دیگ‌های چگالشی

دیگ چگالشی چگونه كار می كند؟

در یك دیگ معمولی، با احتراق سوخت گاز های داغ تولید می شود كه با گذشتن از مبدل حرارتی بیشتر این انرژی به آب منتقل می شود، كه باعث بالا رفتن دمای آب می شود. بخار آب یكی از گاز های داغ تولید شده در فرآیند احتراق است ، كه نتیجه تركیب هیدروژن با اكسیژن می باشد. در دیگ های چگالشی (كندانسینگ)، حرارتی را كه توسط خروج گازهایی داغ تلف می شود، جذب شده و بخار آب موجود با از دست دادن گرمای نهان تبخیر به آب مایع (یا به اصطلاح به كندانس ) تبدیل می شود و این گرمای نهان نیز به آب داده می شود كه این عمل اضافی می تواند بازدهی را تا 10- 12% بالا ببرد . البته بازدهی فرآیند های كندانس متفاوت است و بستگی به دمای آب برگشتی به دیگ دارد اما در شرایط برابر همیشه بازدهی دیگ های چگالشی اگر بیشتر از دیگ های غیر چگالشی نباشد دست كم با آنها برابر است. ویژگی کندانس تولید شده کمی اسیدی است(3-5 ph)، بنابراین انتخاب مواد برای قسمت های در معرض خوردگی باید مناسب باشد. در دماهای بالا معمولاً از آلیاژ های آلومینیوم و استیل ضد زنگ استفاده می شود ، در قسمت هایی با دمای پایین تر از پلاستیك هایی همچون uPVC و پلی پروپیلن استفاده می شود كه باعث تاثیر در قیمت نهایی می شوند. كندانسه تولید شده در مبدل چگالش گر باید به فاضلاب تخلیه شود. در حالت كلی برای نصب، این تنها تفاوتی است كه بین دیگ های چگالشی و غیر چگالشی وجود دارد .

برای اینكه تولید دیگ های چگالشی اقتصادی و قابل مدیریت در نصب باشند، مبدل های داخلی در كوچک ترین سایز های فنی ممكن ساخته می شوند. این امر باعث تولید مبدل هایی با مقاومت بالا در طرف محفظه احتراق شده است و از فن برای به حركت در آوردن محصولات احتراق در مجراهای باریک استفاده شده است كه استفاده از فن بخاطر خارج كردن گازهای خروجی الزامی می باشد چون گاز ها معمولاً تا دماهای زیر 100 درجه سانتی گراد خنک می شوند و دیگر نیروی شناوری را برای خروج طبیعی از دودكش ندارد.

استفاده

امروزه در اروپا و امریكای شمالی دیگ های معمولی در سیستم های حرارت مركزی خانگی در حال جایگزینی با دیگ های چگالشی می باشند. و هلند احتمالاً اولین كشوری بود كه این جایگزینی را در مقیاس بزرگ انجام داد. در اروپا نصب دیگ های چگالشی توسط گروه های حامی كاهش مصرف سوخت و دولت ها حمایت می شود. برای مثال در انگلستان از سال 2005 همه دیگ های حرارت مركزی باید از نوع دیگ های چگالشی با بازدهی بالا باشند مگر در شرایط خاص ، این آیین نامه ها برای دیگ هایی با سوخت مایع نیز باید اجرا شود.در ایالات متحده نیز در بعضی از ایالت ها دولت فدرال با نصب دیگ های چگالشی در مالیات ها تخفیف می دهند و در غرب كانادا بعضی از شركت های تامین سوخت با نصب این گونه دیگ ها در مجتمع های مسكونی در قیمت سوخت تخفیف نیز می دهند كه همین عوامل باعث سرعت گرفتن جایگزینی دیگ های قدیمی با دیگ های چگالشی شده است.

بازدهی

تولید كنندگان دیگ های چگالشی ادعا می كنند كه به بازده حرارتی 98 درصدی می توان دست یافت كه این درمقابل بازده 70 تا 80 درصدی دیگ ها با طراحی متداول می باشد.(البته بازدهی به ارزش حرارتی سوخت نیز بستگی دارد.)مدل های معمولی از دیگ های چگالشی راندمانی حدود 90% دارند كه این موضوع بالاترین رتبه های درجه بندی را برای این گونه دیگ ها به همراه دارد.

عملكرد دیگ به راندمان انتقال حرارت به مصرف كننده و خروجی وسایل دفع حرارت نیز وابسته است. طراحی سیستم و اجرا نیز بسیار مهم است. در طراحی باید در نظر داشت كه مقدار تولید و پخش حرارت همخوانی داشته باشد و دمای طراحی وسایل پخش حرارت باید در نظر گرفته شود كه مجموع این عوامل بازدهی كلی سیستم حرارت مركزی را مشخص می كند.

در دیگ های چگالشی دمای آب برگشتی از سیستم حرارت مركزی باید كمتر از 55 درجه سانتی گراد باشد و این امر بخاطر این است كه تنها در این دما هاست كه چگالش به بهترین نحو انجام می گیرد. دما های بالاتر عدد ذكر شده می توانند عملاً مبدل كندانس را از جریان خارج كنند و تنها به شكل دیگ های معمولی كار كنند. از مطالب بالا بر می آید كه تنها با تغییراتی در سیستم كنترلی می توان دیگ های غیر چگالشی را به دیگ های چگالشی تبدیل كرد ولی باید این نكته را در نظر گرفت كه كندانس تولید شده به سرعت قسمت هایی كه دارای فولاد نرم و یا چدن هستند را دچار خوردگی خواهد كرد و این همان دلیلی است كه در مبدل دیگ ها چگالشی از فولاد ضدزنگ و یا آلیاژهای آلومینیوم و سیلیكون استفاده می كنند.

هرچه كه دمای برگشتی پایین تر باشد عمل چگالش بیشتر انجام می گیرد. دمای پایین در سیستم هایی كه در ذات دما پایین هستند مثل گرمایش از كف یا رادیاتور های چدنی قدیمی بیشتر دیده می شود كه این سیستم ها را بهترین گزینه برای داشتن یک سیستم حرارت مركزی با دیگ های چگالشی می سازد. اما اگر سیستم گرمایش از نوع های ذكر شده نباشد، بیشتر تولید كننده های دیگ های چگالشی خانگی سیستم های كنترلی را طوری طراحی می كنند كه تنها در زمان راه اندازی اولیه عمل چگالش را داشته باشیم و مشخص است كه بعد از آن افت بازدهی را خواهیم داشت ولی باز هم از بازدهی دیگ های قدیمی کمی بیشتر خواهد بود. اما با یک طراحی مناسب مثلاً با بزرگتر انتخاب کردن رادیاتور و یا اضافه کردن حلقه به سیستم گرمایش از کف می توان دمای آب برگشتی به دیگ را برای هر چه بهتر شدن عمل چگالش پایین آورد و مناسب ساخت.

كنترل

مطمئن شدن از كاركرد در بهترین و اقتصادی ترین شرایط كمی دشوار است. تقریباً همه دیگ ها و بخصوص مشعل ها دارای سیستم كنترل منطقی هستند كه میزان بار را با میزان خروجی مشعل تنظیم می كند تا بهترین عملكرد بدست آید.

قابلیت اعتماد

در ابتدا ادعا می شد كه دیگ های چگالشی دارای قابلیت اعتماد كمی هستند و نیاز به نصاب حرفه ای و سرویس های مرتب دارند و اگر توسط افراد ناآشنا نصب شود موجب ضعف در عملكرد خواهد شد ولی طبق بررسی هایی كه سازمان تحقیقات ساختمان انگلستان به انجام رساند مشخص شد كه این گفته نادرست است و نتایج تحقیقات خود را در چند نكته زیر بیان كرد:

1. امروزه هیچ تفاوتی در قابلیت اعتماد بین دیگ های چگالشی و غیر چگالشی وجود ندارد.
2. سرویس دوره ای این گونه دیگ ها به همان اندازه نوع غیر چگالشی است.
3. تنها مورد اضافه شده به سرویس دوره ای تست عملكرد سیستم دفع كندانس می باشد .
4. نصب اینگونه دیگ ها مشكل خاصی نداردو تنها كافی است برای دفع كندانس تولید شده تمهیدات لازم به انجام برسد.(در بعضی از مدل ها نیاز به پمپ تخلیه كندانس وجود دارد)
5. تحت هر گونه شرایطی بازدهی بالاتری نسبت به نسل های قبل از خود دارند.

خروجی

همانطور كه گفته شد كندانس خروجی كمی حالت اسیدی دارد و اسیدیته آن شبیه به آب پرتغال می باشد. و برای دفع تنها نیاز به یک تكه شیلنگ پلیمری و یک تله بخار دارد تا از ورود گاز ها به محیط جلوگیری كند اما باید توجه داشت كه كندانسه ممكن است باعث خوردگی سیستم های فاضلاب چدنی قدیمی شود كه در این حالت نیز تنها با نصب یك خنثی كننده می توان این مشكل را نیز حل كرد. خنثی كننده یك مخزن پلاستیكی است كه از دانه های سنگ آهک یا مرمر پر می شود و باعث بالا آوردن pH كندانس می شود و بعد به فاضلاب تخلیه می شود. بخاطر دمای پایین گاز های نهایی خروجی گاز ها كه ممكن است تا 38 درجه سانتی گراد(در مقابل 200 درجه سانتی گراد در انواع غیر چگالشی) نیز برسد فن همیشه مورد نیاز می باشد كه البته در بعضی از مدل های هرمتیک غیر چگالشی فعلی نیز فن یک جزء سازنده می باشد و همچنین بخاطر دمای پایین نیازی به دودكش های سنتی قدیمی یا داكت های گالوانیزه مخصوص نیست و تنها می توان با یك لوله PVC(در كاربرد های خانگی) دود را به خارج هدایت كرد. در حقیقت استفاده از موادی كه در مقابل خوردگی مقاومتی ندارند در ساخت دودكش ها ممنوع شده است.

البته به تازگی مدل هایی در انگلستان توسط شركت گرمایشی اتمز(Atoms) ساخته شده اند كه حتی نیازی به دودكش نیز ندارند.

قیمت

قیمت یک دیگ چگالشی نسبت به نوع معمولی آن حدود 50% گرانتر می باشد كه بسته به نوع و قیمت سوخت و كشوری كه در آن نصب شده می تواند از 2-5 سال از طریق صرفه جویی در قیمت سوخت جبران شود.البته این موضوع بستگی به چگونگی نصب، مقدار كاركرد و بازدهی كلی سیستم دارد. عموما شركت ها تولید كننده دلایل زیر را برای این افزایش قیمت بیان می كنند:

1. نیاز به مبدل بزرگتر در بعضی مدل ها و نیاز به دو مدل در برخی دیگر كه باید با مواد مقاوم در برابر خوردگی ساخته شوند.
2. نیاز اجباری به فن برای خروج دود
3. نیاز به سیستم تخلیه كندانسه كه شامل تله بخار و در بعضی مدل ها پمپ

منابع:

مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا، «Condensing_boiler»، ویکی‌پدیای انگلیسی، دانشنامهٔ آزاد (بازیابی در ۱۵ march ۲۰۱۲).