برای اولین بار اختراع و الگوی ساخت دیگ خلا یا وکیوم بویلر را آقای مهندس سعید احمدی به ثبت رساندند. در این فرصت می خواهم حق استادی که از ایشان به گردن من است را – هرچند ناچیز – ادا کنم. در صنعت تهویه مطبوع جهت تولید آبگرم مصرفی و آب داغ (جهت استفاده در گرمایش و سایر کاربردهای صنعتی) از دستگاهی بنام بویلر یا دیگ فولادی ( دیگ بخار) استفاده می شود که بنا به استفاده می تواند آب را تا هر دمایی گرم نماید. این دستگاه بر خلاف دستگاه چیلر که وظیفه ی اصلی آن ایجاد برودت و سرمایش است، عمل می کند. طراحی دیگ های موجود به گونه ای است که در هنگام کار دستگاه ، آبی که قرار است گرم شود وارد فضای داخلی دیگ شده و پس از دریافت گرمای مشعل ، گرم شده و جهت مصرف به خارج دستگاه دیگ هدایت می شود که این چرخش توسط یک پمپ انجام می شود.این گردش آب در داخل فضای دیگ سبب می شود که به مرور داخل پوسته دیگ رسوب تشکیل شده و همین امر سبب پوسیدگی دستگاه می شود و از طرفی با توجه به دمای بالای آب در داخل دستگاه ، همواره دیگ تحت فشار می باشد.
طرز کار مینی چیلر و نحوه ی عملکرد آن
در طراحی دیگ خلا یا وکیوم بویلر سعی شده تا مشکلات فوق به صورت کامل مرتفع گردد که اهم این مشکلات عبارتند از :
- ایجاد رسوب و پوسیدگی تدریجی دیگ (بویلر) بواسطه گردش آب مدار گرمایش در داخل فضای پوسته
- عدم توانایی تامین همزمان آبگرم مصرفی و آب داغ مدار گرمایش
- بواسطه بسته بودن سیکل کاری دیگ ها و دمای کارکرد بالا همواره دستگاه تحت فشار بالاست
- بواسطه جریان آب مدار گرمایش در دستگاه همواره باید کیفیت آب گردشی از لحاظ سختی مورد بررسی قرار گیرد
دیگ های تولید حرارت در گذشته
دیگ های که تا به امروز طراحی و تولید شده اند در انواع فولادی و چدنی بوده و اساس کارکرد همگی آنها بر اساس گردش آب در مدار پوسته دیگ می باشد.جهت افزایش انتقال حرارت از حرارت مشعل ( گرمای ایجاد شده در محفظه اختراع) به آب طراحی های متفاوتی انجام شده است تا نرخ این انتقال حرارت به حداکثر مقدار خود رسیده و راندمان دستگاه بالاتر رود. ولی تمامی این پیشرفت ها دو ضعف اصلی این نوع دستگاه ها که یکی خوردگی یا همان پوسیدگی تدریجی و دیگری تحت فشار بودنشان می باشد را بر طرف نمی سازد.
بویلر چیست؟
دیگ خلا یا وکیوم بویلر چیست؟
دیگ خلا یا وکیوم بویلر دستگاهی است که جهت تامین آب داغ(جهت گرمایش و مصارف صنعتی) و آبگرم مصرفی به صورت همزمان از ظرفیت ۳۰,۰۰۰Kcal/hr تا ظرفیت ۱۲,۰۰۰,۰۰۰ Kcal/hr طراحی گردیده است. هوای داخل پوسته این دستگاه با استفاده از پمپ وکیوم تخلیه شده و تقریباً تا ۸۰% فضای داخل با استفاده از آب مقطر پر می شود. در داخل پوسته دو عدد کویل مسی به موازات هم تعبیه شده که سطح خارجی لوله های مسی آنها با آب مقطر در ارتباط می باشد و این دو کویل کاملاً غوطه ور در آب مقطر می باشند.(البته می توان سطح آب مقطر را دقیقاً پایین تر از سطح کویل ها در نظر گرفت)علاوه بر دو کویل مسی محفظه احتراق دستگاه که از نوع لوله آب (Water Tube )طراحی گردیده (جهت افزایش راندمان در ابعاد کمتر) که البته این محفظه احتراق می تواند بصورت لوله آتش (Fire Tube ) هم طراحی شود نیز در داخل آب مقطر قرار گرفته است. هر کدام از کویل های مسی با دارای یک ورودی و یک خروجی می باشند که در یکی از آنها آب مدار گرمایش ( مثلاً رادیاتورها) در جریان بوده ( آب برگشتی از رادیاتورها وارد کویل مسی مربوطه می شود و پس از گرم شدن به سمت رادیاتورها می رود)و در دیگری آبگرم مصرفی( آب سرد شهر وارد کویل مسی مربوطه شده و پس از گرم شدن به سمت استفاده در حمام،آشپزخانه و… می رود) جریان دارد.یک عدد مشعل در داخل محفظه احتراق قرار دارد.در زمان راه اندازی سیستم(روشن شدن مشعل) فشار داخل دستگاه – 0.9 Bar(منفی نه دهم بار) می باشد که پس از گرم شدن آب مقطر داخل توسط مشعل ، فشار داخلی به تدریج افزایش می یابد. با گرم شدن آب مقطر ، سطح خارجی کویل های مسی قرار گرفته در داخل پوسته گرم شده و آب جریانی در هر کدام از آنها گرم می شود.به این ترتیب آب داغ و آبگرم مصرفی به صورت همزمان توسط دستگاه تولید و تامین می گردد بدون اینکه هیچ کدام از این دو مسیر وارد فضای داخل پوسته دیگ گردیده و موجبات پوسیدگی آن را فراهم آورند و از طرفی فشار داخل دستگاه به دلیل قرار داشتن در شرایط خلاء همواره پایین است.
مزایای خلا یا وکیوم بویلر
دانلود کاتالوگ و مشخصات فنی دیگ خلا (وکیوم بویلر)
از جمله مزایای دستگاه دیگ خلا یا وکیوم بویلر نسبت به سایر دیگ ها (بویلرها) می توان به موارد زیر اشاره نمود:
تامین همزمان آب داغ و آبگرم مصرفی
در موتورخانه های موجود جهت تامین گرمایش ساختمان از آب داغ خروجی دیگ استفاده می شود و جهت تامین آبگرم مصرفی از یک مبدل آبگرم که بر حسب انتخاب می تواند از نوع دو جداره و یا کویلدار باشد استفاده می شود در حالی که با استفاده از دیگ خلا یا وکیوم بویلر با استفاده از یک دستگاه هم آب گرم مصرفی و هم گرمایش تامین می گردد و به این ترتیب هم از لحاظ هزینه خرید تجهیزات و هم از لحاظ اشغال فضای موتورخانه صرفه جویی می گردد.
عدم ایجاد رسوب و پوسیدگی در داخل دستگاه
در دیگ ها و بویلرهای موجود آب داغ مورد استفاده جهت گرمایش ، وارد پوسته دستگاه شده و پس از تماس با سطح محفظه احتراق گرم می شود که در جریان این گردش آب ، املاح و رسوباتی که در داخل لوله کشی بین دیگ و توزیع کننده های گرما(مثل رادیاتورها) بوجود آمده وارد فضای داخلی دستگاه شده و موجبات تشکیل رسوب و پوسیدگی تدریجی دستگاه را فراهم می آورند در حالی که در دستگاه دیگ خلا یا وکیوم بویلر با توجه به عدم وجود اکسیژن( بدلیل وجود خلاء) و اینکه آب مدار گرمایش و آبگرم مصرفی در داخل کویل های مسی مخصوص گردش می کنند و نه در داخل فضای پوسته دیگ و از طریق تماس غیر مستقیم گرمای حاصله از کارکرد مشعل را بواسطه تماس سطح خارجی کویل های مسی با آب مقطر دریافت می نمایند به هیچ عنوان رسوبی در داخل دستگاه ایجاد نشده و پوسته آن دچار پوسیدگی نمی شود.
کارکرد دستگاه در فشار کمتر از فشار اتمسفر
با تخلیه هوای داخل دستگاه دیگ خلا یا وکیوم بویلر توسط پمپ وکیوم ، فشار داخلی آن کمتر از فشار اتمسفر می شود و هنگام کارکرد فشار داخلی آن برابر فشار اتمسفر می گردد در حالی که در دیگ های معمول فشار داخلی دستگاه برابر فشار اتمسفر بوده و هنگام کارکرد فشار داخلی آنها حداقل۴ برابر فشار اتمسفر می شود.این قضیه موجب می شود دستگاه هیچ گاه تحت فشار نباشد.
عدم نیاز به بازرسی سالانه
با توجه به وجود شرایط خلاء و همچنین عدم گردش آب در داخل دستگاه نیازی به بازرسی مداوم در خصوص کیفیت آب در حال گردش از لحاظ کیفیت و سختی نیست در حالی که دیگ های موجود همواره نیازمند بررسی کیفیت آب در گردششان از لحاظ سختی می باشند.
طول عمر بالا
با توجه به موارد ذکر شده در بالا که اهم آنها عدم وجود اکسیژن و گردش آب در داخل دستگاه می باشد ( این دو عامل از اصلی ترین پارامترهای کاهش عمر دیگ ها می باشند) دیگ خلا یا وکیوم بویلر دارای عمر مفیدی حداقل ۲ (دو) برابر دیگ های موجود می باشد.
هزینه خرید اولیه پایین تر
در هنگام خرید یک دستگاه دیگ خلا یا وکیوم بویلر ، آب داغ و آبگرم مصرفی خریدار توسط این دستگاه تامین می شود و دیگر نیاز به خرید دستگاه دیگری جهت تامین آبگرم مصرفی نمی باشد. در حالی که با خرید یک دیگ معمول جهت تامین گرمایش ، حتماٌ باید یک مبدل جهت تامین آبگرم مصرفی خریداری شود.
مصارف دیگ خلا یا وکیوم بویلر
از دیگ خلا یا وکیوم بویلر جهت تامین آب داغ مورد نیاز مدار گرمایش رادیاتورها( یا فن کویل ها) و همچنین تامین آبگرم مصرفی جهت مصارفی چون استحمام ، آشپزخانه و…. در ساختمان های مسکونی ، اداری ، تجاری و صنعتی می توان استفاده نمود. از دیگ خلاء به طور معمول در صنعت تهویه مطبوع جهت گرمایش در موتورخانه ها ،تامین آب داغ مورد نیاز چیلرهای جذبی آبگرم، جهت تامین آب داغ مدار سیستم گرمایش از کف و….. می توان استفاده نمود.
اجزای اصلی دیگ خلا یا وکیوم بویلر
- دیگ خلاء با قابلیت تامین همزمان آب داغ مورد نیاز جهت گرمایش و آبگرم مصرفی دارای اجزای اصلی زیر است:
- تیوب شیت (Tube Sheet ): دو صفحه آهنی از جنس فولاد کربنی که پوسته اصلی بین این دو صفحه قرار گرفته است.
- پوسته اصلی (Main Shell): جنس این پوسته از فولاد کربنی است آب مقطر داخل این فضا تزریق می شود.
- سایت گلاس شعله(Flame Site Glass ) جهت رویت شعله مشعل استفاده می شود.
- سایت گلاس آب مقطر(Water Site Glass) جهت رویت سطح آب مقطر استفاده می شود.
- کلکتور فشار(Pressure Collector): جهت تعبیه فشار سنج عقربه ای و پرشرسوئیچ دستگاه از آن استفاده می شود .
- فشار سنج عقربه ای (Manometer) : که دارای رنج فشاری مثبت و منفی است.
- پرشر سوئیچ (Pressure Switch): که دارای رنج فشاری مثبت و منفی است.
- لوله وکیوم(Purge Pipe): جهت اتصال به پمپ وکیوم برای تخلیه هوای داخل دستگاه استفاده می شود.
- شیر دیافراگمی (Diaphragm Valve):جهت باز و بسته کردن مسیر لوله وکیوم در هنگام وکیوم کردن دستگاه.
- کویل مسی آب داغ (Hot Water Copper Coil) :جهت استفاده در مدار آب داغ و تامین آن.
- کویل مسی آبگرم مصرفی(Domestic Hot Water Copper Coil) : جهت استفاده در مدار آب گرم مصرفی و تامین آن.
۱-۱۲شیر سرویس(Service Valve): جهت تزریق و تخلیه آب مقطر استفاده می شود.
۱-۱۳ مشعل(Burner):به عنوان منبع تامین کننده گرمای مورد نیاز دستگاه استفاده می شود.
۱- ۱۴ محفظه احتراق(Combustion Chamber):جهت انتقال گرمای تولیدی توسط مشعل به آب مقطر استفاده می شود.
۱-۱۵ لوله آتشخوار ساده(Smoke Bare Tube): جهت انتقال گرمای تولیدی توسط مشعل به آب مقطر استفاده می شود.
۱-۱۶ لوله آتشخوار فین دار(Smoke Fin Tube): جهت انتقال گرمای تولیدی توسط مشعل به آب مقطر استفاده می شود.
۱-۱۷ فلنج دودکش(Flue Flange):جهت اتصال دودکش به انتهای محفظه احتراق استفاده می شود.
۱-۱۸ تابلو برق (Control Panel) : جهت کنترل کارکرد بهینه دستگاه استفاده می شود.
۱-۱۹ کابل و لوله فلکسی:جهت ارتباط بین پرشر سوئیچ ، سنسور دمای آب داغ و آبگرم مصرفی و تابلو برق از آنها استفاده می شود.
۱-۲۰ آب مقطر:جهت تزریق در دستگاه و به منظور انتقال گرمای گرفته شده از محفظه احتراق به کویل های مسی استفاده می شود.
۱-۲۱ سنسور دمای آب داغ: جهت نمایش دمای آبگرم مصرفی بر روی تابلو برق استفاده می شود.
۱-۲۲ سنسور دمای آبگرم مصرفی : جهت نمایش دمای آبگرم مصرفی بر روی تابلو برق استفاده می شود.
- دستگاه دیگ خلاء یا وکیوم بویلردر ظرفیت های 30,000Kcal/hr تا ظرفیت ۱۲,۰۰۰,۰۰۰ Kcal/hr طراحی گردیده که بر اساس ظرفیت های مختلف ، ابعاد کویل های مسی دستگاه ،ابعاد دستگاه ، مقدار آب مقطر دستگاه و همچنین ظرفیت مشعل آن تغییر می کند.
- دستگاه دیگ خلا یا وکیوم بویلر همواره در شرایط خلاء کار می کند ، وجه تمایز این دستگاه نسبت به سایر دیگ ها وجود همین شرایط خلاء در داخل فضای پوسته دیگ است و جهت برقراری این شرط نیاز است که دستگاه توسط پمپ وکویم قبل از راه اندازی و تزریق آب مقطر خالی از هوا بشود .
- کویل های مسی دستگاه جهت تامین آب داغ و آبگرم مصرفی تعبیه شده اند و بر اساس ظرفیت های مختلف گرمایش و همچنین مقدار تقاضای آبگرم مصرفی سطح حرارتی آنها متغیر است.همچنین می توان از کویل های استنلس استیل جهت آبگرم مصرفی استفاده نمود. جهت آب بند بودن اتصال این کویل ها به بدنه دستگاه از واشرهای مخصوص استفاده می شود.چنانچه مصرف کننده به دو مقدار دمای آب داغ نیاز داشته باشد(مثلاً ۸۰ و ۶۰ درجه) می توان از یک کویل مسی سوم با سطح حرارتی مناسب در دستگاه استفاده نمود.
- جهت اطمینان از وجود دائمی شرایط خلاء در حین کارکرد دستگاه ،از یک عدد پرشر سوئیچ با رنج فشار مثبت و منفی استفاده شده که در شرایط شکست خلاء و بالا رفتن فشار از حد معین ، مشعل را خاموش نموده و مانع بالا رفتن بیش از حد فشار می شود.این پرشرسوئیچ دارای مدار فرمان اتوماتیک بوده (Auto Reset) و به محض پایین آمدن فشار تا مقدار تعریف شده ، مجدداً مشعل را روشن می نماید.همچنین جهت رویت چشمی مقدار فشار از یک فشارسنج عقربه ای بر روی کلکتور فشار استفاده شده تا کاربر همواره بتواند مقدار فشار داخل دستگاه را بررسی نماید.
- جهت گرم نمودن آب مقطر موجود در دستگاه بجهت تامین گرمای مورد نیاز کویل های مسی از یک محفظه احتراق از نوع لوله آب(Water Tube) استفاده شده که دارای بدنه ای از ورق فولاد کربنی و تعدادی لوله آتشخوار ساده و فین دار می باشد.که تعداد این لوله ها در ظرفیت های مختلف دستگاه متغیر است. محفظه احتراق دستگاه می تواند از نوع لوله آتش(Fire Tube) نیز باشد و آنچه که به عنوان وجه تمایز اصلی این دستگاه به شمار می رود ،این است که محفظه احتراق به صورت تماس مستقیم آب مقطر را گرم می کند نه آب جریانی مدار گرمایش را.
- جهت گرم نمون آب مقطر داخل فضای پوسته و به طبع آن گرم نمودن کویل های مسی مدار گرمایش و آبگرم مصرفی از مشعل استفاده می شود که در ابتدای محفظه احتراق قرار می گیرد و دود حاصل از کارکرد آن از انتهای محفظه احتراق به سمت دودکش حرکت می کند. ظرفیت این مشعل بر حسب ظرفیت دستگاه به لحاظ میزان تامین گرمایش و آبگرم مصرفی متغیر است.نوع کنترل کارکرد آن بر حسب تقاضای مصرف کننده می تواند از نوع چندمرحله ای و یا تدریجی(Modular ) باشد.
خلاصه اختراع ثبت شده دیگ خلا یا وکیوم بویلر
دیگ خلاء یا وکیوم بویلردستگاهی جهت تامین همزمان آب داغ مورد نیاز گرمایش و آبگرم مصرفی که تحت فشار خلاء کار می کند و این امر سبب عدم ایجاد پوسیدگی در دستگاه و تحت فشار نبودن آن می شود.
- تیوب شیت(Tube Sheet )
- بدنه اصلی (Main Shell)
- سایت گلاس شعله(Flame Site Glass )
- سایت گلاس آب مقطر(Water Site Glass)
- کلکتور فشار(Pressure Collector)
- فشار سنج عقربه ای (Manometer)
- پرشر سوئیچ (Pressure Switch)
- لوله وکیوم(Purge Pipe)
- شیر دیافراگمی (Diaphragm Valve)
- کویل مسی آب داغ (Hot Water Copper Coil)
- کویل مسی آبگرم مصرفی(Domestic Hot Water Copper Coil)
- شیر سرویس(Service Valve)
- مشعل(Burner)
- محفظه احتراق(Combustion Chamber)
- لوله آتشخوار ساده(Smoke Bare Tube)
- لوله آتشخوار فین دار(Smoke Fin Tube)
- فلنج دودکش(Flue Flange)
- تابلو برق (Control Panel)
- کابل و لوله فلکسی
- آب مقطر
- سنسور دمای آب داغ
- سنسور دمای آب گرم مصرفی
