آشنایی با بویلر آب گرم: انواع، اجزا و کاربردهای آن

گرمایش یکی از نیازهای اساسی در تمامی ساختمان‌ها است. در بسیاری از مناطق سردسیر، سیستم‌های گرمایش مرکزی برای تامین گرمای مورد نیاز جهت آسایش و رفاه افراد، اهمیت بسیار بالایی دارند. بویلر آب گرم به عنوان قلب این سیستم‌ها، نقشی حیاتی در تامین گرمایش ایفا می‌کنند. بدون استفاده از بویلرهای مناسب، گرمایش ساختمان‌ها می‌تواند بسیار هزینه‌بر و ناکارآمد باشد. این امر به ویژه در محیط‌های خانگی که نیاز به دمای ثابت و قابل کنترل برای گرمایش فضا و تامین آب گرم وجود دارد، اهمیت پیدا می‌کند.

بویلر آب گرم چیست؟

بویلر آب گرم یا دیگ آب گرم دستگاهی است که برای تولید آب گرم استفاده می‌شود. آب گرم تولید شده در سیستم‌های گرمایشی و تامین آب گرم در ساختمان‌ها یا مبدل‌های حرارتی در صنایع استفاده می‌شود. این بویلرها که اغلب از نوع فایر تیوب هستند، از انرژی گرمایی آزاد شده ناشی از سوخت (مانند گاز طبیعی یا گازوئیل) برای گرم کردن آب استفاده می‌کنند. آب گرم از طریق لوله‌ها به قسمت‌های مختلف ساختمان مانند رادیاتورها و فن‌کویل‌ها و یا سیستم‌های دیگر هدایت می‌شود. بویلر آب گرم به دلیل کارکرد ساده و راندمان بالا یکی از محبوب‌ترین سیستم‌های گرمایشی در سراسر جهان به شمار می‌رود.

انواع بویلر آب گرم

بویلر آب گرم را می‌توان از نظر چگالشی بودن به دو دسته چگالشی و غیر چگالشی و بر اساس نوع ساختار به دو دسته فایرتیوب، واترتیوب و ترکیبی از فایرتیوب و واتر تیوب تقسیم‌بندی کرد.

بویلرهای چگالشی

بویلرهای چگالشی از نوع بویلرهای آب گرم پیشرفته هستند که به منظور افزایش بازدهی بویلرها طراحی شده‌اند. این بویلرها به دلیل استفاده از تکنولوژی بازیافت حرارت از گازهای داغ حاصل از احتراق، راندمان بسیار بالایی دارند. در بویلرهای غیرچگالشی، بخار آب حاصل از احتراق از طریق دودکش به صورت فاز بخار خارج می‌شود. اما در بویلرهای چگالشی بخار آب حاصل از احتراق، تقطیر شده و گرمای نهان بخارآن به آب ورودی به بویلر داده می‌شود. مشعل مورد استفاده در این بویلرها می‌تواند نازل میکس و یا پیش‌مخلوط (پریمیکس) باشد.

مقایسه راندمان بویلرهای چگالشی و غیرچگالشی

راندمان یکی از مهم‌ترین معیارها در انتخاب بویلرها است. بویلرهای چگالشی و غیرچگالشی به دلیل طراحی و عملکرد متفاوت، راندمان‌های متفاوتی ارائه می‌دهند. در ادامه به مقایسه این دو نوع بویلر از منظر راندمان و عوامل مرتبط پرداخته می‌شود.

راندمان بویلرهای غیرچگالشی

در بویلرهای غیر چگالشی، بخار آب حاصل از احتراق همراه با گازهای داغ از طریق دودکش خارج می‌شود، که باعث از دست رفتن گرمای نهان بخار آب می‌شود. این بویلرها توانایی بازیابی این انرژی نهان را ندارند. به همین دلیل بخشی از انرژی سوخت در گازهای خروجی در دودکش هدر می‌رود. راندمان حرارتی این بویلرها معمولاً بین 85% تا 92% است.

راندمان بویلرهای چگالشی

راندمان بویلرهای چگالشی بیشتر از بویلرهای غیرچگالشی است، زیرا این بویلرها قادرند انرژی نهان بخار آب را که در بویلرهای غیرچگالشی از دست می‌رود، بازیابی کنند. در این بویلرها، پس از احتراق سوخت، بخار آب چگالیده شده و گرمای نهان آن به سیستم بازمی‌گردد. این گرمای نهان به آب ورودی به بویلر منتقل شده و آن را گرم می‌کند. بازیابی این گرمای نهان باعث شده که راندمان بویلرهای چگالشی به 98% برسد. بنابراین، بویلرهای چگالشی انرژی کمتری را در گازهای خروجی از دست می‌دهند و کارایی کلی سیستم را بهبود می‌بخشند.

مزایای بویلرهای چگالشی نسبت به غیرچگالشی

بویلرهای چگالشی با بهره‌گیری از فناوری پیشرفته، مصرف انرژی را بهینه‌تر می‌کنند. در ادامه، مزایای این بویلرها نسبت به انواع غیرچگالشی آورده شده است:

• کاهش هزینه سوخت: راندمان بالاتر منجر به صرفه‌جویی قابل توجه در مصرف سوخت می‌شود.
• کاهش گازهای گلخانه‌ای: با بهره‌وری بیشتر، انتشار گازهای گلخانه‌ای مانند CO₂ کاهش می‌یابد.
• طراحی فشرده: بویلرهای چگالشی معمولاً به‌طور فشرده طراحی می‌شوند. به همین دلیل نسبت به بویلرهای غیرچگالشی به فضای کمتری برای نصب در موتورخانه‌ها نیاز دارند.

بویلر فایرتیوب آب گرم

نوعی دیگر از بویلر آب گرم‌، بویلرهای فایرتیوب هستند. در بویلرهای فایرتیوب آب گرم، آب در داخل پوسته بویلر بوده و گازهای داغ حاصل از احتراق در داخل لوله های دود جریان دارد. با روشن شدن مشعل، گازهای حاصل از احتراق ابتدا از داخل کوره عبور می‌کند. سپس وارد محفظه برگشتی شده و وارد لوله‌های دود می‌شود. آب از بالای بویلر وارد پوسته شده و تبادل حرارت انجام می‌شود. پس از اینکه آب به دمای موردنظر خود رسید، آب گرم یا آب داغ (بسته به عملکرد بویلر) از مجرای خروجی خارج می‌شود. محصولات احتراق نیز از دودکش خارج می شود. مشعل مورد استفاده در این نوع بویلرها از نوع نازل میکس است.

بویلر واترتیوب آب گرم

بویلرهای واترتیوب آب گرم نوعی از بویلرهای واترتیوب هستند که آب گرم یا آب داغ تولید می‌کنند. در بویلرهای واترتیوب آب گرم، آب در داخل لوله‌های آبی جریان داشته و گازهای داغ از اطراف لوله‌ها عبور می‌کند. این بویلرها همانند بویلرهای فایرتیوب می‌توانند به صورت چگالشی و غیرچگالشی باشند. بسته به اینکه دمای ورودی و خروجی آنها چقدر است، سطح حرارتی و در نتیجه اندازه‌های متفاوتی دارند. عموما بویلرهای واترتیوب آب گرم در ظرفیت‌های پایین، به صورت بویلرهای چگالشی آب گرم هستند.

بویلرهای فایرتیوب-واترتیوب آب گرم

این بویلرها ترکیبی از بویلرهای فایرتیوب و واترتیوب هستند. ابتدا گازهای حاصل از احتراق وارد قسمت واترتیوب بویلر می‌شود. آب در لوله های آبی جریان داشته و گرم می‌شوند تا به انتهای بویلر برسد. پس از آن گازهای حاصل از احتراق در انتهای بویلر وارد محفظه برگشت گاز شده و سپس وارد لوله های دود در قسمت فایرتیوب بویلرمی‌شوند. در قسمت فایرتیوب، آب در اطراف لوله‌های دود قرار داشته و گرم می‌شود. این بویلرها بیشتر برای گرمایش آب منطقه‌ای استفاده می‌شود.

اجزای اصلی بویلر آب گرم

بویلر آب گرم از اجزای مختلفی تشکیل شده است. با توجه به اینکه بویلرهای آب گرم از نظر ساختاری به دو دسته فایرتیوب و واترتیوب تقسیم‌بندی می‌شوند، به جز ادوات ایمنی و فشارسنج‌ها و دماسنج‌ها، ساختار آنها می‌تواند متفاوت باشد که هر یک به طور جداگانه توضیح داده شده‌اند.در ادامه به بررسی اجزایی مانند پمپ سیرکولاتور آب، مخزن انبساط و سختی گیر آب پرداخته شده که برای عملکرد صحیح دیگ آب گرم ضروری هستند.

بویلر فایرتیوب

این بویلرها از نظر عملکرد چگالشی بودن می‌توانند به صورت چگالشی و غیر چگالشی باشند که در همه آنها، یک کوره، محفظه برگشتی ، دسته لوله‌ها و مشعل مشترک هستند. چون داخل لوله گازهای حاصل از احتراق قرار دارند، این لوله‌ها به لوله‌های دود مرسوم هستند.

 

بویلر واترتیوب

همانند بویلرهای فایرتیوب، این بویلرهای می‌توانند به صورت چگالشی و غیر چگالشی باشند. لوله‌های آبی که آب در داخل آنها جریان دارد، محفظه احتراق، مشعل و دودکش از اجزای اصلی بویلرهای واترتیوب آب گرم هستند. در صورتی که بویلر واترتیوب چگالشی باشد، محفظه کندانس و لوله تخلیه آب چگالش شده به اجزای اصلی اضافه می‌شود.

برای کسب اطلاعات بیشتر درباره بویلرهای واترتیوب، می‌توانید مقاله “معرفی کامل بویلر واترتیوب و تفاوت آن با بویلر فایرتیوب” را مطالعه کنید.

اجزای مشترک در بویلرهای آب گرم

بویلرهای آب گرم شامل مجموعه‌ای از اجزا هستند که با همکاری یکدیگر فرآیند تولید و توزیع آب گرم را انجام می‌دهند. این اجزا شامل مشعل، دودکش، سیستم کنترل، شیر اطمینان، گیج‌های فشار و دما، پمپ سیرکولاتور، مخزن انبساط و سختی‌گیر آب هستند که هرکدام وظیفه‌ای حیاتی در عملکرد بهینه و ایمن بویلر ایفا می‌کنند.در ادامه در مورد هر کدام از این اجزا توضیح بیشتر ارائه خواهد شد‌.

مشعل

یکی از مهم‌ترین اجزا در بویلر، مشعل است که وظیفه آن ترکیب سوخت با هوا و ایجاد شعله برای تولید حرارت است. مشعل‌ها بسته به نوع سوخت به کار رفته ممکن است متفاوت باشند. برای مثال، مشعل‌های گازسوز به گونه‌ای طراحی شده‌اند که گاز طبیعی را با هوا مخلوط کرده و شعله‌ای پایدار تولید کنند. کنترل دقیق جریان سوخت و هوا برای افزایش کارایی و کاهش انتشار آلاینده‌ها اهمیت زیادی دارد. با توجه به نوع بویلر و مشخصات محفظه احتراق انتخاب مشعل متناسب با بویلر حائز اهمیت است.

طراحی مشعل باید به گونه‌ای باشد که از برخورد مستقیم شعله با دیواره محفظه احتراق جلوگیری شود. در صورت متناسب نبودن شعله مشعل با محفظه احتراق، آسیب به بویلر و اجزای آن اجتناب ناپذیر است. مشعل‌های هوشمند رادمن با بهره‌گیری از کنترلرهای پیشرفته و به‌روز، قادر به تنظیم دقیق فرآیند احتراق هستند.

برای عملکرد هرچه بهتر بویلر چگالشی و دستیابی به حداکثر بهره‌وری، ضروری است که مشعل به صورت مادولار کار کند و نسبت تبدیل بالا داشته باشد. این ویژگی‌ها امکان تنظیم دقیق ظرفیت حرارتی مشعل را فراهم می‌کند و در نتیجه دمای دود خروجی کاهش می‌یابد، که این امر موجب افزایش نرخ چگالش و بازیابی انرژی از بخار آب موجود در دود می‌شود. علاوه بر این، عملکرد مادولار مشعل باعث می‌شود که بویلر بتواند با تغییرات بار حرارتی سازگار شده و در محدوده بهینه بهره‌وری خود کار کند.

این موضوع نه تنها مصرف سوخت و انتشار گازهای گلخانه‌ای را کاهش می‌دهد، بلکه به افزایش طول عمر تجهیزات و کاهش هزینه‌های عملیاتی نیز کمک می‌کند. مشعل‌های مادولار و هوشمند رادمن با بهره‌گیری از کنترلرهای پیشرفته و به‌روز، قادر به تنظیم دقیق فرآیند احتراق به منظور افزایش راندمان و بهره وری بویلر چگالشی هستند.

دودکش

یکی دیگر از اجزای بویلر، دودکش است. محصولات احتراق پس از تبادل حرارت با آب داخل بویلر دمای آن کاهش یافته و از طریق دودکش به اتمسفر تخلیه می‌شود. ابعاد و ارتفاع دودکش در ایجاد مکش مناسب برای تخلیه دود تاثیر به سزایی دارد.

سیستم کنترل بویلر

سیستم کنترلر بخش دیگری از سیستم بویلر آب گرم است که بر اساس پارامترهای تعیین شده، عملکرد بویلر را کنترل می‌کند. سیستم‌های کنترلی پیشرفته می‌توانند به طور خودکار مشعل را روشن یا خاموش کنند، پمپ‌ها را فعال نمایند و حتی در صورت وجود هر گونه خطری مثل فشار بیش از حد یا کاهش سطح آب، بویلر را خاموش کرده تا از آسیب به تجهیزات جلوگیری شود.

شیر اطمینان

یک قسمت دیگر از بویلر ،شیر اطمینان است که یک وسیله ایمنی در بویلر است. شیر اطمینان برای تخلیه فشار اضافی از دیگ طراحی شده است. در صورت افزایش بیش از حد فشار داخل بویلر، اجازه می‌دهد مقداری از آب به بیرون تخلیه شود و از آسیب به سیستم و انفجار جلوگیری می‌کند.

گیج فشار یا فشارسنج

قسمتی دیگر از بویلر آب گرم ،گیج فشار است که فشار داخلی دیگ آب گرم را نمایش می‌دهد. این به اپراتور یا سیستم‌های خودکار اجازه می‌دهد تا فشار دیگ را کنترل کنند و در صورت انحراف از محدوده عملکرد توصیه شده، اقدامات اصلاحی را انجام دهند.

گیج دما یا دماسنج

گیج دما نیز قسمتی از بویلر آب گرم است که میزان دمای آب داخل بویلر را اندازه‌گیری می‌کند و اطلاعات لازم برای کنترل عملکرد بهینه سیستم را ارائه می‌دهد. این دستگاه معمولاً در بخش خروجی یا داخل بویلر نصب می‌شود.

پمپ‌ سیرکولاتور

یکی از اجزای دیگر بویلر آب گرم ،پمپ سیرکولاتوراست و وظیفه دارد تا آب گرم را از بویلر به سمت سیستم توزیع حرارت یا دستگاه‌های مصرف‌کننده منتقل کرده و آب سرد را مجدداً به دیگ باز می‌گرداند تا دوباره گرم شود. پمپ‌های سیرکولاسیون از اهمیت بالایی برخوردارند زیرا برای عملکرد سیستم، حفظ جریان مداوم آب لازم است.

مخزن انبساط

بویلر اب گرم شامل قسمتی به نام مخزن انبساط است. بویلر آب گرم در یک سیستم بسته، زمانی که آب گرم می‌شود، حجم آب افزایش می‌یابد. اگر فضای کافی برای این افزایش حجم وجود نداشته باشد فشار سیستم شدیدا افزایش پیدا می‌کند که می‌تواند به بویلر، لوله‌ها و تجهیزات مرتبط آسیب وارد کند. مخزن انبساط فضای کافی برای افزایش حجم آب در اثر گرم شدن را فراهم کرده و به آب اجازه انبساط می‌دهد. بدین ترتیب از افزایش فشار بیش از حد سیستم جلوگیری می‌شود.

سختی‌گیر رزین آب (Water softener resin)

سختی‌گیر رزین آب فیلتری است که از آن برای حذف یون‌های کلسیم و منیزیم از آب استفاده می‌شود. این یون‌ها عامل اصلی ایجاد سختی آب بوده و باعث ایجاد رسوب می‌شوند. رسوب مانند یک عایق عمل کرده و نرخ تبادل گرما را کاهش می‌دهد. این فیلتر یون‌های سدیم و پتاسیم را جایگزین یون‌های کلسیم و منیزیم کرده و در اصطلاح آب سخت را به آب نرم تبدیل می‌کند. سختی‌گیر رزینی یکی از روش‌های متداول برای حذف سختی آب است که در بویلرهای آب گرم نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

عملکرد بویلر آب گرم

در بویلر آب گرم، مشعل با احتراق سوخت انرژی لازم را تولید کرده و این انرژی به آب موجود در دیگ آب گرم منتقل می‌شود. سپس آب گرم شده توسط پمپ به لوله‌های سیستم گرمایشی یا سایر سیستم‌ها هدایت می‌شود. این آب از طریق رادیاتورها یا دیگر وسایل گرمایشی به فضاهای مختلف منتقل شده و با آزاد کردن گرمای خود، مجدداً به دیگ بازمی‌گردد تا دوباره گرم شود و چرخه ادامه یابد.

کاربردهای بویلر آب گرم

بویلرهای آب گرم در تأمین گرمایش و آب گرم در صنایع و ساختمان‌ها کاربرد گسترده‌ای دارند. برخی از موارد استفاده اصلی شامل:

گرمایش مرکزی ساختمان‌ها

بویلرهای آب گرم به طور گسترده برای گرمایش فضای ساختمان‌های مسکونی، تجاری و اداری از طریق سیستم‌های رادیاتور و فن‌کویل استفاده می‌شوند.

گرمایش آب مصرفی

بویلرها توانایی تامین آب گرم مصرفی را بر عهده دارند که برای دوش، شستشو و سایر مصارف خانگی استفاده می‌شود.

گرمایش آب فرایندی در صنایع

در برخی از صنایع که به آب با دمای متوسط یا بالا نیاز دارند، بویلر آب گرم برای گرمایش آب گرم فرآیندی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

استخرها و مراکز تفریحی

استفاده از بویلر آب گرم برای استخرها یکی از موثرترین روش‌های گرمایش استخر به حساب آمده و گزینه‌ای ایده‌آل برای گرمایش استخرهای خانگی و تجاری محسوب می‌شوند.

گلخانه ها

استفاده از سیستم گرمایشی مناسب جهت یکنواخت کردن دمای هوا داخل گلخانه امری ضروی است. از بویلر آب گرم برای تامین آب گرم سیستم‌های گرمایش گلخانه مانند سیستم گرمایش از کف و یا سیستم لوله‌کشی در امتداد دیوارها استفاده می‌شود.

بویلر آب گرم کلید آسایش بشر

بویلر آب گرم به عنوان یکی از اجزای کلیدی سیستم‌های گرمایشی صنعتی و خانگی، نقش مهمی در تأمین گرما و بهینه‌سازی مصرف انرژی ایفا می‌کند. انتخاب یک بویلر مناسب که بر اساس نیازهای خاص محیط مورد استفاده باشد، نه تنها از نظر اقتصادی به‌صرفه است، بلکه باعث کاهش مصرف انرژی و افزایش بهره‌وری می‌شود. با توجه به پیشرفت‌های فناوری در این زمینه، بویلرهای آب گرم جدیدتر با بهره‌وری بالاتر و آلودگی کمتر، گزینه‌ای مناسب برای آینده‌ای پایدار و سبزتر هستند.

گروه صنعتی پاکمن، با تولید بویلرهای پیشرفته و ارائه خدمات باکیفیت، به عنوان یکی از تأمین‌کنندگان اصلی در زمینه بویلرآب گرم شناخته می‌شود. با توجه به پیشرفت‌های تکنولوژی و انواع مختلف بویلرها در گروه صنعتی پاکمن، کاربران می‌توانند بهترین گزینه را متناسب با نیازهای خود انتخاب کنند.