بررسی جامع منابع کویل‌دار و کاربردهای آن
در این مقاله، به بررسی دقیق منابع کویل‌دار، ساختار، عملکرد و انواع آن از نظر شکل، جنس و نوع کویل پرداخته می‌شود. همچنین، مقایسه‌ای بین منابع کویل‌دار، مبدل‌های صفحه‌ای و منابع دوجداره ارائه خواهد شد.
منبع کویل دار چیست؟
منبع کویل‌دار یا Domestic Hot Water Generator (DHWG) که در نقشه‌ها و جداول تاسیساتی به اختصار با DHWG نشان داده می‌شود، برای تامین آب گرم مصرفی در ساختمان‌ها و صنایع مختلف استفاده می‌شود. دمای مناسب آب گرم مصرفی برای مصارف بهداشتی و شستشو معمولاً بین ۵۰ تا ۶۰ درجه سانتی‌گراد است. برای افزایش دمای آب سرد ورودی از سیستم لوله‌کشی به این دما، روش‌های مختلفی وجود دارد که یکی از موثرترین آن‌ها استفاده از منابع کویل‌دار است.
منبع کویل دار از یک مخزن و یک کویل تشکیل شده است. آب سرد با قرار گرفتن در مجاورت غیرمستقیم آب گرم تولید شده توسط بویلر، گرم می‌شود. به طور خلاصه، منبع کویل‌دار یک مخزن ذخیره‌سازی و تامین آب گرم مصرفی است. این منابع در دو حالت افقی و عمودی ساخته می‌شوند. در شکل زیر، شماتیک یک منبع کویل‌دار عمودی نشان داده شده است.
همانطور که در شکل مشاهده می‌شود، آب گرم تولید شده توسط بویلر وارد کویل حرارتی شده و پس از تبادل حرارت با آب موجود در مخزن، به سمت بویلر بازمی‌گردد. یکی از مزایای منابع کویل‌دار این است که همیشه مقدار مشخصی آب گرم ذخیره شده در مخزن وجود دارد.
در صورت عدم مصرف آب گرم، آب گرم موجود در لوله‌ها به مخزن بازگردانده می‌شود تا از سرد شدن آب در لوله‌ها جلوگیری شود و همیشه آب گرم آماده برای مصرف باشد. (در صورت عدم وجود خط برگشت آب گرم، زمانی که مصرف‌کننده نیاز به آب گرم دارد، باید آب سرد موجود در لوله‌ها تخلیه شود تا آب گرم به مصرف‌کننده برسد که این امر باعث اتلاف آب و زمان می‌شود.
در منابع کویل‌دار، دو پارامتر حجم مخزن و میزان تبادل حرارت کویل از اهمیت بالایی برخوردار هستند. حجم مخزن باید به درستی محاسبه شود تا با توجه به میزان و نوع مصرف، همیشه آب گرم بهداشتی کافی در دسترس باشد. در برخی موارد، مصرف آب گرم یکنواخت نیست و در ساعات خاصی از شبانه‌روز مصرف بالاست، در حالی که در سایر ساعات مصرف پایین است. در چنین مواقعی، از منابع کویل‌دار با حجم مخزن بیشتر استفاده می‌شود تا آب گرم مورد نیاز در ساعات پیک مصرف تامین شود. در برخی موارد نیز مصرف یکنواخت است اما دبی آب گرم مورد نیاز بالا است. در این شرایط، ظرفیت حرارتی کویل باید افزایش یابد تا بتواند حرارت لازم برای گرم کردن دبی بالای آب گرم را تامین کند. در این حالت، با افزایش سطح کویل، ظرفیت حرارتی نیز افزایش می‌یابد. (در برخی پروژه‌ها به دلیل محدودیت فضای موتورخانه، امکان استفاده از منابع کویل‌دار با حجم مخزن مورد نیاز وجود ندارد، بنابراین حجم مخزن کاهش یافته و سطح کویل افزایش می‌یابد).
انواع منابع کویل‌دار
۱-۲- منابع کویل‌دار عمودی و افقی
منابع کویل‌دار از نظر ساختار و با توجه به محدودیت‌های فضایی و محل نصب در موتورخانه، در دو نوع عمودی (ایستاده) و افقی طراحی و تولید می‌شوند. از لحاظ عملکرد و کارایی، تفاوت چشمگیری بین این دو نوع وجود ندارد، اما منابع عمودی به دلیل اشغال فضای کمتر، امروزه بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند.
۲-۲- منابع کویل دار تک‌کویل و چندکویل
معمولاً منابع کویل‌دار به صورت تک‌کویل ساخته می‌شوند، اما در برخی موارد به صورت دو یا چند کویل نیز تولید می‌گردند. این طراحی چندکویلی به دو دلیل اصلی انجام می‌شود:
۱. استفاده در سیستم‌های گرمایش خورشیدی: در این سیستم‌ها، یکی از کویل‌ها به سیستم خورشیدی و دیگری به دیگ متصل می‌شود. اگر پنل‌های خورشیدی نتوانند دمای آبگرم مصرفی را به حد مطلوب برسانند، کویل دوم که به بویلر متصل است، این کمبود را جبران می‌کند.
۲. منابع با ظرفیت بالا: در منابع کویل‌دار با ظرفیت زیاد، استفاده از یک کویل بزرگ باعث افزایش وزن و ابعاد کویل می‌شود که این موضوع سرویس‌دهی، نگهداری و عملیات رسوب‌زدایی را دشوار می‌سازد. بنابراین، با تقسیم کویل به دو یا سه بخش، فرآیند سرویس و نگهداری تسهیل می‌شود.
۳-۲- منابع کویل‌دار از نظر جنس مخزن
مخزن منابع کویل‌دار معمولاً از ورق گالوانیزه گرم یا ورق فولادی سیاه ساخته می‌شود. در صورت استفاده از ورق فولادی سیاه، برای افزایش طول عمر و جلوگیری از زنگ‌زدگی و خوردگی، سطوح داخلی مخزن ابتدا سندبلاست شده و سپس با سه لایه رنگ اپوکسی بهداشتی پوشش داده می‌شود. در برخی پروژه‌های خاص، از مخازن استنلس استیل نیز استفاده می‌شود، اما به دلیل هزینه بالای آن، این نوع کمتر رایج است.
۴-۲- منابع کویل‌دار از نظر جنس و فرم کویل
کویل‌های منابع کویل‌دار معمولاً از جنس مس ساخته می‌شوند، زیرا این ماده انتقال حرارت بالایی دارد. با این حال، در مواردی که آب مصرفی خورنده باشد یا جنس مخزن استنلس استیل باشد، از کویل‌های استنلس استیل نیز استفاده می‌شود.
فرم کویل‌ها معمولاً به شکل U طراحی می‌شود، زیرا این فرم امکان سرویس و رسوب‌زدایی را آسان می‌کند. یکی دیگر از فرم‌های رایج، کویل اسپیرال (مارپیچ) است که از یک لوله فولادی یا استنلس استیل تشکیل شده و در داخل مخزن قرار می‌گیرد. با این حال، به دلیل دشواری در سرویس‌دهی، رسوب‌زدایی و تعویض کویل در صورت بروز مشکل، استفاده از کویل‌های اسپیرال در پروژه‌های معمولی توصیه نمی‌شود.
۵-۲- منابع کویل دار از نظر نوع سیال گرم‌کننده
منابع کویل‌دار از نظر نوع سیال گرم‌کننده به دو دسته تقسیم می‌شوند:
۱. آب به آب: در این نوع، آبگرم مصرفی توسط آبگرم تولید شده در بویلر گرم می‌شود.
۲. بخار به آب: در این نوع، آبگرم مصرفی توسط بخار تولید شده در دیگ بخار گرم می‌شود. این نوع منابع معمولاً در پروژه‌های صنعتی یا بیمارستانی که از دیگ‌های بخار برای مصارف دیگر استفاده می‌کنند، به کار می‌روند.
مقایسه سیستم‌های گرمایشی: کویل‌دار و مبدل‌های صفحه‌ای، مزایا و معایب
مبدل‌های صفحه‌ای از مجموعه‌ای از صفحات فلزی تشکیل شده‌اند که به صورت موازی در کنار هم قرار گرفته‌اند. در این سیستم، آب گرم تولید شده توسط بویلر و آب سرد مصرفی از میان این صفحات جریان می‌یابند و انتقال حرارت به صورت غیرمستقیم انجام می‌شود. این فرآیند باعث افزایش دمای آب گرم مصرفی می‌گردد. یکی از ویژگی‌های بارز مبدل‌های صفحه‌ای، توانایی تأمین فوری آب گرم است. این در حالی است که در سیستم‌های کویل‌دار، با توجه به حجم مخزن، همیشه مقدار مشخصی آب گرم ذخیره شده وجود دارد. این ذخیره‌سازی به ویژه در مواقع قطع برق یا گاز و یا بروز مشکلات فنی، مزیت محسوب می‌شود، زیرا آب گرم برای مدت محدودی در دسترس خواهد بود. در مقابل، مبدل‌های صفحه‌ای فاقد این قابلیت ذخیره‌سازی هستند.
از آنجایی که مبدل‌های صفحه‌ای قادر به ذخیره‌سازی آب گرم نیستند، در صورت قطع برق یا گاز و یا خرابی در موتورخانه، به سرعت آب گرم قطع می‌شود. این موضوع به ویژه در مکان‌هایی که مصرف آب گرم در ساعات اوج مصرف بسیار بالا است، مشکل‌ساز خواهد بود. در چنین شرایطی، استفاده از مبدل‌های صفحه‌ای به دلیل نوسانات دمایی و عدم امکان ذخیره‌سازی آب گرم، چندان توصیه نمی‌شود.
یکی از معایب اصلی مبدل‌های صفحه‌ای، رسوب‌گیری سریع به دلیل فاصله کم بین صفحات است. این رسوب‌ها باعث کاهش راندمان انتقال حرارت و اختلال در جریان آب می‌شوند و نیاز به شست‌وشوی اسیدی دارند. علاوه بر این، مبدل‌های صفحه‌ای برای انتقال حرارت بخار به آب کارایی مناسبی ندارند و ممکن است باعث ایجاد افت فشار قابل توجهی شوند. با این حال، این سیستم‌ها دارای مزایایی مانند ابعاد کوچک‌تر، وزن کمتر و عدم نیاز به عایق‌کاری هستند.
مزایای سیستم‌های کویل‌دار در مقایسه با سیستم‌های دو جداره
سیستم‌های دو جداره از دو لایه فلزی تشکیل شده‌اند که در آن آب سرد در داخل مخزن و آب گرم در فضای بین دو جداره جریان می‌یابد. در صورت بروز خرابی یا سوراخ شدن در این سیستم‌ها، تعمیرات بسیار دشوار و گاهی غیرممکن است. در مقابل، سیستم‌های کویل‌دار به دلیل وجود کویل‌های مسی با ضریب انتقال حرارت بالا، آب را سریع‌تر گرم می‌کنند و راندمان بالاتری دارند. همچنین، پس از چندین سال استفاده، امکان رسوب‌زدایی و حتی تعویض کویل به راحتی وجود دارد. سیستم‌های دو جداره در گذشته برای مصارف خانگی و ظرفیت‌های پایین استفاده می‌شدند، اما به دلیل معایب ذکر شده، امروزه تقریباً منسوخ شده‌اند.
پمپ برگشت و نقش آن در سیستم‌های کویل‌دار
گاهی اوقات هنگام باز کردن شیر آب گرم، ابتدا آب سرد جریان می‌یابد و پس از مدتی آب گرم خارج می‌شود. این تأخیر باعث هدررفت آب، اتلاف زمان و کاهش رفاه کاربر می‌شود. دلیل این پدیده این است که آب سرد موجود در لوله‌ها باید ابتدا تخلیه شود تا آب گرم جایگزین آن گردد. در مواردی که طول لوله‌های انتقال آب گرم از منبع کویل‌دار یا مبدل صفحه‌ای تا مصرف‌کننده زیاد باشد، این مشکل تشدید می‌شود. با نصب پمپ سیرکوله در خط برگشت آب گرم، در صورت عدم استفاده از آب گرم، آب به منبع بازگردانده می‌شود. این کار باعث می‌شود که بلافاصله پس از باز کردن شیر، آب گرم در دسترس باشد و از هدررفت آب و زمان جلوگیری شود.
تأثیر استفاده از دستگاه‌های ضد رسوب مغناطیسی در سیستم‌های کویل‌دار
دستگاه‌های ضد رسوب مغناطیسی در خط لوله آب سرد ورودی به سیستم‌های کویل‌دار نصب می‌شوند. این دستگاه‌ها با ایجاد میدان مغناطیسی، ساختار ذرات کربنات کلسیم و منیزیم را تغییر داده و از تشکیل رسوب جلوگیری می‌کنند. وجود سختی در آب مصرفی می‌تواند باعث ایجاد رسوب در سیستم‌های کویل‌دار یا مبدل‌های صفحه‌ای شود. رسوب‌های تشکیل‌شده روی سطح کویل مانند یک عایق عمل کرده و انتقال حرارت بین کویل و آب را کاهش می‌دهند. این امر باعث کاهش کارایی سیستم می‌شود. بنابراین، نصب دستگاه‌های ضد رسوب مغناطیسی در ورودی آب سیستم‌های کویل‌دار به منظور جلوگیری از تشکیل رسوب‌های ناشی از سختی آب، توصیه می‌شود.
در صورت نیاز به راهنمایی بیشتر با مشاوران ما در تماس باشید
ما را در اینستاگرام دنبال کنید