هواساز

هواساز(بطور اختصاری AHU)دستگاهی برای تامین هوای مطبوع و سالم با دستیابی به دما و رطوبت مناسب می باشد.هواساز یکی از اصلی‌ترین دستگاههای تهویه مطبوع می‌باشد که در مسیر چیلر و بویلر با کانال هوا قرار می گیرد .

اجزا سازنده یک هواساز
۱-کانال تغذیه۲-محفظه فن۳-لرزه گیر۴-کویلهای سرمایش و گرمایش۵-محفظه فیلتر
6-کانال اختلاط هوای برگشتی و هوای تازه

اجزا:

یک هواساز از اجزا زیر تشکیل یافته است:

۱-فن

به عنوان یکی از اجزا مهم هواساز جهت جابجایی هوا در سیستم به کار می رود.

۲-فیلتر

در دستگاههای هواساز از چندین لایه فیلتر استفاده می‌شود که عملکرد آنها بصورت زیر می باشد:

برای تصفیه ذرات درشت تر از فیلترهای فلزی که قابلیت شستشو دارند استفاده می شود. در مراحل بعدی از فیلترهای هپا و اولپا که از جنس بوروسیلیکات و به ترتیب دارای قدرت جذب ذرات تا ۳/. میکرون و ۱۲/۰میکرون هستند استفاده می‌شود .

۳-کویلهای گرمایش و سرمایش

کویل‌های گرمایش یا با آب داغ و بخار کار می کنند و یا الکتریکی هستند و کویلهای سرمایش با آب مبرد و یا یک ماده مبرد کار می کنند. کویل‌های سرمایش و گرمایش هواساز باید توسط لوله کشی با چیلر و بویلر در ارتباط باشند .

۴-رطوبت زن

فرآیند رطوبت زنی به وسیله پاشیدن آب از افشانک‌ها یا شبکه بخار و عمل رطوبت گیری توسط کویل سرد انجام می‌شود .

۵-تجهیزات کنترلی

شامل ترموستات برای تنظیم دما ، تنظیم کننده‌های جریان هوا ، رطوبت و غیره .


نحوه کار:

نخست فن (هواکش) هوا را به درون هواساز می‌مکد و آن را از راه دریچه‌ها و دمپرها به محفظه فیلترها می‌رساند. در محفظه فیلترها، فیلترها به ترتیب عملکرد و بازده پشت سر هم قرار می گیرند تا ذرات درشت از قبیل گرد و غبار، میکروب‌ها، باکتری‌ها و ویروس‌ها را جداسازی کنند پس از گذر هوا از فیلتر، هوا مرطوب می‎‌شود. این هوای تمیز و مرطوب با توجه به نیاز، یا توسط کویل‌های سرمایش مرتبط با یک پکیج خنک‌کن و یا یک چیلر، سرد می‌شود و یا توسط کویل‌های مرتبط با یک بویلر یا المنت‌های حرارتی گرم می‌شود

کاربرد فن ها در هواساز

هنگامی که در یک کاربرد تهویه مطبوع احتیاج به سیستم کانال باشد، فن های لوله محوری، برد محور یو یا سانتریفوژ را می توان مورد استفاده قرار داد. در مواردی که سیستم کانال وجود نداشته و مقاومت کمی در مقابل جریان هوا وجود دارد ، فن پروانه ای می تواند به کار برده شود. در عین حال هنگامی که تجهیزات آماده نصب برای کاربردهایی که احتیاج به شبکه کانال ندارند مورد استفاده قرار می گیرند اغلب فن های سانتریفوژ بکار برده میشود .

فن سانتریفوژ به دلیل بی صدا بودن و عملکرد مناسبش در فشارهای بالا، در بیشتر کاربردهای تهویه مطبوع بمنظور فراهم نمودن شرایط آسان بکار برده می شود .

علاوه بر این دهانه ورودی فن سانتریفوژ را میتوان به وسائلی که سطح مقطع بزرگ دارند وصل کرد، در حالی که دهانه تخلیه آن را می توان به کانالهای نسبتا کوچک متصل نمود. برای برآورده ساختن احتیاجات سیستم توزیع هوا می توان جریان هوا را تغییر داد ، این عمل با تنظیمات ساده محرک فن یا تنظیم وسایل کنترل صورت می گیرد .

استفاده از فن های جریان محوری برای مواردی که احتیاج به حجم زیادی از هوا داریم و صدای زیاد فن نیز در درجه دوم اهمیت قرار دارد ، عالی خواهد بود. بنابراین اینگونه فن ها اغلب برای تهویه مطبوع و تجدید هوای بخشهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند . این فن ها که دارای سرعتهای بالا می باشند، احتیاج به پره هایی دارند تا هنگامی که تحت فشارهایی که برای سانتریفوژ عادی است ، کار می کنند دارای بهترین بازده باشند . در عین حال این فن ها می توانند بدون پره های هادی نیز مورد استفاده قرار گیرند .

 

مفهوم سرعت مخصوص در تشریح کردن کاربردهای گوناگون انواع فن ، مفید و سودمند می باشد . سرعت مخصوص یک شاخص عملکرد فن می باشد که بستگی به سرعت ، ظرفیت و فشار استاتیکی فن دارد . شکل 4 نمایانگر محدوده سرعت مخصوص شش نوع فن سانتریفوژ و جریان محوری است که در راندمانهای استاتیکی بالا کار می کنند . این شکل نشان می دهد که فن های سانتریفوژ با پره های انحنا، به جلو در سرعتهای کم ، ظرفیت های کم و فشارهای استاتیکی زیاد ، دارای حداکثر بازده می باشند . در عین حال فن های پروانه ای حداکثر بازده را در سرعتهای و ظرفیتهای بالا و فشارهای استاتیکی پایین خواهد داشت مشخصات توان مصرفی فن های گوناگون طوری است که امکان دارد یک نوع فن تحت بار اضافی قرار گرفته و یا اینکه تحت چنین بار اضافی واقع نگردد . فن سانتریفوژ با پره های انحنا به عقب از نوعی است که تحت بار اضافی واقع نمی شود. در حالیکه فن های سانتریفوژ با پره های انحنا به جلو ممکن است تحت بار اضافی قرار بگیرند . فن های جریان محوری ممکن است تحت بار اضافی قرار بگیرند و یا اینکه تحت چنین بار اضافی واقع نشوند . تمام انواع فن ها را می توان برای تخلیه مورد استفاده قرار داد . فن های دیواری بر علیه مقاومت صفر یا بر علیه مقاومت کم، عمل می کنند و بنابراین همیشه از نوع پروانه ای می باشند. فن های پروانه ای در داخل کلاهک های روی بام یا اطاقکهای روی بام استقرار می یابند . فن های تخلیه ای که دارای هود هستند و فن های تخلیه ایستگاه مرکزی عموما از نوع سانتریفوژ می باشند . ممکن است فن های محوری برای کاربردهای تخلیه مناسب باشند ، بویژه برای نصب در کارخانجات .

عملکرد فن پایدار است اگر بعد از اغتشاش جزئی موقتی نقطه عملکرد فن تغییر نکند ایا هنگام اغتشاش جزئی دائمی نقطه عملکرد خیلی کم تغییر یابد .ناپایداری حالتی است که جریان موجدار و یا دارای ضربان باشد امکان دارد چنین حالتی در هنگامی رخ دهد که منحنی مشخصه سیستم منحنی فن را در دو نقطه یا بیشتر قطع کند چنین حالتی به ندرت در مواردی که تنها از یک فن استفاده می شود رخ می دهد. هنگامی که دو یا چند فن که دارای پره های انحنا به جلو هستند به طور موازی بهم متصل می گردند ممکن است منحنی مرکب حاصل دارای ناحیه نا پایدار. اگر نقطه عملکرد در این ناحیه قرار گیرد کاهش یا افزایش مقاومت سیستم صورت می گیرد در هنگامی که فقط یک نقطه تقاطع بین منحنی سیتم و منحنی فن وجود داشته باشد بهره برداری در شرایط پایدار صورت خواهد گرفت.تشدید در سیستم کمیاب است ولی امکان دارد در مواقعی که در سیستم کانال کشی ای که برای فرکانس خاصی تنظیم شده از فن های فشار بالا استفاده گردد رخ بدهد همانند تشدید در لوله کشی ساختمان در هنگامی که نقطه عملکرد سمت چپ پیک فشار قرار داشته باشد افزایش فشار ناشی لز افزایش ظرفیت به نوبه خود تمایل به افزایش فشار بیشتری دارد با تغییر منحنی مشخصه سیستم بنحوی که عملکرد بین پیک فشار و نقطه تخلیه آزاد ببافته می توان بر چنین شرایطی غلبه کرد.

 

علاوه بر مقادیر استاندارد سطح متداول صدا یا استفاده از فضای به خدمت گرفته شده فضای در دسترس و طبیعت بار ، نیازهای دیگر سیستم که بر انتخاب فن تاثیر می گذارند عبارتند از : مقدار هوا ، فشار استاتیکی و دانسیته هوا .

هنگامی که این نیازها شناخته گردد ، انتخاب فن برای تهویه مطبوع همیشه متکی بر انتخاب ارزانترین ترکیب اندازه و گروه ساخت فن که سطح قابل قبولی از صدا و بازده را نیز به همراه داشته باشد، خواهد بود.

نمی توان در هنگام انتخاب فن ، سرعت خروجی را بعنوان شاخص صدای تولید شده بکار برد . بهترین مشخصه صدا در هنگامی که فن حداکثر بازده را دارد، حاصل می گردد . سرعت خروجی مجاز برای فن هایی که در فشارهای استاتیکی بالا کار می کنند بیشتر است، زیرا حداکثر بازده در دبی های زیاد رخ می دهد . بنابراین هر محدودیتی که در ارتباط با صدای تولید شده بر سرعت خروجی اعمال شود، علاوه بر اینکه متکی بر حدود صدای محیط و مساحت فضای مفید در دسترس می باشد . متکی بر فشار به نقطه حداکثر بازده انتخاب شود. بعلاوه شبکه کانال مربوطه نیز بایستی صحیح طراحی گردد ، همانگونه که در بخش 2 توضیح داده شد.

معمولا بهترین توازن بین هزینه اولیه و بازده فن درهنگامی حاصل می شود که فن انتخابی کمی کوچکتر از فنی باشد که دارای حداکثر بازده است . در عین حال شایسته است برای مواقعی که زمان بهره برداری طولانی است . از فن هایی بزرگتر که بازده بیشتر دارند استفاده شود. در مواقعی که انتخاب فن کوچکتر باعث می شود که محتاج به موتور ، محرک و راه انداز بزرگتر و ساختمان ضخیم تر باشیم ، انتخاب فن بزرگتر از نظر اقتصادی ترجیح داده می شود.

چگونگی انتخاب فن و محرک  آن می تواند بر شرایط سایکرومتریکی فضای مربوطه تاثیر بگذارد . اگر فن انتخابی باعث گردد مقدار هوا کمتر از احتیاجات شرایط طراحی باشد درجه حرارت حباب خشک اطاق بزرگتر از احتیاجات شرایط طراحی باشد، کنترل های موجود در اطاق از افت درجه حرارت جلوگیری خواهند کرد.

المان های گرمایشی / سرمایشی

هواساز ها ممکن است نیاز به گرمایش، سرمایش، یا هردوی آنها برای تغییر درجه حرات دمای هوای تامین شده که وابسته به موقعیت و کاربرد آنهاست، داشته باشند.

هواساز های کوچک ممکن است شامل  یک گرمکن سوخت-سوز یا یک اواپراتور تبریدی که مستقیما در مقابل جریان هوا قراردارد، باشند. مقاومت های حرارتی و پمپ های گرمایی می توانند به خوبی استفاده شوند.سرد سازی توسط تبخیر، در آب و هوای خشک امکان پذیر می باشد.
تامین آب داغ یا بخار داغ توسط دیگ بخار مرکزی:
دستگاه های هواساز برای محیط های تجاری شامل یک کویل می باشد که از چرخش جریان آب داغ یا بخار برای گرمایش و از چرخش آب سرد برای سرمایش بهره می برد. کویل ها عموما از لوله های مسی با فین های آلومینیومی یا مسی برای کمک به انتقال حرارت بهتر، ساخته می شوند. کویل های تبریدی همچنین از صفحاتی برای جمع آوری آب چکه ها بهره می گیرند.آب داغ یا بخار آب توسط یک دیگ بخار مرکزی تامین می گردد و آب سرد هم توسط یک چیلر مرکزی تامین می شود.

سنسورهای جریان برگشتی هوایی که به هواساز بر می گردد عموما برای  نظارت و کنترل دمای، هوای خروجی از کویل، به کار برده می شوند.این سنسورها  در اتصال با یک شیر سه راه موتوری مناسب هستندکه قبل از کویل قرار می گیرد و فرمان را از آنها دریافت می کند.

فیلترها – Filters

فیلتر کردن هوا، برای تامین هوایی تمیز و عاری از گرد و غبار برای ساکنین ساختمان حایز اهمیت است.این مهم می تواند از طریق پوشش های پلیسه دار Low-MERV، یا HEPA، یا الکترو استاتیک و یا استفاده از ترکیبی از این فنون صورت پذیرد.روش های فاز-گازی و اشعه ماورای بنفش هم می توانند مفید واقع شوند.

عموما در ابتدای هواسازها نصب می گردند تا تمامی اجزای هواساز را در محیطی تمیز نگه دارند. نسبت به درجه فیلترازسیون مورد نیاز، عموما فیلتر ها در دو محفظه یا بیشتر،  به صورت یک پانل نوع درشت که عملیات فیلتر کردن را در مقابل یک فیلتر کیسه ای نوع ریز، انجام می دهد، چیده می شوند. فیلتر پانلی دارای تعویض و تعمیر ارزانتری است، برای همین هم از فیلتر کیسه ای گران قیمت مراقبت می کند.

دوام  یک فیلتر ممکن است با بازبینی افت فشار، در فیلتر میانی،برای دبی حجمی  طراحی شده هوا، بررسی شود.این کار ممکن است به صورت چشمی، با استفاده از فشار سنج، یا توسط یک اخطار دهنده که این تفاوت فشار را به سیستم کنترل ساختمان اطلاع می دهد، صورت پذیرد. تعویض ناصحیح یک فیلتر سبب فروپاشی آن می گردد، همچنانکه نیروی فن بر روی آن اعمال می گردد سبب غلبه بر آن گردیده و نتیجه فروپاشی فیلتر است که باعث آلودگی هواساز و هوای دمیده شده به کانال ها می گردد.

رطوبت ساز – Humidifier

مرطوب سازی اغلبا در نواحی سرد سیر،که گرمایش پیوسته سبب وجود هوای خشک گردیده،و این خشکی باعث ایجاد کیفیت نامساعد هوا و الکتریسیته ساکن می گردد، لازم می باشد.

انواع مختلف رطوبت ساز ها ممکن است استفاده شوند:

·         تبخیری – Evaporative:هوای خشک از روی یک مخزن آب دمیده شده که سبب تخیر مقداری از آب می گردد. نرخ تبخیر می تواند توسط پودر کردن آب در جریان هوای خشک افزایش یابد.

·         بخار ساز – Vaporizer: بخار آب یا مه از طرف یک دیگ بخار به صورت مستقیم به جریان هوا دمیده می شود.

·         افشاننده مه – Spray Mist: آب توسط یک نازل یا وسایل مکانیکی دیگر، در شکل قطرات آب، افشانده می شود و توسط هوا منتقل می گردد.

·         ماورای صوت – Ultrasonic: یک حمام آب سرد در مسیر جریان هوا توسط یک دستگاه ماواری صوت برانگیخته شده و به شکل مه یا ذرات کوچک آب در می آید.

·         نمناک کردن – Wetted meduim: الیافی نرم در مسیر جریان هوا توسط آب تازه که از لوله ای فوقانی با مجموعه ای از روزنه های متوالی،سرریز شده،  نمناک نگه داشته می شوند.هنگامی که جریان هوا از میان این الیاف گذرد  آب را به قطرات بسیار ریز تبدیل می کند.این نوع از رطوبت سازها میتوانند سریعا مسدود شوند اگر که فیلتر ثانویه هوا در موعد مقرر تعمیر نگردد.

محفظه ی مخلوط شدن – Mixing Chamber

به منظور حفظ کیفیت هوای داخل ساختمان، هواساز ها عموما دارای قیودی برای اجازه ورود هوا از طریق خارج و هوای برگشتی از داخل ساختمان، هستند.در آب و هواهای معتدل، مخلوط کردن مقدار مناسب هوای سرد خارج با هوای گرم برگشتی  از داخل، برای رسیدن به دمای هوای  تحویلی دلخواه ، به کار گرفته می شود.یک محفظه مخلوط کن برای این منظور استفاده می شود، که دارای دمپرهایی برای کنترل نسبت هوای برگشتی به هواساز و هوای تازه ورودی از خارج به هواساز، می باشد.

دستگاه بازیابی حرارت – Heat Recover Device

یک دستگاه بازیابی حرارت که نوعی از مبدل های حرارتی هستند، ممکن است بر روی یک هواساز بین جریان هوای تامین شده و جریان هوای خروجی، برای ذخیره انرژی و افزایش ظرفیت نصب گردد.در اصل کار این دستگاه ها گرفتن سرما یا گرما از هوای خروجی، که از داخل ساختمان به هواساز برگشت داده می شود، و دادن این انرژی به هوای تازه ای است که وارد هواساز می شود.

این دستگاه ها عموما به صورت انواع زیر هستند:

·         مبدل های صفحه ای متقاطع – Cross Plate Heat exchanger: صفحات ساندویچی پلاستیک یا فلز با مجاری در هم پیچیده هوا.حرارت بین جریان های هوا از یک سمت صفحه به سمت دیگر آن منتقل می شود.صفحات با همدیگر دارای فواصل 4 تا 6 میلی متر هستند.این صفحات همچنین برای بازیابی سرما هم استفاده می گردند.بازیابی گرمادر این صفحات بازدهی بالاتر از 70% دارد.

·         چرخ گرما – Thermal Wheel: شبکه ای از فلز موجدار فین خورده که به آرامی می چرخد، و در دو جریان هوای متقابل عمل می کند، گرما را  آنچنان که هوای خروجی(برگشتی) از لابه لای شبکه عبور می کند در طی یک نیم چرخش، جذب کرده و در نیم چرخش دوم به جریان هوای تامین شده می دهد، این یک پروسه پیوسته است.همچنین برای بازیابی سرما هم استفاده می گردد.بازده این نوع بازیاب ها بیشتر از 85% است.همچنین چرخ هایی با پوششی هیدروسکپیک برای میسر ساختن انتقال حرارت نهان وخشکی و رطوبت، جریان های هوا، موجود می باشند.

·         کویل های چرخشی – Run-around coil: این سیستم ها یک حلقه لوله کشی ساده هستند،که شامل یک انتشار دهنده می باشند، این حلقه ، یک لوله فین خورده  در مسیر هوای خروجی را با یک لوله فین خورده در مسیر هوای تامین شده(ورودی)، متصل می سازد. هوای گرم خروجی، سیال سیار در این حلقه را گرم نموده سپس این سیال هوای تامین شده خنک را گرم می نماید. این سیستم برای پیش گرم کردن هوای تازه ورودی عموما استفاده می شود، اما همچنین برای پیش خنک کردن هوای ورودی زمانی که هوای خروجی از هواساز، از هوای محیط بیرون، خنک تر باشد، هم استفاده می گردد.بازده این سیستم ها بیشتر از 50% می باشد.

·         لوله گرما – Heat Pipe:در دو جریان متقابل هوا عمل می کند،از ماده سرد کننده محبوس، به عنوان رسانه انتقال گرما استفاده می کند.”لوله” متشکل از چندین لوله کوچک متصل به هم که در یک کویل نصب شده و از فین هایی هم برای انتقال حرارت بیشتر در آنها بهره گرفته شده است.گرما در یک طرف لوله توسط تبخیر ماده سرد کننده، جذب شده ودر طرف دیگر توسط میعان ماده سرد کننده رها خواهد شد.ماده سرد کننده چگالیده شده، توسط نیروی جاذبه به سمت اول لوله برای تکرار فرآیند، هدایت می شود.بازده این سیستم ها بالاتر از 65%است.

کنترل ها – Controls

کنترل ها برای تنظیم هر جنبه ای از هواساز ها ضروری هستند، به عنوان مثال نرخ جریان هوا،دمای هوای تامین شده، دمای هوای مخلوط شده، رطوبت، کیفیت.آنها ممکن است همانند ترموستات های خاموش/ روشن ساده باشند، یا بسیار پیچیده باشند،همانند سیستم های اتوماسیون ساختمان که به طور مثال از BACnet یاLonWorks استفاده می کنند.

اجزای یک کنترلر معمول، شامل سنسورهای دمایی، سنسورهای رطوبتی،کلید های تغییر وضعیت باد بند ها،سیستم های راه انداز،موتورها و نظارت گرها می باشد.

جداساز لرزش – Vibration isolators

دمنده های یک هواساز می توانند ارتعاشاتی قابل توجه خلق کنند و این نویز و ارتعاشات میتواند توسط سیستم کانال کشی به ساکنین ساختمان انتقال پیدا کند.برای جلوگیری از این، از جداساز های لرزش(قطعاتی انعطاف پذیر)  که معمولا بدون واسطه قبل و بعد از هواساز ها درون کانال  و همچنین اغلب بین بدنه فن ودستگاه هواساز قرار می گیرند، استفاده می شود. پارچه برزنت و موادی همانند این به هواساز اجازه می دهد ارتعاش داشته باشد در صورتی که لرزش کمتری را به سیستم کانال کشی منتقل می کند.

قسمت فن بعلاوه می تواند توسط قرار گرفتن بر روی یک تعلیق فنری از بقیه هواساز جدا گردد،که این میزان انتقال لرزش از کف را تخفیف می دهد.

 

دستگاه هواساز با کویل آبگرم:

دستگاه هواساز با کویل آبگرم شامل یک دستگاه فن سانتریفیوژ می باشد که هوای موجود در فضا را مکش نموده و پس از فیلتراسیون هوای آن را با عبور از روی کویل DX و کویل ابگرم بنا به نیاز در تابستان و زمستان سرد و گرم نموده و از طریق کانال کشی موجود از طریق دریچه ها در فضا پخش می کند. لازم به توضیح است که آبگرم موجود جهت کویل آبگرم از طریق موتورخانه مرکزی یا پکیج آبگرم موجود در واحد تامین می گردد.                                                             لازم به ذکر است که دستگاه مذکور قابلیت نصب به صورت افقی و عمودی را دارا می باشدکه برای فضاهای کوچک عموما دستگاه به صورت افقی در داخل سقف کاذب نصب می شود.

موتور فن General Electric چند سرعته بدون تسمه از نوع Direct Drive

دستگاههای 5/7 تن به بالا تسمه ای هستند

سیستم کنترل مجهز به تاخیر زمانی

قابلیت نصب افقی، عمودی هواساز در هر فضا مانند کمد، سقف کاذب و...

تست فشار بر روی کویل ها تا 450psi

شاسی و کابین هواساز از نوع استیل گالوانیزه با روکش اپوکسی

دارای دو تشتک مجزای تخلیه آب جهت حالت های افقی و عمودی

 

محاسبات بار حرارتی، محاسبات بار برودتی، هواساز، کانال کشی،

در این مطلب به خلاصه ای از اعداد و ارقام مربوط به مقدار هوای تازه مورد نیاز که اغلب بیشترین کاربردها را دارد اشاره می شود :

حداقل هوای تازه مورد نیاز بر اساس ASHRAE 62-1989 :

- دامنه کلی : 15 الی 60 CFM به ازای هر نفر

- رایج ترین دامنه کاربردی برای اغلب فضاها : 15 الی 20  CFM به ازای هر نفر

- اماکن آزاد برای مصرف دخانیات  : 60 CFM به ازای هر نفر

- حداقل هوای تازه برای توالت ها ( که منظور از هوای تازه در این مورد هوای مورد نیاز برای تخلیه مکانیکی است ):

50 CFM به ازای هر توالت

2 CFM به هر فوت مربع

 10 بار در ساعت بر حسب حجم فضا

- حداقل هوای تازه برای اتاق ها و پست های برق :

2 CFM به ازای هر فوت مربع

10 بار در ساعت بر حسب حجم فضا

5 CFM به ازای هر کیلو ولت آمپر

- حداقل هوای تازه برای اتاق های تاسیسات مکانیکی :

2 CFM به ازای هر فوت مربع

10 CFM به ازای هر اسب بخار توان تجهیزات منصوبه

8 CFM به ازای هر BHP ظرفیت دیگ برای هوای حاصل از احتراق

سیستم گرمایش از کف

مقدمه: سیستم حرارتی گرمایش از کف که انتقال حرارت به صورت تشعشعی (تابشی) سهم زیادی در فرآیند گرمایشی آن دارد، درمقایسه با سایر سیستمهای حرارتی نه تنها در صرفه جویی و بهینه سازی مصرف انرژی بلکه در مقوله رفاه و آسایش ساکنان ساختمان ها دارای نقاط قوت بسیاری می باشد. در سالهای اخیر، سیستم گرمایشی از کف در کشورهای اروپائی و آمریکا بسیار متداول شده است و دلیل این گسترش روزافزون بهینه بودن مصرف انرژی، توزیع یکسان گرما در تمامی سطح و فضا و دوری از مشکلات موجود در سایر روش ها ، به عنوان مثال سیاه شدن دیوارها، گرفتگی و پوسیدگی لوله ها و… می باشد. استفاده از روش گرمایش از کف جهت گرمایش محل سکونت از دیرباز به طرق مختلف انجام می گرفته است. بطوریکه رومی ها زیر کف را کانال کشی کرده و هوای گرم را از آن عبور می دادند و کره ای ها دود حاصل از سوخت را قبل از اینکه از دودکش عبور کند از زیر کف انتقال می دادند. در سال 1940 نیز فردی بنام سام لویت برای این منظور لوله های آب گرم را در زیر کف قرار داد. درکشور ایران نیز درمناطق کوهستانی و سردسیر ازجمله آذربایجان این روش مورد استفاده قرار می گرفته، که بیشترین مورد استفاده آن درحمام ها بود.

به طور کلی سه نوع روش گرمایش از کف موجود است:

1. گرمایش با هوای گرم
2. گرمایش با جریان الکتریسیته
3. گرمایش با آب گرم

به دلیل اینکه هوا نمی تواند گرمای زیادی را درخود نگاه دارد روش هوای گرم در موارد مسکونی چندان به صرفه نیست و روش الکتریکی نیز فقط زمانی مقرون به صرفه است که قیمت انرژی الکتریکی کم باشد.درمقایسه با دو روش ذکر شده، سیستم گرمایش با آب گرم ( هیدرولیک) مقرون به صرفه تر و خوشایندتر می باشد. بدین خاطر سالهای متوالی در سراسر دنیا مورد استفاده قرار گرفته است.
روش گرمایش از کف به عنوان راحت ترین، سالم ترین وطبیعی ترین روش برای گرمایش شناخته شده است. همانطور که افراد دریک روز سرد زمستانی توسط تشعشع خورشید احساس گرما می نمایند دراین روش نیز گرما را بوسیله انتقال حرارت تشعشعی(تابشی) از کف دریافت می کنند و یقیناً احساس آسایش بیشتری خواهند نمود. در این سیستم گرمایشی معمولاً دمای آب گرم موجود در لوله های کف خواب بین 30 تا60 درجه سانتی گراد می باشد که درمقایسه با سایر روشهای موجود، که دمای آب بین 54 تا 71 درجه سانتی گراد است، 20 تا40 درصد در مصرف انرژی صرفه جوئی می شود. در ساختمان هائی که دارای سقف بلند می باشند استفاده از سیستم گرمایش از کف باعث کاهش مصرف انرژی و صرفه جوئی در مصرف سوخت می شود، به این خاطر که در سایر روشها (مانند رادیاتور و بخاری) هوای گرم در اثر کاهش چگالی سبک شده و به سمت سقف می رود و اولین جائی را که گرم می کند سقف می باشد (این موضوع به طور واضح درسمت چپ شکل زیر مشخص می باشد). به علت بالا بودن دمای هوا در کنار سقف میزان انتقال حرارت آن به سقف از هرجای دیگر بیشتر است و این عامل باعث اتلاف مقدار زیادی انرژی می شود.
در روش گرمایش از کف ابتدا قسمت پائین که مورد نیاز ساکنین است گرم می شود وهوا با دمای کمتری به سقف می رسد، که این یکی از مزایای اصلی این سیستم می باشد. یکی دیگر از مزایای استفاده از روش گرمایش از کف که امروزه بسیار مورد توجه واقع می شود آسایش و راحتی افراد می باشد، به طوریکه آسایش و راحتی فرد در محل سکونتش بدون اینکه از هر بابت دارای محدودیت باشد فراهم می شود. در نظر بگیرید که بدن شما در یک اتاق بگونه ای گرم شود که شما در هنگام استراحت هیچگونه هوای گرمی را استنشاق نکنید وتنفس شما بسیار ملایم صورت گیرد، این بهترین روش گرم کردن در یک آپارتمان و یا یک منطقه صنعتی است. همه اعضای بدن شما بخصوص پا که بیشترین فاصله را با قلب دارد همیشه گرم خواهد ماند و این برای انسان بسیار مطلوب خواهد بود.
همانگونه که قبلاً اشاره شد در گرمایش بوسیله رادیاتور یا بخاری دمای قسمت پائین اتاق سردتر از بالای آن می باشد که این حالت برای کودکان که دارای اندام کوچکی هستند ناخوشایند است، بطوریکه افزایش البسه آنها برای جلوگیری ازبیماری، آزادی کودکانه آنها را محدود می کند. سیستم گرمایش از کف برخلاف رادیاتور که هوای محل سکونت را به دلیل گرمای بیش ازحد خشک می کند،رطوبت را درحد متعادل نگه می دارد. همانطور که می دانید بیشتر افراد از کثیف شدن دیوارها و محیط زندگی در اثر استفاده ازمنابع گرمایی همچون بخاری و رادیاتور احساس نارضایتی می کنند. از آنجا که درسیستم گرمایش از کف جریان هوا به آرامی از پایین به بالا می باشد بنابراین دیوار ها پاکیزه می مانند. همین امر در مورد افرادی که دارای آلرژی (حساسیت) هستند بسیار مورد اهمیت است زیرا که محیط زندگی عاری ازهرگونه محرک خواهد شد. استفاده از این سیستم در مکانهایی همچون آشپزخانه و حمام که کف آنها معمولاً خیس و مرطوب است مناسب بوده و باعث خشک شدن کف می شود. مسئله مهم دیگر اینکه در این روش رطوبت زمین که دربعضی ازمنازل منجر به بروز بیماریهای مفصلی می شود ازبین رفته و باعث کاهش درد بیماران مبتلا به ناراحتی هایی از قبیل رماتیسم خواهد شد.
همچنین از رطوبت دیوارها و کپک زدن آن که شکل خوشایندی ندارد جلوگیری می شود و دیگر اینکه در این سیستم جایی برای رشد و تکثیر حشرات موزی وجود ندارد. یکی دیگر از فواید سیستم گرمایش از کف این است که دیگر فضای منزل یا محل کار توسط دستگاههای رادیاتور و بخاری اشغال نمی شود و به همین منظور آزادی بیشتری در تغییر دکوراسیون محل زندگی خواهید داشت. شاید به نظر آید که به هنگام نصب سیستم کف خواب دیگر نمی توانید پوشش مورد علاقه تان را برای کف انتخاب کنید! ولی این طور نیست. مطمئن باشید که شما می توانید برای پوشش کف منزل خود از هر نوع مصالحی ازجمله سنگ، سرامیک، کاشی پارکت چوب وفرش نیز استفاده کنید بدون اینکه تأثیری درگرمای مطلوب محیط شما بگذارد. یکی دیگر از مزایای استفاده از سیستم گرمایش از کف در روشهای ذوب برف می باشد بطوریکه از این روش برای ذوب یخ یا برف موجود در پیاده روها، لنگرگاههای بارگیری، جاده ها، ورودی ساختمانها و بیمارستانها، باند فرود هواپیما و زمینهای ورزشی از جمله زمین فوتبال وغیره که دسترسی آسان و سریع به محل الزامی است می توان استفاده کرد. بطوریکه این روش علاوه برکاهش هزینه های برف روبی و نمک پاشی، در حفظ ساختار موارد گفته شده بسیار موثر خواهد بود.
در حدود ۱۷۰۰ سال پیش در امپراتوری روم باستان سیستم گرمایش از کف بعنوان یک روش تامین حرارت مطلوب مورد استفاده واقع می گردید.
نمایی از اجرای سیستم گرمایش از کف

● فواید استفاده از سیستم گرمایش کفی
۱) آسایش و آرامش در بالاترین حد ممکن: درجه حرارت ثابت و دائمی درکلیه طول زمستان در نزدیکی کف ساختمان و در محلی که شما قرار دارید وجود خواهد داشت . این حالت بسیار دلپذیری است که محیط اطراف پا گرم بوده و هوای مورد تنفس گرمای زیادی نداشته باشد. پروفیل دمایی سیستم گرمایش کفی به پروفیل ایده آل بسیار نزدیک است، گرما به آرامی از کف به سمت سقف منتشر می شود، پای گرم و سر خنک، به سلامت کمک می کند.

۲) ثابت بودن حرارت: بعلت جرم بسیار پوشش کف ساختمان در صورت هر گونه قطع برق و یا عوامل دیگر که باعث توقف حرارت دهی مرکزی باشد ، مدت زمان سرد شدن آپارتمان بسیار طولانی تر از سایر روشها می باشد . در این سیستم ابتدا مدت زمانی طول می کشد تا کف زمین به درجه حرارت مطلوب برسد ، ولی پس از گرم شدن این حرارت به صورت باثبات تری در طول مدت زمستان مورد استفاده قرار خواهد گرفت .
۳) سبکی وزن ساختمان، افزایش ارتفاع اتاقها: بعلت استفاده از یکنوع لوله با سایز پائین و همچنین حذف عبور لوله های تاسیساتی از روی یکدیگر ( که عموما باعث بالا آمدن کف واحدها و پر کردن کف در زمان ساخت می شود ) ضخامت پوشش به مقدار زیادی کاهش می یابد. این امر ضمن کم کردن وزن ساختمان ( و در نتیجه استقامت بیشتر آن ) موجب افزایش ارتفاع سقف واحدها نیز می گردد.
۴) صرفه جویی در مصرف سوخت: بعلت تماس مستقیم افراد با منبع گرمایش درجه حرارت اتاق در درجات پائین تری تنظیم می گردد. این امر موجب صرفه جویی ۲۵ الی ۴۰ درصد در مصرف سوخت خواهد شد .
۵) آزادی عمل در دکوراسیون داخل منزل: بعلت قرار گرفتن این سیستم در داخل کف زمین اثاثیه را میتوان در هر گوشه از ساختمان قرار داد . این امر بخصوص در واحدهای کوچکتر و اتاق خوابهای بافضای محدود ، ملموس تر خواهد بود .
۶) هوای پاکیزه تر و خشک نشدن هوا: در سیستم رادیاتوری ، عموما هوای اتاق خشک می شود . در بسیاری از موارد با قرار دادن کتری آب به روی رادیاتور سعی در افزایش رطوبت اتاق می شود . این مشکل در سیستم گرمایش کفی نمودی نخواهد داشت .
۷) تمیزی دیوارها و اثاثیه منزل: بعلت سیکل گردش هوای داغ در زمان استفاده از رادیاتور عموما دیوارهای بالای رادیاتور بمرور زمان سیاه شده و دوده را بخود جذب می نماید . در سیستم گرمایش کفی ویرسبو این مشکل برطرف شده و دیوارها وسایر لوازم در طول زمان سیاه نخواهد شد .
۸) افزایش ارزش منزل: استفاده از سیستم گرمایش کفی ویرسبو موجب افزایش ارزش منازل می شود اگر چه نصب این سیستم از لحاظ هزینه تفاوت چندانی باسیستم حرارت بتوسط رادیاتورهای مرغوب ندارد ، ارزش افزوده آن برای ساختمان بسیار بیشتر خواهد بود .
۹) استفاده از منابع حرارتی مختلف: سیستم گرمایش کفی ویرسبو می تواند از منابع مختلفی برای تامین گرمایش استفاده کند . موتور خانه ، پکیچ و حتی حرارت خورشیدی می توانند در این سیستم مورد استفاده قرار گیرند .
۱۰) خشک تر باقی ماندن زمینهای مرطوب و یا خیس: در صورت نصب سیستم گرمایش کفی ویرسبو در محلهای مانند آشپزخانه ، سرویسهای بهداشتی و زیر زمین ، در صورت خیس شدن کف این محلها بعلت شستشو بسرعت خشک خواهد شد .
● روشهای کنترل دما در سیستم گرمایش کفی:
ـ سیستم کنترل دمای بصورت دست
ـ سیستم کنترل دمای اتوماتیک بصورت مکانیک
ـ سیستم کنترل دمای اتوماتیک بصورت برقی
▪ سیستم کنترل دمای بصورت دست
در این سیستم با استفاده از شیرآلات قطع و وصل متصل شده به خروجی های هر کلکتور،در جعبه مربوطه، امکان کنترل منطقه های حرارتی به صورت دستی امکان پذیر می گردد.از مزایای این سیستم، اقتصادی بودن و ساده بودن سیستم کنترلی، میتوان اشاره نمود.
سیستم کنترل دمای اتوماتیک بصورت مکانیک
در این سیستم با استفاده از نصب شیرآلات گرمایش کفی در داخل دیوار هر فضایگرمایشی، از طریق تنظیم ترموستات حرارتی نصب شده بر روی شیر گرمایش کفی داخل دیوار، دمای محیط مریوطه به صورت مکانیکی و اتوماتیک کنترل می گردد.در این روش داخل جعبه شیر گرمایشی، شیر تخلیه هوا نیز پیش بینی شده است.
▪ سیستم کنترل دمای اتوماتیک بصورت برقی
در این سیستم شیرهای برقی که به حس گرهای الکتریکی در هرمحیط به طورجداگانه وصل شده اند، فرمان قطع و وصل هرمدار حرارتی را دریافت نموده و عملیات تنظیم خودکار هر محیط را انجام می دهند.امکان دیگری همانند، دبی سنج و یا دماسنج نصب شده بر روی هر خروجی وورودی کلکتور امکان کنترل های مختلف و متنوعی را برای کاربر ممکن می سازد.سیستم اتوماتیک برقی پایپکس کاملترین روش کنترلی دمائی فضای گرمایش کفی می باشد.
انواع منبع تامین کننده حرارتی ممکن جهت سیستم گرمایشی از کف:
سیستمهای گرمایش از کف همانند سیستم رادیاتور قابلیت اتصال به انواع منابع تامین کننده حرارتی را دارا میباشند. ولی با توجه به راندمان بالای گرمایش کفی دمای مورد نیاز به بیشتر از ۵۰ درجه نمیرسد. از طرف دیگر دمای مورد نیاز سیستم آبرسانی حد اقل ۶۰ درجه می باشد. در نتیجه در ساختمانی که از گرمایش کفی استفاده می کند نیاز به دو مدار با درجه حرارت متفاوت ضروری است که به روشهای ذیل ممکن می باشد:
ـ استفاده از پکیج
ـ استفاده از موتورخانه با ۲ دیگ  آب گرم
ـ استفاده از موتورخانه با یک دیگ ٖآبگرم و مبدل حرارتی
ـ استفاده از موتورخانه با یک دیگ آب گرم و الکترو والو با مدار بای پاس
مدل سازی اتلاف گرمای سیستم گرمایش کف با استفاده از یک مدل دو بعدی متصل به زمین:
گزارش حاضر، یک مدل شبیه سازی دو بعدی از اتلاف گرما و حرارت را توسط یک ورقه روی پایه، برای سیستم حرارتی کفی، معرفی می کند. وظیفه این سیستم مدل سازی تأثیر آرایش و شکل کف پی ساختمان در کارایی سیستم گرمایش است. این مدل می تواند برای طراحی خانه های دارای پتانسیل مناسب برای سیستم حرارتی کف با توجه به اتلاف گرما از طریق شکل و ترکیب کف و پی ساختمان، استفاده شود.
بررسی ها نشان می دهد که برای یافتن میزان دقیق اتلاف گرما به زمین، مدل متحرک سیستم کف مهم است اما مهمتر از آن، تأثیر بسزایی است که پی ساختمان در اتلاف انرژی ساختمان ها که توسط سیستم حرارت کفی گرم می شوند، دارد. نتیجه این مدل سازی می تواند در طراحی خانه هایی با سیستم حرارتی کفی لحاظ گردد.

مدل شبیه سازی انرژی ساختمان
مدل سازی اتلاف گرمای سیستم گرمایش کف می تواند در یک مدل شبیه سازی شرایط حرارتی یک اتاق با گرمایش کف استفاده شود. بدین منظور مدل انتقال گرما را با خصوصیات مواد ثابت و پایدار مد نظر می گیرند. دیوارها، سقف، کف و پنجره ها با استفاده از یک متر حجمی کنترل محدود با یک طرح تهویه مجازی، مدل سازی می شوند. در این مدل، سیستم تهویه یک سیستم متعادل ساده است که دارای بازیافت گرما می باشد. اطلاعات آب و هوای ساعت به ساعت (اندازه گیری شده یا از یک طرح منبع سالانه) نیز به عنوان ورودی استفاده می شود.
بدین ترتیب، مدل در یک برنامه شبیه سازی با مدل هایی برای دیوارها،( شامل توضیح داخلی تشعشعات خورشیدی)، سقف، کف، تهویه، اتاق و اطلاعات آب و هوا با نام
پیش بینی دقیق جریان گرما و حرارت نشان دهندۀ این مطلب است که ساختمان های بزرگ می توانند به خوبی بعنوان مدل قرار داده شوند که این کار بر پایه ویژگی بعد آنها استوار می باشد. علاوه بر این بهتر است که شبیه سازی دینامیکی حرارت در لوله های گرمکن کف برای محاسبۀ دقیق اتلاف گرما به زمین، در صورتیکه هم میانگین دقیق و هم ماکزیمم جریان گرما نیاز باشد، استفاده گردد. معمولاً مقدار متوسط حرارت کف گرم شده نیاز است.

اما تخمین این مقدار دشوار می باشد زیرا این مقدار به لیست طویلی از فاکتورها وابسته است که شامل میزان مصرف انرژی خانه و مقاومت حرارتی بین سیستم گرمایی کف واتاق می باشد که حتی اشتباهات کوچک در این تخمین باعث ایجاد تفاوت های بزرگ در اتلاف گرمای پیش بینی شده به زمین می گردد. مدل استفاده شده در این مقاله می تواند برای مدل سازی تأثیر پی و ساختمان کف در مصرف انرژی و اتلاف گرما به زمین توسط اتصال مدل کف به یک اتاق سنجیده و استفاده شود. با استفاده از این مدل جامع، شبیه سازی دینامیکی اتاق و سیستم گرمایی کف قابل اجرا می باشد. در این مدل تأثیر عایق در ساختمان کف و پی در مصرف انرژی خانه مهم نشان داده شده است. اما اِشکال مدل این است که کند بوده و به تعداد داده های زیادی نیازمند است. در هر حال این مدل می تواند به عنوان گامی به طرف اجرای سیستم های گرمکن کف قلمداد گردد.

تاریخچه سیستم گرمایش کفی
سیستم گرمایش کفی در جهان جدید نمی باشد و بصورت بسیار ابتدایی و ساده مورد استفاده قرار می گرفته است .در واقع برای اولین بار گرمایش کفی در حدود 60 سال بعد از میلاد یعنی روم باستان مورد استفاده قرار گرفته است.
رومیان با سوزاندن چوب و ایجاد گازهای متشعل و عبور دادن این گازها از کانالهای هوایی موجود در کف ساختمان اقدام به گرم کردن کف منازل خود می کردند . این روش مدتهای مدیدی مورد استفاده قرار گرفته است.
هم اکنون نیز همین سیستم گرمایشی مورد استفاده قرار می گیرد با این تفاوت که نحوه عمل مقداری تغییر کرده است و بجای گاز داغ از آب گرم و بجای کانالها از لوله های مخصوص استفاده می کنند.
امروزه با پیشرفت تکنولوژی هزینه نصب سیستم گرمایش کفی کاهش یافته است و با استفاده از لوله های PEX دیگر مشکلات مربوط به لوله های مسی وفلزی و پلی بوتیلن را نخواهیم داشت .
لوله های پلی بوتیلن (PB) مدتها در این روش مورد استفاده قرار می گرفت اما بدلیل وجود مشکلاتی مانند نشتی آب، کم کم جای خود را به لوله های جدید تر دادند .
امروزه لوله های پلیمری جدیدی بنام تجاری PEX که از جنس پلی اتیلن مشبک شده می باشند مورد استفاده قرار می گیرند. که مانند لوله های PBنصب آنها بسیار آسان خواهد بود اما بخاطر ساختار مشبک آن خواص بهتری از خود نشان می دهند و مشکلات لوله های پلی بوتلین را ندارند .
لوله های PEX برای اولین بار در سال 1971 توسط شرکت ویرسبوی سوئد تولید و به جهانیان عرضه شد . این لوله ها بعد از مدت کوتاهی توانستند جایگزین لوله های قبلی شوند. هم اکنون شرکت ویرسبو سوئد بزرگترین طراح و مجری سیستم گرمایش کفی در تمام جهان می باشد.
از سال 1990 تولید تولید این لوله در آمریکا آغاز شد و هم اکنون بیش از 50% از تمام سیستمهای گرمایش کفی بکار رفته در این کشور از لوله های PEX ویرسبو استفاده می کنند .
FHSim برای شبیه سازی گرمکن کف، بکار گرفته می شود. با استفاده از این برنامه، گرمکن کف، می تواند جزئیات به مصرف انرژی و اتلاف گرما به زمین را مشخص سازد. بعلت سیکل گردش هوای داغ در زمان استفاده از رادیاتور عموما دیوارهای بالای رادیاتور بمرور زمان سیاه شده و دوده را بخود جذب می نماید . در سیستم گرمایش کفی ویرسبو این مشکل برطرف شده و دیوارها وسایر لوازم در طول زمان سیاه نخواهد شد . PBنصب آنها بسیار آسان خواهد بود اما بخاطر ساختار مشبک آن خواص بهتری از خود نشان می دهند و مشکلات لوله های پلی بوتلین را ندارند . PEX دیگر مشکلات مربوط به لوله های مسی وفلزی و پلی بوتیلن را نخواهیم داشت .

لوله های پلی بوتیلن (PB) مدتها در این روش مورد استفاده قرار می گرفت اما بدلیل وجود مشکلاتی مانند نشتی آب، کم کم جای خود را به لوله های جدید تر دادند

دیگ فولادی یا مسی

انتخاب دیگ بخار و دیگ آبگرم

امروزه مهندسانی که برای صاحبان ساختمانها کار می کنند در هنگام انتخاب دیگ های گرمایش آب تاسیسات ساختمانها گزینه های متنوعی را در اختیار دارند. این گزینه ها انواع دیگ های قطعاتی چدنی، دیگ با لوله های فولادی اعم از لوله های آتش یا آب، دیگ با لوله های پره دار مسی و دیگ های چگالشی را در بر می گیرد. تمام این انواع مختلف امروزه در پروژه های ساخت و ساز بکار برده می شوند.

با وجود این همه تنوع انتخاب، یک مالک و یا مهندس طراح تاسیسات ساختمان ممکن است با آخرین ویژگی های عرضه شده در طراحی دیگ ها آشنایی نداشته و یا نتواند براحتی با مدل هایی که کاملا امتحان خود را در بازار پس نداده اند کنار بیاید. بسیاری از مالکان و مهندسان با مدل های خاصی از دیگ ها آشنایی دارند و یا برنامه های نگهداری خود را حول نوع خاصی از دیگ ها طرح ریزی کرده اند. چه بسا این گونه افراد برای پروژه های جدید و یا برنامه های اصلاح دیگ های موجودشان چیزی به نام تغییر مدل دیگ ها را به حساب هم نمی آورند.

دیگ فولادی یا مسی؟

هنگامیکه مهندسی شروع به فکر کردن در باره نوع دیگ جهت استفاده در پروژه خاصی می کند، نتیجه ای که نهایتا حاصل می شود انتخاب دیگ فولادی به جای دیگ مسی است. با وجودیکه دیگ های قطعاتی چدنی و دیگهایی که مبدل های حرارتی فولاد ضد زنگ در آنها بکار رفته است هم اکنون در بازار موجود بوده و در برخی پروژها مورد استفاده قرار می گیرند، با این حال انتخاب دیگ فولادی همچنان انتخاب برتر محسوب می شود. درک تفاوت های طراحی دیگ با لوله های فولادی و دیگ با لوله های مسی از نظر کاربرد مناسب این مدل ها در تاسیسات حائز اهمیت است.
کاربرد دیگ های دارای لوله های فولادی مدتها قبل از دیگ های با لوله مسی شروع شده و محدوده تنوع مدلهای آن بسیار وسیع تر می باشد و انواع دیگ با لوله های آتش، با لوله های آب، با لوله های آب انعطافی (فلکس تیوب) و با لوله های آب مایل را در بر می گیرد.در اکثر کاربردهای گرمایش آب در تاسیسات تجاری استفاده از دیگ های دارای لوله های انعطافی و لوله های آب مایل نسبت دیگ های دارای لوله های آتش رایج تر است.
اکثر مدل های لوله انعطافی دارای 5 فوت مکعب سطح گرمایش هستند. زیاد بودن مقدار سطح گرمایش تنها معیار برخی از مهندسان در انتخاب دیگ پروژه می باشد. اما سنجش توان یک دیگ تنها بر اساس میزان فوت مکعب سطح گرمایش امروزه دیگر یک نرم کاری قدیمی محسوب می شود. این نوع سنجش سالها پیش، زمانی که ذغال سنگ و گازوئیل و مازوت سوخت اغلب دیگ ها بودند و وجود سطح گرمایش اضافی برای مقابله با رسوب گیری ناشی از این سوخت ها اهمیت زیادی داشت ابداع شده است، معیار سنجش مذکور این موضوع را که آیا طراحی دیگ قادر به جذب یکنواخت حرارت در تمام سطح لوله دیگ می باشد یا خیر در نظر نمی گیرد.
دیگ های مسی در اواخر دهه 1940، پس از جنگ جهانی دوم به بازار آمدند. برای اکثر مهندسان سالها طول کشیده است تا دیگ های لوله مسی را بر دیگ های لوله فولادی ترجیح دهند. مهندسان تاسیسات بزرگ احساس می کنند که دیگ های لوله مسی تنها از نظر پایین بودن قیمت بهترین انتخاب برای موتورخانه محسوب می شوند نه بهترین گزینه از جمیع جهات.
دیگ های لوله مسی در حدود 25 تا 30 % از مدل های دیگ با لوله انعطافی ارزانترند. پایین تر بودن قیمت اولیه دیگ های لوله مسی بطور خودبخودی نزد تعدادی از مهندسان به معنای کمتر بودن قابل ملاحظه طول عمر دیگ تلقی شده است. اما بسیاری دیگر نیز بر این باورند که دیگ های لوله مسی با لوله پره دار امروزه بهترین انتخاب برای ساختمانهای تجاری می باشد. پایین تر بودن قیمت اولیه و تقاضا برای راندمان های بالاتر، انعطاف پذیری در انتخاب گزینه های تخلیه دود احتراق ، و نیاز به فضای نصب کوچکتر سبب گرایش بازار به سمت دیگ های لوله مسی شده است.

دمای آب برگشتی :
در هنگام انتخاب و نصب هر نوع دیگ آب گرم در سیستم، دمای آب برگشتی باید در نظر گرفته شود. دمای برگشت آب گرم سیستم تهویه مطبوع کلید کاربرد هر نوع دیگی در سیستم محسوب می شود. دیگ و آب گرم به یکدیگر وابسته اند. البته این نکته بدیهی به نظر می رسد. اما بروز اشکالات در سیستم و خرابی دیگ اغلب در مواردی رخ می دهد که دیگ استفاده شده با سیستم تهویه مطبوع سازگاری ندارد. راندمان دیگ به دمای آب برگشتی و بار دیگ بستگی دارد.
دمای آب برگشتی دیگ های غیر چگالشی باید بین 130 تا 140 درجه سانتیگراد باشد تا از تقطیر گازهای تنوره جلوگیری شود. تقطیر باعث خرابی دیگ و کوتاه شدن عمر مفید آن شده و به بروز اشکال در برنامه های نگهداری و تعمیرات منجر می شود. اگر طراحی سیستم به حد کافی بالا بودن درجه حرارت آب برگشتی را تا حدی که از تقطیر جلوگیری کند تضمین ننماید، دیگ های دارای لوله فولادی و یا مسی دچار خرابی می شوند. در صورت پایین بودن دمای آب برگشتی بایستی نسبت به مواردی از قبیل سیستم های پمپاژ آب گرم ، ذوب کردن برف ، و تنظیم دریجه هوای خارج (outdoor air reset) توجه کافی مبذول گردد تا از بالاتر بودن دمای آب برگشتی نسبت به نقطه شبنم گازهای تنوره اطمینان حاصل شود.
دیگ های چگالشی یک انتخاب عالی برای سیستم های پمپاژ منابع آب گرم می باشند زیرا دمای آب برگشتی در این سیستم ها از سیستم های دیگر کمتر است. دمای آب برگشتی در این سیستم ها در حدود 60 درجه سانتیگراد است ، که برای دیگ های چگالشی مطلوب است. راندمان دیگ های چگالشی با پایین آمدن دمای آب برگشتی بهبود می یابد.

          

منحنی های راندمان دلیل مناسب نبودن دیگ های چگالشی برای سیستم هایی که درجه حرارت آب برگشتی آنها بالاتر از 140 درجه است را نشان می دهند. دیگ چگالشی در دماهای بالاتر آب برگشتی به راندمان بالای خود نمی رسد و سرمایه گذاری بیشتر نیز در این مورد توجیهی ندارد. اما اگر یک راهبرد کنترل بار مبنا طراحی شود، بطوریکه دیگ های چگالشی قادر به تامین گرمایش مجدد با استفاده از مزیت بالاتر بودن دمای آب برگشتی در ایام تابستان بوده و دیگ های غیر چگالشی نیز در ایام زمستان قادر به تامین دمای بالاتر آب باشند، در این صورت استفاده از دیگ های چگالشی که قیمت اولیه بالاتری دارند ممکن است مقرون به صرفه باشد.
ظرفیت سیستم یکی از ملاحظات مهم در تصمیم گیری برای انتخاب دیگ محسوب می شود. محدوده سایز دیگ های با لوله فولادی از 400 تا 2100Mbtuh را در بر می گیرد. در مورد پروژه های بزرگ، استفاده از یک یا دو دیگ با لوله فولادی ممکن است عملی تر باشد تا بکارگیری یک مجموعه مرکب از چندین دیگ با لوله مسی. در صورت استفاده از چندین دیگ لوله مسی، سیستم آب داغ باید برای چیدمان پمپاژ اولیه- ثانویه طراحی شود.
اگر وجود گزینه های انعطاف پذیر تخلیه دود احتراق سیستم مورد نیاز باشد باید از دیگ لوله مسی استاندارد با راندمان بالاتر، یعنی راندمان تقریبا 85% و حتی از دیگ چگالشی با راندمان 98% برای پروژه استفاده شود. در اینجا هم برای اطمینان خاطر از اینکه دیگ در سیستم آب گرم موتورخانه قادر به رسیدن به حداکثر راندمان خود می باشد تحلیل دقیق شرایط سیستم مورد نیاز است. دیگ های چگالشی باید در طراحی سیستم هایی گنجانده شوند که تقطیر در آنها صورت می گیرد، و دیگ

های غیر چگالشی نیز باید در سیستم هایی که دمای آب برگشتی آنها زیاد است استفاده شوند.
فضای نصب مورد نیاز دیگ های با لوله مسی کمتر از فضای مورد نیاز دیگ های لوله فولادی است. بنابراین اگر فضای مکانیکی موجود برای نصب دیگ محدود باشد انتخاب دیگ با لوله مسی مطلوبتر خواهد بود. چندین طرح مختلف چیدمان دیگ باید مورد ارزیابی قرار داده شود تا مشخص شود که کدام چیدمان دیگ به حداقل فضای نصب نیاز دارد.

      

برای تصمیم گیری در مورد انتخاب نوع دیگ، مهارت کارکنان تعمیرات و نگهداری باید مد نظر قرار داده شود. همچنین وجود نمایندگی محلی سازنده دیگ نیز حائز اهمیت می باشد. ساده بودن طراحی سیستم کلید توانایی کارکنان تعمیرات و نگهداری برای فهم و نگهداری صحیح دیگ می باشد. تصفیه شیمیایی آب برای موفقیت عملکرد دیگ ها و سیستم های آب گرم از اهمیت حیاتی برخوردار است. ورود آب جبرانی خام به سیستم بایستی از لحاظ سختی اندازه گیری شود تا از صحیح بودن تصفیه آب اطمینان حاصل شده و اپراتور از طریق سیستم هشدار دهنده از نشتی های اضافی سیستم مطلع گردد. تصفیه نامناسب آب یکی از علت های اصلی خرابی دیگ ها است. دبی جریان آب گرچه برای تمام دیگ ها مهم است اما برای دیگ های لوله مسی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. دیگ نباید بدون دبی جریان آب کار کند و بدین منظور باید از ادوات کنترلی لازم استفاده شود.
دیگ های بزرگ با لوله فولادی معمولا به سیستم کنترل خودکار تعدیل کننده مشعل مجهزند. دیگ های کوچک لوله مسی عموما دارای سیستم کنترل 2 تا 4 مرحله ای هستند. در مورد سیستم های مرکبی که از چند دیگ لوله مسی تشکیل شده اند ، نوعا باید از کنترل کننده خودکار توالی عملیات استفاده شود تا قابلیت بی بار کردن خودکار مورد نیاز سیستم را تامین کند.

انواع دیگ های بخار و طبقه بندی آنها:

دیگ بخار به مخزن تحت فشار بسته ای اطلاق می شود که در داخل آن سیالی برای استفاده در خارج از آن گرما می بیند. این گرما توسط احتراق سوخت (جامد، مایع، گاز) یا توسط انرژی هسته ای یا برق تولید می شود.

دیگ بخار پرفشار به دیگی اطلاق می شود که بخار آب را در فشاری بالاتر از 15psig تولید نماید. در پایین تر از فشار مذکور دیگ در گروه دیگ بخار کم فشار قرار می گیرد. دیگ های کوچک پرفشار در گروه دیگ های کوچک قرار می گیرند.

مطابق بخش یک آیین نامه دیگ و مخازن تحت فشار مربوط به انجمن آمریکایی مهندسین مکانیک یا به طور اختصار

مطابق بخش یک آیین نامه دیگ و مخازن تحت فشار مربوط به انجمن آمریکایی مهندسین مکانیک یا به طور اختصار ASME دیگ پرفشار کوچک به دیگ پرفشاری اطلاق می شود که از محدوده های زیر تجاوز ننماید:
قظر داخلی پوسته 16in , حجم کلی بدون روکش و عایقکاری 5Ft³ , و فشار 100psig .
چنانچه دیگ از هریک از محدوه های مذکور تجاوز نماید، به آن دیگ نیرو می گویند. مقرارت مربوط به جوشکاری در اینگونه دیگ های کوچک به سختی دیگ های بزرگ نیست.
دیگ نیرو یک دیگ بخار آب یا بخار می باشد که در بالاتر از فشار 15psig کارکرده و ابعادش از ابعاد دیگ کوچک تجاوز نماید. این تعریف شامل دیگ های آب گرم گرمایشی یا آب گرم مصرفی که در فشار بالاتر از 160psig و دمای 250⁰F  کار کند، اطلاق می شود.
دیگ آب گرم گرمایشی عبارتست از دیگی که در آن هیچگونه بخار آبی تولید نمی شود، لیکن آبگرم آن به منظور گرمایش در یک مدار به گردش درآمده و مجددا به دیگ باز می گردد. فشار آب در اینگونه دیگ ها را در نقطه خروجی آن نباید از 160psig و دمای آن از 250⁰F تجاوز نماید. اینگونه دیگ ها را دیگ گرمایشی کم فشار می نامند، که مطابق بخش 5 آیین نامه دیگ های گرمایشی از آیین نامه ASME ساخته می شوند. چنانچه فشار یا دما، از این حدود تجاوز نماید، دیگ باید به مانند دیگ های پرفشار و طبق آیین نامه ASMEطرح شود.
دیگ آبگرم مصرفی به دیگی گفته می شود که بطور کامل پر از آب بوده، و برای استفاده خارجی، آبگرم تولید می نماید. (آبگرم دیگر به دیگ باز نمی گردد) فشار آن از 160psig و دمای آن از 250⁰F تجاوز نمی کند. این نوع دیگ ها را نیز در زمره دیگ کم فشار قرار می دهند و آنها را مطابق بخش چهار (دیگ های گرمایشی) آیین نامه ASME می سازند. چنانچه فشار یا دما از این حد تجاوز نماید این دیگ ها باید مطابق دیگ های پرفشار طراحی شوند.
دیگ استفاده کننده ضایعات حرارتی از ضایعات حرارتی که محصول فرعی پاره ای از فرآیند های صنعتی است، از قبیل گازهای داغ ناشی از کوره بلند کارخانه ذوب آهن یا محصولات ناشی از احتراق خروجی از یک توربین گازی، یا محصولات فرعی یک فرآیند صنعتی، استفاده می کند. ضایعات حرارتی از روی سطوح تبادل کننده گرما عبور نموده و آبگرم یا بخار آب تولید می شود.
برای ساخت این نوع دیگ ها، همان مقررات ساخت آیین نامه ASME استفاده شده برای دیگ های آتش شده بکار بده می شوند. قطعات کمکی و ایمنی مربوط به این دیگ ها بطور معمول مطابق آیین قطعات در دیگ های دیگر می باشند.
دیگ یکپارچه به دیگی اطلاق می شود که بطور کامل در کارخانه ساخته و سوار شده باشد. این دیگ دارای انواع لوله آبی و لوله دودی یا چدنی بوده و دستگاه های احتراق، تجهیزات کنترل و ایمنی را نیز به همراه خود دارد. دیگی که در کارخانه ساخته شده و سوار می شود نسبت به دیگ مشابه ای که دارای همان ظرفیت بخاردهی بوده و در خارج از کارخانه و در محل بهره برداری، نصب و سوار می شود، ارزانتر است. گرچه دیگ ساخته و سوار شده در کارخانه به طور معمول حاضر و آماده تحویل نمی باشد، ولی نسبت به دیگی که در محل بهره برداری ساخته و سوار می شود دارای زمان ساخت و تحویل کمتری است. زمان نصب و راه اندازی آن نیز نسبتا کمتر است. در کل می توان گفت که کار در کارگاه بطور معمول بهتر و قابل رسیدگی بوده و هزینه کمتری دارد.
دیگ بخار فوق بحرانی به دیگی اطلاق می شود که در فشاری بالاتر از فشار بحرانی یعنی 3206.2psig و دمای اشباع 705.4⁰F کار کند. بخار آب و خود آب دارای فشار بحرانی 3206.2psig می باشند. در این فشار، بخار آب، دارای جرم ویژه یکسانی هستند و به معنای این است که بخار، تا حد آب فشرده شده است. هنگامی که این مخلوط در بالاتر از دمای اشباع 705.4⁰F  دما ببیند، بخار خشک فوق داغ تولید شده که برای کار در فشارهای بالا مناسب است. این بخار خشک به ویژه برای به حرکت درآوردن مولدهای توربینی مناسب است.
دیگ فوق بحرانی به دو نوع یکسره و باز چرخشی تقسیم می شوند. هر دو نوع در محدوده فوق بحرانی یهنی بالاتر از 3206.2psig و 705.4F کار می کنند. در این محدوده خواص مایع و بخار اشباع یکسان است. هیچگونه تغییری در فاز مایع-بخار صورت نمی گیرد و از اینرو چیزی بنام سطح آب وجود نداشته و به استوانه بخار (steam drum) احتیاجی نیست.
دیگ ها را همچنین می توان طبق طبیعت مواد استفاده آنها گروه بندی کرد. گروه بندی رایج عبارت است از:دیگ ساکن، قابل حمل، لکوموتیوی (ساخت این گونه دیگ ها امروزه متداول نیست) و دریایی که به صورت زیر تعریف می شوند:
دیگ ساکن به دیگی اطلاق می شود که بطور همیشگی بر روی زمین نصب شده است.
دیگ قابل حمل به دیگی اصلاق می شود که بر روی کامیون، کشتی کوچک رودخانه ای و یا هر نوع وسیله نقلیه نصب می شود.
دیگ لکوموتیوی دیگی است که بریا کشیدن وسیله نقلیه بروی ریل راه آهن طرح می شود.
دیگ دریایی به دیگی گفته می شود که بطو معمول ارتفاع آن کم بوده و برای کشتی های مسافربری و باری اقیانوس پیما طرح می شوند. سرعت بخار دهی این نوع دیگ ها زیاد است.
نوع ساختمان دیگ ها را نیز می توان به ترتیبن زیر گروه بندی کرد:
دیگ چدنی، واحدهای گرمایش کم فشاری هستند که قطعات فشاری آن توسط ریختگری از چدن، برنز، یا برنج ساخته می شوند. این دیگ ها را بیشتر بر اساس شیوه ای که محفظه های ریختگری شده آن برهم سوار می شود گروه بندی می کنند. این محفظه ها توسط پستانک های فشاری، سوله های خارجی و پستانک پیچی به همدیگر محکم می شوند. سه نمونه از دیگ های چدنی عبارتند از:
1- دیگ های پره ای عمودی که پره ها بطور عمودی بروی یکدیگر قرار گرفته و توسط پستانک های فشاری یا پیچی به یکدیگر متصل می شوند.
2- دیگ های پره ای افقی که پره ها بطور افقی پهلوی هم قرار می گیرند. در این وضعیت طرز قرارگرفتن پره ها نسبت به هم مانند پشت سرهم قرار گرفتن برش هایی از یک قالب نان مکعب مستطیلی است.
3- دیگ های چدنی کوچک که با ریختگری بصورت یکپارچه ساخته می شوند. این دیگ ها در گذشته جهت تهیه آب گرم بکار می رفتند.
دیگ های بخار فولادی می توانند از نوع پرفشار یا کم فشار باشند و امروزه بطور معمول از ساختمان جوشی برخوردار هستند. این دیگ ها به گروه های زیر تقسیم می شوند:
1- دیگ بخار لوله دودی که در آنها محصولات احتراق از داخل لوله ها عبور می کنند در حالیکه آب پیرامون لوله ها را دربر می گیرد.
2- دیگ بخار لوله آبی که در آنها آبل از داخل لوله ها و محثولات احتراق از اطراف آنها عبور خواهد کرد.
دیگ های لوله دودی بطور معمول تا ظرفیت 70000lb/hr و تا فشار 300psig ساخته می شوند. در شرایط بالاتر از این حدود، دیگ های لوله آبی مورد استفاده قرار می گیرند. دیگ های لوله دودی به دیگ های پوسته ای نیز معروفند. در اینجا، آب و بخار آب درون پوسته محبوس می باشند.
این نوع دیگ حجم بخاری را که دیگ می تواند تولید نماید محدود می کند. در رابطه با فشار پوسته های بزرگ، ضخامت بسیار زیادی را احتیاج خواهد داشت و این موضوع ساخت آنها را گران می نماید.