امروز بحث انرژی به عنوان استراتژی سیاست های کالن در بسیاری از کشورها به عنوان
شاخص توسعه مطرح می باشد. لذا برای ایجاد توسعه پایدار در بخش صنعت همراه با افزایش
مصرف انرژی باید کاهش شدت مصرف انرژی را نیز در نظر داشت که این امر در کشور ما با رویکرد
کالن دولت نسبت به مصرف بهینه انرژی و قانون هدفمندی یارانه ها همراه گردید . با توجه به اینکه
عمده مصارف انرژی در صنایع مربوط به گاز طبیعی و برق می باشد لذا مطابق با اطالعات ارایه
شده در ترازنامه انرژی وزارت نیرو در سال ۱۳۸۸ مصرف انرژی بخش صنعت برای گاز طبیعی
و برق مطابق نمودارهای زیر به ترتیب ۵/۳۰ درصد و ۸۳/۳۳ درصد از کل فروش برق وزارت نیرو
میباشد، مصارف بخش برق کشور در سال ۱۳۸۸ ۶۶/۵۷۵۳۱ گیگا وات می باشد.
قیمت باالی انرژی از سال ۱۹۷۰ در جهان مساله مهمی در برانگیختن رقابتهای فنی برای یکایک
مهندسان بوده است ابداعات جدیدی در مورد بهبود راندمان که زمانی عملی به نظر نمی رسیدندحال
به صورت جدی مورد توجه قرار گرفته اند و اغلب از نظر اقتصادی نیز به اثبات رسیده اند.
لذا روزهای طراحی سیستمهای با حداقل هزینه اولیه و بدون توجه به هزینه کاری اکنون به
پایان رسیده است.
در تحلیل حرارتی ساختمان ها ، دو کمیت مهم مورد عالقه عبارتند از :
)۱ )اندازه و ظرفیت سیستمهای سرمایشی و گرمایشی
)۲ )مصرف انرژی ساالنه
اندازه سیستم گرمایش یا سرمایش به وضعیتهای پر تقاضا در طی بدترین شرایط آب
و هوایی محتمل بستگی داشته ، در حالی که میانگین مصرف انرژی ساالنه به میانگین
مصرف در شرایط آب و هوایی متوسط وابسته است .
بنابراین روش محاسبه مصرف انرژی ساالنه کامال متفاوت از محاسبه بارهای
حرارتی و برودتی طرح است .
تحلیل مصرف انرژی و هزینه ساالنه اغلب به همراه محاسبات بار حرارتی و
برودتی طرح صورت گرفته و در انتخاب سیستمهای سرمایشی و گرمایشی نقش
عمده ای دارد.
سیستمهایی با بازده های باال معموال انرژی کمتری مصرف کرده و هزینه
ساالنه آنها کمتر است ، اما در عوض قیمت و هزینه نصب آنها باالتر است.
خرید یک سیستم گرمایشی و سرمایشی با بازده باال و گران تنها هنگامی
از نظر اقتصادی قابل توجیه است که سیستم به مدت طوالنی کار کرده تا
صرفه جویی صورت گرفته توسط آن بیش از هزینه اولیه آن شود .
میزان تاثیر گذاری بر محیط زیست نیز می تواند عامل مهمی در فرآیند
انتخاب باشد.
سیستمی که سوخت کمتری مصرف می کند ، محیط زیست را کمتر
آلوده کرده و در نتیجه اثرات منفی ناشی از آلودگی محیط زیست نیز
کاهش می یابد.اما ارزیابی میزان تاثیر محیط زیست در تحلیل اقتصادی
دشوار است مگر اینکه قیمتی روی آن گذاشته شود .
یکی از راه های کاهش هزینه های اولیه وجاری سیستم های گرمایش
و سرمایش ، کاستن از آسایش حرارتی ساکنین است .
ولی از این امر باید دوری گزید ، زیرا اندکی افت در کارآیی یک فرد شاغل ،
به دلیل عدم آسایش حرارتی ، به راحتی صرفه جویی بالقوه صورت گرفته
را از بین می برد.در طراحی سیستم های سرمایش و گرمایش ساختمان
های تجاری و صنعتی شرایط آسایش حرارتی به عنوان یک الزام در
نظر گرفته شود .
هزینه انرژی در مقایسه با خدمات و کاالهای تولیدی کسر کوچکی بوده و
در نتیجه هیچگاه صرفه جویی در انرژی نباید به گونه ای باشد که منجر
به کاهش تولید یا سود شود.
در هنگام تالش به منظور حداقل سازی
مصرف انرژی ساالنه ، بهتر است بدانید
که بیشترین مصرف انرژی در کجاست .
تقسیم بندی مصرف انرژی ساختمان های
مسکونی یا تجاری در شکل مقابل ارائه
شده است .
برای اینکه مراحل انتخاب یک سیستم
گرمایش و سرمایش به صورت خالصه
بررسی گردد در شکل صفحه بعد ارایه شده
است . در این فلوچارت نحوه شکل گیری و
کنترل و ارزیابی مشخص شده است . نکته حایز
اهمیت این است که محور تمام مراحل دریافت و
درک صحیح الزامات از سوی مشتری یا کارفرما
می باشد.
معرفی سیستم های گرمایش و سرمایش صنعتی متداول
قبل از اینکه به معرفی سیستم های گرمایش و سرمایش صنعتی
بپردازیم الزم است ابتدا در خصوص ویژگی ها و الزامات فضاهای
صنعتی بررسی نمائیم.
فضاهای صنعتی که میتواند سالن تولید )Plant Manufacturing ، )سالن
فرآیند)Plant Processing )باشد باید پارامترهای مهم و تاثیرگذار شرایط مطبوع
مانند : دما ، رطوبت ، جابجایی هوا ، تمیزی هوا و کیفیت آن به خوبی در آن
با شرایط استاندارد تطبیق داشته باشد .
با توجه به ماهیت فضاهای صنعتی و ابعاد بزرگ سالنهای آنها
غالبا نیاز به مقدار انرژی مصرفی زیادی در مقایسه با فضاهای
مسکونی و تجاری خواهد داشت بنابر این مسائل عایق بندی و کنترل
میزان هوای تهویه و یا بازیافت حرارتی اتالفی )Heat Waste Of Recovery )
بسیارمهمتر خواهد بود .
عالوه بر این موارد روش انتخاب و طراحی برای تعیین سیستم سرمایش و
گرمایش از اهمیت ویژه ای برخوردار است . در این مساله می توان تامین شرایط
آسایش حرارتی را بعنوان یک شمشیر دولبه دانست یعنی اگر تاکید بیش از اندازه
به دستیابی شرایط آسایش حرارتی همراه با افزایش میزان مصرف انرژی خواهد
بود و همین طور اگر تاکید به میزان مصرف انرژی پرداخته شود و شرایط آسایش
تامین نشود می تواند راندمان کاری پرسنل را به طور قابل مالحظه ای کاهش دهد .
در جدول)۱ )شرایط دما و رطوبت نسبی را برای صنایع مختلف ارایه نموده است
.برای سیستم های گرمایش و سرمایش صنعتی دسته بندی که متداول می باشد به
صورت زیر ارایه می گردد.
سیستم های گرمایش صنعتی :)systems Heating Industrial)
1 -سیستم آبگرم)Water With Heating:System Hydronic)
2 -سیستم هوای گرم )Furnace Air)
3 -هیتر تابشی )Heater Infrared)
4 -گرمایش کفی)Heating Floor )
1 -سیستم آبگرم :
۸۰o می رسد و با
در این سیستم گرمایش آب به دمای زیر دمای جوش حدود C
o 70 بر می گردد.به طور کلی سیستم حرارت مرکزی با آب گرم
o 60 تا C
دمای بینC
به سه نوع است :
o 120
سیستم حرارت مرکزی با دمای پایین)Water Temperature Low) (LTW )که در آن دما تا C
است و سیستم حرارت مرکزی با دمای متوسط)Temperature Medium) (MTW )که دمای آن
۱۷۶o
230o-C
o 120 است و سیستم حرارت مرکزی با دمای باال )Water Temperature High )ازC
o 175 -C
C
می باشد.
از سیستم ) HTW )برای ساختمان های مسکونی و تجاری استفاده می شود و از سیستم
MTW و HTW اغلب برای محوطه های بزرگ و صنعتی استفاده می گردد. مدار توزیع
HTW مداری 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 اصالح کرد. لذا سیستم بخار نیاز به تمهیدات بیشتری برای ایمنی دارد.
۲-سیستم هوای گرم : 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 اتالف حرارتی بتوان دمای فضای مورد نظر را در شرایط آسایش کنترل نمود. به طور کلی بار گرمایی الزم برای تهویه مطبوع زمستانی از عوامل زیر تشکیل شده است : ۱ -گرمای الزم برای جبران اتالف گرمای محسوس اتاق ۲ -گرمای الزم برای گرم کردن هوای ورودی از بیرون ) تهویه و نفوذ هوا( ۳ -گرمای الزم برای رطوبت زنی ) در صورت نیاز و یا ضرورت( اجزای اصلی سیستم های هوای گرم شامل ۶ قسمت زیر می باشد : ۱ -بدنه )Casing) 2-مبدل حرارتی )exchanger Heat) 3 -سیستم احتراق شامل : مشعل ) Burner )محفظه احتراق ) chamber Combustion) شیر کنترل گاز )Valve Control Gas) 4 -فن )Fan )که می تواند از نوع سانتریفوژ یا آکسیال باشد . در کوره هوای گرم غالبا بر اساس راندمان حالت یکنواخت)StateEfficiency-Steady)( SSE) بررسی می گردد البته درکشورهای دیگرتعاریف دیگری از راندمان نیز ارایه می شود مانند راندمان ساالنه احتراق )efficiency utilization fuel Annual)(AFUE) که هنوز در کشور ما رایج نشده است .
عمال در هر کوره هوای گرم به طور مفید حرارتی که می توان بر اساس آن گرمایش فضای مورد نظر را طراحی نمود ، از این رابطه نتیجه می شود . البته در کوره هوای گرم که در کشور ما رایج است اتالف ناشی از تقطیر در محصوالت احتراق وجود ندارد و عمال رابطه فوق بخش )Loss Condenstate )را نخواهد داشت.
۳ -هیتر های تابشی )Heaters Infrared) هیترهای تابشی به طور کلی به سه گروه عمده دسته بندی می شود : ۱ -هیتر تابشی با شدت باال)Intensity High) 2 -هیتر تابشی شدت متوسط)Intensity Medium) 3 -هیتر تابشی شدت کم)Intensity Low) o 2800 به طور کلی هیتر تابشی شدت باال با دمای منبع )Temperature Source )حدود C o 980 و شدت کم نیز می باشد و هیترهای تابشی شدت متوسط با دمای منبع حدود C o 650 ارایه می گردد. با دمای حدود C در تصاویر)۶ )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 هیتر تابشی شدت متوسط می باشد . همانطور که در جدول)۲ )مالحظه می نمایید میزان تابش ساطع شده که به ازای سطح موثر تابش می باشد عمال برای هیتر تابشی با شدت باال 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 محصوالت احتراق بر می گردد یعنی در تصویر A محصوالت 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 )Draft Forced )می باشد.
۴ -سیستم گرمایش کفی )Heating Floor) در سیستم گرمایش کفی صنعتی که از سال ۱۹۵۰ 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 ۱۹۷۰ با رشد لوله های پالستیکی 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 )Temperature Operative )تعیین کننده شرایط آسایش فضا می باشد در سرعت هوای پایین داخل فضا )سرعت هوای کمتر از (دمای عملکرد تقریبا برابر میانگین دمای هوا)Temperature Air )و دمای میانگین تابش ).Temp Radiant Mean ) است.که این دما برآیند تاثیر تابش و انتقال حرارت جابجایی است . پارامتر مهم دیگر در خصوص فاکتور دید )Factor Angle )بین افراد و منبع گرمایی )Source Heat )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 . طبق استانداردهای بین المللی مانند ۱۹۴۴,۷۷۳۰ Standard ISO و ۱۹۹۲-۵۵ Standard ASHRAE/ANSI و ۱۹۹۴:EN1264 محدوده دمای کف o 19 برای فردی که در حالت ایستاده با کفش عادی o 29 -C بین C o 29 می باشد.برای ناحیه های می باشد که بیشترین دمای کف همان C o 35 نیز در نظر گرفت. پیرامونی بیشترین دمای مجاز کف را می توان C )طبق استاندارد EN1264.
منبع سیستم گرمایش کفی برای آبگرم یا مقاومتهای حرارتی الکتریکی می باشد این سیستم برای ضخامت کف ۱۵ تا ۴۰ سانتیمترغالبا طراحی می گردد تا اثر تابش به طور مفید حاصل شود.
می توان از معایب عمده سیستم گرمایش کفی به الزام ایجاد سیستم گرمایش مرکزی موتورخانه دانست که هزینه های آن در مقایسه با دیگر سیستم های گرمایشی باالتر است . همینطور هزینه های تعمیرات و نگهداری آن نیز بیشتر خواهد بود از معایب دیگر سیستم گرمایش کفی زمان زیاد برای رسیدن به دمای سطح لوله طراحی شده می باشد به عبارت دیگر Time Up-Warm این سیستم در مقایسه با دیگر سیستم ها زیاد است.همچنین عدم یکنواختی دما در کل سطح بدلیل ایجاد فاصله بین لوله ها نیز از دیگر معایب سیستم گرمایش کفی است .
