دیگ شوفاژ – دیگ چگالشی -پمپ آب-تعمیر پمپ آب

در سیستم حرارت مرکزی که با عنوان شوفاژ مطرح می شود .در محلی به نام موتورخانه دستگاههایی از قبیل دیگ – مشعل- پمپ-و… نصب شده و حرارت  به سیال واسطه که میتواند اب باشد منتقل گردیده سپس  پمپ موجود در موتورخانه ابگرم را توسط لوله کشی به داخل اتاقها هدایت نموده و وارد رادیاتورهای مستقر  در اتاق می کند منتقل کرده و در نتیجه دمای اب کاهش می یابد .و آب توسط لوله برگشت به طرف موتورخانه رفته و برای جذب مجدد گرما به داخل دیگ هدایت می شود و بار دیگر این سیکل و چرخه تکرار می شود .

اصولا در سیستم حرارت مرکزی که از آبگرم استفاده می شود .دمای خروجی اب از دیگ ۱۸۰ درجه فارنهایت و دمای ورودی اب به داخل دیگ که گرمای لازم را به اتاق منتقل کرده است . برابر ۱۶۰ درجه فارنهایت در نظر گرفته می شود .به عبارت دیگر اختلاف دمای ابگرم خروجی از دیگ و آب برگست داده شده از ساختمان برابر ۲۰ درجه فارنهایت است .

نحوه گرم شدن اتاق توسط رادیاتور به صورت جابجایی آزاد یا طبیعی میباشد .هوای بالای رادیاتور معمولا به دلیل گرم شدن سبک شده و به طرف بالا حرکت میکند .و هوای سرد طرف مقابل اتاق جایگزین آن می شود .به همین ترتیب یک چرخش طبیعی در جریان هوای اتاق بوجود آمده و دمای تمامی نقاط اتاق بالا رفته و اتاق گرم می شود .

رادیاتور شوفاژ فاقد هرگونه موتور یا وسیله برقی است .پس نمیتوان توسط رایاتور شوفاژ دمای اتاق را کنترل کرد .میزان رطوبت نسبی اتاق نیز قابل کنترل نمی باشد .اصولا وقتی هوای اتاق گرم می شود .میزان درصد رطوبت نسبی کاهش می یابد .به عبارت دیگر رادیاتور شوفاژ میزان رطوبت نسبی اتاق را کاهش می دهد .و بایستی توسط افزودن بخار به هوای اتاق میزان رطوبت مورد نیاز انسان را تامین نمود .

به طور کلی در زمستان فضاهایی که کنترل دما و در صد رطوبت نسبی در آنها اهمیت زیادی ندارد می توان از رادیاتور شوفاژ استفاده نمود .( هرچند دمای اتاق در سیستم رادیاتوری به راحتی و به کمک کنترل کننده های الکتریکی و مکانیکی قابل کنترل است )

بهترین محل نصب رادیاتور در زیر پنجره یا کنار دیوارهای خارجی است .علت این است که توسط رادیاتور شوفاژ در فصل زمستان دائما گرما به اتاق افزوده می شود .ولی دمای اتاق بالا نمی رود و این دما ثابت می ماند .چون بخش بیشتری از گرمای تولید شده تلف می شود

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 ۱۳۰ تا ۱۴۰ 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 ۶۰ درجه سانتیگراد است ، که برای دیگ های چگالشی مطلوب است. راندمان دیگ های چگالشی با پایین آمدن دمای آب برگشتی بهبود می یابد.

راهنمای خرید دیگ آبگرم موتورخانه:

برای محاسبه صریح ظرفیت دیگ آبگرم چدنی که به صورت پره ای می باشند، متراژ یا زیر بنای کل ساختمان را در عدد ۱۵۰ کیلو کالری بر ساعت ضرب می کنیم و سپس عدد حاصل را با کاتالوگ های شرکت های تولید کننده دیگ آبگرم چدنی شوفاژتطابق داده و تعداد پره و نوع دیگ شوفاژ را انتخاب می کنیم.

تعداد دیگ شوفاژ بستگی به محل پروژه دارد،معمولا برای ساختمان های مسکونی و اداری کوچک یک دستگاه دیگ آبگرم شوفاژ کافی می باشد ولی برای ساختمان های بزرگ حداقل دو دستگاه دیگ چدنی باید نصب گردند به طوریکه ظرفیت هر دستگاه ۲/۳ ظرفیت کل باشند واگر بنا به شرایط پروژه از سه دستگاه دیگ چدنی استفاده شودباید ظرفیت هر دیگ ۱/۳ ظرفیت کل انتخاب شود.

نکات مهم برای افزایش طول عمر دیگ آبگرم شوفاژ:
۱٫انتخاب مشعل متناسب با ظرفیت دیگ چدنی: اینکار باعث میشود پره آخر دیگ که دقیقا نوک شعله بروی آن متمرکز می شود ذوب نشود و با افزایش طول شعله ،از سر وصدای کار کرد مشعل کم نمود.
۲٫ استفاده از سختی گیر:
همانطور که می دانیم ایجاد رسوب باعث ایجاد لایه ای مانند مقاومت حرارتی بروی سطح دیگ می شود که از تماس مستقیم شعله با بدنه دیگ جلوگیری می کند.این امر باعث کاهش ظرفیت حرارتی دیگ چدنی میشود که معمولا مصرف کنندگان با افزایش ظرفیت حرارتی مشعل گازی سعی در بر طرف کردن این مشکل را دارند که این کارتوجیه مهندسی ندارد چون افزایش ظرفیت حرارتی باعث ذوب شدن پرهای دیگ چدنی میشود.

تعیین ظرفیت دیگ :

BTU/ HR دیگ =BTU /HR گرمایش + BTU / HR آبگرم ×۱٫۲

۱٫۲ = ۲۰ درصد به عنوان میانگین تلفات دیگ

 تخمین ظرفیت دیگ :

به ازای هر ۱۰۰۰ فوت مربع ۱ BHP یا ۳۳۵۲۰ BTU /HR :

با ظرفیت کم برای مصارف تجاری و مسکونی :

۶۷۰۰۰ ــ ۳۴۰۰۰۰۰ BTU / HR معادل ۲ــ۱۰۰ BHP

با ظرفیت متوسط برای مصارف تجاری و صنعتی کوچک :

۲۵۰۰۰۰۰ ــ ۱۰۰۰۰۰۰۰ BTU / HR معادل ۱۰۰ ــ۳۰۰ BHP

با ظرفیت زیاد برای مصارف تجاری و صنعتی بزرگ :

۱۰۰۰۰۰۰۰ ــ ۳۳۵۰۰۰۰۰ BTU / HR معادل ۳۰۰ ـ ۱۰۰۰ BHP

یکی از روش های تخمین ظرفیت دیگ استفاده از رابطه زیر است

Q=A×(H/3)×۵۵۰

A=مساحت ساختمان M²

Q = ظرفیت تقریبی دیگ BTU / HR

H = ارتفاع ساختمان

دیگ آب گرم (Hot Water Boiler) یا بویلر آبگرم، یک مخزن تحت فشار می باشد که در آن سیال عامل تحت فشار، گرم شده و مورد استفاده قرار می گیرد. آب به عنوان سیال عامل بیش تر بویلرها  با ظرفیت حرارتی بالا توان ذخیره انرژی مورد نیاز را دارد.

دیگ های آبگرم در سیستم های گرمایشی مورد استفاده قرار می گیرد و با جاسازی آن در موتورخانه ساختمان می توان گرمایش محیط را تامین کرد.

دیگ های آبداغ نیز از انواع دیگر بویلر ها هستند که در فشار های بالاتر آب بالای ۱۰۰ درجه سانتی گراد تولید می کنند

دیگ چگالشی چگونه کار می کند؟

در یک دیگ معمولی، با احتراق سوخت گاز های داغ تولید می شود که با گذشتن از مبدل حرارتی بیشتر این انرژی به آب منتقل می شود، که باعث بالا رفتن دمای آب می شود. بخار آب یکی از گاز های داغ تولید شده در فرایند احتراق است ، که نتیجه ترکیب هیدروژن با اکسیژن می باشد. در دیگ های چگالشی (کندانسینگ)، حرارتی را که توسط خروج گازهایی داغ تلف می شود، جذب شده و بخار آب موجود با از دست دادن گرمای نهان تبخیر به آب مایع (یا به اصطلاح به کندانس ) تبدیل می شود و این گرمای نهان نیز به آب داده می شود که این عمل اضافی می تواند بازدهی را تا ۱۰- ۱۲% بالا ببرد . البته بازدهی فرایند های کندانس متفاوت است و بستگی به دمای آب برگشتی به دیگ دارد اما در شرایط برابر همیشه بازدهی دیگ های چگالشی اگر بیشتر از دیگ های غیر چگالشی نباشد دست کم با آنها برابر است. ویژگی کندانس تولید شده کمی اسیدی است(۳-۵ ph)، بنابراین انتخاب مواد برای قسمت های در معرض خوردگی باید مناسب باشد. در دماهای بالا معمولاً از آلیاژ های آلومینیوم و استیل ضد زنگ استفاده می شود ، در قسمت هایی با دمای پایین تر از پلاستیک هایی همچون uPVC و پلی پروپیلن استفاده می شود که باعث تاثیر در قیمت نهایی می شوند. کندانسه تولید شده در مبدل چگالش گر باید به فاضلاب تخلیه شود. در حالت کلی برای نصب، این تنها تفاوتی است که بین دیگ های چگالشی و غیر چگالشی وجود دارد .

۸

معرفی دیگ‌های چگالشی: دیگ‌های چگالشی (Condensing) با استخراج حداکثری گرمای موجود در محصولات احتراق و رساندن این دما تا حدود ۱۰۰ درجه سانتیگراد (در دیگ‌ و مشعل این دما ۱۲۰ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد می‌باشد)، باعث چگالش (تبدیل بخار آب موجود در محصولات احتراق به مایع) می‌شوند. در بیشتر نقاط دنیا استفاده از دیگ و مشعل، نه فقط به دلیل کیفیت، بلکه بیشتر به دلیل عدم توجیه اقتصادی ناشی از پایین بودن راندمان سیستم‌های قدیمی، منسوخ شده است. دیگ شوفاژ – دیگ چگالشی -پمپ آب-تعمیر پمپ آب دوست دار محیط زیست: دیگ‌های کاندنسینگ یا چگالشی با تولید کم مونوکسید کربن ((Co و اکسید‌های نیتروژن ‌(No) که مهم‌ترین پایه آلودگی‌های ناشی از احتراق ناقص موتورخانه‌ها هستند د، بهترین گزینه جهت حفظ محیط زیست می‌باشند که طبق استاندارهای UNI EN 297 e UNI EN 483 به عنوان پاکیزه‌ترین سیستم‌های حرارتی در کلاسه‌بندی ۵ اروپا قرار می‌گیرند. مدولاسیون سریع و بالا: دیگ‌های کاندنسینگ با سیستم مدولاسیون پیشترفته خود می‌توانند با دقت بالا به تولید انرژی گرمایی مورد نیاز بپردازند. از جمله مزایای این سیستم، قابلیت کارکرد با ۹ درصد توان اسمی هر دیگ می‌باشد که در دیگ‌های سنّتی این میزان معمولاً حدود ۳۰ درصد است. گرمایش نامحدود: با نصب موازی این دستگاه‌ها می‌توان به میزان دلخواه انرژی گرمایی دست یافت و هیچ‌گونه محدودیتی در این زمینه وجود ندارد. دیگ شوفاژ – دیگ چگالشی -پمپ آب-تعمیر پمپ آب راندمان ۱۰۷ درصد: در توضیح یا توجیه عدد ۱۰۷ درصد به طور خلاصه باید گفت این عدد با توجه به بازده تعریف‌شده برای دیگ‌های قدیمی که عدد ۶۰ تا ۸۵ درصد است، صحیح می‌باشد. مبنای ارزش حرارتی سوخت در تعاریف قدیمی با فرض آب موجود در احتراق به صورت بخار در نظر گرفته شده است (ارزش حرارتی پایین سوخت در نظر گرفته شده، حدود ۸۰۰۰ کیلو کالری در هر متر مکعب گاز است) ولی در دیگ‌های کاندنسینگ به دلیل وجود چگالش، از یک متر مکعب گاز میزان بیشتری انرژی دریافت می‌شود و آب موجود در محصولات احتراق چگالید شده (ارزش حرارتی بالای سوخت، ۹۰۰۰ کیلوکالری بر متر مکعب گاز) دریافت می‌شود. به عبارت دیگر، می‌توان گفت در صورتی که بازده حرارتی دیگ‌های کاندنسینگ را ۹۸ درصد قرار دهیم، باید بازده دیگ‌های سنّتی را حدود ۱۵ درصد کمتر محسوب کنیم. همچنین، به دلیل دمای پایین محصولات احتراق دودکش‌های موتورخانه‌های چگالشی از پلاستیک بوده، نیازی به قطر بالا نیست. این امر خود باعث کاهش هزینه‌های اجرای دودکش‌های با سایز بالا می‌باشد. مدیریت و کنترل آسان: با نصب آبشاری(موازی) این دیگ‌ها تا ۸ دستگاه و اتصال آن‌ها به کنترلر مرکزی می توان هر ۸ دستگاه را به صورت یک دیگ واحد کنترل کرد. این کار باعث افزایش راندمان عمر و افزایش دامنه مدولاسیون خواهد شد. در ضمن این دستگاه‌ها قابلیت نصب و به انواع کنترلر‌های و ترموستاط های اتاقی را داشته که باعث کنترلر آسان و از راه دوره خواهد شد. برخی دیگر از مزایا: ـ کاهش فضای موتورخ انه حداقل به یک دوم ـ گرمایشی تا ۱۵۰۰ متر فقط با یک دستگاه ـ کاهش مصرف انرژی تا بیش از ۳۰ درصد ـ افزایش طول عمر تأسیسات ـ نخستین گزینه در کشور‌های اروپایی (تنها انتخاب مجاز کشور انگلستان) – بسیار مناسب برای گرمایش استخر و فضا‌های بزرگ ـ بدون صدا و لرزش ـ اجرای بسیار زیبا – کاهش فضای اشغال شده در طبقات جهت دودکش مقایسه کلی موتورخانه چگالشی با دو انتخاب رایج دیگر: مزایا ۱ موتورخانه کاندنسینگ ۲ موتورخانه سنتی ۳ پکیج دیواری کم بودن هزینه اولیه —— ۲ ۱ هزینه نگهداری و تعمیرات ۲ —— ۱ هزینه های انرژی ۲ —— ۱ استقلال در هزینه‌های انرژی —— —— ۲ کاهش فضای موتورخانه و افزایش به زیربنای تجاری و قابل فروش ۲ —— ۲ تولید صدا و لرزش ۲ —— ۱ طول عمر مفید (با رعایت استانداردها و کیفت لازم در اجرا) ۲ ۱ ۱ حفظ محیط زیست (کاهش تولید CO) ۲ —— ۱ مدولاسیون و تنظیم سریع قدرت (کاهش پرت استارت و اتوماتیک مشعل) ۲ —— ۱ عدم نیاز به اپراتور و نگهداری و قابلیت برنامه ریزی و کنترل هوشمند ۲ —— —— سرعت تعمیربالا و عدم احتمال از کار افتادن ۲ ۱ —— قابلیت درنظرگرفتن سرمای محیط خارج به صورت لحظه‌ای و کنترل دمای مورد نیاز سیکل ۲ —— —— نصب ترموستات محیطی برای هر واحد مسکونی (کاهش سوخت) ۱ —— ۲ کاهش پرت انرژی در تولید و ذخیره آب گرم بهداشتی ۱ —— ۲ تولید آب گرم بهداشتی با حجم بالا (عدم نیاز به ذخیره) ۲ —— ۱ منتخب کشور‌های اروپایی (تنها انتخاب مجاز کشور انگلستان) ۲ —— ۱ مدل کاندس نداشتن پرت مشعل به صورت مجزا از پرت دیگ ۲ —— ۱ جمع کل امتیازات ۲۸ ۴ ۱۸

شرح عملکرد دیگ های چگالشی :

به طور کلی عملکرد  بویلرهای چگالشی براساس چگالش بخارات آّب و بازیافت گرمای خروجی از دودکش و استفاده حداکثر از حرارت تولیدی بواسطه مکانیزم منحصر به فرد بویلر می باشد  .

چگالش به چه معنا است ؟ چگالش در لغت به معنای تقطیر یا میعان ماده از فاز گاز به مایع می باشد . به عنوان مثال وجود شبنم در جدارها یا محیط خارج از ساختمان نمونه ای از تقطیر یا چگالش رطوبت در هوا می باشد .هرچه هوا گرمتر باشد رطوبت بیشتری در خود جذب می کند و متناسب با فشار و دما می تواند میزان خاصی از رطوبت را جذب کند .زمانی که از دمای هوا کاسته می شود ( مثلا مواقع صبح ) به علت کاهش دما ، هوا دیگر نمیتواند آن مقدار رطوبتی که با درجه حرارت بالا جذب کرده بود را درخود نگه دارد بنابراین رطوبت را از خود دفع می کند تا با توجه به دمای کاسته شده به حالت تعادل برسد .این رطوبت آزاد شده بصورت شبنم در محیط ظاهر می گردد . به دمایی که رطوبت هوا در دمایی خاص به شبنم تبدیل می شود دمای نقطه شبنم گفته می شود .

دیگ های چگالشی نیز با توجه به تقطیر بخارات آب در محفظه احتراق که در ادامه توضیح داده خواهد شد به دیگ های کاندنسینگ یا چگالشی موسوم هستند .

برای ایجاد احتراق کامل نیاز به ترکیب مناسب گاز و هوا می باشد . معادله سوخت بدین صورت تعریف میگردد:

CH_۴+ ۲ O_۲→ CO_۲+ ۲ H_۲O + انرژی

همانطور که ملاحظه میگردد در ابتدای معادله  گاز متان  با اکسیژن ترکیب می گردد و عمل احتراق صورت میگیرد.با توجه به طرف دوم معادله واضح است که بعد از عمل احتراق درون محفظه احتراق بویلر بخارات آب تشکیل می گردد

شماتیک کلی سیستم چگالشی

انتقال حرارت بهینه انرژی نهان بخار آّب ( چگالش ) و دود خروجی به آب برگشتی از رادیاتورها

در بویلر های غیرچگالشی ( فولادی و چدنی ) سوخت پس از احتراق ، حرارت خود را به سیال درون بویلر داده و بسته به کیفیت بویلر معمولاً حرارت با دمای  C°۲۰۰ از دودکش خارج می گردد .

در بویلر های چگالشی به واسطه تکنولوژی بکار رفته  جهت حداکثر استفاده از حرارت حاصل از سوخت ، راندمان  در بالاترین حالت  به  ۱۰۹% نیز می رسد .

بدین صورت که بکارگیری مبدل حرارتی چگالشی ، حرارت خروجی از دودکش در تماس با آب برگشتی بویلر قرار میگیرد و  بخشی از حرارت خود را به سیال داده و در نهایت با دمای C° ۵۰ – ۴۰  از دودکش خارج میگردد

از طرفی بخارات آب درون بویلر که به واسطه عمل احتراق در بویلر بوجود آمده اند دارای انرژی بسیار بالایی هستند  . این بخارات در محفظه خاصی در تماس با آب برگشتی به بویلر قرار میگیرند و بدلیل اینکه دمای سطح لوله ها سردتر از دمای بخارات آّب و گازهای احتراق است ( پایین تر از دمای نقطه شبنم بخارات آب و محصولات احتراق است)  عمل تقطیر انجام می گیرد . در نتیجه حرارت نهان آزاد شده بواسطه عمل تقطیر به آب منتقل میگردد و این دو عامل مهم در افزایش راندمان بویلرهای چگالشی محسوب میشود

از سوی دیگر بازیافت حرارت خروجی از دودکش نیز تأثیر مهمی در افزایش راندمان بویلرهای چگالشی دارد .

عامل مهم دیگرکه در راندمان بویلر تأثیرگذار است ارزش حرارتی سوخت می باشد.

ارزش حرارتی سوخت میزان انرژی است که میتوان به ازای حجم واحد سوخت از آن دریافت کرد . واحد آن  kcal/m³  است .

ارزش حرارتی برای سوخت های مختلف متفاوت است .همچنین خواص ترکیبات سوخت تأثیر زیادی در میزان ارزش حرارتی سوخت دارد و این مقدار در هر کشور عددی متفاوت خواهد بود . به عنوان مثال با اندازه گیری هایی که به طور معمول در نیروگاه های ایران بعمل می آید مشخص شده است که برای سوخت گاز طبیعی این عدد در حال حاضر Kcal/m³ ۹۱۰۰ – ۸۴۰۰   می باشد .

ارزش حرارتی سوخت را می توان به صورت ارزش حرارتی ناویژه یا ویژه بیان کرد .

ارزش حرارتی ناویژه یا ارزش حرارتی پایین (Lower calorific value) شامل کل حرارت آزاد شده از سوخت است و شامل مقدار آب به وجود آمده در فرآیند احتراق نیز می گردد .

ارزش حرارتی ویژه یا ارزش حرارتی بالا (Upper calorific value)   شامل گرمای نهان آب به وجود آمده در فرآیند احتراق نمی شود .معمولا اختلاف بین ارزش حرارتی ویژه و ناویژه برای سوخت های جامد و مایع حدود % ۶- ۵ و برای گاز طبیعی حدود%  ۱۰ است

اجزاء اصلی بویلرهای چگالشی :

مبدل حرارتی  : بویلرهای چگالشی دارای مبدل حرارتی از جنس استیل ضد زنگ و  یا آلیاژ آلومینیوم – سیلیکون با مقاومت و اطمینان بالا طراحی گردیده است . کیفیت بالای این مبدل ها باعث محافظت از خوردگی ناشی از میعان شده و طول عمر دستگاه را افزایش می دهد . سطح انتقال حرارت با طراحی خاص مبدل حرارتی و بکار بردن تعداد زیادی فین در مسیر عبور گاز افزایش پیدا کرده است .مسیر عبور گاز و آب عکس یکدیگر می باشد و این عامل سبب انتقال حرارت بهتری می گردد .مسیر خروجی گازهای احتراق در پایین ترین قسمت دیگ می باشد تا با نیروی اجباری فن مشعل ، حداکثر انتقال حرارت به آب صورت گیرد . آب ورودی به بویلر نیز در تماس با حرارت خروجی از اگزاست قرار می گیرد و پیش گرم میشود . نهایتاً حرارت خروجی با دمای  Cͦ ۶۵ –  ۳۰ از دودکش خارج می گردد .  استفاده از فن برای خارج کردن محصولات احتراق الزامی می باشد به دلیل اینکه گازها معمولاً تا دمای زیر c° ۱۰۰  خنک می شوند و دیگر نیروی شناوری برای خروج طبیعی از دودکش را ندارند

دیگ شوفاژ – دیگ چگالشی -پمپ آب-تعمیر پمپ آب

مشعل پرمیکس (   (Premix  :

این مشعل ها  بصورت استوانه و با الیاف فلزی جهت افزایش توان تشعشعی ساخته می شوند و  مکانیزم انتقال حرارت به سیال بصورت تشعشعی و جابجایی صورت میگیرد . در این نوع مشعل هاامکان مخلوط شدن گاز و هوا قبل از عمل احتراق فراهم می شود .

شکل ۶) مشعل پرمیکس

احتراق کامل احتراقی است که در آن همه­ی کربن و هیدروژن موجود در سوخت به Co₂ و H₂o تبدیل شده و در نتیجه حداکثر حرارت ممکن تولید شود. در حالی که در احتراق ناقص معمولاً تمام سوخت موجود نمی­سوزد و اگر هم تمام آن بسوزد، به محصولات نهایی مثل H₂o و  Co₂به طور کامل تبدیل نمی­شود، بلکه تعداد زیادی ترکیبات واسطه مانند CO و OH و … در محصولات احتراق ایجاد می­شود. احتراق کامل صرفاً یک حالت ایده­آل بوده و در عمل احتراق به طور ناقص رخ می­دهد. برخی از علل مهم ناقص بودن احتراق عبارتند از:

– کافی نبودن مقدار اکسیژن

– مخلوط نشدن کامل سوخت و اکسیژن و تجزیه محصولات احتراق در دماهای بالا

لذا با افزایش مقدار اکسیژن و بهبود اختلاط سوخت و هوا می­توان در جهت کامل­تر شدن احتراق گام برداشت.

امتیاز احتراق پیش آمیخته این است که امکان کنترل احتراق بسیار بیش­تر است. پیش آمیختگی در شرایط کم سوخت از ایجاد دماهای بالا جلوگیری کرده و در نتیجه احتراق با تولید NO کم انجام می­شود. به علاوه در این شرایط فقط مقدار کمی دوده تشکیل می­شود.

این مشعل ها بواسطه قابلیت مدولاسیون ( تنظیم سوخت متناسب با نیاز حرارتی ) از %۱۷ تا % ۱۰۰ راندمان بالایی دارند و میزان انتشار گازهای آلاینده را تا حد زیادی کاهش داده اند .مزیت دیگر این مشعل ها سطح صدای  بسیار پایین می باشد .

شکل های زیر چگونگی عملکرد مشعل در حالات مختلف و متناسب با نیاز حرارتی را نشان می دهد .

همانطور که در شکل ذیل واضح است مشعل می تواند از حالت شعله آبی تا حالت تشعشع(شعله زرد رنگ) بکار گرفته شود.

کنترلر دیگ های چگالشی :

سیستم کنترلی بویلرهای چگالشی دارای قابلیت های فراوانیست که امکان مدیریت و فرماندهی دستگاه را فراهم می کند. کنترل همزمان چندین مدار از قبیل مدار گرمایشی، مدار استخر، گرمایش از کف، آب گرم مصرفی، سیستم سولار با استفاده از سیستم کنترلی فوق الذکر انجام می پذیرد. قابلیت اتصال به تجهیزاتی از قبیل کامپیوتر، تلفن های هوشمند با سیستم عامل های اندروید یا ios و ویندوز، ترموستات اتاقی،، نمایشگر به همراه ریموت کنترل از راه دور جهت مدیریت و برنامه ریزی بویلر و ایجاد آسایش بیشتر مصرف کننده توسط سیستم کنترلی پیشرفته فراهم شده است.

بویلرهای چگالشی قادر هستند چندین مدار گرمایشی از قبیل سیستم گرمایش ساختمان ( رادیاتور ها یا فن کویل ها و غیره )، آبگرم مصرفی ساختمان ، سیستم گرمایش از کف ، استخر و غیره را با سیستم کنترلی قدرتمند خود کنترل کنند .

مشعل پرمیکس در بویلرهای چگالشی در بازه ۱۷% تا ۱۰۰% زیر بار می رود . بطوریکه متناسب با شرایط آب و هوایی و میزان تقاضای گرمایشی ساختمان و بر اساس فرامین دریافتی از سنسورها و فرمان کنترلر سوخت را مصرف میکند ضمن اینکه صفحه نمایشگر دستگاه شامل گزینه ای بنام Economy می باشد که با انتخاب این حالت سوخت بطور کاملا بهینه مصرف می گردد .

تنظیم سریع شعله و بالا بودن دامنه تغییرات میزان شعله ( مدولاسیون بالا) که به خاطر برد الکترونیک پیشرفته این دستگاه هاست . دیگ های چگالشی با سیستم مدولاسیون پیشرفته خود می توانند با دقت بالا به تولید انرژی گرمایی مورد نیاز بپردازند .از جمله مزایای این سیستم قابلیت کارکرد با کمتر از ۱۰ درصد توان اسمی هر دیگ می باشد که دردیگ های سنتی این میزان معمولاً با روشن و خاموش شدن مشعل صورت می پذیرد که باعث پرت حرارتی و کاهش طول عمر مشعل و نوسانات زیاد در دمای دیگ می شود .این ویژگی در سیستم گرمایش از کف به دلیل نیاز به تزریق حرارت کم و بی وقفه از اهمیت بالایی برخوردار می باشد .این دستگاه ها قابلیت برقرای ارتباط با یکدیگر را داشته و در صورت موازی بودن چند دستگاه و نیاز به تولید میزان کم حرارت ، فقط یکی از دستگاه ها روشن و به تولید حرارتی می پردازد که این امر نوبتی بین دستگاه ها جابه جا می شود. این کار باعث افزایش راندمان عمر و افزایش دامنه مدولاسیون خواهد شد .در ضمن این دستگاه ها قابلیت نصب به انواع کنترلرها و ترموستات های اتاقی را داشته که باعث کنترل آسان از راه دور می شود .

آبشاری کردن دیگ های چگالشی Cascade System) )

سیستم آبشاری که به آن سیستم مدولار نیز گفته می شود، مجموعه ای از چندین دیگ است . به کمک این فناوری توان خروجی از ۴۰% توان ماکزیمم مربوط به کوچکترین دیگ ، تا مقادیر زیاد به طور پیوسته افزایش می یابد . با فرض استفاده از دیگ های سنتی ، در مواقعی که به توان گرمایش اندک نیاز داریم ، کل سیستم روشن می شود و پس از مدت کوتاهی خاموش می گردد که نشان دهنده عدم تعادل در تولید و مصرف حرارت است. ولی در سیستم نصب آبشاری دیگ های چگالشی ، تعداد دیگ هایی که روشن هستند دقیقاً مطابق با نیاز گرمایشی ساختمان است و رفتار آنها به صورت الکترونیک کنترل می شود . لذا از خاموش و روشن شدن متوالی جلوگیری می شود و سیستم به طور یکنواخت به کار خود ادامه می دهد .کنترلر مرکزی زمان خاموش و روشن شدن دیگ ها را تعیین می کند .

تحقیقات نشان داده است که در فصل سرد در ۸۰% مواقع ، فقط به ۵۰% توان دیگ و مشعل نیاز است و در تمام طول سال ، تنها از ۳۰% توان موتورخانه استفاده می شود .این مطلب نشان دهنده استفاده نادرست و کارکرد با بازدهی پایین می باشد .اولویت روشن شدن دیگ ها نیز قابل تعیین است و در نهایت می توان این اولویت را در روزهای متفاوت به طور اتوماتیک تغییر داد تا فشار کاری به صورت یکنواخت در همه دیگ ها تقسیم شود .

به وسیله اتصال کنترلر مرکزی به سنسور دمای محیط تنظیم سیستم گرمایشی به صورت هوشمند و با تغییر دمای محیط ، تغییر می کند .در صورت تغییر دمای بیرون ، دمای آب رفت به سیستم گرمایشی بر اساس تنظیمات صورت گرفته توسط کاربر تغییر می کند و نیازی به تنظیم مجدد دما با تغییر شرایط جوی و تغییر فصل نمی باشد .همچنین امکان تنظیم دمای متفاوت برای سیستم گرمایش در ساعات مختلف و همچنین روزهای مختلف وجود دارد.به عنوان مثال در ساختمان های اداری که در ساعات مشخصی از روز مورد استفاده قرار می گیرند ، می توان با تنظیم دمای بهینه فقط در این ساعات ، صرفه جویی قابل توجهی در مصرف سوخت نمود .درواقع در ساعات غیر اداری ، سیستم گرمایش بر روی مینیمم توان و در حالت آماده به کار تنظیم می باشد .کنترلر مرکزی قادر به هدایت حداکثر ۱۶ دستگاه می باشد . .

این سیستم قابل تنظیم به خاطر مجموعه هیدرولیکی متصل به آن به سادگی قابل نصب می باشد . گرمای خروجی حداکثر ، مصرف سوخت کم در نتیجه تنظیم درجه حرارت و توان قابل دستیابی و سادگی زیاد در نصب ، همچنین مدیریت کاربردی جامع دیگ های چگالشی این امکان را می دهد که بویلرها هم به صورت ترکیبی و یا به صورت تکی جهت حصول به میزان مشخصی از توان خروجی مورد نیاز به سیستم اضافه یا کم شوند

برای اینکه تولید دیگ های چگالشی اقتصادی و قابل مدیریت در نصب باشند، مبدل های داخلی در کوچک ترین سایز های فنی ممکن ساخته می شوند. این امر باعث تولید مبدل هایی با مقاومت بالا در طرف محفظه احتراق شده است و از فن برای به حرکت در آوردن محصولات احتراق در مجراهای باریک استفاده شده است که استفاده از فن بخاطر خارج کردن گازهای خروجی الزامی می باشد چون گاز ها معمولاً تا دماهای زیر ۱۰۰ درجه سانتی گراد خنک می شوند و دیگر نیروی شناوری را برای خروج طبیعی از دودکش ندارد.

تولید کنندگان دیگ های چگالشی ادعا می کنند که به بازده حرارتی ۹۸ درصدی می توان دست یافت که این درمقابل بازده ۷۰ تا ۸۰ درصدی دیگ ها با طراحی متداول می باشد.(البته بازدهی به ارزش حرارتی سوخت نیز بستگی دارد.)مدل های معمولی از دیگ های چگالشی راندمانی حدود ۹۰% دارند که این موضوع بالاترین رتبه های درجه بندی را برای این گونه دیگ ها به همراه دارد.

عملکرد دیگ به راندمان انتقال حرارت به مصرف کننده و خروجی وسایل دفع حرارت نیز وابسته است. طراحی سیستم و اجرا نیز بسیار مهم است. در طراحی باید در نظر داشت که مقدار تولید و پخش حرارت همخوانی داشته باشد و دمای طراحی وسایل پخش حرارت باید در نظر گرفته شود که مجموع این عوامل بازدهی کلی سیستم حرارت مرکزی را مشخص می کند.

در دیگ های چگالشی دمای آب برگشتی از سیستم حرارت مرکزی باید کمتر از ۵۵ درجه سانتی گراد باشد و این امر بخاطر این است که تنها در این دما هاست که چگالش به بهترین نحو انجام می گیرد. دما های بالاتر عدد ذکر شده می توانند عملاً مبدل کندانس را از جریان خارج کنند و تنها به شکل دیگ های معمولی کار کنند. از مطالب بالا بر می آید که تنها با تغییراتی در سیستم کنترلی می توان دیگ های غیر چگالشی را به دیگ های چگالشی تبدیل کرد ولی باید این نکته را در نظر گرفت که کندانس تولید شده به سرعت قسمت هایی که دارای فولاد نرم و یا چدن هستند را دچار خوردگی خواهد کرد و این همان دلیلی است که در مبدل دیگ ها چگالشی از فولاد ضدزنگ و یا آلیاژهای آلومینیوم و سیلیکون استفاده می کنند.

هرچه که دمای برگشتی پایین تر باشد عمل چگالش بیشتر انجام می گیرد. دمای پایین در سیستم هایی که در ذات دما پایین هستند مثل گرمایش از کف یا رادیاتور های چدنی قدیمی بیشتر دیده می شود که این سیستم ها را بهترین گزینه برای داشتن یک سیستم حرارت مرکزی با دیگ های چگالشی می سازد. اما اگر سیستم گرمایش از نوع های ذکر شده نباشد، بیشتر تولید کننده های دیگ های چگالشی خانگی سیستم های کنترلی را طوری طراحی می کنند که تنها در زمان راه اندازی اولیه عمل چگالش را داشته باشیم و مشخص است که بعد از آن افت بازدهی را خواهیم داشت ولی باز هم از بازدهی دیگ های قدیمی کمی بیشتر خواهد بود. اما با یک طراحی مناسب مثلاً با بزرگتر انتخاب کردن رادیاتور و یا اضافه کردن حلقه به سیستم گرمایش از کف می توان دمای آب برگشتی به دیگ را برای هر چه بهتر شدن عمل چگالش پایین آورد و مناسب ساخت.

منحنی های راندمان دلیل مناسب نبودن دیگ های چگالشی برای سیستم هایی که درجه حرارت آب برگشتی آنها بالاتر از ۱۴۰ 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 ۴۰۰ تا ۲۱۰۰Mbtuh 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 ۸۵% و حتی از دیگ چگالشی با راندمان ۹۸% 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 ۲ تا ۴ 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.

در ابتدا ادعا می شد که دیگ های چگالشی دارای قابلیت اعتماد کمی هستند و نیاز به نصاب حرفه ای و سرویس های مرتب دارند و اگر توسط افراد ناآشنا نصب شود موجب ضعف در عملکرد خواهد شد ولی طبق بررسی هایی که سازمان تحقیقات ساختمان انگلستان به انجام رساند مشخص شد که این گفته نادرست است و نتایج تحقیقات خود را در چند نکته زیر بیان کرد:

1. امروزه هیچ تفاوتی در قابلیت اعتماد بین دیگ های چگالشی و غیر چگالشی وجود ندارد.
2. سرویس دوره ای این گونه دیگ ها به همان اندازه نوع غیر چگالشی است.
3. تنها مورد اضافه شده به سرویس دوره ای تست عملکرد سیستم دفع کندانس می باشد .
4. نصب اینگونه دیگ ها مشکل خاصی نداردو تنها کافی است برای دفع کندانس تولید شده تمهیدات لازم به انجام برسد.(در بعضی از مدل ها نیاز به پمپ تخلیه کندانس وجود دارد)
5. تحت هر گونه شرایطی بازدهی بالاتری نسبت به نسل های قبل از خود دارند.

همانطور که گفته شد کندانس خروجی کمی حالت اسیدی دارد و اسیدیته آن شبیه به آب پرتغال می باشد. و برای دفع تنها نیاز به یک تکه شیلنگ پلیمری و یک تله بخار دارد تا از ورود گاز ها به محیط جلوگیری کند اما باید توجه داشت که کندانسه ممکن است باعث خوردگی سیستم های فاضلاب چدنی قدیمی شود که در این حالت نیز تنها با نصب یک خنثی کننده می توان این مشکل را نیز حل کرد. خنثی کننده یک مخزن پلاستیکی است که از دانه های سنگ آهک یا مرمر پر می شود و باعث بالا آوردن pH کندانس می شود و بعد به فاضلاب تخلیه می شود. بخاطر دمای پایین گاز های نهایی خروجی گاز ها که ممکن است تا ۳۸ درجه سانتی گراد(در مقابل ۲۰۰ درجه سانتی گراد در انواع غیر چگالشی) نیز برسد فن همیشه مورد نیاز می باشد که البته در بعضی از مدل های هرمتیک غیر چگالشی فعلی نیز فن یک جزء سازنده می باشد و همچنین بخاطر دمای پایین نیازی به دودکش های سنتی قدیمی یا داکت های گالوانیزه مخصوص نیست و تنها می توان با یک لوله PVC(در کاربرد های خانگی) دود را به خارج هدایت کرد. در حقیقت استفاده از موادی که در مقابل خوردگی مقاومتی ندارند در ساخت دودکش ها ممنوع شده است.

البته به تازگی مدل هایی در انگلستان توسط شرکت گرمایشی اتمز(Atoms) ساخته شده‌اند که حتی نیازی به دودکش نیز ندارند.

تلفات حرارتی از دو طریق انجام میگیرد . یکی تلفات حرارتی ناشی از جداره ها از قبیل سقف- کف و دیوار و پنجره و… دیگری تلفات حرارتی ناشی از نفوذ هوای سرد از درزهای پنجره  می باشد . به عبارت دیگر چه بخواهیم و نخواهیم این تلفات حرارتی صورت می گیرد . ما فقط میتوانیم میزان آن را کاهش دهیم ولی نمیتوانیم آن را به طور کامل حذف نماییم . پس بهتر است رادیاتور را در زیر پنجره نصب کنیم تا مقداری از حرارت رادیاتور صرف تلفات پنجره وجدارها شود .و بخشی که باقی می ماند اتاق را گرم کرده و دمای ان را در حدی مناسب نگه دارد .و بتوانیم در نزدیکی پنجره از اتاق استفاده نماییم . اگر رایاتور در خلاف ضلع پنجره نصب شود . به دلیل سردی محیط اطراف پنجره استفاده از آن محیط خالی از اشکال نمی باشد

قیمت یک دیگ چگالشی نسبت به نوع معمولی آن حدود ۵۰% گرانتر می باشد که بسته به نوع و قیمت سوخت و کشوری که در آن نصب شده می تواند از ۲-۵ سال از طریق صرفه جویی در قیمت سوخت جبران شود.البته این موضوع بستگی به چگونگی نصب، مقدار کارکرد و بازدهی کلی سیستم دارد. عموماً شرکت ها تولید کننده دلایل زیر را برای این افزایش قیمت بیان می کنند:

1. نیاز به مبدل بزرگتر در بعضی مدل ها و نیاز به دو مدل در برخی دیگر که باید با مواد مقاوم در برابر خوردگی ساخته شوند.
2. نیاز اجباری به فن برای خروج دود
3. نیاز به سیستم تخلیه کندانسه که شامل تله‌ بخار و در بعضی مدل ها پمپ

دیگ شوفاژ – دیگ چگالشی -پمپ آب-تعمیر پمپ آب

پیشنهاد دیگری که در اینجا مطرح است این می باشد . که در حد امکان پنجره ها دارای شیشه دوبل یا دولایه باشند . استفاده از شیشه دوجداره علاوه بر اینکه سبب عایق صدا خواهد بود . همچنین میزان ضریب انتقال حرارت شیشه را به حد نصف می رساند .در نتیجه تلفات حرارتی کاهش می یابد . و سبب صرفه جویی در مقدار پره های رادیاتور می شود .و در فصل زمستان از خیس شدن شیشه در سطح داخل اتاق جلوگیری میکند . چون سطح شیشه در فصل زمستان یک لایه سرد است . در اثر تماس بخلر آب در داخل اتاق با آن در روی شیشه آب جاری می شود . ولی وقتیکه شیشه دوجدار باشد . سطح داخلی آن گرم شده و میعان در سطح شیشه اتاق نخواهد افتاد .

رادیاتورهای شوفاژ از نظر جنس به سه دسته تقسیم می شوند . چدنی -فولادی و الومینیومی خط تولید رادیاتورهای چدنی به دلیل پایین بودن راندمان حرارتی و بالا بودن وزن آنها برچیده شده و تقریبا منسوخ شده می باشد .

رادیاتور آلومینیومی سبک تر زیباتر و ضریب هدایت حرارتی بالاتری نسبت به فولادی دارد .ولی از لحاظ قیمت گرانتر می باشد .معمولا در فضاهایی که رطوبت زیاد دارد . مانند حمامها بایستی حتما از رادیاتور آلومینیومی استفاده کرد .

پره رادیاتورهای فولادی به صورت یک بلوک غیر قابل تفکیک تولید می شوند . یعنی در خارج از کارخانه نمیتوان به آنها پره اضافه کرد و یا کم نمود .ولی در مورد رادیاتورهای آلومینیومی این قابلیت وجود دارد .

مبنای فروش رادیاتورهای آلومینیومی در بازار پره می باشد . یعنی قیمت به لزای هر پره سنجیده می شود .