بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به آزاد شدن قیمت انرژي در کشور، صرفه جویی در مصرف انرژي بیش از پیش اهمیت یافته است، بالاخص در زمینه هایی که تا به حال به آنها توجهی نشده و یا توجه کمی شده است، مانند سیستم هایی که در آنها براي سرمایش و گرمایش از فن کویل استفاده می شود. در این سیستم ها به دلیل تقریب هاي اجتناب ناپذیري که در مرحله طراحی باید در نظر گرفت، معمولاً در هنگام راه اندازي نرخ جریان به گردش درآمده در شبکه لوله کشی بیش از حد نیاز است و این مسئله باعث افزایش هزینه هاي پمپاژ و سرمایش و گرمایش آب موجود در سیستم می شود.
علاوه بر این با توجه به اینکه نرخ جریان در مسیرهایی که افت کمتري دارند بیشتر است و بلعکس، علی رغم استفاده از ابزارها و روش هاي مختلف براي تعدیل فشار در سیستم، توزیع جریان در سیستم بهینه نبوده و راندمان سیستم کاهش می یابد.
در این مقاله علاوه بر معرفی شیر بالانس، مزایا و کاربردهاي آن، یک پروژه نمونه که در آن از فن کویل براي سرمایش و گرمایش استفاده می شود، مورد بررسی قرار گرفته و مشخص شده که در صورت استفاده از شیر بالانس در این طرح، سالیانه %30 در مصرف انرژي پمپ صرفه جویی به عمل خواهد آمد. این در حالی است که علاوه بر صرفه جویی در انرژي مصرفی پمپ، استفاده از این شیر مزایا و قابلیت هاي سودمندي دیگري را نظیر عمر بیشتر، صداي کمتر و کنترل پذیري بهتر به سیستم می افزاید.
1 مقدمه
خوشبختانه با به اجرا درآمدن یکی از حیاتی ترین قوانین مربوط به صرفه جویی در مصرف انرژي در سطح کشور و آغاز جلوگیري از مصرف بی رویه منابع ملی، ارائه راهکارهاي اجرایی براي کاهش مصرف انرژي، اهمیتی بیش از پیش یافته است.
همانطور که در شکل 1 مشاهده می شود، بخش خانگی بیشترین سهم را در مصرف انرژي، به خود اختصاص داده است، اما تا کنون در بیشتر راهکارهایی که براي کاهش مصرف انرژي در این بخش ارائه گردیده، به اتلافات انرژي از پوسته ساختمان پرداخته شده و سعی برآن بوده تا با استفاده از مواردي چون عایق کاري دیواره ها، استفاده از پنجره هاي دوجداره و ... از این اتلافات جلوگیري به عمل آید و لذا توجه بسیار کمی به اتلاف انرژي در سایر بخش هاي ساختمان شده است. این در حالی است که در صورت بهینه سازي و کاهش مصرف انرژي در بخش هاي مختلف یک ساختمان، اتلاف انرژي از پوسته ساختمان نیز کاهش یافته و جلوگیري از این اتلافات نیز آسان تر و کم هزینه تر خواهد بود.
شکل :1 سهم بخش هاي مختلف کشور در مصرف انرژي
شکل 2 میزان مصرف انرژي در بخش هاي مختلف یک ساختمان را نشان می دهد. بیشترین مصرف انرژي در یک ساختمان مربوط به تأسیسات مکانیکی ساختمان شامل گرمایش، سرمایش، تهویه مطبوع و تأمین آب گرم مصرفی است. این امر نشان می دهد که اهمیت اجراي سیستم هاي تأسیساتی به روز و با راندمان بالا و همچنین استفاده از تجهیزات و روشهاي نوین براي کاهش میزان مصرف انرژي در سیستم هاي تأسیساتی بسیار بالاست. استفاده از فن آوري روز علاوه بر کاهش مصرف انرژي، افزایش بهره وري سیستم را نیز به همراه دارد و تضمین می کند که انرژي، به نسبت نیاز هر قسمت و هر فضا و دقیقاً به اندازه مورد نیاز مصرف شود.
شکل :2 سهم بخش هاي مختلف یک ساختمان در مصرف انرژي
در شکل 3 میزان مصرف انرژي در بخش هاي مختلف سیستم هاي تأسیساتی ساختمان، نشان داده شده است. به کار بستن دقت بالا در حین طراحی یک سیستم می تواند تا حد زیادي مصرف انرژي در این بخش ها را کاهش دهد، اما در روند طراحی و انتخاب تجهیزات، گاه مجبور به استفاده از تقریب هایی هستیم که دقت را در طراحی کاهش می دهد.
شکل :3 میزان مصرف انرژي در بخش هاي مختلف سیستم تأسیسات ساختمان [7]
2 روند طراحی یک سیستم
قبل از معرفی شیر بالانس بطور خلاصه روند طراحی یک سیستم سرمایشی و گرمایشی فن کویلی را براي یک ساختمان مرور می کنیم:
- محاسبه بار سرمایشی و گرمایشی هر فضا.
- محاسبه جریان آب سرد و یا گرم مورد نیاز براي هر فضا با توجه به بار مورد نیاز آن.
- سایز زنی لوله ها بر اساس مقدار جریانی که باید از هر لوله عبور کند - محاسبه شده در بخش قبل - .
- انتخاب دستگاه هاي سرمایشی و گرمایشی نظیر پمپ، چیلر، فن کویل و غیره، متناسب با جریان و بار مورد نیاز هر فضا.
- انتخاب تجهیزات کنترل سیستم متناسب با موارد قبل.
در تمام مراحل فوق تقریب هاي اجتناب ناپذیري وجود دارد؛ در مرحله اول چه در محاسبات دستی و چه در محاسبه بار با استفاده از نرم افزار، ضریبی به عنوان ضریب اطمینان در نظر گرفته می شود که بسته به کاربري فضا، این ضریب نیز تا حدودي تغییر می کند. این محاسبات براي گرمترین و سردترین روز هر منطقه در طول یک بازه زمانی مشخص، انجام می شود. کاملاً واضح است که این شرایط ممکن است براي چندین سال اتفاق نیفتد و با احتساب ضریب اطمینانی که براي جبران اشتباهات احتمالی در محاسبات وارد می شود، می توان گفت که در اکثر طرح ها، بار مورد نیاز هر فضا بیشر از مقدار واقعی مورد نیاز است.
در مرحله دوم نیز براي محاسبه مقدار جریان مورد نیاز براي هر فضا، بخش اعشاري اعداد بدست آمده به سمت بالا گرد می شوند و در این مرحله نیز مقدار جریان کل محاسبه شده، بیشتر از میزان مورد نیاز است.
در مرحله بعد با توجه به مقدار جریان و در نظر گرفتن افت مجاز، سایز لوله ها مشخص می شود. اما باید این نکته را در نظر داشت که براي هر مقدار جریانی که طراح محاسبه می کند، یک سایز لوله متناسب در فروشگاه ها وجود ندارد و عملاً لوله هایی که انتخاب می شوند توانایی عبور دادن جریانی بیشتر از جریان طراحی را دارند.
همین مسئله در مورد انتخاب پمپ، چیلر، فن کویل، تجهیزات کنترلی و غیره نیز صدق می کند، این دستگاه ها نیز ظرفیت جریانی بیش از جریان طراحی را دارند و در نتیجه در کل سیستم جریانی بیش از حد نیاز به گردش در می آید.
اتفاقی که عملاً در حین طراحی و اجراي اکثر سیستم هاي تأسیساتی موجود در کشور می افتد، این است که طراح در مرحله طراحی با استفاده از افت فشار کل شبکه لوله کشی و جریان کل مورد نیاز، نقطه کارکرد سیستم را مشخص، و با توجه به آن اقدام به انتخاب پمپ می کند؛ بدین ترتیب که سعی می شود پمپ به گونه اي انتخاب شود تا نقطه کارکرد سیستم، بر روي منحنی عملکرد پمپ در محدوده راندمان بهینه قرارگیرد تا پمپ در این نقطه بیشترین راندمان را داشته باشد
شکل :4 نقطه کارکرد طراحی و واقعی سیستم بر روي منحنی یک پمپ نمونه
