باید شناور و اتصال آب شهر به برج مورد آزمایش قرار گیرد .
۲- اطمینان از درست كاركردن پمپ برج خنك كننده .
برای اطمینان ، پس از روشن كردن پمپ ، از داخل برج خنك كننده بازدید كنید . باید آب از افشانك ها به حد كافی خارج شود و همة سطوح برج را بپوشاند .
۳- اطمینان از درست كاركردن بادرسانها .
الف – تسمه ها به حد كافی محكم باشد .
ب ) یاطاقان های بادزن كویل روغن كاری شده باشد .
ج ) جهت گردش درست باشد .
اطمینان از جهت صحیح گردش پمپ جریانی آب سرد .
با ولت متر اختلاف هر فاز برق ورودی به تابلو را اندازه گیری كنید . باید ۳۸۰ ولت كامل باشد . پس از اطمینان از كلیة قسمت های فوق ، برج را روشن كنید و پس از ۱۵ دقیقه در صورتیكه چراغ كنترل تابلوی برق چیلر روشن باشد ، می توانید چیلر را روشن كنید .
حین كار چیلر به نكات زیر تتوجه كنید :
درجة فشار زیاد چیلر ( رانش كمپرسور ) باید بین ۲۰۰ تا ۲۶۰ پوند باشد .
درجة فشاركم چیلر ( مكش كمپرسور ) باید بین ۴۵ تا ۷۵ پوند باشد .
درجة فشار روغن حداقل ۲۰ پوند بیشتر از درجة فشار مكش باشد .
سطح شیشه نشان دهندة مایع مبرد باید صاف و بدون حالت كف زدگی باشد .
روغن داخل كمپرسور حدود۱/۲ سطح شیشه روغن نما باشد و اگر از ۴/۱ سطح شیشه كم تر باشد روغن لازم را تأمین كنید .
اشكالاتی كه مانع راه اندازی چیلر می شود :
درست كارنكردن برج خنك كننده .
رسوب یا گچ گرفتگی كندانسور ( بالا رفتن درجة فشار رانش ).
برای از بین بردن رسوبات حاصل در كندانسور ، از پودر ضدگچ استفاده می شود . مقدار ماده ضدگچ ( كالكین ) در اسكلر برای هر تن ظرفیت چیلر معادل ۵/۱ كیلوگرم پیشنهاد می وشد . هر كیلو مادة ضدگچ را در ۲لیتر آب حل كنید و مطابق شكل در منبع مخصوص بریزید و پس از بستن شیرهای آب ورودی در برج و خروجی از كندانسور به وسیلة پمپ به مدار كندانسور بفرستید و مجدداً محلول را اضافه كنید و باید عمل تا ۴۸ ساعت تكرار شود .
درست كار نكردن مدار روغن چیلر ( قطع كنترل فشار روغن ) .
سرد بودن داخل اواپراتور ( كولر ) . ترموستاتی كه روی لولة آب سرد رفت ساختمان قراردارد برای تهویة منازل و ادارات روی ۴۵ درجة فارنهایت تنظیم می شود و تا زمانی كه حرارت آب از ۴۵ درجه بالاتر نرود ، چیلر روشن ، مگر آن كه ترموستات خراب باشد .
نبودن برق سه فاز یاكم بودن ولتاژ برق – ( قطع كردن بی متال جریان برق ) ابتدا از كامل بودن برق ( سه فاز و ۳۸۰ ولت ) اطمینان بیابید ، كلید راه انداز چیلر را روی حالت خاموش قراردهید و شاسی بی متال را فشار دهید ، سپس چیلر را روشن كنید .
قطع شدن فیوز جریان ضعیف در اثر اتصالات كوتاه یا كم بودن ولتاژ برق .
اگر درجة حرارت آب داخل اواپراتور (كولر) از حد معمول ( حدود ۷ درجة سانتی گراد ) به علت خرابی ترموستات یا پمپ جریان آب سرد یا هواگرفتن پمپ آب كم تر شود ، در این صورت كنترل ضدیخ ( انجماد ) قطع خواهد كرد . در چنین شرایطی چیلر را خاموش كنید و از روشن كردن حتی برای ثانیه نیز اكیداً خودداری فرمائید و پس از نرمال شدن جریان آب سرد و اطمینان از درستی ترموستات ، نسبت به راه اندازی چیلر اقدام كنید .
برای این كه چیلر مرتب كاركند ، با توجه به نكات مورد اشاره و بدون دست كاری در كنترلرها ، قبل از رفع عیب دستگاه را روشن نكنید .
اصول كار چیلر ابزوربشن
در چیلرهای ابزوربشن مایع مبرد آب است . برای آب گرمای نهان تبخیر در ۱۰۰ درجة سانتی گراد برابر ۵۲۵ كیلوكالری بر كیلوگرم است . دمای جوش آب را می توان پائین آورد اگر فشار در سطح آب را پائین بیاوریم . مثلاً اگر فشار مطلق آب ۵/۰ اتمسفر صنعتی باشد ، دمای جوش ۸۱ درجه سانتی گراد و در یكصدم اتمسفر ، آب در
۵/۴ درجة سانتیگراد می جوشد . به عكس هرچه فشار بیشتر شود ، درجه حرارت جوش نیز زیادتر می شود ، مثلاً اگر فشار به ۵/۳ اتمسفر برسد ، آب در ۱۴۷ درجة سانتی گراد می جوشد .
در چیلرهای ابزوربشن مایع دیگری نیز به عنوان ابزوربر ( جذب كننده ) برای جذب بخارهای آب وجود دارد كه بیشتر از محل لیتم برماید برای این منظور استفاده می شود . زیرا این محلول دارای قدرت جذب بخار آب زیاد است و سمی و قابل انفجار نیست و همچنین ایجاد تركیبات مضر نمی كند .
برای درك بهتر كار این نوع چیلرها مراحل مختلف تشریح می شود :
اگر دو ظرف مطابق ( ۱۴- ) داشته باشیم كه در یكی آب و در دیگری محلول لیتم برماید باشد و فرض كنیم كه هوا به وسیلة پمپ خلاء هوا از این ظروف تخلیه شده باشد ، ظرفی كه آب در آن است تبخیركننده (اواپراتور) و ظرفی كه در آن لیتم برماید است ابزوربر می رود و به وسیلة‌محلول آب وارد كویل می شود و پس از خنك شدن از طرف دیگر خارج میشود . آب سرد شده برای خنك كردن ساختمان مورد نظر به كار می رود . حال برای بهتر كردن كیفیت كار و راندمان سیستم ، دو پمپ به شرح زیر اضافه می كنیم :
پمپ مایع مبرد ، این پمپ آب را روی كویل می ریزد و شدت تبخیر آب را زیاد می كند .
پمپ ابزوربر ، این پمپ محلول لیتم برماید را به صورت اسپری در ابزوربر می باشد و در نتیجه قدرت جذب آن را بالا می برد .( شكل ۱۶- ۱۴ )
با اضافه كردن این دو پمپ ، راندمان سیستم بالا می رود ، اما دو اشكال اساسی باقی می ماند :
یكی این كه محلول لیتم برماید مرتباً بخار آب را جذب می كند و رقیق می شود و در نتیجه قدرت جذب كنندگی خود را از دست می دهد . برای رفع این مشكل ، به سیستم ، بك ژنراتور ویك پمپ اضافه می كنیم و محلول لیتم رماید به وسیلة این پمپ ره ژنراتور می رود و به وسیلة بخار حرارت داده می شود و در اثر حرارت ، آبی را كه جذب كرده است ، به صورت بخار خارج می شود و محلول مجدداً غلیظ می شود و به ابزوربر بر می گردد .
برای رفع مشكل دوم ، به سیستم اخیر یك كندانسور ( تقطیر كننده ) اضافه می كنیم تا بخار آبی كه از ژنراتور خارج می شود به كندانسور برود و به مایع تبدیل شود و دوباره به اواپراتور برگردد و در نتیجه یك مدار بسته تشكیل می شود .( ۱۷-۱۴ )
حال برای تكمیل سیستم و بال بردن راندمان كار ، یكمبدل حرارتی بین ژنراتور و ابزوربر قرار می دهیم تا از یك طرف محلول رقیقی را كه از ابزوربر به ژنراتور می رود ، گرم كند و زا طرف دیگر محلول غلیظی را كه از ژنراتور به ابزوربر بر می گردد ، خنك كند .
با توجه به این كه هر چه درجة حرارت محلول لیتم برماید پایین تر باشد ، می تواند آب بیشتر جذب كند بنابراین برای خارج كردن گرمای حاصل از انحلال در ابزوربر وبالابردن قدرت جذب لیتم برماید ، یك كویل در
ابزوربر قرار می دهیم كه داخل آن آب سرد ( ازبرج خنك كننده ) جریان یابد .(۱۸- ) یك سیكل كامل چیلر آبزوربشن را نشان می دهد .
در بعضی از مدل ها پمپ ابزوربر را حذف میكنند و جریان محلول در اثر اختلاف فشار انجام می گیرد .
نكتة قابلذكر این است كه محلول حاصل در ژنراتور ، تحت جاذبه و اختلاف فشار ، از مبدل حرارتی عبور میكند ( به وسیلة محلول رقیق سرد می شود ) و به وسیلة یك ادوكتور ( كه نوعی مخلوط كن است ) با محلول رقیق مخلوط می شود و محلول مخلوط را تشكیل می دهد و این مخلوط به افشانك های ابزوربر می رود .
در شكل (۱۹ – ) تحولات یك سیكل سیستم ابزوربشن براساس دیاگرام تعادل برای لیتم برماید با توجه به نقاط شماره بندی شده و فشارها و درجه حرارت و نقاط متمركز شكل ( ۱۸- ) نشان داده شده است .
فشار مطلق كندانسور و ژنراتور تقریباً مساوی و برابر یكدهم اتمسفر است كه معمولاً در یك پوسته قرار می گیرند و فشار اواپراتور و ابزوربر حدود یكصدم اتمسفر است و در یك پوسته قرارداده می شو د ( شكل ۲۰- ). با توجه به فشار موجود در اواپراتور ، آب در ۵/۴ درجة سانتی گراد می جوشد و در نتیجه درجه حرارت آب سرد تا حدود ۷ درجة سانتی گراد می رسد .
عمل سیستم
شرح اجزای اصلی و فرعی چیلر آبزوربشن
در سیستم ابزوربشن چهار سطح تبادل حرارتی وجود دارد كه عبارتنداز :
اواپراتور یا تبخیر كننده .
ابزوربر یا جذب كننده
ژنراتور یا تولید كننده
كندانسور یا تقطیر كننده
در اواپراتور آب سرد كنندة ساختمان در داخل لوله ها جریان می یابد و مایع مبرد ( آبی كه تحت فشار كم قراردارد ) به وسیلة افشانك ها روی این لوله ها پاشیده می شود و مایع مبرد پس از تبخیر شدن آب ، داخل لوله را سرد تر می كند . در ابزوربر ( جذب كننده ) محلول لیتم برماید به وسیلة افشانك ها پاشده می شود و بخار مایع مبرد كه از اواپراتور بیرون می آید ، به وسیلة محلول جذب و محلول رقیق دركف آن جمع می شود . برای كمك به عمل جذب ، آب رج خنك كننده از بین لوله هایی كه در قسمت ابزوربر قرار گرفته است ، عبور می كند تا حرارت حاصل از
انحلال رابگیرد . اواپراتور و جذب كننده در یك پوسته (استوانه ) كه فشار مطلق داخلی آن حدود یكصدم اتمسفر ( ۶ میلیمتر ستون جیوه ) است ، قرار دارند .
همین طور ژنراتور و كندانسور در یك پوسته كه دارای فشار مطلق حدودهفتاد میلیمتر ستون جیوه (۱/۰) اتمسفر است ، قرار می گیرند . محلول رقیق كه از ابزوربر می آید ، در ژنراتور ، روی لوله ها ، محلول می جوشد و بخرا می شود . به عبارت دیگر دراثر جوشیدن ، بخار مایع مبرد آزاد می شود و محول لیتم برماید غلیظ به دست می آید كه به ابزوربر برمی گردد و بخار آب (سیال مبرد ) به كندانسور می رود و تقطیر می شود و مایع مبرد حاصل در تشتك كندانسور جمع می شود و تحت نیروی جاذبه و اختلاف فشار به اواپراتور برمی گردد و بدین ترتیب سیكل تكمیل می شود .
سیستم های آب كندانسور
سیستم های آب مورد استفاده در كندانسور فرایندهای تبرید (refrigeration) به دو گروه تقسیم می شوند : ۱)سیستم های یكبار در گردش once-through (مانند آب شیر ، آب چاه ، آب دریاچه و رودخانه ) و ۲) سیستم های برج با گردش مجدد (recirculating) . معمولاً این سیستم ها از نوع سیستم های باز هستند ( به جز برج های با مدار بسته یا مبدل های حرارتی صفحه ای (plate type heat exchanger ) و حداقل در دو نقطه بین آب و هوا تماس وجود خواهد داشت . در این سیستم ها روش های طراحی هیدرولیكی ، انتخاب پمپ و تعیین قطر لوله ها ، با سیستم های بسته گرمایش و سرمایش تفاوت دارد . در برخی از سیستمهای صرفه جویی انرژی (heat conservaition sys.) ، از كندانسورهای دو قسمتی (split condenser ) استفاده می شود . در یك قسمت از كندانسور ، حرارت لازم برای سیستم های دوباره گرمكن (reheater) یامدار بستة گرمایش (closed circuite heating) تامین می گردد و در قسمت دیگر ، فرایند دفع حرارت (heat rejection) از سیكل سرمایش صورت می گیرد .
جهت دریافت فایل کامل تهویه مطبوع لطفا آن را خریداری نمایید
قیمت فایل فقط 4,500 تومان
برچسب ها : دانلود مقاله تهویه مطبوع , تهویه مطبوع , انواع سیستم های تهویه مطبوع , سیستم انبساط مستقیم , سیستم پمپ حرارتی
