مبدأ تشغيل غلاية التكثيف
يعتمد تشغيل غلاية التكثيف على مبدأ احتراق الوقود وعمليات التكثيف. عندما يتم حرق الهيدروكربونات ، يتشكل الماء وثاني أكسيد الكربون أثناء تفاعل كيميائي. يتحول السائل في بيئة ذات درجة حرارة عالية في فترة زمنية قصيرة إلى بخار ، مستهلكًا للطاقة الحرارية ، والتي يمكن إرجاعها عن طريق تحويل البخار إلى ماء.
كانت الصعوبة في إنشاء مثل هذا النظام هي إطلاق المواد السامة أثناء احتراق الغاز ، مما أدى إلى إنشاء مركبات نشطة كيميائيًا تسبب عمليات تآكل ، وكذلك ثاني أكسيد الكربون. مع تطور الفولاذ المقاوم للصدأ القادر على العمل في هذه البيئة ، لم تعد هذه المشاكل كبيرة.
يتم تشغيل غلاية التكثيف على مراحل كما يلي:
- يتم توفير الماء للغلاية.
- يتم توفير الغاز في غرفة الاحتراق ، ويتم إشعال النار.
- في عملية الاحتراق ، يتم إطلاق الطاقة الحرارية ، والتي يتم نقلها إلى المبادل الحراري بطريقة الغاز وتسخينه والماء الذي يدور فيه.
- يمر الغاز بدرجة حرارة أعلى من نقطة الندى إلى مبادل حراري ثانٍ ، حيث يتم تبريده عن طريق تدوير الماء بدرجة حرارة منخفضة.
- عندما يصل الغاز إلى نقطة الندى ، تنتقل الطاقة الحرارية المنبعثة من البخار إلى السائل.
مبدأ تشغيل غلاية التكثيف
تم تصميم المبادل الحراري لغلاية التكثيف لزيادة مساحة التلامس بين الغاز والمبرد لزيادة الكفاءة. تكوينه له أيضًا تأثير كبير على الكفاءة.
يكون اعتماد حجم الرطوبة المكثفة على وضع تشغيل المرجل كما يلي: كلما انخفضت درجة حرارة الماء في دائرة العودة ، زاد التكثيف. ومع ذلك ، في هذه الحالة ، يجب أن تصل درجة الحرارة إلى +500 درجة مئوية. خلاف ذلك ، فإن غلاية التكثيف ستعمل في وضع الغاز الطبيعي وبالتالي ستنخفض كفاءتها إلى 5٪.
للمقارنة: عند درجة حرارة السائل + 40 درجة مئوية في دائرة الإمداد المباشر و + 30 درجة مئوية في الاتجاه المعاكس ، ستكون كفاءة غلاية التكثيف 108٪ ، وعند 90 درجة مئوية و 750 درجة مئوية ، على التوالي ، سيكون 98٪.
عند تشغيل الغلايات ، من الضروري مراعاة أوضاع التشغيل ، وكذلك عند اختيار نموذج مناسب ، يجب اختيار قوة التسخين المثلى.
ميزات تشغيل مراجل الدائرة الواحدة التكثيف
عند استخدام غلاية تقليدية لتدفئة منزل خاص ، يتولد الدخان أثناء احتراق الغاز. درجة حرارته حوالي 120 درجة. يتم إلقاء الدخان في المدخنة ، مما يفقد جزءًا كبيرًا من الحرارة ، لأن كفاءة الغلايات الغازية الواقفة على الأرض تبلغ حوالي 92 ٪. تترك نسبة 8٪ المتبقية مع غازات المداخن عبر المدخنة.
في تكثيف الغلايات أحادية الدائرة ، يعمل الدخان كمصدر إضافي للطاقة. يعطي أقصى قدر من الحرارة ، يخرج من المدخنة بدرجة حرارة 50-60 درجة. يتم تحقيق ذلك بسبب التصميم الخاص للمبادل الحراري لغلاية الدائرة المفردة التكثيف.
يحتوي الهواء المزود للغلاية على رطوبة معينة ، على التوالي ، عندما يتم تسخينه ، تتحول جزيئات الماء المتاحة إلى بخار وهذا ما نراه من المدخنة.
في تشغيل الغلايات أحادية الدائرة التكثيف القائمة على الأرض ، لا يتم تفريغ غازات المداخن في المدخنة ، ولكن يتم توجيهها أولاً إلى الجزء الخلفي من المبادل الحراري أو إلى غرفة تكثيف منفصلة ، حيث يدخل الناقل الحراري المبرد. نتيجة لاختلاف درجة الحرارة ، يتحول البخار إلى حالة سائلة.تكون عملية الانتقال مصحوبة بإطلاق الحرارة ، والتي يتم نقلها إلى المبرد. اتضح أنه عندما يدخل ذلك الجزء من المبادل الحراري ، الموجود بجوار الموقد مباشرة ، يكون المبرد مسخنًا مسبقًا. نتيجة لذلك ، يتم تقليل كمية الغاز المحترق للحصول على درجة الحرارة المطلوبة في نظام التدفئة.
بالإضافة إلى ذلك ، يتم امتصاص الحرارة من غازات المداخن بالفعل عند الخروج من المرجل أحادي الدائرة التكثيف القائم على الأرض. يتم تحقيق آلية مماثلة باستخدام مدخنة متحدة المحور. تأثيره هو أن غازات العادم الساخنة تتخلى عن حرارتها للهواء الداخل. وبالتالي ، يتم خلط الهواء المسخن مع الغاز الطبيعي في الموقد ، مما يقلل من استهلاك الطاقة لتسخينه.
جهاز المكونات الرئيسية للغلاية
تتكون غلايات تسخين التكثيف من المكونات الرئيسية التالية:
- جسم فولاذي توجد فيه جميع العناصر الهيكلية ؛
- مضخة دورانية لتدوير المياه في نظام المبادل الحراري ؛
- غرفة الاحتراق ، التي توجد داخلها الشعلات ؛
- غرف التبريد اللاحق لخليط البخار والغاز حتى درجة حرارة + 570 درجة مئوية ؛
- مروحة (توربين) تقع فوق غرفة الاحتراق ، مصممة لخلط خليط الغاز والهواء ؛
- اثنين من المبادلات الحرارية: لنقل الحرارة إلى الماء من نواتج الاحتراق للغرفة ولتكثيف الرطوبة والحصول على الطاقة الحرارية ؛
- فوهات وأنابيب لتزويد نظام الدوران بالمياه ؛
- خزان تجميع المكثفات
- مدخنة لإزالة منتجات الاحتراق ؛
- لوحة التحكم.
مبدأ التشغيل
غلاية ذات حلقة واحدة مع غلاية تسخين غير مباشرة قادرة على توفير التدفئة والمياه الساخنة في المنزل. يتكون سخان المياه من وعاء ، يوجد بداخله مبادل حراري على شكل أنبوب حلزوني. يسخن المبرد في الغلاية ويدور خلال الملف ، ويسخنه ومزيد من الماء. هذا يوفر تكاليف الكهرباء.
هناك نوعان من مخططات الاتصال الرئيسية:
- مع صمام ثلاثي. توجد مضخة دورانية عند مخرج غلاية الغاز ، مما يخلق ضغطًا. بعد ذلك ، يتم تثبيت صمام ثلاثي ، متصل بثرموستات الغلاية.
عندما تسخن مياه الصنبور ، يتم توجيه تدفق سائل التبريد إلى نظام التدفئة ، كما هو موضح في الصورة. يتم إعطاء الأولوية للمياه الساخنة في هذا المخطط. - بمضخة إضافية ثانية. في هذه الحالة ، يتم توصيل DHW ونظام التسخين بالتوازي ، مما يشكل دائرتين. بعد الغلاية ، يتم تثبيت مضخة أخرى ، والتي يتم التحكم فيها بواسطة ترموستات.
مبدأ التشغيل والإيقاف هو نفسه كما في مخطط الأنابيب السابق. لكن في هذه الحالة ، ليس لنظام إمداد المياه أولوية تسخين ويحدث بالتوازي.
دائرة تسخين بمضختين
نظرًا لأن التدفئة لا تعمل في الصيف ، يتم إنتاج نماذج مجمعة من سخانات المياه. وهي مجهزة بالإضافة إلى ذلك بسخان كهربائي أنبوبي يتم تشغيله خلال الموسم الدافئ.
المميزات والعيوب
تعتبر مزايا مراجل التكثيف هي المعايير الرئيسية لاختيار هذا التصميم الخاص لأنظمة التدفئة. وتشمل هذه:
- الصداقة البيئية - الحد الأدنى من الانبعاثات السامة ، للمقارنة ، أقل بنسبة 70٪ في المتوسط من الغاز أو الوقود الصلب ؛
- الحجم الصغير ، والذي يمكن من خلاله تثبيته حتى في الغرف الصغيرة ؛
- ضجيج منخفض وغياب الاهتزازات ؛
- درجة حرارة منخفضة نسبيًا لغازات العادم ، مما يجعل من الممكن تجهيز الغلايات بمداخن بلاستيكية وتوفير الأموال ؛
- إمكانية التثبيت المتسلسل ، والذي يسمح بتسخين الغرف الكبيرة أو تنظيم أنظمة التدفئة ذات الموثوقية المتزايدة ؛
- تنظيم دقيق لقدرة التسخين ، وبفضل ذلك يمكن تغيير كفاءة غلاية التكثيف واستخدامها في أوضاع الاقتصاد.
من بين مزايا تكثيف المراجل هي ملاءمتها للبيئة وانخفاض مستوى الضجيج.
عند الاختيار ، من المهم أيضًا مراعاة عيوب الغلايات لتجنب تكاليف الوقود غير الضرورية وضمان التدفئة الفعالة للمباني:
- ارتفاع تكلفة المعدات وقطع الغيار لها ؛
- تصميم معقد للمبادل الحراري ، يتطلب صيانة دورية ومراقبة الحالة ؛
- الحاجة إلى التخلص من المكثفات ؛
- متطلبات عالية لنظافة الهواء الداخلي ؛
- عدم كفاءة الاستخدام في ظروف درجات الحرارة العالية.
أي أن مساوئ غلايات التكثيف ليست مهمة جدًا مقارنة بكفاءتها ومتانتها وموثوقيتها وملاءمتها للبيئة ، خاصةً عند استخدامها في المباني السكنية.
أنواع غلايات التكثيف
تصنف غلايات التكثيف حسب المعايير التالية:
- حسب نوع التثبيت: أرضية أو جدار ؛
- حسب عدد الدوائر: دائرة مفردة أو مزدوجة.
لا تعد غلايات أرضية التكثيف كبيرة الحجم فحسب ، بل يمكن أيضًا تجهيزها بمضخات خارجية ومعدات أخرى تتطلب غرفة منفصلة للتركيب. عادة ما تكون ذات دائرة مفردة ومصممة لتسخين مناطق كبيرة. مزاياها هي سهولة الصيانة وبساطة التصميم.
تختلف غلايات التكثيف المعلقة على الحائط عن الغلايات القائمة على الأرض في حجمها الصغير ووزنها المنخفض نسبيًا. توجد جميع الوحدات والتجمعات داخل الجسم ، ولا توجد عناصر خارجية. يتم إنتاجها في تصميم أحادي الدائرة ودائرتين ، وهي سهلة التوصيل ومتواضعة في التشغيل.
مرجل تكثيف أحادي الدائرة قائم على الأرض
يمكن استخدام غلايات التدفئة ذات الدائرة الواحدة لتدفئة المساحات ليس فقط في أنظمة التدفئة ، ولكن أيضًا لإمداد الماء الساخن ، بشرط وجود غلاية. تتميز بساطة التصميم ، التكلفة المنخفضة مقارنة بغلاية الدائرة المزدوجة ، الكفاءة العالية وقوة التسخين ، استهلاك الوقود الاقتصادي.
يتم إنتاج غلاية غاز التكثيف ذات الدائرة المزدوجة بغلاية تخزين أو بمبادل حراري متدفق. يمكن استخدامه لتسخين المياه أو تسخينها دون الحاجة إلى شراء غلاية منفصلة. مدمج ، سهل التركيب والصيانة ، مثبت على الأرض أو الجدار.
مزايا غلاية التكثيف
قائمة مزايا غلاية التكثيف مثيرة للإعجاب ، وهو ما يفسر في النهاية الشعبية المتزايدة لهذا النوع من معدات التدفئة:
- اقتصاد الوقود بالمقارنة مع غلاية الحمل الحراري التقليدية ، يمكن أن تصل إلى 35٪.
- الحد من الانبعاثات الضارة عند التبديل من نماذج الغاز التقليدية إلى نماذج التكثيف ، يقدر بمتوسط 70٪.
- انخفاض درجة حرارة غاز المداخن يجعل من الممكن تركيب مداخن بلاستيكية أرخص بكثير من المداخن الفولاذية الكلاسيكية.
- مستوى ضوضاء منخفض يزيد من مستوى راحة الأشخاص الذين يعيشون في المنزل.
دعنا نتحدث عن بعض المزايا المذكورة لمراجل التكثيف بمزيد من التفصيل.
توفير الوقود عند استخدامه في أنظمة درجات الحرارة المنخفضة
يعتمد استهلاك الوقود بشكل مباشر على قوة الجهاز والحمل المفروض على نظام التدفئة. لتدفئة منزل بمساحة 250 مترًا مربعًا ، يكفي استخدام غلاية تكثيف بقدرة 28 كيلو وات باستهلاك أقصى للغاز يبلغ 2.85 متر مكعب / ساعة. يستهلك المرجل الكلاسيكي بنفس السعة 3.25 م 3 / ساعة. بشرط أن تعمل الغلاية لمدة ستة أشهر من أصل اثني عشر ، ستوفر حوالي 3000 روبل في السنة. (بالأسعار الحالية للغاز الرئيسي للمستهلكين الروس). ربما لا يمكن وصف هذه الوفورات بأنها كبيرة - فهي لن تغطي حتى الفرق في تكلفة الصيانة السنوية للغلايات.
لكن دعونا ننظر إلى الوضع من خلال عيون المستهلك الأوروبي العادي ، الذي يكلف الغاز الطبيعي بالنسبة له أربعة إلى خمسة (أو حتى أكثر) مرات أكثر.سيكون مبلغ المدخرات في هذه الحالة بالفعل حوالي 300 يورو ، وهذا يستحق القتال من أجله.
استهلاك الغاز في غلايات التكثيف بسعات مختلفة:
الحد من الانبعاثات الضارة
عندما يتم حرق الوقود الأحفوري ، يتكون ثاني أكسيد الكربون ، مما يعطي ثاني أكسيد الكربون عند التفاعل مع الماء. بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي أي وقود دائمًا على شوائب من مركبات الكبريت والفوسفور والنيتروجين وعدد من العناصر الأخرى. في عملية الاحتراق ، تتشكل الأكاسيد المقابلة منها ، والتي ، عند دمجها مع الماء ، تعطي أيضًا الأحماض.
في الغلايات التقليدية بالحمل الحراري ، ينبعث بخار الماء مع خليط من الأحماض (الكربونيك ، الكبريتيك ، النيتريك ، الفوسفوريك) في الغلاف الجوي. لا تحتوي غلايات التكثيف على هذا العيب: تبقى الأحماض في المكثفات. ومع ذلك ، مع الأخذ في الاعتبار مشاكل استخدام المكثفات ، يمكن التشكيك في الصداقة البيئية السيئة السمعة لهذه المعدات.
معايير الاختيار
يجب اختيار غلاية الغاز المتكثف ، نظرًا لتكلفتها العالية ، بعناية فائقة بناءً على المعايير التالية:
- يوصى بشراء معدات معتمدة من علامات تجارية مشهورة يمكن أن تضمن الامتثال الكامل للخصائص المعلنة ، فضلاً عن توفير الضمان والخدمة ؛
- يجب أن تكون طاقة التسخين كافية لتسخين منطقة معينة من الغرفة ، مع مراعاة اختلاف درجة الحرارة داخل المباني وخارجها ، وكذلك طول الاتصالات مع المبرد ؛
- طريقة التثبيت ، اعتمادًا على مقدار المساحة والظروف الفنية لتشغيل المرجل ؛
- مجموعة كاملة ، قد لا تشتمل على ملحقات أو مكونات باهظة الثمن ، والتي بدونها يتعذر توصيل المرجل وتشغيله ؛
- الوظائف والأساليب وسهولة الإدارة ؛
- إمكانية توصيل دائرة تسخين إضافية ؛
- مستوى استهلاك الغاز والماء.
مؤشرات الاختيار
التكثيف
سخان مياه على الغاز ، نظرًا لارتفاع سعره ، يجب اختياره بعناية فائقة بناءً على المعلمات التالية:
- يوصى بشراء معدات معتمدة من علامات تجارية مشهورة يمكنها ضمان الامتثال الكامل للمعايير المعلنة ، بالإضافة إلى تقديم خدمة الضمان والضمان ؛
- يجب أن تكون طاقة التسخين كافية لتسخين منطقة معينة من الغرفة ، مع مراعاة الاختلافات في درجات الحرارة خارج المباني وداخلها ، وكذلك طول الاتصالات مع حامل الحرارة ؛
- خيار التثبيت ، كل هذا يتوقف على مقدار المساحة وظروف التشغيل الفنية للغلاية ؛
- مجموعة كاملة ، والتي قد لا تتضمن سمات أو عناصر باهظة الثمن ، والتي بدونها من غير الواقعي إرفاق واستخدام المرجل ؛
- التطبيق العملي والأساليب وسهولة الإدارة ؛
- إمكانية توصيل دائرة تسخين إضافية ؛
- مستوى استهلاك الغاز والماء.
مجالات الاستخدام
مجالات تطبيق غلايات التكثيف هي كما يلي:
- لتدفئة الشقق والمنازل الخاصة ؛
- للأغراض الصناعية: تسخين الورش أو تزويد الماء الساخن ؛
- تدفئة مباني المكاتب والأماكن العامة.
غالبًا ما تستخدم غلاية التكثيف لتدفئة الشقق والمنازل الخاصة.
قواعد تركيب غلاية التكثيف وأخطاء التثبيت الشائعة
يجب أن يتم تركيب غلاية التكثيف مع مراعاة القواعد والمتطلبات التالية:
- يوصى باختيار غرفة جيدة التهوية لتركيب المرجل الذي يلبي جميع متطلبات السلامة من الحرائق: ارتفاع السقف لا يقل عن 2.2 متر ، حجم الغرفة - من 7.5 متر مكعب ، مساحة نافذة التهوية 0.025 متر مربع ؛
- يجب أن يكون موقع المرجل عموديًا تمامًا ؛
- قبل التثبيت ، من المهم تحديد موقع التثبيت من أجل إجراء الاتصالات اللازمة مسبقًا والتفكير في خطوات التثبيت ؛
- تحتاج إلى تركيب المرجل على إطار خاص مدرج في مجموعة التوصيل (فقط لأعلى فئة من المعدات) ، أو على لوحة تركيب ؛
- يجب أن تكون المدخنة مصنوعة من البلاستيك المقاوم للحرارة أو الفولاذ المقاوم للتآكل ؛
- يجب أن يسير الجزء الأفقي من المدخنة من المرجل بمنحدر طفيف نحو الغرفة ؛
- يمكن تنظيم تصريف المكثفات بالطرق التالية: إلى نظام صرف صحي مركزي أو إلى حاوية منفصلة مع التخلص اللاحق.
يمكن أن يؤدي توصيل غلاية التكثيف دون خبرة في القيام بهذا العمل إلى حدوث الأخطاء التالية:
- يتم تصريف المكثفات خارج الفضاء الساخن. في فترة البرد من العام ، يمكن أن يكون هذا محفوفًا بتكوين سدادة جليدية في الأنبوب ، مما يؤدي إلى زيادة احتمال فشل المرجل.
- يتم تصريف المكثفات في حاوية غير مخصصة لهذه الأغراض أو غير منظمة على الإطلاق. هذا خطأ كبير ، حيث يمكن أن تحتوي المكثفات على مواد سامة أو أكالة تتطلب التخلص منها بشكل خاص.
- يلامس الهيكل الجزء الساخن من المواد القابلة للاشتعال أو الاحتراق بسهولة ، مما يؤدي إلى انتهاك قواعد السلامة من الحرائق.
- يتم توصيل الغاز بدون استخدام حشوات مانعة للتسرب خاصة ، ولا يتم تثبيت فلاتر الغاز. يمكن أن تكون العواقب كما يلي: تسرب الغاز أو انسداد الموقد داخل غرفة الاحتراق ، على التوالي. يحظر التشغيل بمثل هذه الأخطاء ، حيث يزداد مستوى الانفجار في الغرفة.
- لم يتم ملاحظة زاوية ميل المرجل المحددة في متطلبات التركيب من قبل الشركة المصنعة. سيؤدي ذلك إلى انتهاك أوضاع التكثيف والدوران ، وقد يتسبب في زيادة استهلاك الغاز أو انخفاض في طاقة التسخين.
- تركيب عداد غاز لا يتوافق مع خصائص قدرة المرجل. في مثل هذه الحالات ، إما أن يكون تدفق الغاز غير كافٍ ، أو أن العداد نفسه سيفشل مع احتمال حدوث تسرب.
ميزات العملية
بعض الفروق الدقيقة في تشغيل مراجل التكثيف:
- يحظر تقليل طاقة الموقد إلى أقل من 10 ٪ من إجمالي الطاقة ، نظرًا لأن التشغيل والإيقاف المستمر ، سيفشل في وقت أبكر بكثير من الفترة المحسوبة ؛
- لا ينصح بزيادة درجة حرارة التسخين عند مخرج المرجل فوق +500 درجة مئوية ، حيث سيزداد استهلاك الغاز بشكل كبير ؛
- يمكن تصريف المكثفات في المجاري ، مع مراعاة التخفيف بنسبة 10: 1 ، وكذلك في خزان للصرف الصحي ، إذا تم تحييده.
