دیگ چگالشی

دیگ های چگالشی جدیدرترین نوع بویلرها هستند که در آنها با متراکم کردن بخار آب موجود در گازهای خروجی از حاصل از سوختن صحیح نفت و گاز زمینه پیش گرمایش آب در گردش درون دیگ فراهم می شود.

امروزه با توجه به افزایش میزان تقاضا در صنعت ساختمان و مصرف انرژی، مهندسین به دنبال راهکارهایی برای کنترل و غلبه بر اتلاف انرژی می‌باشند در همین راستا استفاده از دیگ چگالشی مورد توجه قرار گرفته است.

چگالش یک فرآیند فیزیکی است و هنگامی رخ می‌دهد كه دمای بخار از دمای نقطه شبنم بخار آب موجود در محصولات احتراق كمتر شود. این فرآیند در صنعت گرمایشی و موتورخانه به طور معمول، بر اثر انتقال حرارت بین بخار و یك سطح سرد ایجاد می‌شود به این صورت که گرمای نهان بخار به سطح منتقل شده و مایع چگالش می‌یابد.

دیگ چگالشی چیست؟

دیگ چگالشی یک نوع دیگ آب گرم است که با استفاده از فرآیند چگالش گرمای حاصل از احتراق گاز را به طور کامل به آب منتقل می‌کند. در فرآیند چگالش، بخار آب موجود در گازهای خروجی از دیگ به آب مایع تبدیل می‌شود و این آب مایع گرمای زیادی را آزاد می‌کند.

بویلرهای چگالشی نسبت به دیگ‌های غیر چگالشی بهره وری بالاتری دارند. این به این دلیل است که دیگ‌های چگالشی از گرمای بخار آب موجود در گازهای خروجی استفاده می کنند، در حالی که دیگ‌های غیر چگالشی این گرما را هدر می‌دهند.

در دیگ‌های غیر چگالشی بخش اعظمی از گرمای سوخت، از طریق دودکش به بیرون فرستاده می‌شود. در دیگ‌های چگالشی به منظور كاهش تلفات مسیر دودكش و بازیافت کردن حرارت نهان، یك مبدل حرارتی چگالشی در مسیر دودكش موتورخانه تعبیه و نصب می‌شود و حرارتی را که توسط خروج گازهایی داغ تلف می‌شود، جذب شده و بخار آب موجود با از دست دادن گرمای نهان تبخیر به آب مایع (یا به اصطلاح به کندانس) تبدیل می‌شود و این گرمای نهان نیز به آب داده می‌شود که این عمل اضافی می‌تواند بازدهی بویلر را تا 10 تا 12% بالا ببرد.

کاربردهای دیگ چگالشی

دیگ‌های چگالشی برای کاربردهای مختلفی از جمله گرمایش منزل، گرمایش تجاری و تولید آب گرم بهداشتی مناسب هستند.

1. گرمایش منزل: بویلرهای چگالشی یکی از بهترین گزینه‌ها برای گرمایش منزل هستند. آنها می‌توانند تا 30% بهره وری بیشتری نسبت به دیگ‌های غیر چگالشی داشته باشند. این بدان معناست که آنها می‌توانند با استفاده از همان مقدار انرژی، گرمای بیشتری تولید کنند. دیگ‌های چگالشی می‌توانند برای گرمایش رادیاتورها، فن کویل ها، گرمایش از کف و سایر سیستم های گرمایشی استفاده شوند.
2. گرمایش تجاری: دیگ‌های چگالشی همچنین برای گرمایش تجاری مناسب هستند. آنها می‌توانند برای گرمایش ساختمانهای تجاری، کارخانه‌ها، انبارها و سایر فضاهای تجاری استفاده شوند.
3. تولید آب گرم بهداشتی: این سیستمهای گرمایشی همچنین می‌توانند برای تولید آب گرم بهداشتی استفاده شوند. آنها می‌توانند برای گرمایش آبگرمکن‌ها، حمام‌ها و دوش‌ها و سایر کاربردهای آب گرم بهداشتی استفاده شوند.
4. گرمایش گلخانه‌ها: بویلرهای چگالشی می‌توانند برای گرمایش گلخانه‌ها استفاده شوند. آنها می‌توانند به حفظ دمای مطلوب در گلخانه‌ها کمک کنند و به رشد گیاهان کمک کنند.
5. گرمایش مرغداری ها: این دیگ می‌توانند برای گرمایش مرغداری ها استفاده شوند. آنها می‌توانند به حفظ دمای مطلوب در مرغداری ها کمک کنند و به رشد طیور کمک کنند.
6. استخر: این تجهیز گرمایشی می‌تواند برای گرمایش استخرها استفاده شوند. آنها می‌توانند به حفظ دمای مطلوب در استخرها کمک کنند و به لذت بردن از شنا کمک کنند.
7. سایر کاربردها: دیگ‌های چگالشی همچنین می‌توانند برای کاربردهای دیگری مانند خشک کردن، تولید بخار و سایر کاربردهای صنعتی استفاده شوند.

مزایای دیگ‌های چگالشی

بویلرهای چگالشی مزایای زیادی نسبت به دیگ‌های غیر چگالشی دارند. برخی از این مزایا عبارتند از:

• بهره وری بالاتر: دیگ‌های چگالشی می‌توانند تا 30 درصد بهره وری بیشتری نسبت به دیگ‌های غیر چگالشی داشته باشند. این بدان معناست که آنها می‌توانند با استفاده از همان مقدار انرژی، گرمای بیشتری تولید کنند.
• صرفه جویی در هزینه‌ها: بهره وری بالاتر دیگ‌های چگالشی می‌تواند منجر به صرفه جویی قابل توجهی در هزینه‌های انرژی شود. بر اساس گزارشی از شرکت مشاوره انرژی، یک خانه متوسط ​​با استفاده از این سیستمهای گرمایشی می‌تواند سالانه صدها هزار تومان در هزینه‌های انرژی صرفه جویی کند.
• کاهش انتشار آلاینده‌ها: این دیگ‌ها می‌توانند به کاهش انتشار آلاینده‌ها از جمله دی اکسید کربن و اکسید نیتروژن کمک کنند. این امر می‌تواند به بهبود کیفیت هوا و کاهش اثرات زیست محیطی کمک کند.
• راحتی و سهولت استفاده: بویلرهای چگالشی به اندازه دیگ‌های غیر چگالشی آسان برای استفاده هستند. آنها نیاز به نگهداری و تعمیر کمتری دارند و می‌توانند عمر طولانی تری داشته باشند.

در مجموع، دیگ‌های چگالشی گزینه ای عالی برای افرادی هستند که به دنبال راه حلی برای گرمایش کارآمد، مقرون به صرفه و سازگار با محیط زیست هستند.

از دیگر تجهیزات مشابه و مرتبط با این محصول میتوان به منبع کویل دار و منبع دو جداره و دیگ بخار اشاره کرد.

عملکرد دیگ چگالشی

هنگامی که سوختی مانند گاز یا نفت سوزانده می‌شود، گازها از طریق دودکش آزاد می شوند. در یک سیستم دیگ بخار غیر متراکم، این گازها به اتمسفر رها می شوند و پتانسیل گرمایشی آنها از بین می رود. بخشی از گرمای تلف شده از دودکش را برای گرم تر کردن آب ورودی به دیگ استفاده کرده ایم که این مهم باعث بالا رفتن راندمان دیگ خواهد شد.

جهت دستیابی به این هدف یک یا دو مبدل حرارتی داخل این دیگ ها قرار داده شده که پیش گرمایش آب برگشتی به دیگ توسط گرمای دود را بر عهده دارد. به این معنا که از گرمای محسوس و نهان محصولات احتراق استفاده میشود.

در دیگ‌های معمولی دمای دود خروجی از دیگ بین 120 تا 200 درجه سانتیگراد است و بدلیل اثرات خوردگی، دمای دود را نمی توان پایینتر از 120 درجه (نقطه شبنم دود) رساند که موجب اتلاف بخش مهمی از انرژی می گردد. این مشکل در دیگ‌های چگالشی با استفاده از دودکشهای با جنس مقاوم به خوردگی مانند پی وی سی حل شده است.

مبدل های حرارتی این انرژی را به آب منتقل و دمای دود را تا کمتر از 60 درجه کاهش می‌دهد. تولید قطرات ناشی از چگالش دود در این دیگ ها مشکلی برای آنها بوجود نیاورده و توسط یک لوله خروجی کندانس به بیرون تخلیه می گردد.

پارامترهای موثر در راندمان بویلر چگالشی

هنگامی كه رطوبت نسبی هوا افزایش می‌یابد، دیگ باید انرژی بیـشتری را برای افزایش دمای حجم ثابتی از هوا صرف كند. فرآیند چگالش كه پس از فرآیند احتراق انجام میشود، مقدار زیادی از این انرژی را بازیاب می نماید. ولی باز هم مقداری از آن از دودكش خارج میشود. در مقایسه با دیگ‌های غیرچگالشی، افزایش رطوبت هـوا تـاثیر بـسیار كمتـری بـر روی رانـدمان دیگ‌های چگالشی دارد. این در حالی است كه افزایش رطوبت هوا به مقدار زیادی راندمان دیگ‌های غیرچگالشی را كاهش خواهد داد.

با افزایش دمای آب ورودی به دیگ، راندمان حرارتی بویلر چگالشی كاهش می‌یابد تحقیقات نشان داده اند که بیشترین مقدار چگالش برای سوخت گاز هنگامی اتفاق می افتد که دمای آب برگشتی در حدود 55 درجه سانتیگراد یا کمتر از آن باشد. برای اینکه بخار آب موجود در گازهای حاصل از احتراق دچار چگالش شود، دمای آب موجود در مبدل (دمای آب برگشتی از سیستم) باید پایین تر از دمای نقطه شبنم بخار آب باشد.

برای اینکار دو راه حل وجود دارد که یکی ایجاد تغییراتی در سیستم گرمایش ساختمان می‌باشد و هزینه بالاتری دارد و یا افزایش دمای نقطه شبنم بخار آب می‌باشد. از آنجائیکه یک رابطه میان درصد گاز دی اکسیدکربن موجود در گازهای دودکش و دمای نقطه شبنم بخار آب وجود دارد، میتوان با تغییر میزان گاز دی اکسیدکربن، دمای نقطه شبنم بخار آب را تا حدودی تغییر داد.

یکی دیگر از مهمترین قسمتهای یک دیگ چگالشی، محفظه چگالش آن میباشد یعنی جایی که قرار است گرمای نهان موجود در بخار آب داخل گازهای دودکش به آب برگشتی سیستم منتقل شود. در دیگ‌های چگالشی، برای طراحی محفظه چگالش، دو شیوه اصلی وجود دارد. میتوان از یک محفظه ی چگالش یکپارچه یا از یک محفظه چگالش جداگانه استفاده نمود.

محفظه‌های یکپارچه دارای طراحی پیچیده تری اما بکارگیری آن منجربه کاهش حجم دیگ و افزایش راندمان آن نیز میشود. اولین نکته‌های که در مورد این مبدل باید بدان اشاره نمود، لزوم مقاوم بودن آن در مقابل خاصیت اسیدی بودن کندانس شکل گرفته می‌باشد. نکته دیگر این است که با توجه به اختلاف دمای پایین، ماده سازنده این مبدل ها باید دارای توانایی انتقال حرارت بالایی باشد. دو انتخاب اصلی برای دستیابی به چنین اهدافی، فولاد ضد زنگ و آلیاژ آلومینیوم- سیلیکون- منیزم می‌باشند.

مـشعل های شـعله خزه ای یا فوریگس

شـكل ظـاهری آنهـا همانگونـه كـه در شكل دیده میشوند بصورت توری بوده و بجای تولیـد یـك شـعله هزاران شعله با طول كم بوجود میآورد. استفاده از این مشعلها باعث شده است تا راندمان احتراق به بیـشینه خـود رسیده و در عین حال با تنها %2,8 هوای اضافه بتوان احتراقـی ایـده آل را بوجود آورد. كاهش هوای اضافی نیز باعث كاهش دبی گازهای خروجی شده و راندمان احتراق را بالا میبرد. استفاده از این مشعل ها باعث كاهش آلاینده‌هایی چون بـه زیـر 10ppm گردیـده و نگرانـی را در مـورد آلودگی آب حاصل از احتراق نیز تا حد زیادی از بـین بـرده اسـت.

استفاده از مبدل دو لوله ای به عنوان دودکش

محصولات احتراق پس از عبور از مرحله چگـالش وارد دودكـش و یـا در واقع مبدل پوسته و لوله میشوند. همچنین، چون شوک حرارتی یک مشکل برای این نوع از دیگ‌ها محسوب نمی‌شود، می توان دماهای برگشت پائین تری برای این دیگ‌ها تعریف نمود که منجر به بهبود فرآیند چگالش بخار آب موجود در گازهای حاصل از احتراق شده و بنابراین اثر بازیابی حرارتی را ارتقاء بخشید.

تجهیزات جانبی دیگ چگالشی

• حسگر شعله
• سوییچ جریان، فشار هوا
• سوییچ فشار گاز
• تابلو برق مجهز به سیستم کنترل و…

تفاوت دیگ چگالشی با سایر دیگ‌ها

مصرف انرژی در دیگ‌های چگالشی و غیر چگالشی: بازده گرمایی دیگ مستقیما میزان مصرف انرژی را مشخص می‌کند. حرارت مستقیم شعله و گازهای خروجی حاصل از احتراق سوخت با عبور از مبدل باعث گرم شدن آب می‌شود، در گازهای خروجی علاوه بر محصولات احتراق، بخار آب نیز وجود دارد که نتیجه ترکیب شیمیایی هیدروژن و اکسیژن می‌باشد.

این بخار آب دارای گرمای نهان می‌باشد که در دیگ‌های معمولی تلف می‌شود اما در دیگ‌های چگالشی با جذب آن، بازدهی حرارتی دیگ به میزان 10 تا 12% افزایش می‌یابد. نتیجه جذب این گرما تبدیل بخار به قطرات آب می‌باشد که به دلیل وجود سولفور جذب شده در گازهای خروجی و PH پایین به شدت خورنده است.

به همین دلیل مبدل در دیگ‌های چگالشی از مواد مقاوم در برابر خوردگی ساخته می‌شود. با توجه به راندمان بالای دیگ‌های چگالشی این تجهیزات در مقایسه با دیگ‌های فولادی معمولی در حدود 50% بیشتر باعث صرفه جویی در مصرف گاز و به تناسب هزینه‌های جانبی آن می‌شود.

معمولا در دیگ‌های معمولی سیستم بصورت on/off عمل می‌کند اما در دیگ‌های چگالشی قابلیت کنترل ظرفیت حرارتی بصورت پلکانی وجود دارد و از روشن و خاموش شدن مداوم مشعل دیگ جلوگیری می‌شود. این مزیت عمدتا در ظرفیت های حرارتی پایین محسوس می‌باشد، 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 می‌باشند بسیار محسوس است.

میزان آلایندگی در دیگ‌های معمولی و دیگ‌های چگالشی: در دیگ چگاشی با توجه به ارتفاع پایین شعله و همچنین جذب رطوبت در محصولات احتراق، دمای گازهای حاصل از احتراق به شدت کاهش می‌یابد و نیز انتشار کربن دی اکسید کمتر توسط این نوع دیگ نسبت به سایر دیگ‌ها می‌باشد.

• تفاوت دودکش در دیگ چگالشی و معمولی: بدلیل پایین امدن PH در محصولات احتراق و اسیدی شدن محیط نوع دودكشهای این سیستمها از محصولات PVC یا استنلس استیل انتخاب میشود كه در مقابل خوردگی مقاوم باشند و معمولا بدلیل ارزانتر بودن PVC انتخاب اول گزینه PVC میباشد.
  از دودكشهای استنلس استیل معمولا در دودكشهای مشترك استفاده میشود. با توجه به دمای پایین محصولات احتراق دودکش دیگ چگالشی از جنس PVC می‌باشد وکاهش دما علاوه بر تقطیر آب های موجود در محصولات خروجی، باعث منقبض شدن گازهای خروجی و در نتیجه کاهش قطر دودکش می‌شود. دودکش ها مانند دودکش های فلزی در دیگ‌های فولادی یا چدنی نیاز به ساپورت، عایق کاری و فضای زیاد ندارند.
• سطح صدا و لرزش در دیگ چگالشی و معمولی: دیگ‌های چگالشی در مقایسه با دیگ‌های معمولی دارای سطح صدا و لرزش بسیار کمتری می‌باشند.
• رسوب گیری در دیگ چگالشی و معمولی: به علت وجود سیستم پیش گرمایشی در دیگ چگالشی، رسوب گیری در این دیگ نسبت به سایرین کمتر می‌باشد.
• اشغال فضا در در دیگ چگالشی و معمولی: دیگ‌های چگالشی در ظرفیتهای یکسان فضای کمتری را اشغال می کنند در پی این امر مهم موتورخانه ای با مساحت کمتر مورد نیاز است.
• فن دار بودن سیستم احتراق در دیگ چگالشی: دیگ‌های چگالشی به دلیل ماژولار بودن فن پیش مخلوط ورودی هوا و گاز، حجم آبگیری پایین و داشتن کنترل ظرفیت دقیق (متناسب با ظرفیت حرارتی مورد نیاز پروژه) حتی در حالت غیر چگالش نیز مصرف سوخت کمتری نسبت به دیگ‌های چدنی و فولادی دارند. که این بدین معنی است که در حالتی که کندانس یا چگالش صورت بگیرد.
  فن دور متغیر، همچنین امکان مدولیت کردن مشعل و کاهش دوره‌های کاری (خاموش/روشن شدن) دیگ را فراهم می سازد. مهمترین نتیجه این کار، پیگیری دقیق بار مورد نیاز و کاهش هزینه‌های بهره برداری می‌باشد. دیگر مزیت منحصر بفرد این مشعل ها عدم ایجاد سروصدا در زمان کارکرد آنها است.

الزام استفاده از دیگ‌های چگالشی در جهان

• در اروپا و آمریکای شمالی دیگ‌های معمولی در سیستم های حرارت مرکزی خانگی در حال جایگزینی با دیگ‌های چالشی می‌باشند.
• هلند اولین کشوری بود که این جایگزینی را در مقیاس بزرگ انجام داد.
• در انگلستان از سال 2005 همه دیگ‌های حرارت مرکزی باید از نوع دیگ‌های چگالش با بازدهی بالا باشند.
• در غرب کانادا بعضی از شرکتهای تامین سوخت با نصب این گونه دیگ‌ها در مجتمع های مسکونی در قیمت سوخت تخفیف نیز می‌دهند
• در ایران نیز از سال 1396 استاندارد و الزامات دیگ‌های چگالشی در مبحث 14 مقررات ملی ساختمان آورده شده است.