انتقال حرارت هدایتی از یک جدار ساده:
جداره‌های ساختمان برحسب اینکه دمای داخل آن کمتر یا بیشتر از دمای خارج باشد، همواره مقداری حرارت را به صورت هدایت به ساختمان وارد یا از آن خارج می‌کنند. مقدار این انتقال حرارت برای یک جدار ساده از فرمول زیر به دست می‌آید:
که در آن:
شدت جریان گرمایی در واحد زمان [Btu/hr] = H
ضریب هدایت حرارتی جدار [Btu. In/ft2 . hr. F] = K
مساحت جدار [ft2] = A
دمای سمت گرمتر [F] = t1
دمای سمت سردتر[F] = t2
ضخامت جدار [in] = X
اکنون به فرمول فوق توجه کنید، شباهت تامی بین آن و فرمول شدت جریان الکتریکی مشاهده می‌شود، بنابراین مقاومت حرارتی واحد سطح جدار را می‌توانیم به صورت زیر تعریف کنیم:
انتقال حرارت از جدار مرکب:
جداره‌های ساختمان اغلب از لایه‌های مختلف با مواد مختلف تشکیل می‌شوند، بطوریکه دیگر جدارة ساده تلقی نگردیده بعنوان جدارة مرکب شناخته می‌شوند. مقاومت حرارتی جدار مرکب برابر خواهد بود با حاصل جمع مقاومت لایه‌های تشکیل دهندة آن:
مقاومت حرارتی جدار مرکب
در جریان حرارتی بین هوای خارج و هوای داخل ساختمان همواره لایة بسیار نازکی از هوا در طرفین جدار ساختمان وجود دارد که به سطح چسبیده و همچون یک مقاومت حرارتی در برابر جریان حرارت عمل می‌نماید. ضریب هدایت حرارتی واحد سطح این لایة بسیار نازک را به f و مقاومت آن را که به مقاومت فیلم هوا مرسوم است به نشان می‌دهند و مقدار آن بستگی به سرعت جریان هوا دارد.
1- دمای طرح خارج ـ دمای طرح خارج عبارتست از میانگین حداقل دمای هوای خارج در زمستان یا حداکثر دمای هوای خارج در تابستان که توسط سازمان هواشناسی طی چند سال ثبت گردیده است.
2- دمای طرح داخل ـ شرایط طرح داخل از نظر دما و رطوبت نسبی، در ساختمانهای مسکونی و تجاری بر پایة شرایط آسایش انسان و در ساختمانهای صنعتی و کارخانجات معمولاً براساس مقتضیات محصول تولیدی آنها بگونه‌ای تعیین می‌گردد که به کیفیت محصول لطمه‌ای وارد نیاید. در تعیین شرایط طرح داخل در ساختمانهای مسکونی و تجاری، علاوه بر توجه به احساس راحتی ساکنین باید دقت نمود که تغییر شرایط طرح در بخش‌های مختلف ساختمان نسبت به یکدیگر یا نسبت به هوای خارج بصورت ملایم و تدریجی صورت گیرد تا بر روی سلامتی انسان اثرات زیانبخش نداشته باشد. از طرفی چنانکه قبلاً ذکر شد، رطوبت نسبی نیز در چگونگی کیفیت هوا و احساس راحتی ساکنین نقش مهمی دارد. با افزایش دمای خشک برای آنکه در احساس راحتی ساکنین تغییری ایجاد نشود، باید رطوبت نسبی را کاهش داد و بالعکس، بعبارت دیگر، در دو محیط با دو دمای خشک متفاوت میتوان یک احساس را در انسان ایجاد نمود مشروط بر آنکه رطوبت نسبی نیز به نسبت عکس دمای خشک تغییر کند.
پروسة تولید و انتقال حرارت در یک سیستم حرارت مرکزی بدین صورتم است که گرمای لازم جهت جبران تلفات حرارتی ساختمان توسط یک دیگ در داخل اتاقی بنام موتورخانه، بر روی آب یا بخار سوار شده توسط لوله‌های ناقل به مبدلهای گرمایی مستقر در اتاقها از قبیل رادیاتور یا کنوکتور منتقل می‌گردد. مادة ناقل حرارت پس از انجام تبادل حرارتی در اتاق مجدداً به دیگ برگشت داده می‌شود تا چرخة فوق بار دیگر تکرار می‌گردد. تمام مراحل این عملیات را میتوان با وسایلی از قبیل ترموستات و غیره بطور مؤثری کنترل نمود.
سیستم‌های حرارت مرکزی را از جنبه‌های گوناگونی میتوان طبقه‌بندی نمود که در مباحث آینده با هر یک از آنها آشنا خواهیم شد:
1- از نظر مادة ناقل حرارت ـ آبگرم، آب داغ، بخار، هوای گرم.
2- از نظر چگونگی توزیع گرما در اتاقها ـ با جابجایی طبیعی هوا (رادیاتور ـ کنوکتور)، با جابجایی اجباری هوا (فن کویل)، تشعشعی.
3- از نظر چگونگی گردش آب در سیستم ـ با گردش طبیعی، با گردش اجباری (توسط پمپ).
نفوذ طبیعی هوا عموماً تحت تأثیر یکی از عوامل زیر صورت می‌گیرد:
الف ــ سرعت باد ـ سرعت باد باعث ایجاد فشار در سمت مشرف به باد و همچنین خلاء ملایمی در سمت داخل ساختمان شده سبب نفوذ هوای خارج از درز درها، پنجره‌ها و غیره به داخل می‌گردد.
ب ــ خاصیت دودکشی ـ اختلاف دمای فضاهای داخل و خارج ساختمان و نتیجتاً اختلاف چگالی هوا داخل و خارج باعث صعود هوای گرم از طریق راه‌پله‌ها و آسانسورها و سایر قسمتهایی که می‌توانند حالت دودکش داشته باشند شده نفوذ هوای خارج را به داخل ساختمان موجب می‌شود. در زمستان نفوذ هوا از پایین ساختمان و رانش هوا از بالای ساختمان و در تابستان برعکس خواهد بود.
مقدار هوای نفوذی بستگی دارد به میزان کیپ بودن درها و پنجره‌ها، ارتفاع ساختمان، کیفیت روکار ساختمان، جهت و سرعت وزش باد و یا مقدار هوایی که برای تهویه یا تعویض در نظر گرفته می‌شود. تهویة هوا به منظور تأمین اکسیژن مصرف شده توسط ساکنین و یا خروج دود و گرد و غبار ناشی از بعضی وسایل در مکانهایی مثل کارخانجات، امری ضروری است. این مهم ممکن است به طور طبیعی با بازکردن درها و پنجره‌ها و یا به صورت اجباری توسط بادزن صورت گیرد. با ورود هوای خارج مقداری از حرارت داخل ساختمان بصورت گرمای نهان در اثر اختلاف رطوبت نسبی داخل و خارج و مقداری نیز به صور ت گرمای محسوس ناشی از اختلاف دماهای خشک داخل و خارج، تلف می‌گردد.
ضرایب اضافی در محاسبات تلفات حرارتی :
در محاسبات ذکر شده، شرایط برای همة جداره‌ها یا اتاقها قطع نظر از موقعیت آنها نسبت به جهات جغرافیایی، یکسان فرض شده است، حال آنکه در واقع چنین نیست. مثلاً جدارة جنوبی اتاق به دلیل اینکه بیشتر در معرض تابش آفتاب قراردارد گرمتر از جداره‌های شمالی، شرقی و غربی میباشد و تلفات حرارتی کمتری خواهد داشت. همچنین اتاقهای طبقات بالارت بدلیل افزونی سرعت هوا در آن طبقات، دارای تلفات حرارتی بیشتری نسبت به اتاقهای پایین می‌باشند. بری ملحوظ داشتن این شرایط، ضرایب اضافی در محاسبات وارد می‌شودند که مقادیر آنها برای جهت و ارتفاع در جدوال **** ارائه گردیده است. مضاف بر آنها، همواره بین 5 تا 10 درصد ضریب اطمینان جهت جبران اشتباهات محاسباتب، برای هر اتاق در نظر گرفته می‌شود. از طرفی، برخی از ساختمانها مانند مدارس یا مساجد، فقط در ساعات مشخصی از شبانه روز و یا روزهای خاصی از هفته رگم می‌شوند، بدیهی است که پس از خاموشی سیستم، مدتی طول خواهد کشید تا ساختمان از حالت سرد به شرایط مطلوب برسد. برای سرعت بخشیدن به عمل گرمایش ساختمان، باید تلفات حرارتی آنرا به میزان قابل ملاحظه‌ای بیشتر در نظر گرفت تا به همان مسبت ظرفیت دستگاههای مولد گرما افزون گردد.
بار حرارتی اتاق (QR) :
حاصل جمع تلفات حرارتی جداره‌ها و هوای نفوذی، بار حرارتی اتاق را که مبنای انتخاب مبدل حرارتی اتاق از قبیل رادیاتور یا فن کویل و غیره خواهد بود، بدست می‌دهد که با احتساب ضریب اطمینانی که برای جبران اشتباه در محاسبه در نظر می‌گیریم خواهیم داشت:
ضریب اطمینان × (QR=(Q1+Q2
بار حرارتی کل اتاق QR : [Btu/hr]
بار حرارتی جداره‌ها Q1 : [Btu/hr]
بار حرارتی هوای نفوذی Q2 : [Btu/hr]
دمای آبگرم مصرفی:
دمای آبگرم برحسب مورد مصرف آن، متفاوت است. مثلاً دمای آبگرم برای مصارف معمولی مثل شیر دستشویی یا ظرفشویی یا رختشویی با آبگرمی که دمای بیشتری دارد کار می‌کنند. در بعضی صنایع لازم است بالاترین دمای ممکن در فشار اتمسفر را برای آبگرم مصرفی در نظر گرفت. البته با بالا رفتن دمای آبگرم، میزان تلفات حرارتی از لوله‌های حامل آن بیشتر می‌شود که این خود می‌تواند عامل محدود‌کننده‌ای در بالا بردن دمای آبگرم باشد. مقدار آبگرم مصرفی و ظرفیت آبگرمکن
برای تعیین میزان آبگرم مصرفی در ساختمانهای مختلف، جداولی توسط انجمن‌های مهندسین تأسیسات کشورهای اروپایی و آمریکا در کتب راهنما ارائه گردیده است.
جدوال مذکور، میزان مصرف آبگرم را برخسب نوع ساختمان و مقدار لازم برای هر یک از ساکنین یا وسایل بهداشتی مورد استفاده در ساختمان ارائه می‌دهند. قبل از استفاده از این جداول، بهتر است با چند اصطلاح مهم در ارتباط با آنها آشنا شویم:
1- ضریب تقاضا- میزان آبگرمی که در جداول برای مصارف مختلف پیشنهاد می‌گردد، حداکثر مقداری است که بر پایة استفادة مستمر در تمام ساعات روز تعیین گردیده است، ولی بدیهی است که میزان تقاضا برای آبگرم در تمام ساعات یکسان نیست بلکه در ساعاتی از روز این مقدار حداکثر و در ساعاتی دیگر حداقل و حتی صفر است. از طرفی تمام وسایل بهداشتی موجود در ساختمان درآن واحد و به طور همزمان مشغول بکار نیم باشند، لذا انجام محاسبات مربوط به آبگرم مصرفی اعم از اندازه‌گذاری لوله ها، حجم منبع و بار حرارتی آبگرم مصرفی برمبنای حداکثر مصرف، معقول به نظر نمی‌رسد.
ظرفیت حرارتی آبگرمکن که عبارتست از مقدار آبی که در یک ساعت توسط آبگرمکن گرم می‌شود، حداقل برابر خواهد بود با مقدار واقعی مصرف آبگرم ساختمان در ساعت. مقادیر حداکثر آبگرم مصرفی را بترتیب برحسب نوع وسایل بهداشتی ومیزان لازم برای هر نفر در ساعت، ارائه می‌دهند.
ضریب ذخیرة منبع- برای تعیین حجم نبع آبگرم مصرفی، ضریبی تحت ضریب ذخیرة منبع که با ضرب کردن آن در مقدار واقعی مصرف آبگرم، حجم منبع آبگرم بدست می‌آید. موضوع قابل توجه در مورد منابع آبگرم مصرفی اینست که پس از مصرف 70 تا 75 درصد آبگرم موجود در منبع، بقیة آب منبع سرد خواهدشد، بنابراین باید حجم منبع آبگرم در نظر گرفت. عموماً در صورتیکه تقاضا برای آبگرم یکنواخت نباشد به منبع ذخیرة بزرگتری احتیاج باشد، میتوان منبع ذخیرة کوچکتری اختیار نموده در عوض ظرفیت حرارتی آبگرمکن را افزایش داد. امّا حتی المقدور باید منبع ذخیره را بزرگتر در نظر گرفت، زیرا این امر باعث کاهش بار حرارتی دیگ و کوچکتر شدن اندازة سطح حرارتی آبگرمکن خواهدشد.
حرارت مرکزی با آب گرم- فشار این سیستم در حدود فشار جو است، لذا دمای آب گرم ناقل حرارت با توجه به نقطة جوش آب در ارتفاعی که سیستم در آن کار می‌کند تعیین می‌گردد که معمولاً از 190F تجاوز نمی‌نماید. این سیستم را میتوان بنوبة خود برحسب چگونگی گردش آب به ترتیب زیر طبقه‌بندی نمود:
الف- سیستم با جریان طبیعی – که در آن گردش آب در اثر نیروی ترموسیفون نناشی از اختلاف وزن مخصوص آبگرم رفت و برگشت و بدون کمک عامل خارجی (پمپ) صورت می‌گیرد. بدلیل محدود بودن تیروی ترموسیفون و عدم توانایی ان برای مقابله با افت فشار زیاد در مسیر لوله‌کشی، این سیستم تنها برای ساختمانهای کوچک قابل استفاده است. دمای آب رفت در این سیستم معمولاً بین 180F , 140F و اختلاف دمای آب رفت و برگشت حدود 25F تا 40ب در نظر گرفته می‌شود.
سیستم باجریان اجباری- در این سیستم انرژی لازم برای گردش آب و غلبه بر افت فشارهای مسیر توسط یک پمپ تأمین می‌گردد، لذا سرعت گردش آب بیشتر بوده اختلاف دمای آب رفت وبرگشت را میتوان تقلیل داد. منابترین اختلاف دمای آب رفت و برگشت برای این سیستم حدود 20F میباشد. دمای آب رفت در این سیتم بین 170F تا 190F در نظر گرفته می‌شود.
حرارت مرکزی با آب داغ
در این سیستم که بیشتر در تأسیسات بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرد، دمای آب از حد نقطة جوش آن در فشار جو فراتر رفته تا حداکثر ب400F می‌رسد. بدیهی است که در چنین صورتی دیگر سیستم نمی‌تواند تحت فشار آتمسفر کار کند بلکه باید بترتیبی فشار سیستم را بالا برد تا حدی که آب در دماهای بالا به بخار تبدیل نشود. برای نیل بدین مقصود، در سیستم‌های حرارت مرکزی با آب داغ از منابع انبساط بسته استفاده می‌گردد. این منابع علاوه بر وظیفة جبران نوسانات حجمی آب سیستم که ناشی از تغییرات دمای آب می باشد، مسئولیت ایجاد فشار مناسب را توسط بالشتکی از هوا، بخار یا یک گاز بی اثر مانند ازت که نیمی از حجم منبع را اشغال می‌کند، بعهده دارند. فشار این بالشتک بر روی سطح آب داخل منبع را میتوان بدلخواه روی سوپاپ اطمینانی که روی منبع قرار دارد، تنظیم نمود. نکتة قابل توجه در سیستم های حرارت مرکزی با آب داغ اینست که فاشر سیستم بنحو کاملاض مطمئنی کنترل گردد تا نه از میزان لازم فراتر رفته بحد خطرناکی برسد ونه آنقدر نزول کند که امکان تبخیر آب فراهم شود.
گردش آب در سیستم های حرارت مرکزی با آب داغ حتماً بصورت اجباری و توسط پمپ صورت می‌گیرد.
سیستم حرارت مرکزی با بخار
در این سیستم سیال ناقل حرارت، بخار میباشد. مقدار حرارتی که توسط بخار حمل می‌شود نسبت به آب گرم یا آب داغ بسیار قابل ملاحظه است.
بدین دلیل برای مناطق بسیار سرد، حرارت مرکزی منطقه‌ای، آسمانخراشها، کارخانجات بزرگ، پادگانها و اصولاً ساختمانهای پراکنده‌ای که از یک مرکز گرمایش تغذیه می‌شوند وهمچنین برای برخی از تأسیسات نظیر بیمارستانها که بخار دارای مصارف عدیده‌ای مثل رختشویی، پخت وپز، استرلیزاسیون وغیره میباشد، گرمایش با بخار بسیار مناسب است.
سیستم حرارت مرکزی با هوای گرم
در این سیستم سیال ناقل حرارت، هواست. گرم کردن هوا ممکن است بطور مستقیم توسط آب گرم یا بخار ارسالی از دیگ در وسایلی مانند هواساز و فن کویل انجام پذیرد. گردش هوای گرم نیز می‌تواند مانند گردش آب گرم، بصورت طبیعی یا اجباری (توسط باد زدن) صورت گیرد:
الف ــ گردش طبیعی هوا ـ نیروی محرک هوا در این سیستم همانا اختلاف وزن مخصوص هوای گرم متصاعد و هوای سرد متنازل میباشد. هوا پس از گرم شدن در کوره از داخل کانال به محل‌های مورد نظر ارسال گردیده پس از گرم کردن محیط با از دست دادن مقداری از حرارت خود سردتر شده از طریق کانال برگشت به کورة هوای گرم باز می‌گردد. بدیهی است که در این سیستم نیز باید مقاومت در مسیر کانال کمتر از سیستم اجباری باشد تا هوا قدرت گردش طبیعی در تمام قسمتهای مورد نظر را داشته باشد.
ب ــ گردش اجباری هوا ـ در این سیستم نیروی محرک هوا توسط بادزن تأمین می‌گردد. این بادزن ممکن است در کورة هوای گرم و یا در وسایلی مانند هواساز و فن کویل قرار داشته باشد. در این سیستم نیز هوای گرم ارسالی به محل موردنظر پس از گرم کردن محیط به دستگاه گرم‌کنندة هوا باز می‌گردد، ولی سرعت گردش هوا بیشتر بوده نسبت به حالت قبلی کنترل بهتری را میتوان روی این پروسه اعمال نمود.
1- دیگهای چدنی
این دیگها از قطعاتی بنام پره تشکیل می‌یابند که میتوان آنها را جداگانه به محل موتورخانه حمل نموده در آنجا توسط یک وسیلة ارتباطی بنام بوشن یا مغزی رویهم جمع و آب‌بندی کرد. هر دیگ چدنی دارای قطعات جلو، عقب و تعدادی پرة مشابه بین این قطعات میباشد که با کم و زیاد کردن تعداد این پره‌ها میتوان قدرت حرارتی دیگ را کاهش یا افزایش داد. این پره‌ها بصورتی ساخته می‌شوند که وقتی کنار هم قرار گرفتند، فضای خالی جهت احتراق سوخت و عبور شعلة آتش بوجود بیاید. قسمتهایی از پره‌ها که در معرض برخورد شعله آتش می‌باشند توسط آسترنسوز یا آجرنسوز و ملات خاک و سیمان نسوز پوشیده می‌گردند. جهت نسب مشعل و خروج دودهای حاصل از احتراق، حفره‌هایی بترتیب در جلو و عقب دیگ تعبیه شده‌اند و بدنة آن نیز سوراخهایی برای اتصال لوله‌های رفت و برگشت آب، شیر اطمینان، فشارسنج، دماسنج و ترموستات ایجاد گردیده‌اند. بدلیل خاصیت شکنندگی چدن، هنگام حمل و نقل آن باید دقت کافی مبذول داشته مراقبت نماییم که ضمن کار از آب تهی نشوند زیرا ترک برمی‌دارند.
2- دیگهای فولادی
این دیگها در دو نوع، با لوله‌های آتش و با لوله‌های آب، ساخته می‌شوند:
الف ــ دیگ فولادی با لوله‌های آتش: در این دیگ آتش حاصل از احتراق سوخت از میان لوله‌هایی که توسط آب در گردش احاطه شده‌اند، عبور می‌نماید. از این دیگها در سیستم‌های حرارت مرکزی با آب داغ یا بخار استفاده می‌شود. انواع جدید آنها برای تحمل فشار حداکثر 250 پاوند بر اینچ مربع و تولید بخار حداکثر تا 20000 پاوند بر ساعت ساخته شده‌اند. سوخت مورد استفادة این دیگها ممکن است گازوئیل، گاز و یا ترکیبی از هر دو باشد.
ب ــ دیگ فولادی با لوله‌های آب: در این دیگ برعکس نوع اول، آب در لوله‌ها گردش نموده آتش بر لوله‌ها محیط است. انوع جدید آن می‌توانند حداکثر تا 60000 پاوند بر ساعت بخار تولید نموده حداکثر فشاری معادل 900 پاوند بر اینچ مربع را تحمل نمایند. عامل محدودکنندة ظرفیت این دیگها مسئلة حجم آنها و اشکالات حمل و نقل است. سوخت آنها نیز همانند نوع قبلی می‌تواند گازوئیل، گاز یا ترکیبی از هر دو باشد، همچنین میتوان ترتیبی داد که از سوخت جامد نیز استفاده کنند. دیگهای فولادی تحت تأثیر رطوبت هوا ظرف چند سال زنگ می‌زنند و این به همراه مشکلات حمل و نقل و قیمت بیشتر نسبت به دیگهای چدنی باعث می‌شود که در شرایط مساوی دیگهای چدنی بر فولادی مرجّح باشند. دیگهای فولادی، بیشتر در سیستم‌های حرارت مرکزی با آب داغ یا بخار فشار قوی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
2- محاسبه و انتخاب مشعل:
هر چند که تمام قسمتهای سیستم حرارت مرکزی برای گرمایش مطلوب ساختمان واجد ارزش و اهمیت خاص خود می‌باشند، ولی بی‌تردید قلب سیستم حرارت مرکزی مشعل است، چرا که عمل احتراق و تولید آتش جهت گرم کردن یا بخار نمودن آب در دیگ توسط این عضو مهم صورت می‌گیرد. بطور خلاصه میتوان گفت که مشعل‌ها از نظر نوع سوخت مصرفی بر سه نوع گازی، گازوئیلی و مازوت‌سوز مشتمل می‌باشند.
راندمان مشعل‌ها (E) برای مارک‌های مختلف، متفاوت بوده بین 60 تا 85 درصد میباشد.
نظر به گستردگی کاربرد مشعل گازوئیلی، اجمالاً در مورد ساختمان و طرز کار این نوع مشعل توضیح داده می‌شود.
ساختمان مشعل گازوئیلی:
بدنة این مشعل از آلیاژ مقاوم و سبک ساخته شده و قطعات و اجزاء آن عبارتند از:
1- الکتروموتور ـ که بادزن و پمپ مشعل را بحرکت درمی‌آورد.
2- بادزن ـ که هم محور با الکتروموتور بوده هوای لازم برای مخلوط سوخت را تأمین می‌نماید.
3- دریچة قابل تنظیم هوای ورودی جهت کنترل مقدار هوای ورودی به مشعل.
4- شعله پخش‌کن ـ که به هوای دمیده شده توسط بادزن حالت دورانی داده باعث تخلیط هرچه بهتر سوخت و هوا می‌شود.
5- ترانسفورماتور فشار قوی ـ که کار آن ایجاد ولتاژ زیاد (12000 ولت) برای تولید جرقه است.
6- لوله‌های سوخت- با انواع شیرهای الکترومغناطیسی جهت انتقا سوخ به پمپ سوخت.
7- پمپ سوخت- که از نوع چرخ‌دنده‌ای دوار بوده سوخت را از منبع سوخت مکیده با فشار 5 تا 20 آتمسفر توسط لولة ناقل به نازل می‌رساند.
8- نازل- که سوخت مکیده شده توسط پمپ در گذار از آن به پودر تبدیل می‌شود تا پس از تخلیط با هوای دمیده شده بوسیلة بادزن جهت احتراق آماده گردد. نازل سوخت را بصورت مخروط میباشد.
موضوع حائز اهمیت، زاویة پاشش (زاویة رأس مخروط) است. هرچه طول دیگ بیشتر باشد باید زاویة نازل را کوچکتر در نظر گرفت تا حدی که شعله بدون برخورد به جدارة انتهایی دیگ تمام طول دیگ را تحت پوشش داشته باشد.
9- رلة کنترل ـ که در حکم مغز مشعل بوده و زمان‌بندی شروع و اختتام عملیات قسمتهای مختلف مشعل توسط آن صورت می‌گیرد. این عضو همچنین فرمان خاموش یا روشن شدن مشعل را با کسب خبر از دمای آب دیگ توسط آکوستات و یا کیفیت احتراق سوخت بوسیلة فتوسل، صادر می‌کند.
10- فتوسل ـ که به آن سلول فتوالکتریک نیز گفته می‌شود و کارش کنترل کیفیت احتراق از طریق رنگ شعله میباشد.
منبع انبساط:
بمنظور تثبیت فشار سیستم و فراهم آوردن امکان انبساط حجمی آب در اثر افزایش دما در سیستم‌های بسته، لازم است از ظرفی بنام منبع انبساط استفاده شود. منبع انبساط ممکن است بصورت باز یا بسته باشد:
1- منبع انبساط باز ـ این منبع که با هوای آزاد در ارتباط است در خط مکش پمپ و بر فراز بالاترین مبدل حرارتی ساختمان (حداقل 7 فوت بالاتر) نصب می‌شود. اتصال منبع انبساط به خط‌مکش پمپ سبب می‌گردد که سمت مکش تحت فشار آتمسفر قرار داشته هوا نتواند به داخل سیستم نفوذ کند. فشار استاتیکی ناشی از ارتفاع آب در منبع انبساط که روی پمپ اعمال می‌شود باید بزرگتر از افت فشار آب در لوله، از محل اتصال به لولة انبساط تا سمت مکش پمپ باشد.
منبع انبساط باز ممکن است با یک لوله و یا دو لوله یکی برای رفت و دیگری برای برگشت آب، به سیستم مربوط شود.
2- منبع انبساط بسته ـ این منبع در سیستم‌های گرمایش با دمای آب زیاد (بیش از دمای جوشش آب در فشار جو) و نیز در مواردیکه بعلت محدودیت ارتفاع موتورخانه یا هر دلیل دیگری نتوانیم از منبع انبساط باز استفاده نماییم، بکار می‌رود. این منبع که در هر جای ساختمان می‌تواند قرار گیرد، با هوای آزاد ارتباط ندارد و فشار سیستم توسط بالشتک هوا، بخار و یا یک گاز بی‌اثر مانند ازت که نیمی از حجم منبع را اشغال می‌کند تأمین می‌گردد. حداکثر فشار بستگی به مقتضیات طرح دارد و جهت کنترل آن از شیر اطمینان استفاده می‌گردد. حداقل فشار در منبع انبساط باید به اندازه‌ای باشد که موقع سرد بودن سیستم بالاترین رادیاتور از آب پر باشد.
ترتیبات برگشت آب:
یک سیستم گردشی به نوبة خود برحسب چگونگی برگشت آب بصورت زیر طبقه‌بندی می‌شود:
1- سیستم لوله‌کشی با برگشت معکوس:
هرگاه در یک سیستم بسته، مبدلهای حرارتی دارای افت فشار تقریباً یکسانی باشند، سیستم لوله‌کشی با برگشت معکوس توصیه می‌گردد. این ترتیب لوله‌کشی را نمی‌توان برای سیستم‌های باز مورد استفاده قرار داد. در سیستم با برگشت معکوس طول مسیر گردش آب در لوله‌های رفت و برگشت برای تمام مبدلهای حرارتی یکسان بوده لذا افت فشار برای نزدیکترین و دورترین مبدل حرارتی نسبت به دیگ برابر خواهد بود و بندرت ممکن است لازم آید که سیستم را متعادل کنیم.
2- سیستم لوله‌کشی با برگشت مستقیم:
اگر افت فشار در تمام مبدلهای حرارتی یکسان نباشد، استفاده از سیستم برگشت مستقیم از نظر اقتصادی بیشتر مقرون به صرفه است. در این روش که علاوه بر سیستم‌های بسته برای سیستم‌های باز نیز قابل استفاده است، قطر لولة برگشت در تمام طول مسیر برابر قطر لولة رفت متناظر خواهد بود. بطوریکه ذکر شد، سیستم برگشت مستقیم برای تأسیساتی که در آنها مبدلهای حرارتی از قبیل رادیاتور یا فن کویل دارای افت فشار داخلی و یا ظرفیت‌های متفاوت باشند بکار می‌رود. بلحاظ اینکه در این سیستم افت فشار در مسیر لوله‌کشی به مبدلهای نزدیکتر به دیگ کمتر از افت فشار در مسیر لوله‌کشی به مبدلهای دورتر از دیگ بوده آب در مبدلهای حرارتی نزدیکتر با سرعت بیشتری نسبت به مبدلهای دورتر گردش می‌کند، سیستم متعادل نیست و برای متعادل کردن آن باید از شیرهای متعادل کننده موسوم به شیر زانویی قفلی که در مسیر برگشت آب از مبدل حرارتی نصب می‌شود و شیر فلکه‌های گلویی در مسیر لولة برگشت آب به کلکتور برگشت در موتورخانه، استفاده نمود. بدین ترتیب میتوان افت فشار از دیگ تا تمام مبدلهای حرارتی را یکسان کرده سرعت گردش آب را در نزدیکترین و دورترین مبدل حرارتی برابر نمود. این سیستم نسبت به سیستم برگشت معکوس از نظر مصالح لوله‌کشی ارزانتر تمام می‌شود ولی برای متعادل کردن آن باید دقت بیشتری صرف نمود.
3- سیستم یک لوله‌ای:
در این سیستم برای برگشت آب از مبدلهای حرارتی به دیگ، لولة مستقلی در نظر گرفته نمی‌شود بلکه همانطور که در شکل 15-2 *****مشاهده می‌گردد، جهت رفت و برگشت آب به مبدلهای حرارتی تنها از یک لولة اصلی استفاده می‌شود. برای اتصال لوله‌های رفت و برگشت مبدل حرارتی به لولة اصلی در این سیستم، از وصاله‌هایم مخصوصی استفاده می‌شود که در شکل 16-2 نشان داده شده‌اند. در این سیستم قطر لولة اصلی در تمام طول مسیر ثابت بوده دمای آب ورودی به واحدهای نزدیکتر به دیگ بیشتر و در واحدهای دورتر بتدریج کمتر می‌شود، لذا مبدلهای حرارتی دورتر را باید بزرگتر در نظر گرفت.
افت فشار در سیستم لوله‌کشی:
در هر لوله‌ای که سیالی جریان داشته باشد، افت فشار نیز بوجود می‌آید. میزان این افت فشار تابع عوامل زیر است:
1- سرعت، 2- قطر لوله، 3- زبری سطح داخلی لوله و ویسکوزیتة سیال، 4- طول لوله
تمام این عوامل را میتوان در فرمول زیر خلاصه نمود:
که در آن:
قطر لوله -D ارتفاع نظیر افت فشار h –
سرعت جریان V - ضریب اصطکاک f -
شتاب ثقل g - طول لوله L -
فشار سیستم بر مقدار افت فشار تأثیری ندارد ولی هر چه فشار بیشتر باشد ما را مجبور به استفاده از لوله‌ها، وصاله‌ها و شیرهای سنگینتر و مقاومتری می‌کند.
نکات کلی در طرح سیستم لوله‌کشی:
1- جهت سهولت تخلیة آب باید تمام لوله های افقی شیب ملایمی بن 0 تا 3 درصد بطرف موتورخانه داشته باشند، این مر همچنین باعث هدایت هوا به بالاترین نقطة سیستم خواهدشد.
2- بمنظور تخلیة هوای سیستم باید در مرتفع‌ترین قسمت لوله‌ها در موتورخانه، هواگیر نصب شود، تخلیة هوای هر واحد حرارتی توسط شیرهواگیری که در قسمت بالای هر یک از آنها تعبیه شده صورت می‌گیرد.
3- برای جلوگیری از تغییر شکل لوله‌های طویل در اثر انبساط حرارتی، باید برای لوله های مستقیمی که بیش از 30 فوت طول دارند از وصالة انبساطی یا حلقة انبساطی استفاده نمود.
4- جهت افزایش طول عمر لوله های و در صورت لزوم سهولت دستیابی به آنها، بهتر است لوله‌هایی که از کف ساختمان عبور می‌کنند از درون کانال مخصوص و لوله های عمودی که در داخل دیوار قرار می‌گیرد از داخل یک کانال که با در مخصوص پوشیده می‌گردد عبور داده شوند.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 120صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلودمقاله تاسیسات ساختمان
