بخاری سقفی برای گرمایش سوله

گرماتاب

گرماتاب


تامین گرمایش سالن‌ها و سوله صنعتی بزرگ با ارتفاع بلند، نیازمند یک سامانه گرمایشی مناسب میباشد تا باصرف کمترین میزان انرژی، بهترین گرمایش را نیز تامین کند. بخاری سقفی تابشی گرماتاب یکی از ایده آل ترین سامانه ها برای محیط های با این ویژگی می باشد.

با توجه به گسترش استفاده از بخاری سقفی به منظور تامین گرمایش سوله، لازم است فرایند گرمایش تابشی جهت تامین گرمایش را از مناظر و ابعاد مختلف مالی و فنی مورد ارزیابی قرار دهیم.

ابعاد مالی و فنی تامین گرمایش با بخاری سقفی

تامین گرمایش یکنواخت در مساحت سالن، امکان تامین گرمایش به صورت منطقه ای، کاهش اتلاف حرارتی در مصرف سوخت، عدم اشغال فضای فیزیکی از مهمترین موارد مرتبط با موضوعات اقتصادی و مالی میباشد. در گرمایش تابشی هوا به منظور تامین گرمایش واسط قرار نگرفته و به جهت انتقال حرارت توسط گسیل نمودن امواج تابشی به اجسام، تجمع گرما در زیر سقف به حداقل ممکن میرسد.
افزایش بهره وری و راندمان کاری منتج از رضایتمندی پرسنل به جهت ایجاد آسایش دمایی میتواند تاثیر مستقیمی بر اقتصادی تر نمودن فعالیت‌ها در صنایع داشته باشد. عدم تجمع پرسنل در مراکز تولید گرما هم میتواند نقشی مهم در افزایش بهره وری داشته باشد. همچنین سرمایه گذاری اولیه در تامین گرمایش تابشی با بخاری سقفی گرماتاب به جهت عدم نیاز به کانال کشی و همچنین تجهیزات جانبی مانند پمپ و بویلر به شدت کاهش میابد. نصب بخاری سقفی در ارتفاع بوده و نیاز به حداقل هزینه نگهداری و تعمیرات دارد. همچنین خاموش بودن دستگاه در ایام غیر کاری و تسریع در مدت زمان تامین گرمایش، موضوعی مهم از نظر هزینه های مالی در بخش صنعت میباشد.کاهش حداقل ۵۰ درصدی مصرف گاز و ۹۰ درصدی برق در بخاری سقفی تابشی گرماتاب امری اثبات شده میباشد.
با توجه به نصب و استقرار بخاری سقفی در ارتفاع سوله، مخاطرات ایمنی حاصل از رفت و آمد مکرر لیفتراک ها به صورت مشخصی کاهش یافته و منجر به افزایش ضریب ایمنی میگردد. عدم پراکندگی گرد و غبار در سوله با تامین گرمایش تابش و همچنین جلوگیری از آلودگی هوای سالن و در نتیجه ارتقای کیفیت هوا میتواند در راستای سلامتی پرسنل و محافظت از محیط زیست باشد.

ویژگی‎‌های بخاری سقفی گرماتاب

همانطور که قبلا ذکر شد به کارگیری بخاری سقفی گرماتاب منجر به کاهش ۵۰ درصدی مصرف سوخت و کاهش CO2 و گازهای گلخانه‌ای می گردد. با توجه به پیمان کیوتو (موافقتنامه بین المللی کاهش تولید گازهای گلخانه ای) سهم کشورمان در تولید این گاز ها و گرم شدن زمین کاهش خواهد یافت.

بررسی پروژه اجزای گرمایش سوله

این پروژه تامین گرمایش یک سوله صنعتی با تولید محصولات خودرو در تهران به مساحت بیش از ۲۰ هزار متر مربع و ارتفاع تاج ۱۷ متر که در سال های قبل با بخاری سقفی تابشی گرماتاب تجهیز شده است. نمایی از این سالن در شکل (۱-۵) مشاهده می شود. مساحت کف این سالن از ۳ دهانه تشکیل شده است. در مجموع ۲۰۱۶۰ متر مربع ( ۷۰*۲۸۸ متر ) و ارتفاع تاج و دیوار آن به ترتیب در حدود ۱۷ و ۱۱ 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.

ضریب کلی انتقال حرارت جداره‌های سالن (W/m2 C)جداره‌های سالن
*۱.۵دیواره‌ها و سقف
۶شیشه‌ی نورگیرها
۰.۳کف سالن
جدول (۵-۱) ضریب کلی انتقال حرارت جداره‌های سالن
* ضریب انتقال حرارت کلی یکی از دیوارهای عرضی ۲ می باشد.

بخاری سقفی این امکان را به کارفرما می دهند تا مناطقی از سالن را که تامین گرمایش در آن مورد نظر می باشد را 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 مانند موتورخانه مرکزی یا بخاری صنعتی زمینی، تامین گرمایش منطقه‌ای سوله صنعتی بدون تیغه بندی 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 ها یا سوله صنعتی 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 تابشی گرماتاب، 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 سوله صنعتی یک بار در ساعت در نظر گرفته شده است.
به منظور انتخاب و طراحی چیدمان بخاری سقفی جهت تامین گرمایش سالن صنعتی، 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 سوله یا کارگاه 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 قبلا اشاره شد 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 هیتر تابشی گرماتاب ٪۷۰ کمتر از سامانه های هوای گرم می باشد.
همان گونه که اشاره شده پس از تعیین بار حرارتی کل سالن Kcal/h 2500000، 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.

بخاری سقفی برای گرمایش سوله

همان گونه که در شکل (۷-۵) مشاهده می شود، در حالی که در خطوط مونتاژ خودرو، نصب گرماتاب به منظور تامین 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 در نظر گرفته شده است. میزان مصرف گاز سامانه‌ی گرماتاب نیز با توجه به دبی گاز مصرفی مجموع دستگاه‌ها (جدول ۲-۵) به دست می آید. برق مصرفی هر دستگاه ۵۰ الی ۱۰۰ وات می باشد. با در نظر گرفتن تعداد دستگاه‌ 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.

جدول (۵-۳) برق مصرفی بخاری سقفی تابشی گرماتاب

تعدادمدلبرق مصرفی گرماتاب (KW)
۳۰AR50 UT۰.۱
۵۷AR35 UT۰.۰۵
۱۰AR22 UT۰.۰۵
۲۰AR22 SL۰.۰۵
مجموع۷/۳۵

با فرض ۸ ساعت کاری در طول روز و بیست روز کار در ماه و شش ماه سرد 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.

دستگاهتعداد دستگاهبرق مصرفی هر دستگاه (kw)
یونیت هیتر به ظرفیت حرارتی ۵۰ kw۱۸۰۰.۵
مشعل گازسوز به ۱۵۰۰kw۶۲
پمپ سیرکولاسیون۹۱۰
توان مصرفی  kw۱۹۸
جدول (۵-۴) برق مصرفی سامانه‌ی هوای گرم (حرارت مرکزی)

مزایای استفاده از بخاری سقفی گرماتاب

بخاری سقفی

۸۰ درصد صرفه جویی در مصرف گاز و ۹۵ درصد کاهش برق مصرفی در گرماتاب از مزایای این سامانه در مقایسه با سامانه‌های 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.

از مزایای بخاری سقفی در تامین گرمایش سوله صنعتی، در مقایسه با سامانه های هوای گرم، کاهش هزینه های سوخت میباشد و همچنین امکان منطقه بندی دمایی یکی از مهمترین مزایای تامین گرمایش سوله صنعتی میباشد. 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، بدون آنکه تأثیری بر گرمایش سایر مناطق سالن داشته باشد خاموش نمود 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 کارگاه را به دمای مطلوب برسانند و بنابراین خاموش نمودن دستگاه‌ها حتی در مواقعی که تنها گرمایش بخشی از کارگاه مد نظر باشد، امکان پذیر نیست.

مواردی همچون گرم بودن سطوح ابزار و ماشین آلات در سالن، کیفیت مطلوب هوا، آسایش دمایی کارکنان و عدم تجمع آنها در کنار بخاری های کارگاهی، کاهش مصرف سوخت، ایمنی بالا و عدم خطر آتش سوزی از دیگر مزایا است.

سامانه‌ی گرماتابسامانه‌ی هوای گرمدرصد کاهش مصرف
میزان مصرف گاز در یک فصل (m2)۲۳۳۱۸۰۱۵۱۵۷۳۳۸۳
میزان مصرف برق در یک فصل (kwh)۶۱۱۵۳۲۹۵۷۲۹۸
جدول (۵-۵) مقایسه هزینه‌های سوخت و برق مصرفی در هر دو سامانه‌ی هوای گرم و گرماتاب