منابع کویل دار ( Domestic Hot Water )

منبع کوئلدار ( Domestic Hot Water )
مخزنی است جهت تامین آب گرم بهداشتی که از آب گرم یا بخار خروجی بویلر ، برای گرم کردن آب سرد ورودی شهر استفاده میشود . این آب گرم یا بخار خروجی از بویلر ، در داخل کوئل حرارتی از چند شاخه لوله رفت و برگشتی گردش نموده و پس از تبادل حرارت با دیواره لوله های آن از کویل خارج می شود . تبادل حرارت انجام شده باعث گرم شدن لوله ( مسی ، استیل ،… ) شده در نهایت منجر به گرم شدن آب سرد خارج لوله که آن را احاطه کرده است می شود .
جنس منبع کوئلدار عموما” از ورق گالوانیزه می باشد اما در صورت استفاده از ورق سیاه ( فشارهای بالاتر ) داخل منابع را با پوشش اپوکسی می پوشانند . ضخامت ورق فولادی بکار رفته در منابع نیز بر حسب فشار کاری دستگاه ، دمای کاری و ضریب خوردگی آب بر اساس استاندارد مخازن تحت فشار محاسبه می شود . این مخازن در دو نوع افقی و عمودی بر حسب محل نصب آنها بکار گرفته می شود .
برتری منابع کویل دار نسبت به دیگر دستگاههای تولید کننده آب گرم بهداشتی نظیر منابع دوجداره این است که فقط از یک بدنه استفاده شده و پس از بروز اشکالتی مثل ترکیدگی و یا رسوب گرفتگی کاملا” قابل تعمیر می باشد . ضمنا” بخاطر وجود منبع اصلی انتقال حرارت ( کوئل ) در داخل منبع، افت حرارتی آن بسیار کم می باشد .
درجه حرارت مناسب آب
درجه حرارت آبگرم مصرفی معمولا” در ۵۰ – ۶۰ درجه سانتیگراد به مصرف کننده می رسد . این آب نباید در دمایی کمتر از ۵۰ درجه سانتیگراد ذخیره شود ، علت این امر رشد باکتری به نام لژیونلا می باشد که در دمای ۲۵ – ۵۰ درجه تکثیر می گردد لذا دمای مناسب جهت منابع کویل دار بالای این مقدار می باشد . البته در مواردی که در بالا بودن دمای آب مصرفی محدودیت دمایی وجود داشته باشد پیشنهاد می شود با مخلوط آب سرد وگرم این مهم را برآورده نموده تا موجب رشد باکتری نامبرده نگردد.
انتخاب نوع منبع کویل دار
انتخاب منابع کوئلدار بر اساس محل مصرف ونوع مصرف به دو دسته کلی افقی و ایستاده تقسیم می شود . منابع کویل دار گاهی داری یک کویل و بعضا” دارای دو کویل حرارتی هستند . در انتخاب نوع منبع کویل دار ، فضا و ابعاد موتورخانه مهمترین عامل می باشد و بسته به محدودیت های موتورخانه این منبع انتخاب می گردد .
Q = qv/cp * p * ΔT
که در آن :
Q : بار حرارتی آب گرم مصرفی بر حسب Kcal/h .
qv : دبی حجمی بر حسب Lit/s .
P : وزن واحد حجم آب ۱۰۰۰ بر حسب kg/m3 .
Cp : 4.186kj/kg.c ، گرمای ویژه آب در SI .
ΔT : اختلاف بین دمای ورودی شهر و خروجی جهت مصرف .
T1 : دمای ورودی آب شهر معمولا” ۱۰ OC .
T2 : دمای آب گرم مصرفی معمولا” ۳۷ – ۶۰ OC .
محاسبه سطح حرارتی کویل مورد استقاده ، ظرفیت حرارتی را بر اختلاف دمای لگاریتمی آب ورودی و خروجی و همچنین ضریب کلی انتقال حرارت تقسیم می کنیم :
A = Q / U* Δ tm
که در آن :
A : سطح حرارتی بر حسب متر مربع .
Q : ظرفیت مورد نیاز منبع کویل دار بر حسب ( W ) .
U : ضریب انتقال حرارت کلی بر حسب ( W / m2k ) .
عدد U بر اساس مواد بکار رفته و نوع ساخت کویل متفاوت خواهد بود .
محاسبه حجم منبع کویل دار
محاسبه حجم منبع کویل دار معمولا” بر حسب میزان تقاضای محل اعم از منازل مسکونی ، کارخانجات ، استخرها ، و … محاسبه می شود .
*به طور مثال در استختر با داشتن تعداد شناگران و مقدار مصرف ۵۰ لیتر برای هر نفر و با ضرب کردن عدد بدست آمده در ضریب تقاضا ( بین ۰٫۴ تا ۰٫۶ ) حجم مخزن بدست می آید که این میزان در ضریب ۱٫۲ ( ضریب ذخیره ) ضرب می گردد .
ضریب تقاضا
ضریب تقاضا ضریبی است که به دلیل همزمان نبودن استفاده ساکنین ( در ساختمان ) ، شناگران ( در استخرها ) و …. از دوش ها و دستشویی ها در میزان مصرف ضرب می گردد .
ضریب ذخیره
ضریب ذخیره ، منابع ذخیره آب در زمان استفاده ، ممکن است در پیک بار ، به شدت آب کم کنند و آب سرد جبرانی ، وارد آنها شود که این آب سرد جبرانی ، وارد آنها شود که این آب سرد باعث سرد شدن کل منبع شده و حرارت دیگ ، توان تامین گرمای مورد نیاز برای متعادل کردن حرارت را نخواهد داشت ، به همین دلیل ضریبی به نام ضریب ذخیره منبع را در حجم مصرف بدست آمده ضرب میکنیم تا از یکنواختی درجه حرارت در زمان پیک مصرف اطمینان حاصل شود . این ضریب برای کاربردهای مختلف ، متفاوت است و برای استخرها معمولا” برابر با ۱٫۲ در نظر گرفته می شود .
برای محاسبه کویل ، منبع کویل دار مشابه مبدل حرارتی ، درجه حرارت آب مصرفی ، درجه حرارت یویلر و دبی در گذر هر کدام مورد نیاز است . در صورت قرار دادن این ۶ عدد در اختیار کارخانجات سازنده مبدل حرارتی و منبع کویل دار ، توان محاسبه ظرفیت آن ها را خواهند داشت .
یکی از دغدغه های همیشگی مدیران ساختمان ها و برج های تامین آب گرم مصرفی اهالی ساختمان به صورت همیشگی و بدون کمبود میباشد و این چالش در فصول سرد سال و با توجه به افزایش مصرف آب گرم به مسئله ای جدی تبدیل می شود. در این مواقع داشتن یک منبع آب گرم می تواند عامل مثبت مهمی در تامین مطمئن آبگرم باشد.
منبع کویل دار (همان مخزن آب گرم)، مخزنی است جهت تامین آب گرم بهداشتی که از آب گرم یا بخار خروجی بویلر، برای گرم کردن آب سرد ورودی شهر استفاده می کند. این آب گرم یا بخار خروجی از بویلر، در داخل کویل حرارتی از چند شاخه لوله رفت و برگشتی گردش نموده و پس از تبادل حرارت با دیوار لوله های آن از کویل خارج می گردد. تبادل حرارت انجام شده باعث گرم شدن لوله (مسی، استیل،…) شده در نهایت منجر به گرم شدن آب سرد خارج لوله که آن را احاطه کرده است می شود.(کویل ها از چند لوله رفت و برگشتی عمدتا مسی تشکیل شده که وظیفه ی آنها در همه جا به عنوان یک جسمی که آب گرم از طریق یک سیستم بسته در آن به گردش درآمده و باعث گرم شدن آب سرد میشود، میباشد.)
جنس منبع کویل دار عموما از ورق گالوانیزه می باشد اما درصورت استفاده از ورق سیاه(برای فشارهای بالاتر) داخل منابع را با پوشش اپوکسی می پوشانند. ضخامت ورق فولادی بکار رفته در منابع نیز برحسب فشارکاری دستگاه، دمای کاری و ضریب خوردگی آب بر اساس استاندارد مخازن تحت فشار محاسبه می شود. این مخازن در دو نوع عمودی و افقی برحسب محل نصب آنها بکار گرفته می شود.
برتری منابع کویل دار نسبت به دیگر دستگاه های تولیدکننده آب گرم بهداشتی نظیر منابع دو جداره این است که فقط از یک بدنه استفاده شده است و پس از بروز اشکالاتی مانند ترکیدگی و یا رسوب گرفتگی کاملا قابل تعمیر می باشند. ضمنا بخاطر وجود منبع اصلی انتقال حرارت(کویل) در داخل منبع، افت حرارتی آن بسیار کم می باشد.
و اما چگونه میتوان یک منبع آب گرم انتخاب کرد؟؟؟
طبق مبحث ۱۶ مقررات ملی ساختمان ظرفیت ذخیره انواع منبع کویل دار، منبع دوجداره و منابع ذخیره آبگرم مصرفی برای واحدهای مسکونی به شرح ذیل می باشد:
۱-آپارتمان تک خوابه: ۷۵لیتر در ساعت
۲-آپارتمان دو خوابه: ۱۱۰ایتر در ساعت
۳-آپارتمان سه خوابه:۱۵۰لیتر در ساعت
یکی دیگر از راه های انتخاب مخزن آب گرم، بدون هیچ محاسبه ای و با توجه به یکسری مفاهیم تجربی به قرار زیر می باشد:
حجم منبع معمولا برحسب میزان تقاضای محل (اعم از منازل مسکونی، کارخانجات، استخرها و …) محاسبه می شود. به طور مثال در ساختمان ها معمولا به ازای هر واحد مسکونی ۱۰۰ الی ۱۵۰ لیتر مصرف در ساعت را درنظر می گیرند و این اعداد را در ضریب ذخیره، ضریب همزمانی و یا همان ضریب تقاضا: ضریبی است که به دلیل همزمان نبودن استفاده افراد و وسایل از آب مصرفی (دوش ها، دستشویی ها و …) در میزان مصرف ضرب می گردد. و همچنین درباره ضریب ذخیره باید دانست که منابع ذخیره آب در زمان استفاده، ممکن است در پیک بار، به شدت آب کم کنند و آب سرد باعث سرد شدن کل منبع شده و حرارت دیگ، توان تامین گرمای موردنیاز برای متعادل کردن حرارت را نخواهد داشت، به همین دلیل ضریبی به نام ضریب ذخیره منبع را در حجم مصرف بدست آمده ضرب می کنیم تا از یکنواختی درجه حرارت در زمان پیک مصرف اطمینان حاصل شود. این ضریب برای کاربردهای مختلف، متفاوت است و برای استخرها معمولا برابر با ۱٫۲در نظر گرفنه می شود.
در خلاصه باید گفت برای هر واحد با در نظر گرفتن ضرایب تقاضا و ذخیره میتوان به اصل ۱۶مقررات ملی ساختمان رجوع کرد و یا همان ۱۰۰ الی ۱۵۰ لیتر برای هر واحد را درنظر گرفت و یا به عیارت دیگر برای یک ساختمان ۱۰ طبقه نیاز به یک منبع ۱۰۰۰ یا ۱۵۰۰ لیتری می باشد.

درجه حرارت مناسب آب
آب گرم مصرفی معمولا در ۵۰ تا ۶۰ درجه سانتی گراد به مصرف کننده می رسد، در آشپزخانه های صنعتی یا رستوران ها این عدد تا ۶۵درجه سانتی گراد نیز بالا می رود. آب گرم مصرفی نباید در دمایی کمتر از ۶۰ درجه سانتی گراد یا همان ۱۴۰ درجه فارنهایت ذخیره شود. دلیل این امر به وجود آمدن بیماری ناشی از وجود باکتری به نام لژیونلا است که ممکن است در درجه حرارت بین ۲۰ تا ۵۰ درجه سانتی گراد در منابع آبگرم و سیستم های تهویه هوا رشد کند.
این در حالی است که برای مکان هایی همچون مدارس، کودکستان ها و بیمارستان ها درجه حرارت برای ایمنی بالاتر نباید بیشتر از ۵۰ درجه سانتی گراد باشد.
باید ذکر گردد آب گرم مصرفی می تواند در درجه حرارت بالاتری ذخیره گردد و برای رسیدن به درجه حرارت موردنیاز، آب گرم و آب سرد را باهم ترکیب کرد. همچنین با تولید آب گرم در درجه حرارت بالاتر می توان ظرفیت منابع را پایین تر آورد و با اضافه کردن آب سرد به آب گرم ظرفیت موردنیاز را تولید کرد.
میزان آب گرم مصرفی واحد مسکونی و یا اداره بر اساس عادات انسان ها و تعداد مصرف کننده ها متفاوت است. انتخاب نوع مخزن آبگرم یا همان منبع کویل دار (افقی و ایستاده)
انتخاب منابع کویلدار بر اساس محل مصرف و نوع مصرف به دو دسته کلی افقی و ایستاده تقسیم می شود. منابع کویل دار گاهی دارای یک کویل و بعضا دارای دو کویل حرارتی هستند. در انتخاب نوع منبع کویل دار، فضا و ابعاد موتورخانه مهمترین عامل می باشد و بسته به محدودیت های موتورخانه این منبع انتخاب می گردد.