گرمایش سالن های بزرگ با ارتفاع بلند نیازمند یک سامانه گرمایشی مناسب است تا باصرف کمترین میزان انرژی بهترین گرمایش را نیز تامین کند. بخاری های سقفی گرماتاب یکی از ایده آل ترین سامانه ها برای محیط های با این ویژگی می باشد.
این پروژه گرمایش یک سالن تولید خودرو در تهران به مساحت بیش از 20/000 متر مربع و ارتفاع تاج ۱۷ متر که در سال های قبل با سامانه های گرماتاب تجهیز شده است، می باشد. نمایی از این سالن در شکل (۱-۵) مشاهده می شود.
مساحت کف این سالن که از ۳ دهانه تشکیل شده است، در مجموع ۲۰۱۶۰ متر مربع ( ۷۰*۲۸۸ متر ) و ارتفاع تاج و دیوار آن به ترتیب ۱۷/۵۵ و ۱۱/۵۰ متر می باشد. (شکل (۲-۵ ) و (۳-۵)). همان گونه که در شکل (۱-۵) مشاهده می شود، ۵ متر از ارتفاع دیوارهای طولی و ۳ متر از ارتفاع دیوارهای عرضی این سالن دارای نورگیر است و عرض نورگیر سقف سالن نیز ۳ متر می باشد، ضریب کلی انتقال حرارت دیوارها، شیشه نورگیرها، سقف و کف سالن در جدول (۱ – ۵) مشاهده می شود.
بخاری سقفی این امکان را به کارفرما می دهند تا مناطقی از سالن را که گرمایش آن مورد نظر می باشد، انتخاب نمایند، بنابراین مدیران این واحدها می توانند با مشخص نمودن ایستگاههای کاری کارکنان در سالن، فقط گرمایش این مناطق را تأمین نمایند؛ در حالی که در سامانه های هوای گرم ایجاد گرمایش منطقه ای بدون تیغه بندی سالن به هیچ وجه امکان پذیر نمی باشد.
در این پروژه با توجه به احتمال تغییر و جابه جایی ایستگاههای کاری در آینده، محاسبات بار حرارتی و انتخاب تعداد دستگاه ها براساس تأمین گرمایش کلی انجام شده است؛ اما چیدمان دستگاه ها برای ایستگاههای کاری مشخص شده طبق شکل (۴) طراحی شده است و در صورت تغییر محل ایستگاههای کاری، با جابه جا نمودن دستگاه ها متناسب با منطقه بندی جدید، گرمایش مطلوب تأمین خواهد شد. در سالن های بزرگ که از فناوری پیشرفته خودکار و روبوتیک استفاده شده است و نیروی انسانی شاغل در آن اندک است حتی ممکن است با نصب یک دستگاه گرماتاب – بخاری کارگاهی – گرمایش محل حضور کارکنان و اپراتورها تأمین گردد.
در محاسبات بار حرارتی، دمای طراحی حباب خشک هوای داخل ۲۰ درجه سانتیگراد ، کمترین دمای هوای خارج ۸- درجه و تعداد دفعات تهویه برای این سالن یک بار در ساعت در نظر گرفته شده است.
به منظور انتخاب و طراحی چیدمان بخاری سوله ابتدا اتلاف حرارتی کل سالن محاسبه شده و برآوردی از ظرفیت حرارتی مورد نیاز برای کل سالن به دست می آید؛ سپس با توجه به وضعیت و ارتفاع سازه در مناطق گرمایشی مورد نظر، چتر حرارتی، تعداد و ظرفیت دستگاه‌های مورد نیاز برای آن منطقه تعیین و نحوه نصب آنها مشخص می شود.
همان گونه که پیشتر ذکر شده در فضاهای تولیدی که احتمال تغییر و جابه جایی ایستگاههای کاری وجود دارد، می توان گرمایش سالن را بر اساس بار حرارتی کلی سالن محاسبه و اجرا نمود تا در صورت تغییر محل ایستگاههای کاری، نیازی به تغییر محل دستگاه‌های گرماتاب و اصلاح سامانه‌ی سوخت رسانی به وجود نیاید. بدیهی است تنها دستگاه‌های نصب شده در ایستگاههای کاری فعال در سامانه‌ی گرمایشی قرار می گیرند و دیگر دستگاهها خاموش خواهند بود.
با اینکه در محاسبه‌ی تلفات حرارتی سامانه های هوای گرم ضریب پیش گرمایش نیز منظور نشده است، میزان تلفات سالن در گرماتاب ٪۷۰ کمتر از سامانه های هوای گرم می باشد.
همان گونه که اشاره شده پس از تعیین بار حرارتی کل سالن Kcal/h) ۲/۵۰۰/۰۰۰) ، ظرفیت و چیدمان و نحوه‌ی نصب دستگاهها با توجه به پوشش حرارتی مورد نیاز و ارتفاع سازه در آن منطقه تعیین می شود که نوع و تعداد دستگاه های بخاری سقفی در این سالن در جدول (۲-۵) مشاهده می شود.
همان گونه که در شکل (۷-۵) مشاهده می شود، در حالی که در خطوط مونتاژ خودرو، نصب گرماتاب – گرمایش سوله – بر روی سازه های سالن به صورت مستقیم انجام می شود، در برخی ایستگاههای کاری بر حسب نیاز، به ویژه مجاور دیوارهای سالن، گرماتاب ها با زاویه‌ی مناسبی نسبت به افق نصب میشوند (شکل (ک) . نکته جالب توجه اینکه طراحی، نصب و اجرای سامانه های گرماتاب برای این سالن با ابعاد نسبتا بزرگه مجموعا در کمتر از ۲ ماه انجام شده است.
در ادامه این مبحث به محاسبه میزان مصرف سوخت و برق این سامانه ها در طول فصل سرما می پردازیم. محاسبه‌ی میزان مصرف گاز در سامانه هوای گرم با توجه به ارزش حرارتی گاز شهری (به طور متوسط حدود Kcal/h ۸۵۰۰) صورت گرفته است. میزان مصرف گاز سامانه‌ی گرماتاب (بخاری سقفی) نیز با توجه به دبی گاز مصرفی مجموع دستگاهها (جدول ۲-۵) به دست می آید. برق مصرفی هر دستگاه گرماتاب ۵۰ الی ۱۰۰ وات می باشد. با در نظر گرفتن تعداد گرماتاب های نصب شده (۱۱۷ دستگاه ) میزان برق مصرفی مجموع دستگاه‌های گرمایش کارگاه با توجه به مدل های مربوط به دست می آید (جدول ۳-۵).
مصارف عمده‌ی برق سامانه هوای گرم شامل توان مصرفی موتورخانه و یونیت هیترها نیز در جدول (۵-۴ ) نشان داده شده است.
با فرض ۸ ساعت کاری در طول روز، ۲ روز کار در ماه و ماه سرد در سال و با فرض اینکه در سایتهای غیر کاری (۱۶ ساعت در روز) سامانه‌ی هوای گرم بایستی با ۵۰٪ ظرفیت روشن باشد، میزان مصرف گاز و برق سامانه‌ی گرماتاب و سامانه‌ی هوای گرم در طول فصل سرما در جدول (۵-۵) مقایسه شده است.
حداقل ۸۰ درصد صرفه جویی در مصرف گاز و بیش از ۹۵ درصد کاهش برق مصرفی در سامانه های گرماتاب تنها یکی از مزایای این سامانه در مقایسه با سامانه های هوای گرم می باشد.این در حالی است که در این مقایسه تأثیر عواملی چون دمای پایین تر هوا در سامانه‌ی گرمایش سوله، منطقه بندی دمایی و کاهش هزینه های تعمیرات و در نظر گرفته نشده است.
برای مثال یکی از مهم ترین مزایای سامانه‌ی هیتر سوله در مقایسه با سامانه های هوای گرم که کاهش هزینه های سوخت را در پی خواهد داشت، منطقه بندی دمایی می باشد. در بخاری سقفی در صورت عدم نیاز به گرمایش بخشی از سالن، به آسانی می توان گرماتاب های که چتر حرارتی آن منطقه را تأمین می کنند، خاموش کرد بدون آنکه تأثیری بر گرمایش سایر مناطق سالن داشته باشد و بدین ترتیب در مصرف سوخت صرفه جویی نمود. در حالی که به دلیل ماهیت تبادل حرارتی در سامانه های هوای گرم که بر مبنای گرمایش هوای سالن استوار است، این سامانه ها در هر شرایطی بایستی کل هوای سالن را به دمای مطلوب برسانند و بنابراین خاموش نمودن دستگاهها حتی در مواقعی که تنها گرمایش بخشی از سالن مد نظر باشد، امکان پذیر نیست.
گرم بودن سطوح ابزار و ماشین آلات موجود در سالن، کیفیت مطلوب هوا، آسایش دمایی کارکنان و عدم تجمع آنها در کنار بخاری های کارگاهی که موجب افزایش راندمان کاری می گردد کاهش مصرف سوخت، ایمنی بالا و عدم خطر آتش سوزی که در برخی انواع سامانه های هوای گرم مانند بخاری های کارگاهی گزارش شده است بتوان بخشی از مزایای گرماتاب برای این سالن محسوب می شود.
