سیکل کارکرد سختیگیر نیمه اتومات

ضرورت سختی گیری آب با روش های مغناطیسی

آب مهمترین سیال در حرارت و برودت است كه وظیفه انتقال گرما در مبدلهای حرارتی را به عهده دارد . در برجهای خنك كن ، بویلرها و چیلرها از آب به عنوان مایع مبدل استفاده می شود بطوریكه گردش آب موجب تبادل حرارتی میگردد . معمولا آب استفاده شده در كاربردهای حرارتی و برودتی از نوع آب سخت است ، آبهای سخت تشكیل پوسته كربنات كلسیم می دهند كه مشكلات متعددی را بوجود می آورد . این پوسته به شكل رسوب بر روی سطوح داخلی لوله های حامل آب باعث كاهش ظرفیت انتقال جریان آب و انتقال جریان حرارت می شود.

هنگامی كه آبهای سخت حرارت داده میشوند تشكیل پوسته خیلی سریعتر انجام می گیرد كه مشكلات زیادی را در بویلرها و آبگرمكن ها به وجود می آورند یك پوسته به قطر یك میلیمتر بر روی سطوح گرم كننده یك آب گرم كن بصورت عایق حرارتی عمل كرده و در نتیجه تقریباً %10 افزایش هزینه به وجود خواهد آمد.

تشكیل رسوب در جدارها و دیوارها باعث آسیبهای فراوانی به تأسیسات حرارتی و برودتی میشود كه مهمترین آنها كاهش بازدهی مبدلها و در نتیجه افزایش انرژی راهبردی است .آنالیز شیمیایی رسوب نشان میدهد كه تركیب اصلی تشكیل دهنده كربنات كلسیم ، سولفات كلسیم ، سولفات باریم ، سیلیكا و آهن است كه در صد فراوانی كربنات كلسیم بیشتر از تركیبات دیگر می باشد.

مقاومت حرارتی كربنات كلسیم بسیار زیاد بوده و در صورت تشكیل رسوب همان طور كه اشاره كردیم در دیواره ها نقش یك عایق را بازی میكند كه این امر نقش بسزایی را در كاهش بازدهی مبدلهای حرارتی دارد. اگر بتوان از تشكیل كربنات كلسیم در جداره مبدلهای حرارتی جلوگیری كرد روند كاهش بازدهی با گذشت زمان متوقف میشود .

معمولاً كاتیونهای كلسیم و منیزیم در آب عامل رسوب هستند كاتیون كلسیم صرفنظر از نمك های آن كه شامل سولفات كلسیم ، كلروكلسیم و سایر نمكهای كلسیم می شود سختی كلسیم را تشكیل میدهند .همانطور كاتیون منیزیم باعث سختی منیزیم می گردد و چون عامل اصلی سختی آب تركیبات معدنی این دو عنصر است لذا بطور كامل فرض می گردد كه سختی كل آب از سبك كردن به كمك آب آهك و خاكستر كربنات سدیم و سبك كردن با استفاده از مبادله كننده های یونی به وجود می آید. به رسوب و عوامل ایجاد آن در ادامه به صورت كامل پرداخته می شود.

تا كنون روشهای مختلفی برای مقابله با این مسئله پیشنهاد شده است در روشهای معمول از مواد افزودنی شیمیایی استفاده می شود كه علاوه بر پایین بودن بازدهی مشكلات زیست محیطی نیز ایجاد می گردد. روشهای بهتر دیگری مانند الكترو دیالیز ، تقطیر ، انجماد و اسمز معكوس وجود دارد كه به علت پیچیدگی و گران بودن فقط در شرایط خاص بكار برده میشوند.

در حال حاضر سختی گیری و رسوب زدایی الكترونیكی به عنوان یك روش غیر شیمیایی و بدون نیاز به مواد شیمیایی افزودنی به آب و سازگار با محیط زیست با خواص بسیار مفید دیگر برای صنایع مختلف همواره به عنوان جایگزین مناسبی برای روش های پیشین مطرح است.
سختی گیری، پالایش الكترونیكی آب است علی رغم كیفیت كاركردی مناسب و مزایای فراوان به علت ضعف در تحلیل عملكرد از دیدگاه تئوری های فیزیكی و شیمیایی نفوذ آن در بازارهای تجاری چشمگیر نبوده است .اما در چند سال گذشته با تحقیقات وسیعی كه در سطوح دانشگاهی و مراكز تحقیقاتی انجام شده است روشهای الكترومغناطیسی جایگزین مواد مغناطیسی گذشته شده است . همچنین تئوریهای قابل قبولی نیز ارائه شده كه این امر چشم انداز بسیار مناسبی برای این تكنولوژی سودمند ترسیم نموده است.

تعيين محل نصب مناسب برای مخزن انبساط باز و بهره برداري از آن

در سيستم هاي حرارت مركزي شوفاژ، منبع انبساط وظيفه تنظيم فشار آب سيستم را بر عهده دارد و از افزايش و كاهش فشار آب در داخل سيستم جلوگيري مي كند. هنگام راه اندازی سيستمهاي گرم کننده مانند شوفاژ، آب داخل سيستم به دليل بالارفتن درجه حرارت منبسط شده و حجم آن زیاد می شود. این ازدیاد حجم در مخزن انبساط تخليه شده از بالا رفتن فشار سيستم جلوگيري مي كند و همچنين در موقع سرد شدن آب در سيستم، حجم آب منقبض شده و منبع انبساط با جبران كاهش حجم از ايجاد فشار منفي در سيستم جلوگيري مي كند. به اين ترتيب در سيستم هاي گرمايشي شوفاژ وظيفه حفظ تعادل فشار آب سيستم، بر عهده مخرن انبساط مي باشد. مخرن انبساط از نظر عملكرد به دو نوع باز و بسته تقسيم مي شود.

مخزن انبساط بسته نيز چنانچه از اسم آن معلوم است به صورت بسته بوده و فشار آب در داخل آن در حد ارتفاع آب در سيستم تنظيم مي گردد و با تغيير دماي آب و در نتيجه انبساط و انقباض آب، فشار آب را در يك حد ثابت نگه مي دارد. اين نوع مخزن انبساط بطور معمولي در داخل موتورخانه نصب مي گردد ولي مي توان آن را در جاي مناسب ديگر نيز نصب كرد.

در مخزن انبساط باز، چنانچه از اسم آن پيدا است سطح آب مخزن به اتمسفر ارتباط دارد و فشار آب در داخل مخزن صفر مي باشد. در اين نوع مخازن سطح آب توسط يك شناور كنترل مي شود. در صورت بروز انبساط در حجم آب داخل سيستم، مقدار حجم آب افزايش يافته از طريق سرريز مخزن تخليه مي گردد و در موقع راه اندازي سيستم آب از طريق مخزن به داخل سيستم تزريق مي گردد. همچنين به هنگام خنك شدن آب داخل سيستم و انقباض آن، كاهش حجم آب سيستم را جبران مي كند. اين نوع مخزن در بالاترين نقطه سيستم نصب مي گردد. در اكثر پشت بام ساختمان ها مي توان يك مخزن انبساط بسته را ملاحظه نمود. براي بهره برداري از اين مخازن توصيه شده كه در طي سال در هر فصل حداقل يكي دو بار از منبع انبساط بازديد كرد و از سالم بودن اتصالات و بخصوص شناور آن اطمینان حاصل كرد.

در روش موجود نصب و بهره برداري از مخزن انبساط با توجه به اتصال لوله رفت و برگشت منبع انبساط به كلكتور رفت و برگشت، به طور طبيعي و بخصوص در زمان كار پمپ سيركوله، آب داغ به داخل مخزن انبساط ريخته شده و از طريق لوله برگشت به سيستم وارد ميگردد. اين كار باعث مي شود كه آب داخل مخزن انبساط هميشه گرم باشد. گرم بودن اين مخزن كه معمولاً در محوطه باز نصب مي گردد سبب اتلاف مقدار زيادي از انرژي سيستم مي گردد. مقدار اين اتلاف در صورتي که عایقكاري خوب نشده باشد بين %20 تا %25 است يعني حدود ربع انرژی مصرفي توسط مشعل فقط در اين نقطه از مخزن انبساط به هدر می رود.

1. براي جلوگيري از اتلاف انرژي سيستم در منبع انبساط انجام اقدامات ذيل بسيار مفيد خواهد بود.
2. تبديل منبع انبساط از نوع معمولي ايستاده به نوع ديواري و نصب آن در بالاترين نقطه داخل ساختمان به ديوار نزديك سقف در داخل حمام و قرار دادن سرريز آن به صورت مرئي.

 بستن شير رفت به مخزن انبساط: با انجام اين كار غيرمتعارف از ورود آب داغ به مخزن انبساط جلوگيري مي شود و در نتيجه دماي مخزن انبساط به آب سرد تبديل مي شود. البته با بستن شير ورودي به مخزن انبساط هيچ مشكلي در فشار سيستم بوجود نمي آيد چرا كه منبع انبساط از طريق لوله برگشت به كلكتور برگشت متصل است و هر گونه انبساط آب سيستم از طريق كلكتور رفت به وسايل گرمايش نظير حداقل مخزن دوجداره آب گرم، وارد شده و از آن به كلكتور برگشت منتقل شده و به مخزن انبساط منتقل مي گردد. يعني وجود يك لوله برگشت براي حفظ فشار در سيستم كافي است. حال با بستن شير لوله رفت به مخزن انبساط دو فايده براي سيستم نسبت به حالت قبلي بوجود مي آيد. اول اينكه از اتلاف انرژي در اين نقطه بطور كامل جلوگيري مي گردد و فايده دوم اين است كه انرژي الكتروپمپ سيركوله به طور كامل جهت گردش سيال در داخل سيستم گرمايشي صرف مي گردد و از اتلاف انرژي الكتريكي سيال در داخل منبع انبساط جلوگيري مي گردد. در اين روش در مقايسه با روش رايج فعلي، مدت زمان كاركرد الكتروپمپ به مقدار زيادي بيش از 40% كاسته مي شود يعني پمپ در زمان كمتري گرما را از ديگ به لوازم گرمايش منتقل كرده و استراحت بيشتري مي نمايد. (هركس مي تواند در فصل زمستان تنها با بستن شير رفت به منبع انبساط اثر اين عمل در كاهش زمان پمپاژ را اندازه گيري كند.)

 سرريز مخزن انبساط به فلاش تانك وارد شده است. در صورت هر گونه مشكل در فلوتر صداي آن براحتي به گوش خواهد رسيد. لذا زمان بازديد مخزن به جاي فصلي به روزانه تبديل خواهد شد!

با توجه به اين كه اين روش هيچ فرقي در عملكرد مخزن انبساط با روش موجود ندارد ولي در مقابل از اتلاف بيش از 25% انرژي جلوگيري مي كند توصيه مي گردد حتماً اين كار را انجام دهند و از اتلاف انرژي جلوگيري نمايند. اين كارشناس اين روش را در چند ساختمان اجرا كرده ام و الان بيش از سه سال است كه با اين روش از تاسيسات موتورخانه چند واحد مسكوني بهره برداري مي گردد.

البته براي اجراي اين روش در تاسيساتي كه منبع انبساط در پشت بام ساختمان ها نصب شده است لازم است در فصول سرد سال شير لوله رفت به مخزن انبساط بطور جزئي جهت جلوگيري از يخ زدگي باز شده باشد و مخزن بطور كامل پوشش داده شده و عايق كاري شود.