با افزایش نیاز به صرفه‌جویی در مصرف انرژی و کاهش آثار منفی بر محیط زیست، استفاده از فناوری‌های نوین در سیستم‌های گرمایشی بیش از پیش اهمیت پیدا کرده است. یکی از این فناوری‌های پیشرفته، بویلرهای چگالشی هستند که با بهره‌گیری از اصول بهینه‌سازی انرژی، راندمانی بسیار بالاتر از بویلرهای معمولی دارند. این بویلرها با استفاده از حرارت نهان بخار آب در گازهای احتراق، مصرف سوخت را کاهش داده و در عین حال بازدهی بیشتری ارائه می‌دهند.
جهت آشنایی اولیه با بویلرهای صنعتی، پیشنهاد می‌شود مقاله «بررسی جامع انواع بویلرهای صنعتی: ساختار، عملکرد و کاربردها» را بررسی کنید.
بویلرهای چگالشی به دلیل طراحی خاص و بهره‌وری بالا، برای انواع سیستم‌های گرمایشی، از جمله گرمایش منازل، استخرها و صنایع مختلف، گزینه‌ای مناسب به شمار می‌روند. در این مقاله به بررسی ویژگی‌ها، مزایا، انواع و کاربردهای این بویلرها پرداخته می‌شود تا نشان دهیم چگونه این فناوری می‌تواند به بهینه‌سازی مصرف انرژی و کاهش هزینه‌ها کمک کند.
بویلر چگالشی چیست؟
بویلر چگالشی نوعی بویلر پیشرفته است که با استفاده از فناوری بازیابی حرارت نهان بخار آب موجود در محصولات احتراق، راندمان بالاتری نسبت به بویلرهای معمولی ارائه می‌دهد. در صورتی که ساختار بویلر به گونه‌ای باشد که دمای گازهای خروجی حاصل از احتراق به کمتر از دمای نقطه شبنم برسد، بخار آب موجود در این گازها چگالیده شده و تبدیل به مایع می‌شود. در صورتی که دمای آب ورودی به بویلر کمتر از دمای شبنم محصولات احتراق باشد، بخار آب موجود در محصولات چگالیده می‌شود. در این فرآیند، حرارت نهان موجود در بخار آب آزاد شده و به آب درون بویلر منتقل می‌شود.
با بازیابی این حرارت نهان، بویلر می‌تواند با مصرف سوخت کمتر، گرمای بیشتری تولید کند و در نتیجه راندمان آن افزایش می‌یابد. راندمان بویلرهای چگالشی می‌تواند به حدود ۹۸ درصد برسد. به دلیل تماس مستقیم بخار آب چگالیده شده که خاصیت اسیدی دارد با لوله‌ها و دودکش لازم است از مواد مقاوم در برابر خوردگی مانند استیل 316 استفاده گردد.
مزایای بویلر چگالشی
بویلر چگالشی به دلیل طراحی پیشرفته و بهره‌گیری از فناوری بهینه‌سازی انرژی، مزایای متعددی دارد از جمله:
راندمان حرارتی بالاتر: بویلرهای چگالشی به دلیل استفاده از حرارت نهان بخار آب در گازهای خروجی، بازدهی بیشتری نسبت به بویلرهای غیر چگالشی دارند.
کاهش مصرف سوخت: راندمان بالای بویلرهای چگالشی به معنی استفاده بهتر از انرژی موجود در سوخت است. این ویژگی منجر به کاهش مصرف سوخت و کاهش هزینه‌های انرژی می‌شود.
طراحی فشرده: بویلرهای چگالشی معمولاً طراحی فشرده و کوچکی دارند که نیاز به فضای کمتری در موتورخانه‌ها دارند. این بویلرها برای ساختمان‌های با محدودیت فضا بسیار مفید هستند.
کاهش تولید گاز گلخانه‌ای دی‌اکسید کربن: به دلیل مصرف سوخت کمتر و استفاده بهینه‌تر از انرژی، تولید گاز دی‌اکسید کربن کاهش می‌یابد. این ویژگی به کاهش اثرات مخرب زیست‌محیطی و درنتیجه به کاهش تغییرات آب‌وهوایی کمک می‌کند.
انواع بویلر چگالشی
بویلرهای چگالشی از نظر ساختاری می‌توانند به شکل فایرتیوب و واترتیوب باشند. بویلرهای چگالشی کویل‌دار و بویلرهای چگالشی فشرده از نوع واترتیوب بوده که جداگانه توضیح داده شده‌اند. در ادامه به بررسی بویلرچگالشی فایرتیوب پرداخته شده است.
بویلرچگالشی کویل‌دار
بویلر چگالشی کویل‌دار از نوع بویلرهای واترتیوب بوده که در آن آب درون لوله‌ها (کویل‌ها) جریان دارد و محصولات احتراق در بیرون آنها قرار می‌گیرند. در این بویلرها آرایشی از لوله‌های مارپیچ وجود دارد که آب در آنها جریان پیدا می‌کند. آب درون لوله‌ها با گرفتن انرژی از شعله مشعل گرم شده و از بویلر خارج می‌گردد. به دلیل محفظه احتراق خاص این نوع بویلرها توصیه می‌گردد از مشعل‌های پریمیکس استفاده گردد.
در این بویلرها، می‌توان از مشعل‌های پریمیکس و نازل میکس استفاده کرد. مشعل‌های مادولار پست میکس و پریمیکس رادمن با شعله پیش‌مخلوط و مشعل نازل میکس غیر پیش‌مخلوط ساخت شرکت پاکمن، با کنترلرهای پیشرفته AutoFlame، مصرف سوخت را کاهش می‌دهند. این مشعل‌ها از برخورد شعله به لوله‌های بویلر جلوگیری کرده و آلاینده‌های مضر را به حداقل می‌رسانند.
بویلرهای چگالشی رایکا ساخت شرکت پاکمن از نوع بویلر چگالشی کویل‌دار هستند. در این بویلرها به دلیل ساختار محفظه احتراق آن توصیه می‌گردد از مشعل‌های با سوخت گازی استفاده گردد به دلیل تماس مستقیم لوله‌های بویلر با محصولات احتراق دما پایین و خاصیت خورندگی، استفاده از لوله‌های استیل مقاوم به خوردگی ضروری است. همچنین، دودکش این بویلرها باید از مواد ضدخوردگی ساخته شود.
بویلرهای چگالشی کویل‌دار مدرن‌تر دارای یک محفظه بوده که این محفظه توسط یک صفحه جداکننده به دو قسمت تقسیم شده است:
1- محفظه اول محل قرارگیری مشعل بوده که در آن فرآیند احتراق سوخت انجام می‌شود. به همین دلیل محفظه اول به محفظه احتراق معروف است.
2- محفظه دوم یا محفظه کندانس که در آن فرآیند چگالش صورت می‌گیرد. در محفظه کندانس، حرارت نهان بخار جذب شده و باعث افزایش دمای آب ورودی و در نهایت بهبود راندمان بویلر می‌شود.
بویلر فشرده چگالشی
این نوع بویلرها، که به عنوان مبدل‌های چگالشی نیز شناخته می‌شوند، نوعی بویلر چگالشی واترتیوب با طراحی پیشرفته هستند. در این بویلرها، مشعل پریمیکس در قسمت بالایی بویلر قرار گرفته و احتراق یکنواختی را ایجاد می‌کند. گازهای داغ حاصل از احتراق از میان مجموعه‌ای از صفحات پره‌دار عبور می‌کنند. این پره‌ها که در ردیف‌های متوالی قرار گرفته‌اند، سطح تماس گازهای داغ با صفحات را افزایش داده و نرخ تبادل حرارت را بهبود می‌بخشند.
آب از طریق کانال‌های مخصوصی که در داخل بویلر تعبیه شده‌اند، جریان می‌یابد. این کانال‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که مسیر حرکت آب در آنها عمود بر جهت جریان گازهای داغ باشد. این طراحی جریان متقاطع وتبادل حرارت را به حداکثر می‌رساند و موجب افزایش چشمگیر کارایی انتقال حرارت و راندمان کلی بویلر می‌شود. در این بویلرها تنها از مشعل‌های پریمیکس استفاده می‌شود. مشعل‌های مادولار پریمیکس و پست میکس رادمن ساخت شرکت پاکمن مطابق با آخرین استانداردهای روز دنیا انتخاب مناسبی برای استفاده در این بویلرها است.
بویلر فایرتیوب چگالشی
یکی از انواع بویلر چگالشی هستند که در آنها گازهای داغ حاصل از احتراق از داخل لوله‌های دود (یا لوله‌های آتش) عبور کرده و آب موجود در اطراف این لوله‌ها را گرم می‌کنند. این بویلرها مجهز به مشعل پریمیکس و نازل میکس است. در بویلر فایرتیوب چگالشی، ابعاد محفظه احتراق به گونه‌ای است که می‌توان از مشعل‌های دوگانه سوز سوخت گازی و مایع استفاده کرد. محصولات داغ احتراق در این بویلرها پس از عبور از محفظه احتراق وارد لوله‌های دود می‌شود. در لوله‌های دود ،چگالش بخار آب موجود در محصولات احتراق اتفاق می‌افتد. بخار چگالش شده از طریق یک خروجی به فاضلاب منتقل می‌گردد.
در انتخاب جنس لوله‌های دود در این بویلرها باید توجه گردد. به دلیل تماس مستقیم با بخار آب چگالش شده که خاصیت اسیدی دارد لوله‌های معمولی دچار خوردگی می‌شوند. لذا لازم است لوله‌های دود از جنس استیل مقاوم در برابر خوردگی انتخاب شود. همچنین به دلیل خاصیت خورندگی محصولات احتراق در این بولرها لازم است جنس دودکش نیز از جنس مقاوم به خوردگی باشد.
راندمان بویلر چگالشی
راندمان بویلر به‌صورت نسبت انرژی گرمایی مفیدی که برای افزایش دمای آب تولید می‌کند به انرژی سوخت مصرف‌شده تعریف می‌شود.این انرژی مصرفی سوخت، بر اساس ارزش حرارتی آن سنجیده شده که خود دو تعریف دارد:
- ارزش حرارتی خالص (LHV)
- ناخالص (HHV).
ارزش حرارتی ناخالص (HHV): حالتی است که در آن بخار آب حاصل از محصولات احتراق به عنوان مایع در نظر گرفته می‌شود و بنابراین شامل انرژی نهان تبخیر آب است. از آنجا که بویلرهای چگالشی با بازیابی همین انرژی نهان به کار می‌کنند، برای محاسبه عملی و دقیق راندمان آنها، این راندمان باید بر مبنای ارزش حرارتی ناخالص سنجیده شده و به راندمان ناخالص مرسوم است. راندمان ناخالص همیشه کمتر از 100 است.
ارزش حرارتی خالص (LHV): اعلام راندمان بالاتر از ۱۰۰ درصد (یا راندمان خالص) برای بویلرهای چگالشی بیشتر جنبه تبلیغاتی دارد. این راندمان بر اساس ارزش حرارتی خالص (LHV) محاسبه می‌شود، که حرارت نهان بخار آب را در نظر نمی‌گیرد. به همین دلیل، برای ارزیابی دقیق‌تر و واقعی‌تر، بهتر است راندمان بویلرهای چگالشی بر اساس ارزش حرارتی ناخالص محاسبه شود که نشان‌دهنده بازده واقعی این بویلرهاست و می‌تواند به ۹۸ درصد نیز برسد.
کاربرد بویلر چگالشی
دو مورد از کاربردهای رایج بویلرهای چگالشی شامل استفاده از آنها برای گرمایش از کف و تامین گرمایش آب استخرها می‌باشد. به علاوه بویلرهای چگالشی در خشک‌شویی‌ها، تامین آب گرم مراکزدرمانی ، صنایع غذایی و همچنین تامین گرمایش گلخانه‌ها نقش مهمی دارند.
گرمایش از کف
بویلر چگالشی به دلیل راندمان بالا و توانایی کار با دماهای پایین‌تر، گزینه‌ای ایده‌آل برای سیستم‌های گرمایش از کف ساختمان‌ها است. در سیستم‌های گرمایش از کف، آب گرم در لوله‌های تعبیه‌شده در کف ساختمان جریان پیدا می‌کند و به تدریج گرما را به محیط اطراف منتقل می‌کند. با توجه به پایین تر بودن دمای گرمایش از دمای شبنم مصولات احتراق، بویلر چگالشی انتخاب مناسبی است.
همچنین برای تعویض سیستم گرمایش ساختمان‌های قدیمی به سیستم‌های جدید مثل گرمایش از کف، یکی از مشکلات اصلی اندازه بویلرها است. با توجه به فشرده بودن ساختار بویلرهای چگالشی، انتخاب یک بویلر چگالشی مناسب می‌تواند این مشکل را حل کند.
گرمایش آب استخر
در استخرها برای گرمایش آب، نیار به یک منبع گرمایش است. معمولا در استخرها، نیاز است که آب تا دمای 30 درجه سانتیگراد گرم شود. انتخاب این دما به این علت است که آب استخر برای شنا دمانی مناسبی داشته و همچنین از رشد باکتری در آن جلوگیری شود. در استخرها آب برگشتی به بویلر سرد است. بویلر چگالشی با چگالش بخار آب راندمان بالایی دارد. به همین دلیل بویلر های چگالشی انتخابی مناسب برای گرمایش آب استخر هستند.
بویلر چگالشی راهکاری بهینه برای تأمین گرمایش
بویلرهای چگالشی به عنوان یکی از پیشرفته‌ترین سیستم‌های گرمایشی، با بهره‌وری بالا و مصرف سوخت کمتر، گزینه‌ای ایده‌آل برای صنایع مختلف به شمار می‌آیند. این بویلرها با استفاده از حرارت نهان بخار آب، به کاهش مصرف سوخت، کاهش هزینه‌های انرژی و همچنین کاهش انتشار آلاینده‌ها کمک می‌کنند.
شرکت پاکمن، یکی از تولیدکنندگان معتبر بویلر چگالشی، با ارائه محصولات با کیفیت و طراحی‌های مدرن، به صنعت‌گران در دستیابی به سیستم‌های گرمایشی کارآمد و پایدار کمک می‌کند. شرکت پاکمن با سابقه‌ای درخشان در زمینه طراحی و تولید بویلرهای چگالشی، به مشتریان خود راهکارهایی مبتنی بر نیازهای خاص آنها ارائه می‌دهد.
