مقاله عایق های حرارتی

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

  مقاله عایق های حرارتی دارای ۴۵ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله عایق های حرارتی  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله عایق های حرارتی،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

---

بخشی از متن مقاله عایق های حرارتی :

عایق های حرارتی

۱- انواع روشهای گرمایش و سرمایش در ساختمانهای مسکونی و تجاری
مقدمه:
تهیه محیط مناسب برای زندگی در فصول مختلف سال یک مسئله مهم است. انسان اولیه با شناختن آتش در کلبه ها و غارها ،ایجاد گرمای غیر سالم توام با دود ، تااندازه ای خود را در زمستان سرد حفظ میداشت و بعدها با گذاشتن دود کش ،هدایت دود بخاری با ساخت اولین بخاری دیواری انجام گرفت.رومیها به طریق بسیار جالبی ،یعنی گرم کردن کف ساختمانها بوسیله نصب کانالهای دود محیط را گرم می کردند،که هنوز در بعضی از نقاط آثار آن باقی است.

امروز یکی از سیستمهای معمول بنام گرمایش تشعشعی به تقلید از این روش مورد استفاده قرار می گیرد.با افزایش جمعیت جهان و محدود بودن منابع انرژیهای فسیلی ،نیاز به بررسی و تحقیق بیشتر در رسیدن به راههای عملی و صحیح بهره برداری از این انرژیها ،فرایندی است که می بایست با دقت هر چه تمامترانجام گیرد.

در این فصل علاوه بر اشاره به روشهای مختلف گرمایش و سرمایش ،بررسی در مورد روشهای صرفه جویی و همچنین جلوگیری از اتلافات حرارتی و برودتی
صورت خواهد گرفت.

۱-۱- روشهای گرمایش ساختمان به صورت مجزا
در این روشها جهت گرمایش هوا در محیط داخلی ساختمان از منابع جداگانه نسبت به گرمایش آب مصرفی روزانه استفاده شده و گرمایش آب مصرفی و هوا ساختمان به صورت پیوسته نیست .

بطورطبیعی در این روش مصرف کننده های مختلف انرژی وجود خواهند داشت که به تفضیل توضیح داده خواهد شد.
۱-۱-۱-گرم کردن هوای داخلی ساختمانهای مسکونی و تجاری (به صورت مجزا)
میدانیم که درجه حرارت بدن انسان ثابت بوده و ۳۷ درجه سانتیگراد

می باشد.اصطکاکهای داخلی بدن همانند (جریان خون ، حرکت عضلات ) وعکس
ا لعملهای گرمازای داخلی در انسان تولید انرژی حرارتی کرده که باید به خارج دفع شود تا درجه حرارت بدن به علت افزایش این انرژی حرارتی بالا نرفته و همواره ثابت باشد.آزمایشات نشان میدهد که انسان در حال فعالیت کم ،وقتی احساس راحتی می کند که درجه حرارت و رطوبت نسبی محیط در شرایط مطبوع بوده و دفع انرژی حرارتی از بدن بدان گونه باشد که احساس نامطلوبی در شخص ایجاد نکند.

این شرایط در فصل زمستان و تابستان متفاوت است . وقتی درجه حرارت کمتر از این مقدار باشد بدن شخص در مقابل عکس العملهای گرمازا قرار گرفته و شخص احساس سرما خواهد کرد که در این حالت نیاز به گرمایش محیط داخلی ساختمان وجود خواهد داشت .
در جدول زیر شرایط جهت احساس مطلوب برای انسان در محیط داخلی ساختمان و در فصل زمستان مشخص شده است.

جدول (۱-۴):شرایط داخل ساختمان در زمستان[khasto,B; 1991]
محل درجه حرارت استاندارد محل درجه حرارت استاندارد
سالن غذا خوری ۲۰-۱۸ تئاتر،سینما،رستوران ۲۰
اطاق نشیمن ۲۱-۲۵ بیمارستان،اطاق عمل ۳۵-۲۱

هتل و اتاق خواب ۲۱ بیمارستان،اتاق بیماران ۲۱
حمام ۲۷-۲۱ کارخانجات با کار سبک ۱۸-۱۶
سرویسهای بهداشتی ۲۰ کارخانجات باکارسنگین ۱۶-۱۰
آشپز خانه ۱۸ مدرسه و سالن کنفرانس ۲۰-۱۸

دفتر کار ۲۰ مدرسه،سالن کنفرانس ۲۰-۱۸
سالنهای ورزشی ۱۸-۱۳ اطاق رنگ کاری ۲۷
اماکن عمومی ۲۲-۲۰ حمام بخار و سونا ۴۳

جهت رسیدن به دمای مطلوب در ساختمانهای تجاری و مسکونی در سیستمهای مجزا استفاده از بخاریها می باشد.
انواع بخاریهایی که در حال حاضر در کشور ایران استفاده می شود به شرح زیر هستند:
• بخاریهای گازی
• بخاریهای نفتی
• بخاریهای برقی

 

بخاریهای گازی:
این مدل بخاریها در حال حاضر در کشور ما ایران ،تولید گسترده ای پیدا کرده است و شرکتهای متعددی در این زمینه فعالیت دارند . این بخاریها در حال حاضر با بازدهی بسیار کمی حدودا کمتر از ۷۰-۶۰ در صد به نوع تکنولوژی ساخت کار می کنند و ما بقی انرژی دریافتی خود را تلف می کنند .
در سالهای اخیر با تمهیداتی که اداره استاندارد با همکاری شورای لوازم گاز سوز در نظر گرفته که شرکتهای تولید کننده را ملزم به افزایش راندمان کاری این نوع بخاریها کرده است.

یکی از این تمهیدات ،اختصاص برگهای انرژی * روی محصولات خانگی من جمله بخاریهای گاز سوز است که به صورت اجباری از سال ۱۳۸۱ بروی لوازم خانگی نصب شده و آگاهی لازم به مصرف کننده نسبت به راندمان محصول داده خواهد شد.
همانطور که میدانیم انتقال حرارت از بخاریها ،خصوصا در بخاریهای گاز سوز به محیط داخلی ساختمان از چهار طریق صورت میپذیرد .
بسته به نوع انتقال حرارت چهار نوع کلی از بخاریهای گاز سوز وجود دارند:
• بخاریهای گاز سوز با انتقال حرارت جابجایی
• بخاریهای گاز سوز با انتقال حرارت جابجایی-تشعشعی
• بخاریهای گاز سوز با انتقال حرارت جابجایی اجباری

• بخاریهای گاز سوز با انتقال حرارت جابجایی اجباری-تشعشعی
)۴-۴(
بخاریهای گازسوز با انتقال حرارت جابجایی:
این نوع بخاریها متداولترین نوع استفاده شده در کشور ما میباشدو متاسفانه پایین ترین راندمان را نیز دارد. در این نوع بخاریها گاز پس از عبور از شیر کنترل وارد برنر*شده و روی برنر در محفظه احتراق ،محترق می شود.در داخل محفظه احتراق با نصب براکتهایی گازهای سوخته شده را ازمسیرهای از پیش طراحی شده حرکت میدهند و در این حرکت گازها ،گرما به جدارههای بیرونی و از آنجا بطریق جابجایی طبیعی به محیط اطراف منتقل خواهد شد.
طی آزمایشات انجام شده در صورتیکه این بخاریها در بهترین حالت کار کنند در شرایط آزمایشگاهی به شرایط زیر خواهیم رسید:

۸% = میزان co2 در خروجی
ppm50=میزان co در خروجی

c 250 = دمای دودکش

طی آزمایشان انجام شده در این نوع بخاریها ما ناگزیر از تولید آلاینده های محیط زیست از قبیل دی اکسید کربن و منواکسید کربن می باشیم و در صورتیکه بخواهیم از میزان آلاینده ها کم کنیم به تعداد زیادی از راندمان بخاری کسر شده و اتلاف انرژی بسیار زیادی خواهیم داشت . که در حالت ایده ال برای آلاینده ها در شرایط آزمایشگاهی به نتایج زیر می رسیم.
۷/۲% = میزان co2 در خروجی
ppm0=میزان co در خروجی

c 120 = دمای دودکش
ولی در این حالت راندمان سیستم ما به ، ۴۰ در صد خواهد رسید که در واقع ما ۶۰ درصد از گازهای سوخته را از دودکش هدر خواهیم داد.

بخاریهای گاز سوز با انتقال حرارت جابجایی-تشعشعی:
این نوع بخاری یکی از بهترین انواع بخاری است که با شرایط ایران بسیار سازگار است . در این نوع بخاریها حرارت به دو روش جابجایی و تشعشعی انتقال )۴-۵(می یابد. بدیهی است که در این نوع بخاریها راندمان بسیار بالا تر خواهد بود.

این نوع بخاری به علت داشتن سرامیک ،گرمای حاصل از احتراق را علاوه بر جابجایی ،از طریق تابشی نیز انتقال میدهد و انتقال حرارت تابشی این خاصیت را دارد که قبل از اینکه هوای محیط گرم شود گرما از طریق تابش به اطراف رسید ه و محیط را گرم می کند . لازم به ذکر است که انتقال حرارت از طریق تابش با توان چهارم دما ارتباط مستقیم دارد ۴ T A = درحالیکه از طریق جابجایی با توان اول دما مرتبط است MCAT = بنا براین دارای راندمان بالا می باشند. در این رابطه A سطح مفید سرامیکها ، .ثابت استفان – بولتزمان برابر ۴ K 2 M /W8-10*67/5 یا ۴ hrk2m/kcal 8- 10*88/4 ، قابلیت تابش جسم ،T اختلاف دما بین جسم و محیط ،m جرم هوای جابجا شده و c ظرفیت گرمای ویژه هوا و در نهایت برابر میزان انرژی ایجاد شده است.

بدین ترتیب بعد از گذشت چند ثانیه از روشن کردن این نوع بخاری گرما به صورت تشعشعی انتقال پیدا خواهد کرد و مصرف کننده آن را احساس خواهد کرد .در حال حاضر این نوع بخاری دردو مدل دودکش دار و بدون دود کش تولید می شود .چون در مدل بدون دودکش دار این بخاریها تمامی گازهای سوخته شده نیز وارد محیط داخلی ساختمان می شوند ،راندمان تقریبابه ۱۰۰ درصد نزدیک خواهد شد.

جهت جلوگیری از خطرات ناشی از سوختن گازهای هیدرو کربنی در این نوع بخاریها از یک سیستم محافظ ،بنام O.D.S * استفاده می شود.طرز کار این سیستم به این صورت می باشدکه در حالت طبیعی اکسیژن محیط ۲۱ درصد از حجم هوای اطراف ما را تشکیل میدهد ،در صورتیکه ک مقدار اکسیژن محیط از ۲۱ درصد به ۱۷ درصد برسد شعله پیلوت* به دنبال اکسیژن به سمت بالا رفته و در این حالت ترموکوپل* بخاری سرد شده و مسیر گاز بسته می شود و بخاری در این حالت خاموش می شود..لازم به ذکر است این سیستم طی آزمایشات در آزمایشگاه فیزیک شرکت آبسال در مقدار ppm80 از منواکسید کربن دستور خاموش بخاری را صادر خواهد کردو همانطور که میدانیم از نظر استاندارد محیط داخلی ساختمان تا ppm 200 مجاز خواهد بود.

بخاریهای گاز سوز با انتقال حرارت جابجایی اجباری
این نوع بخاریها ،از لحاظ تکنولوژی ساخت بسیار به بخاریهای با انتقال حرارت جابجایی مشابه هستند ،تنها تفاوت اصلی در آن این است که هوای گرم شده توسط یک فن به محیط ساختمان هدایت میشود . این بخاریها می توانند با سرعت خوبی هوا ساختمان را به صورت یکنواخت گرم کنند ولی چون فن دستگاه نیز با جریان الکتریکی و برق ساختمان کار می کند خود نیز عامل مصرف انرژی می باشد . لذا می بایست در طراحی استفاده از این نوع بخاری دقت زیادی به عمل آید. در این نوع بخاریها گاز در برنر مشتعل شده و گازهای سوخته توسط لوله هایی به طرف دود کش هدایت می شود.در پشت لوله های خروجی گازهای سوخته شده فن قرار خواهد گرفت و گرما را به سرعت به اتاق منتقل خواهد کرد .

لازم به ذکر است تولید کننده ها ی این نوع بخاری در ایران شرکتهای انرژی و پلار می باشند که عموما در سطح کارگاههای صنعتی ،مساجد و راهروهاو مدارس استفاده می شوند.

بخاریهای گاز سوز با انتقال حرارت جابجایی اجباری و تشعشعی:
این نوع بخاریها به تمامی روشهای انتقال حرارت می توانند ،حرارت را منتقل نمایند . تکنولوژی ساخت این نوع بخاری مربوط به یک شرکت ژاپنی بنام رینای ۱ می باشد.[Website;RinnaiHeater.htm] در سال ۱۳۶۱ برای اولین بار شرکت آبسال این نوع بخاریها را در مدل ۹۰-R و ۲۰۰۰-RC وارد ایران نمود ،در سالهای اخیر نیز شرکت صنعتی برفاب از این تکنولوژی استفاده و اقدام به تولید آن کرده است .

این نوع بخاریها با بازده بسیار بالا در حدود %۸۰ کار می کنند و تنها هزینه نصب بالایی دارند.نحوه کار این نوع بخاریها به این ترتیب است که گاز پس از عبور از شیر کنترل وارد برنر شده و در آنجا محترق خواهد شد.در این احتراق جرقه اولیه توسط مولد جرقه داخل شیر تولید و توسط جرقه زن پیلوت دستگاه روشن خواهد شد.درهمین هنگام این گاز ورودی به کمک شعله پیلوت محترق خواهد شد. هوای ثانویه جهت سوخت نیز از سوراخهای بسیار ریزی که روی یک نوع سرامیک ویژه که جهت این نوع بخاریها طراحی شده است تامین شده و سرامیکها سرخ خواهند شد. گرمای حاصله نیز توسط یک فن که پشت محفظه احتراق*وجود دارد، در کل اطاق منتشر خواهد شد و گازها سوخته توسط دودکش به بیرون هدایت خواهد شد .مصرف گاز شهری این بخاریها نیزhr/ 3 m 3/1 در حالت حداکثر بار می باشد

• بخاریهای نفتی:
این نوع بخاریها مدتهای مدیدی در ایران استفاده می شده اند و در حال حاضر نیز در برخی از نقاط کشور که فاقد شبکه گاز رسانی شهری می باشند و دسترسی به کپسولهای گاز مایع نیز مشکل میباشد ، استفاده می شوند.
طرز کار این نوع بخاریها به این صورت است که نفت از یک شیر تنظیم کننده وارد یک محفظه احتراق شده و در آنجا به صورت دستی محترق خواهد شد و حرارت به صورت جابجایی به محیط اطراف هدایت خواهدشد. این نوع بخاریها با راندمان بسیار پایینی کار می کنند و مشکلاتی از قبیل بوی ناهنجار و سختی استفاده ،از معایب آن می باشد.

 

• بخاریهای برقی :[Website;Safe Use Of Portable Heaters.websiteP 2002]
این نوع بخاریها معمولا به صورت قابل حمل* و با حجم کم ساخته می شود .سیستم این نوع بخاریها به این شکل است که جریان الکتریسته پس از عبور از یک مقاومت ،به علت مقاومت بالای مقاومت،جریان الکتریسته را به گرما تبدیل می کند . معمولا در این نوع بخاریها سعی بر این است که از طریق تشعشعی نیز گرما منتقل شود . ولی به هر حال بدلیل مصرف بالای برق این نوع بخاریها W1000 به ازای هر یک مقاومت ،استفاده از این نوع بخاریها به هیچ عنوان نمی تواندمقرون به صرفه باشد.

اولین ومتداولترین نوع بخاریها ی برقی قابل حمل از نوع تبدیلی می باشند این نوع از بخاریها دارای یک مقاومت فلزی هستند که پس از عبور الکتریسته از ین مقاومت (المنت)باعث بوجود آمدن گرما می شوند.در برخی از مدلها توسط یک فن ،به جابجا شدن گرما سرعت بخشیده می شود.حتی در برخی از این بخاریها می توانند در جای خاصی ثابت شوند و ایجاد گرما برای اطاق نمایند.این بخاریها معمولا در سایزهای ۷۵۰ تا ۱۵۰۰ وات ساخته می شوند و قیمتی از ۳۰ تا ۱۰۰ دلار دارند و گاهی اوقات نیز از این بخاریها به صورت مرکزی استفاده می نمایند.نوع دیگر این نوع بخار یها که در ایران متداول است از نوع بخاریهای برقی تشعشعی هستند.این نوع به علت گرمایش سریع تشعشعی از بازدهی بالاتری برخوردار هستند.البته باید به خاطر داشت که انواع تشعشع شده از این بخاریها تا فاصله خاصی در اطراف خود را گرم خواهند کرد.در برخی از این نوع بخاریها از المنتی از جنس فیلامنت کوارتز استفاده می شود.

 

۱-۱-۲- گرم کردن آب مصرفی ساختمانها ی مسکونی و تجاری (به صورت مجزا)
آبگرم مصرفی در زندگی امروزه یکی از ملزومات زندگی میباشند که اغلب جهت مصارف بهداشتی ، استهمام ،شستشو و….استفاده می شود.
برای انجام امور عادی منازل ،آبگرم با درجه حرارت ۵۰تا ۷۰ درجه سانتیگراد رضایت بخش است. بطور متوسط مصرف سرانه آبگرم هر نفر ۲۰ الی ۳۰ گالن میباشد.این آبگرم می بایست توسط آبگرمکنها تامین شود.

محاسبه حجم و ظرفیت حرارتی آبگرمکنها:
مقدار آبگرم مصرفی که استفاده می شود در حقیقت ۷۰% حجم منبع آبگرم میباشد و حجم آبگرمکن با توجه به ساعات پیک * از رابطه زیر بدست می آید:
v/d 7/0 = Gv
که v حجم آبگرم قابل استفاده بر حسب گالن در ساعت و Gv حجم منبع آبگرمکن برحسب گالن است و d نیز ساعت پیک ساختمان است.
بطور کلی ظرفیت حرارتی آبگرمکن برابراست با :
Gt-Gv= Gh
Gh ظرفیت حرارتی منبع
Gt مقدار حداکثر آبگرم مصرفی
Gv حجم قابل استفاده از منبع (گالن در ساعت)
)۴-۹(
انواع آبگرمکنهایی که در حال حاضر در کشور استفاده میشوند از لحاظ ساخت به دو گونه‌زیر هستند:
• آبگرمکنهای مخزنی
• آبگرمکنهای دیوار
این نوع دسته بندی می تواند بر اساس نوع ساخت نیز باشد:
• آبگرمکن مخزنی گاز سوز
• آبگرمکن مخزنی الکتریکی
• آبگرمکن مخزنی نفتی
• آبگرمکن دیواری گازسوز
• آبگرمکن دیواری برقی

 

آبگرمکن مخزنی گاز سوز: [Water Heater Partes website; 2002]
آین آبگرمکنها در ظرفیتهای ۳۰ تا ۸۰ گالنی تولید می شود . اجزای این سیستمها شامل مخزن آب که معمولا از ورق ،گالوانیزه یا ورق روغنی با پوشش لعاب میباشد.برنر که معمولا از نوع برنر های مدوربا جنس استنلس استیل *می باشد ، روکش که معمولا از ورق روغنی با ضخامت mm7/0با روکش رنگ کو ره ای و اجزایی مثل شیر تنظیم کننده گاز ورودی ،پیلوت ،ترموکوپل ،و لوله های پیلوت و ترموکوپل، کلاهک ، تبدیل کننده جریان ،لوله منیزیم جهت حفاظت کاتیو نیک و شیر اطمینان می باشند

طرز کار این آبگرمکنها به این صورت است که آبسرد از پایین وارد آبگرمکن می شود و ترموستات دستگاه به شیر فرمان روشن شدن را خواهد داد بدین ترتیب برنری که در زیر آبگرمکن و لوله خروجی گاز قرار دارد روشن شده و آب را گرم کرده و آبگرم طی جابجایی طبیعی به بالا رفته و در آنجا از لوله خروجی تخلیه خواهد شد و همانطور که گفته شد فلوی گاز ورودی توسط شیر یا رگلاتور گاز کنترل خواهد شد.

در این آبگرمکنها مقدار سوخت (گاز)از رابطه زیر محاسبه می شود.

V (t2-T1)/Qg.E8.3 =Gg
Gg:مقدار گاز مصرف شده

V گاز لازم بر حسب متر مکعب
۲t: حرارت ثانویه آب (آبگرم )
۱t : حرارت اولیه آب (آبسرد)
Qg: مقدار گرمای حاصله از سوخت یک فوت مکعب گاز بر حسب ۳ft/BTU
این مقدار برای گاز طبیعی در ایران ۳ft/BTU 1057-912 است.

E : بازده آبگرمکن که در آبگرمکنها معمولا بین ۵۰% تا ۹۰% می باشد.
• آبگرمکنهای مخزنی الکتریکی:
این آبگرمکنها نیز با ظرفیت ۳۰ تا ۸۰ گالنی تولید می شوند اجزاء این سیستمها نیز شامل قطعات زیر می باشند :
مخزن آب : که معمولا از جنس ورق گالوانیزه یا ورق روغنی با پوشش لعابی

)۴-۱۱(

المنت حرارتی: که معمولا بین ۱۵۰۰۰ تا ۳۰۰۰ وات مصرف میشوند.
ترموستات :جهت تنظیم آب به درجه حرارت دلخواه و کنترل گرمایش توسط المنت حرارتی
نشانگر حرارت : تر مومتر
روکش : از جنس ورق فولاد روغنی با پوشش رنگ کوره ای
لو له منیزیم : جهت حفاظت کاتیونیک

این آبگرمکنها بواسطه اینکه تولید ساده تر و مصرف انرژی بالاتر نسبت به سایر آبگرمکنها دارند از لحاظ هزینه خریداری و نصب اولیه بسیار پایین تر از انواع دیگر می باشند .نحوه کار این نوع آبگرمکنها بدین ترتیب است که در هنگامیکه درجه حرارت از حد معمول پایین تر باشد ،جریان الکتریکی بطور اتوماتیک برقرار می شود و المنت حرارتی بکار افتاده و آب را گرم می کند.

ظرفیت مخزن برای مصارف خانوادگی حدود ۴ تا ۵ نفر تقریبا ۳۰ گالن است و بازده آبگرمکنهای الکتریکی حدودا ۸۳% می باشد.
مقدار الکتریسته مصرفی یک آبگرمکن الکتریکی از رابطه زیر بدست می آید :
(E/(T2-T1)G).U=
:الکتریسته مصرفی بر حسب کیلو وات ساعت
U: عدد ثابت برابر با ۰۰۲۷۵/۰
G: حجم آبگرم شده بر حسب گالن
T1:درجه حرارت اولیه (آبسرد)

T2: درجه حرارت ثانویه (آبگرم )
E:بازده حرارتی آبگرمکن

• آبگرمکنهای مخزنی نفتی:
این نوع آبگرمکنها نیز در قدیم بطور زیادو در حال حاضر نیز در برخی از نقاط کشور که فاقد شبکه گاز رسانی شهری می باشند و دسترسی به کپسولهای گاز مایع امکان پذیر نیست استفاده می شود.

) ۴-۱۲(
محاسبه مقدار سوخت آبگرمکنهای نفتی به صورت زیرمی باشد:
QN.E/ (1T-2T)G 8.3 =GN
G: مقدار آبگرم بر حسب گالن
۲T: حرارت ثانویه آب (آبگرم)
۱T: حرارت اولیه (آبسرد)

QN: مقدار گرمای حاصله از سوخت یک گالن نفت بر حسب BTU
E: بازدهی آبگرمکن که در زمستان بین ۱۵ تا ۵۵ % می باشد.

 

• آبگرمکنهای بدون مخزن گاز سوز:
• [Website;Controlledenergywebsite;2002]

این آبگرمکنها امروزه در کشور ما رواج بسیاری پیدا کرده اند . علت استفاده گسترده از این نوع آبگرمکنها ، اشغال فضای کم، امکان نصب روی دیوار و سادگی استفاده می باشد . در این نوع آبگرمکنها ، وقتی شیر ورودی آب با فلوی کمی حتی در حدود ۴/۳ گالن در دقیقه باز شود ، آب سرد وارد لوله های مبدل آبگرمکن شده و در این حالت با بالا رفتن دیافراگم زیر شیر ، مسیر گاز باز شده و گاز توسط شعله پیلوت محترق می شود . آب در داخل مبدل حرارتی* به گردش در آمده و بزودی گرم می شود . زمانیکه فلوی آب بسیار کم و یا قطع شود، آب ورودی به مبدل نیز کم شده و بدین ترتیب گر مایش آب و در نتیجه مصرف انرژی نیز کنترل می شود .

در این آبگرمکنها ، دمای آب میتواند از ۳۰تا ۹۰درجه سانتیگراد بدلخواه مصرف کننده گرم شود . بازدهی ابن آبگرمکنها ، در برخی حالات تا ۹۵ در صد نیز میرسد .
• آبگرمکنهای بدون مخزن برقی:
این آبگرمکنها شباهت بسیار زیادی به آبگرمکنهای بدون مخزن گاز سوز را تنها با این تفاوت که در مبدل یک گرمکن آب (المنت حرارتی)داخل خط لوله وجود دارد که وظیفه گرم کردن آب را بر عهده دارد. دستگاه به محض احساس دمای پایین آب توسط ترموستات فرمان عبور جریان الکتریسته از المنت را داده و ‌آب را در حد نیاز مصرف کننده گرم خواهد کرد.
المنت حرارتی این نوع آبگرمکنها معمولا از۲۰۰۰ تا۳۰۰۰ واتهستند.
۱-۲-روشهای سرمایش ساختمان به صورت مجزا:

با بالا رفتن دمای محیط زمانیکه حرارت بیشتر از دمای مطبوع می شود بدن انسان در برابر کمبود اتلاف حرارتی قرار گرفته و در نتیجه درجه حرارت پوست بالا می رود . در حالت طبیعی تعرق و تبخیر سطحی باعث کاهش دمای بدن میشود و به رسیدن به شرایط مناسب کمک می کند و از اینجاست که نقش سرمایش مشخص می شود یکی از روشهای رسیدن به دمای مطبوع در ساختمانها سرمایش ساختمان به صورت مجزا میباشد که در این بخش توضیح داده خواهد شد.
از این رابطه ابتدا می بایست دمای مناسب برای داخل ساختمان در فصلآ تابستان مشخص شود.

جدول (۱-۲): شرایط مطبوع داخل در تهویه مطبوع تابستانی ] بهمن ، خستو؛ ۱۳۷۰[
درجه حرارت خارج از ساختمان (خشک) توقف بیش از ۴۰ دقیقه توقف کمتر از ۴۰ دقیقه
برحسب درجه سانتیگراد درجه حرارت خشک
(درجه سانتی گراد) درجه حرارت مرطوب درجه حرارت موثر رطوبت نسبی درجه حرارت خشک برحسب سانتی گراد درجه حرارت مرطوب برحسب سانتی گراد درجه حرارت موثر بر حسب سانتی گراد رطوبت نسبی
۷/۲۶ ۹/۲۳ ۳/۱۸ ۷/۲۱ ۶۰% ۴/۲۴ ۹/۱۸ ۲/۲۲ ۶۱%
۴/۲۹ ۴/۲۴ ۹/۱۸ ۲/۲۲ ۶۱% ۲۵ ۴/۱۹ ۸/۲۲ ۶۱%
۲/۳۲ ۲۵ ۴/۱۹ ۸/۲۲ ۶۱% ۶/۲۵ ۶/۲۰ ۳/۲۳ ۶۴%

۳۵ ۵/۲۵ ۶/۲۰ ۳/۲۳ ۶۴% ۱/۲۶ ۱/۲۱ ۹/۲۳ ۶۵%
۸/۳۷ ۱/۲۶ ۱/۲۱ ۹/۲۳ ۶۵% ۲/۲۷ ۷/۲۱ ۴/۲۴ ۶۵%
۶/۴۰ ۷/۲۶ ۷/۲۱ ۱/۲۴ ۶۵% ۲/۲۷ ۲/۲۲ ۷/۲۴ ۶۵%

جهت رسیدن به دمای ذکر شده در جدول (۱-۲)در روشهای سرمایش مجزا بسته به شرایط رطوبت نسبی منطقه عموما از دو روش استفاده میشود.
• کولرهای تبخیری
• کولر های تراکمی
• کولر های تبخیری:
اساس کار این کولر ها بدین ترتیب است که زمانی که هوای خشک یا با رطوبت کم به طور یکنواختی رطوبت زده می شود دمای آن پایین خواهد آمد .علت این امر این است که ،در این کولر ها توسط فن سانتریفوژهوا به داخل سیستم کانال کشی و یا توسط یک فن رادیال به طرف محل پرتاب میشود، که
در حالت عمومی از یک فن سانتریفوژاستفاده می شود. فن هوا را به داخل کانال هدایت می کند و یک فشار منفی در داخل کولر بوجود می آید و بدین ترتیب هوا از یک سطح مرطوب گذشته و رطوبت زده می شود.

در کشور ما غالبا جهت رطوبت زدن هوا به طور یکنواخت از پوشال (خوره های چوب صنوبر)استفاده می کنند . لازم به ذکر است استفاده از پوشال خرد می تواند مشکلاتی از قبیل محیط مناسب میکرو ارگانیزها بروی آن در ساعات خاموش کولر بوجود آورد . اخیرا به جای پوشال از یک نوع سطح سلولزی استفاده می شود که اولا می تواند را رطوبت را به صورت یکنواخت تری پخش نماید و ثانیا امکان رشد میکرو ارگانیزهای برروی آن نیز کاهش یافته است .ولی بدلیل اینکه تکنولوژی امکان تولید این سطوح سلولزی در کشور ما وجود ندارد و ما ناگزیر از وارد کردن آن هستیم ، قیمت تمام شده دستگاه کولر را بالا می بردو از طرف تولید کنندگان و مصرف کنندگان مورد استقبال زیادی قرارنمی گیرد..

آب در این کولرها توسط یک الکترو پمپ معمولا با قدرت HP20/1 به روی سطوح مخصوص رطوبت زنی (پوشالها ) ریخته می شود.فن نیز توسط یک الکترو موتور که بسته به طراحی خروجی کولر قدرتها متفاوتی و معمولا از HP3/1 تا HP 4/3 و از نوع تک فاز و با سرعت pm 14250 دارد توسط انتقال پولی و تسمه به حرکت در می آید .

دبی خروجی نیز توسط قطر پولیها متصل به موتور و پروانه کنترل خواهد شد.
از مزایای این سیستمها استفاده آسان ، سادگی نصب ،امکان تولید تمامی قطعات در داخل کشور ،سادگی استفاده و اطمینان مردم از عملکرد آن می باشد.این نوع سیستمهای تولیدی در داخل ایران معایبی نیز دارند ،که از آن جمله مصرف بالای انرژی و مصرف بالای آب در مدلهای بزرگتردر حدود ۶۰ lit/h ، ا ستفاده غیر اصولی از آن ،که باعث هدر رفتن انرژی مصرفی در آن و قدرت سرمادهی پایین و عدم کارائی در نقاطی از زمین با رطوبت نسبی بالا می باشد.
البته عیوب فوق در تمامی مدلهای این کولر صدق نمی کند در برخی از شرکتها موفق شده اند بر این عیوب غلبه نمایند و کولر ها با راندمان بسیار بالا تولید نمایند.این کولر ها معمولا با خروجی ۲۵۰۰ الی ۵۰۰۰ CFM ساخته می شوند.

یکی از مسائل مهم در تولید این دستگاهها دقت در تولید پروانه یا فن آن می باشد . بجز شرکت آبسال عمده ترین تولید کننده این نوع کولرها در کشور ما ،اکثر شرکتهای تولید کننده به علت نداشتن تکنولوژی کافی جهت تولید پروانه مجبورند برای رسیدن به دبی لازم از الکترو موتورهای قوی تری استفاده نمایند که این امر باعث می شود مصرف انرژی الکتریکی در حد بسیار بالایی افزایش یابد.

ثانیا اکثر شرکتهای تولید کننده از خازن جداگانه در کولر استفاده نمی کنند. عملکرد مثبت این خازن این است که ۱cosموتور کولر را پایین آورده و خصوصا در ساعات پیک باعث می شود که بار کمتری به شبکه وارد شود.نهایتا نیز روشهایی جهت کنترل اتلاف انرژی در کولرهایآابی وجود دارد که در بخش عوامل اتلاف انرژی و روشهای کنترل آن به تفصیل بررسی خواهد شد.

• کولرهای تراکمی: [Splitecoolers welsite ;2002]
[Weathereraftwebsite; 2002]
[old house website ; 2002]
در این کولرها اساس کار بر این است که حرارت را در درجه حرارت پایین گرفته و در درجه حرارت بالا خارج خواهیم کرد .در اثر بالا رفتن درجه حرارت سرد مقداری حرارت از محیط گرفته میشود .این مقدار از رابطه زیر محاسبه می شود:
(tf-ti) mcp =Q
۱:cos =V/A

که در آن Q مقدار حرارت از دست رفته در فشار ثابت ،m جرم ،tf-ti به ترتیب حرارت مخصوص در فشار ثابت و افزایش درجه حرارت سرد می باشد.در واقع ما در این نوع کولرها ما یک سیکل تراکمی بخار داریم .

سیکل تراکمی بخار یکی ار مهمترین سیکلهای تبرید است که در آن بخا ر تقطیر شده در کندانسور به کمک شیر انبساط در اواپراتور تبدیل به بخار شده و تولید سرما خواهد کرد . بخار تولید شده دراواپراتور در کمپرسور متراکم شده و حرارت دریافت شده در اواپراتور و کمپرسور را در کندانسور از دست داده و تبدیل به مایع می گردد. این تحولات در سیکل تراکمی بخار متناوبا انجام میشود.

این کولرها در دونوع یک تکه و دو تکه ساخته می شوند و خصوصا در نقاط با رطوبت نسبی بالا مورد استفاده قرار می گیرند. در کولرهای مدل یک تکه اواپراتور و کندانسور در یک بسته سوار هستند که معمولا در پنجره ها یا محلهایی نصب میشوند که کندانسور خارج از محیط قرار گیرد.
در مدلهای دو تکه کندانسور در محلی جداگانه و در خارج ساختمان قرار می گیرند تا گرمای جذب شده از محیط را دفع کنند.
این سیستمها برای مصارف خانگی با ظرفیتهای ton3-0.5 برای مصارف صنعتی از ظرفیتهای ton 50-1 ساخته می شوند.

از مزایای این سیستمها نصب آسان آنها و کار کردن بدون صدا و قابلیت مناسب تنظیم دمای خروجی و اطمینان می باشد.یکی دیگر از مزایای این کولرها نسبت بازدهی انرژی فصلی *و پایین بین ۵/۱۱ –۱۰ می باشد.
از جمله معایب این سیستمها ،هزینه نصب اولیه بالا ،مصرف انرژی الکتریکی زیاد و مشکلات زیست محیطی به علت استفاده از گازهای مبرد و امکان نشت آن به محیط می باشد.

از دیگرمعایب این سیستمها هزینه اولیه زیاد ۲۰۰۰-۱۵۰۰ دلار به ازای Btu\h12000 ظرفیت می باشد که ۳۰% از سیستمهای تهویه مرکزی گرانتر است .
گاهی اوقات هزینه سیستمهای دو تکه تا دو برابر بیشتر از نوع یک تکه و قابل نصب در پنجره ها می باشد.
و دیگر مشکلات این سیستمها مشکلات زیست محیطی بواسطه مصرف بالا و امکان نشت آن به محیط می باشد که می تواند مشکلاتی از قبیل تخریب لایه ازون را در بر داشته باشد.

 

۱-۳-روشهای گرمایش مرکزی (حرارت مرکزی)
اکنون که ساختمانهای بزرگ بنا می گردد ،نصب بخاریها و گرمکنهای الکتریکی متعدد در هراطاق ساختمان از نظر مصرف انرژی و بهره برداری از ساختمان اقتصادی نیست و اشکالاتی در ساختمان پیش می آورد که باعث شده حرارت مرکزی ،یعنی تهیه و توزیع حرارت از یک مرکز و گرم کردن یک یا چند ساختمان بوسیله آن توجه بیشتری شود.مزایای سیستم حرارت مرکزی در آن است که اولا سوخت فقط در یک محل (موتور خانه )مصرف می شودو یک فرد متخصص مسئول رسیدگی به دستگاهها و کنترل آنها بوده و از ایجاد خطرات جلوگیری می شود.و در ثانی به علت حجم کوچکتر دستگاههای حرارت دهنده از جمله رادیاتورها ،فن کویلها و کنتوکتورها،میتوان آنها را در محلهای مناسب اطاق گذاشت و با داشتن درجه حرارت معادل ۸۰ تا ۸۵ درجه سانتی گراد هیچ خطری ایجاد نمی کند و همچنین در تابستان نیز احتیاجی به جمع آوری و انبار کردن آنها نیست . این عوامل و مزایای دیگر باعث شده که امروزه نه تنها در ساختمانها بزرگ که بسیار مقرون به صرفه است بلکه در ساختمانهای کوچک نیز از حرارت مرکزی استفاده شود.

وضع اجتماعی دنیا و احتیاج به کار دسته جمعی در کارخانجات و ادارات و تجمع در سالنهای در بسته اجبار و ضرورت به سیستمهای حرارت مرکزی داشته مشهود نموده است .آلودگی هوا در نتیجه تجمع اشخاص مسئله دیگری بنام تهویه گرم و تهویه مطبوع زمستانی را مورد توجه قرار داده است.لذا در این بخش به بررسی این روشها خواهیم پرداخت.
بطور کلی به سه روش می توانیم حرارت مرکزی داشته باشیم :
۱-۳-۱-گرمایش با آب گرم
۱-۳-۲-گرمایش با بخار
۱-۳-۳-گرمایش هوای گرم
۱-۳-۱-گرمایش با آب گرم :
در این روش از سیال آب برای گرمایش ساختمان و همچنین جهت آبگرم مصرفی ساختمان استفاده می شود.
در این روش آب در سطوح حرارتی که در محل می باشند برده و گرم می شوند و با اینکه به کویل آبگرم دستگاه هواساز* برده و محل را گرم خواهد کرد . در این حالت آب در سطوح حرارتی و یا کویل آبگرم حدود ۱۰ درجه سانتی گراد تغییر درجه خواهد کرد .در شکل )۴-۳( شمای ساده ای از تاسیسات حرارتی مرکزی با آاب گرم را نشان میدهد ،که شامل یک دیگ آب گرم می باشدکه در آن سوخت محترق شده و حرارت حاصل موجب گرم شدن آب میگرددکه در رادیاتورها جریان پیدا کرده و سرد شده و از آنجا به دیگ آبگرم بر می گردد تا مجددا گرم و در رادیاتورها جریان پیدا کند . در اغلب تاسیسات امروز حرکت سیال به کمک پمپ انجام می پذیرد .در صورتیکه در تاسیسات قدیمی بعضا حرکت سیال در اثر اختلاف وزن مخصوص آب گرم و سرد انجام می پذیرد که آنرا سیستم با جریان طبیعی یا جریان وزنی یا حرارتی می نامند.چون حجم مخصوص آب گرم بیش از آب سرد می باشد، بنابراین در سیستمهای گرمایش با آب گرم که یک سیستم بسته است باید مخزنی وجود داشته باشد تا افزایش حجم آب را بپذیرد . این مخزن که ممکن است بسته یا باز باشد ، تانک انبساط نامیده می شود.

ازجمله محاسن گرمایش با آب گرم میتوان به این نکته توجه نمود که ، چون آب داخل دیگ دائما در تاسیسات جریان دارد بنابراین مواد جامدی که در آب وجود دارد پخش شده و تماما در سطوح حرارت دهی دیگ رسوب نخواهد کرد، که مانع انتقال حرارت شود .
در حالیکه در سیستم بخار این رسوبات در سطوح حرارتی دیگ تولید و مانع انتقال حرارت می گردند و خطر ترکیدن دیگ بخار را خواهد داشت و زنگ زدگی کمتر خواهد بود

شکل)۴-۳(:تاسیسات مرکزی با آبگرم ] بهمن ، خستو؛ ۱۳۷۰[
• وسایل کنترل دقیق از قبیل تله بخار* و یا شیر هوا گیر *و یا آب نما که سطح آب دیگ را تعیین می کند احتیاج ندارد.
• احتمال ضربه آب یا یه اصطلاح ضربه قوچ *کم یا اصلا وجود ندارد.
• در برخی از موارد امکان استفاده از لوله ها و سطوح حرارتی برای سرمایش تابستانی نیز وجود خواهد داشت.

در روش گرمایش با آبگرم از تجهیزات از قبیل دیگ آبگرم استفاده می شود تجهیزات دیگ آب گرم در سیستم گرمایش فشار پمپ در شکل نشان داده شده است .

 

در این سیستم پمپ با درخواست دو ترموستات یکی در محل و دیگری روی دیگ کار می کند و پمپ جریا ن‌آب با دستور کنترلرها قطع و وصل خواهد شد.از این کنترلرها برای ثابت نگه داشتن درجه حرارت دیگ بوده، که مشعل را قطع و وصل می نماید.تا نک انبساط که افزایش حجم آب را، وقتی گرم می شودجذب می کند و عنصر مهمی در گرمایش آب گرم بوده که ممکن است از نوع باز یا بسته باشد.
در گرمایش با آب گرم اغلب هوا در بالای رادیاتور ها و یا سطوح حرارت دهی دیگر جمع می شود که در آن نقطه مانع انتقال گرما می شود

و بنابراین بایک هواگیر *هوا آنرا خارج می نمایند.گاهی تانک انبساط نیز مجهز به یک هواگیر می باشد.
در دو طرف پمپ نیز معمولا یک شیر فلکه برای پیاده کردن و تعمیر پمپ قرار می دهند و یک لوله نیز به طور موازی به صورت -by pass-با یک شیر فلکه قرار می دهند تا در صورت نیاز پمپ به تعمیرات از این شیر آب به صورت جریان طبیعی کار کند.
در این سیستمها نیاز به لوله کشی در ساختمان وجود دارد که به روشهای مختلفی انجام می گیرد .
سیستمهای مختلف لوله کشی از طرق زیر انجام پذیر است :
• سیستم یک لوله ای

• سیستم دولوله ای
• سیستم سه یا چهار لوله ای
در سیستمهای یک لوله ای روش اتصال سطوح انتقال حرارت خواهد بود

در سیستم دو لوله ای نیز ممکن است ،تغذیه از بالا که چتری * نیز نامیده میشود و یا تغذیه ازپایین که شمعی * و یا حلقوی *نیز نا میده می شود .
در سیستمهای حلقوی مصرف لو له بالا بوده ولی مزیت آن در این اتست که افت فشار در مسیر سطوح حرارتی مختلف تقریبا یکسان خواهد بود .
سیستمهای سه لو له ای یا چهار لو له ای اغلب برای فن کویلها بکار میرود .در سیستمهای فن کو یل سه لو له ای ، لو له های رفت آبگرم و آبسردمجزا و با یک لو له برگشت و در سیستمهای جهار لو له ای ، لو له های بر گشت آبگرم و سرد نیزبه دیگ و چیلر جدا خواهند بود .

۱-۳-۲-گرمایش با بخار
وقتی بخار اشباع شده ای وارد رادیاتور یا کنوکتور می شود ، تبدیل به مایع شده و حرارت میعان خود را که معادل حرارت نهان تبخیر است را از دست میدهد . معمولا ا ین حرارت برای فشار معادل یک اتمسفر و در جه حرارت یکصد درجه سانتیگراد معادل Kcal/Kg 539.7 خواهد بود که این حرارت قابل انتقال به محیط خواهد بود .
جهت گرمایش با بخار روشهای مختلفی وجود دارد که بطور خلاصه به آن اشاره می شود .
• سیستم یک لو له ای با هواگیری و برگشت طبیعی آب
در این سیستم مطابق شکل )۴-۸( بخار از لو له اصلی وارد رادیاتور شده و تبدیل به مایع می گردد . آب حاصل از میعان بخار با نیروی وزن خود به دیگ بر می گردد .

• سیستم دو لوله ای با هوا گیری و بر گشت طبیعی آب
در این سیستم دو لو له برای رفت بخار و بر گشت آب در نظر گرفته می شود .
• سیستم بخار با بر گشت طبیعی آب
این سیستم تقریبا شبیه به سیستم دو لو له ای میبا شد با این تفاوت که هواگیر در مو تور خانه نز دیک دیگ یا در چند نقطه از تاسیسات می باشد و در سطوح حرارتی هوا گیری انجام نمی شود .
• سیستم بخار با بخار گیردر لوله برگشت:
در این سیستم میتوان بخار با فشار بالا داشته و لوله های باریکتری داشته باشیم که در شمای کلی سیستم در شکل مشهود می باشد.
• سیستم با پمپ خلا در برگشت:

فرق این سیستم با سیستم بخار مذکور در این است که در این روش یک پمپ خلا روی لوله برگشت قرار می دهند که دائما فشار سیستم را تا مین می کند و بدین ترتیب آب و هوا در لوله برگشت همزمان به جریان و آب وارد دیگ میشود در این حالت حرکت بخار سریع انجام گرفته و لوله ها باریک و فشار بخار در رادیاتور کم خواهد بود. این سیستم بیشتر در ساختمانهای بزرگ بکار گرفته می شود ، زیرادر این حالت قطر لوله ها کم و حرکت بخار تنظیم تر خواهد شد . وضعیت سطوح حرارت دهی مشابه سایر سیستم های بخار بوده و لوله های برگشت نیز به دیگ مربوط میشوند.
آب و هوا در تانکی که در پایین تر ین نقطه تاسیسات قرارگرفته جمع شده و یک شناور کنترل کننده بر حسب آب تانک ،موتور و پمپ را قطع و وصل می کند.

۱-۳-۴-حرارت مرکزی با هوای گرم :
در سیستم حرارت مرکزی با هوای گرم سیال عامل انتقال حرارت ، هوا می باشد . حرارت ازکوره های هوای گرم یا کویل گرم دستگاه هواساز گرفته و بکمک ونتیلاتور در کانالهای رفت اصلی و فرعی جریان می یابد . هوای گرمی که به محل می رسد اتلافات حرارتی را جبران می کند و درجه آن کاهش می یابد . هوای سرد شده درمحل از دریچه ها و کانالهای فرعی و اصلی برگشت جریان می یابد و قسمتی ازآن به خارج هدایت شده و قسمتی از آن مجددا به صورت هوای برگشتی با هوای تازه خارج مخلوط و پس از تحولات حرارتی به محل فرستاده خواهد شد . از نظر حرارت سیال ، حرارت مرکزی با هوای گرم ممکن است به صورت کنوکسیون * طبیعی و یا اجباری باشد و از نظر نحوه گرم کردن هوا ممکن با روش مستقیم و غیر مستقیم صورت پذیرد.