سیستم های لوله کشی آب
در این مقاله سه روش صحیح لوله کشی مدار شوفاژ را به تفکیک بررسی خواهیم کرد و به تفکیک، مزایا، معایب و کاربرد هریک عنوان خواهد شد.
این سه روش عبارتند از تک لوله ای، دو لوله ای با برگشت مستقیم و تک لوله ای با برگشت معکوس.
به عنوان مقدمه، سیستم های لوله کشی باز و بسته و همچنین سیستم تک گذر و گردشی تعریف و معرفی میگردد.
سیستم های لوله کشی آب:
۱- سیستم باز:
در این سیستم، آب به سوی یک مخزن که به هوای باز راه دارد، جریان می‌یابد (مانند برج خنک کننده و ایرواشر).
۲. سیستم بسته
در این سیستم، جریان آب در هیچ نقطه‌ای در معرض هوای آزاد قرار نمی‌گیرد. چنین سیستم‌هایی در دو نوع منبع انبساط باز و بسته ارائه می شوند که در نوع منبع انبساط باز، شامل یک منبع انبساط هستند که با هوای آزاد در ارتباط است، ولی سطح آبی که در معرض هوای آزاد است قابل توجه نیست.
سیستم‌های لوله‌کشی از جهت دیگر نیز به دو دسته تقسیم می‌شوند.
۱. سیستم تک گذر: در این سیستم، آب یک بار از وسیله‌ای عبور نموده و تخلیه میگردد که تجهیزات بکار رقته در مسیر آب گرم بهداشتی (آبگرم مصرفی) از این نوع هستند.
۲. سیستم گردشی: در این سیستم آب پس از رسیدن به وسیله مورد نظر تخلیه نمی‌شود بلکه توسط یک مدار لوله‌کشی، بین مبدل حرارتی و مبدأ حرکت خود که می‌تواند یک پکیج باشد، گردش می‌کند.
گردش آب می‌تواند تحت نیروی ترموسیفون ناشی از اختلاف وزن مخصوص آب گرم رفت و برگشت یا به صورت اجباری توسط پمپ صورت گیرد. هر دو سیستم فوق ممکن است باز یا بسته باشند.
انواع سیستم لوله کشی شوفاژ (مدار گرمایش):
۱- سیستم تک لوله ای (One Pipe System): در این سیستم، که یکی از روش های صحیح لوله کشی شوفاژ است، تنها یک لوله وظیفه انتقال و بازگرداندن آب مدار بسته رو بر عهده دارد و دقیقا همان لوله ای که از سمت منبع تولید آب گرم شوفاژ (همانند پکیج شوفاژ دیواری) به سمت مصرف کننده های حرارت (همانند رادیاتور، فن کویل و ..) حرکت می کند وظیفه برگرداندن آب به منبع تولید حرارت را خواهد داشت.
لوله کشی تک لوله ای
دقت گردد که در هنگام اتصال سیستم لوله کشی شوفاژ به رادیاتور، حتما نیاز به ایجاد انشعاب دوم و ادامه خط لوله به رادیاتور بعدی است و اگر تنها لوله به رادیاتور وارد شده و در سمت دیگر خارج گردد، به این نوع اتصال، اتصال به صورت سری اطلاق می گردد که کاملا غلط است، چرا که با بستن شیر ورودی به رادیاتور، مسیر حرکت آب کلا قطع شده و کل سیستم متوقف خواهد شد.
محاسن لوله کشی تک لوله ای:
- مناسب ترین گزینه برای لوله کشی روکار
- مصرف کمتر لوله و در نتیجه کم هزینه تر بودن نسبت به سایر روش ها
معایب لوله کشی مستقیم:
- نیازمند دقت بالاتر در اجرای سیستم
- مناسب نبودن برای بیش از ۵ تا ۶ رادیاتور
۲- سیستم دو لوله ای (Two Pipe System): در این روش، که دومین روش صحیح لوله کشی شوفاژ است، بر خلاف روش قبلی، آبرسانی توسط دو لوله مستقل با نام های لوله رفت (Flow Pipe) و لوله برگشت (Return Pipe) انجام می شود. پرواضح است که خط لوله رفت دارای دمای بالاتر و خط لوله برگشت دارای دمای پایین تر است. این نوع لوله کشی خود بر دو نوع است:
- سیستم لوله کشی با برگشت مستقیم (Direct Return Piping)
- سیستم لوله کشی بارگشت معکوس (Reverse Return Pping)
برگشت مستقیم:
لوله کشی مستقیم رادیاتورها
در این روش لوله کشی شوفاژ، یک خط لوله به عنوان خط لوله رفت، از قسمت دمابالای تولید کننده حرارت (بطور مثال پکیج شوفاژ دیواری) به سمت توزیع کننده حرارت در فضا (Heat Emitter) همانند رادیاتور کشیده می شود و یک خط لوله برگشت، به عنوان جمع کننده آبی که حرارت خود را در رادیاتور از دست داده است، در نظر گرفته می شود. نحوه اتصال رادیاتور ها (یا هر توزیع کننده حرارت دیگری همانند فن کویل و…) به خط لوله رفت و برگشت شوفاژ همانگونه که در شماتیک زیر نمایش داده شده است، بدین صورت است که به ترتیب نزدیک شدن هر خط لوله به رادیاتورها یک انشعاب به لوله رفت و یک انشعاب به لوله برگشت شوفاژ متصل خواهد شد.
در حالت برگشت مستقیم، قطر لوله برگشت در تمام طول مسیر برابر قطر لوله رفت متناظر خواهد بود.
عیب لوله کشی مستقیم:
در صورت طولانی شدن مسیر لوله کشی به علت اینکه رادیاتورهای نزدیک تر، جمع طول لوله رفت و برگشت کمتری نسبت به رادیاتورهای دورتر خواهند داشت، و در نتیجه افت فشار کمتری را نسبت به رادیاتورهای دورتر پیدا خواهند کرد، آب بیشتری در رادیاتورهای نزدیک تر نسبت به رادیاتورهای دورتر در حال چرخش خواهد بود و درنتیجه رادیاتورهای نزدیک نسبت به رادیاتورهای دورتر گرمتر خواهند بود.
در نتیجه علت سرد بودن بعضی از رادیاتور ها که اتفاقا این رادیاتورها در ترتیب و توالی قرارگیری نسبت به پکیج شوفاژ دیواری دورتر هستند، این است که جمع طول رفت و برگشت این رادیاتورها بالاترین عدد نسبت به رادیاتورهای نزدیک به پکیج شوفاژ دیواری می باشد.
حال چه باید کرد؟
توجه شود که به هیچ عنوان نصب پمپ اضافی راهکار درستی برای حل مشکل سرد بودن رادیاتورهای دورتر نیست، چرا که در صورت نصب پمپ اضافه بصورت سری باعث تداخل عملکرد با پمپ تعبیه شده داخلی در پکیج شوفاژ دیواری خواهد بود و با توجه به تفاوت هد (Head) و دبی (Flow Rate) پمپ اضافی نصب شده با پمپ درون پکیج شوفاژ دیواری، پمپ ضعیف تر به سرعت تخریب خواهد شد و فارغ از این علت، نصب پمپ اضافی پاک کردن صورت مسئله خواهد بود چرا که ما با این کار هد سیستم را به حدی افزایش می دهیم که ناکارمدی سیستم لوله کشی را پوشش دهیم و همچنان گرم تر بودن رادیاتورهای نزدیک تر نسبت به دورترین ها را خواهیم داشت.
برای حل این مشکل می توان از دو روش اقدام نمود:
- نصب تجهیزات مخصوص بالانس کردن افت فشار سیستم همانند شیر بالانسینگ (Balancing Valve) که این روش هزینه بر بوده و برای سیستم های خانگی با توجه به هزینه بر بودن و عدم نیاز سیستم های خانگی به دقت بسیار بالا، کمتر توصیه می گردد.
- بالانس کردن سیستم بصورت دستی و تجربی از طریق شیر زانوی قفلی (Lockshield Valve):
در این روش کافی است که از محل شیر برگشت رادیاتور، و توسط آچار آلن، دریچه شیر برگشت رادیاتور را تنظیم نماییم: بدین صورت که دریچه شیر برگشت در رادیاتورهای نزدیک تر را تنگ تر و رادیاتورهای دورتر دریچه بازتری داشته باشند تا از این روش بتوانیم به صورت دستی، افت مسیر همه رادیاتورها را هم اندازه نموده تا در نتیجه گرمای همه رادیاتورها همانند هم گردد.
اگر بخواهیم این مهم را بصورت دقیق تر انجام دهیم، نیاز است که در قسمت ورودی و خروجی هر رادیاتور یک گیج فشار نسبت گردد تا تغییرات هنگام تنگ تر کردن دریچه هر رادیاتور، عدد اختلاف هر دو گیج فشار پایش شود و این عدد اختلافی در همه رادیاتورها کاملا یکسان شود. پس از اتمام بالانس کردن سیستم می توان گیج های فشار را از سیستم باز نمود.
شایان ذکر است که استفاده از گیج فشار برای این کار، بسیار زمان بر می باشد و از سختی بالایی برخوردار می باشد.
محاسن لوله کشی با برگشت مستقیم:
- سادگی اجرا
- سادگی محاسبات برای انتخاب سایز لوله
بالانس نبودن سیستم مخصوصا در صورت طولانی بودن مسیر لوله کشی و درنتیجه عدم توازن دمایی در رادیاتور ها.
برگشت معکوس:
در این روش لوله کشی، یک خط لوله به عنوان خط لوله رفت، از قسمت دمابالای تولید کننده حرارت (بطور مثال پکیج شوفاژ دیواری) به سمت توزیع کننده حرارت در فضا (Heat Emitter) همانند رادیاتور کشیده می شود و یک خط لوله برگشت، به عنوان جمع کننده آبی که حرارت خود را در رادیاتور از دست داده است، در نظر گرفته می شود.
نحوه اتصال رادیاتور ها (یا هر توزیع کننده حرارت دیگری همانند فن کویل و…) به خط لوله رفت و برگشت همانگونه که در شماتیک زیر نمایش داده شده است، بدین صورت است که اتصال لوله رفت به خط لوله، همانند روش مستقیم به ترتیب متصل می گردند ولی لوله برگشت آخرین راداتور اولین لوله متصل شده به خط برگشت خواهد بود.
در نتیجه در سیستم با برگشت معکوس، طول مسیر گردش آب در لوله های رفت و برگشت برای تمام توزیع کننده های حرارتی (همانند رادیاتور، فن کویل، کانوکتور و…) یکسان است.
لوله کشی با برگشت معکوس رادیاتورها
لوله کشی با برگشت معکوس رادیاتورها
حسن لوله کشی با برگشت معکوس:
بالانس بودن فشار سیستم و عدم نیاز به اعمال تنظیمات اضافی برای اینکه دما در رادیاتورها یکسان شود. این نوع لوله کشی، در صورت امکان پیاده سازی، بهترین لوله کشی شوفاژ برای منازل می باشد و بهترین نتیجه از حیث یکسان بودن دما در کل فضای نصب، می باشد.
معایب لوله کشی با برگشت معکوس:
- نیاز به دانش فنی تاسیسات جهت انجام محاسبه سایز لوله در هر قسمت سیستم
- با این روش، کل سیستم لوله کشی ما، خودبخود، بالانس هیدرولیکی است. ولی مخصوصا در حالت استفاده از فن کویل، در سایزهای متفاوت، از آنجا که افت فشار هر فن کویل با فن کویل دیگر (با سایز مختلف) متفاوت است، کل سیستم بالانس نخواهد بود. لازم به ذکر است که در سیستم های خامگی که از رادیاتور استفاده می کنند نیز این مسئله صدق می کند ولی اختلاف ناچیز افت فشار در رادیاتورهای خانگی قابل چشم پوشی می باشد. به همین علت، این روش امروزه در سیستم های بزرگ در دنیا استفاده نمی شود و سیستم لوله کشی با برگشت مستقیم به کمک تجهیزاتی همانند بالانسینگ ولو (Balancing Valve)، شیر کنترل (Control Valve) و شیر کنترل مستقل از فشار (Pressure Independent Control Valve) جایگزین شده است.
- عدم امکان لوله کشی به روش برگشت معکوس در بعضی از موارد به علت محدودیت های محیطی (با توجه به مسیر خط لوله برگشت به منبع تولید حرارت)
در نتیجه، هرگاه در یک سیستم بسته، مبدل های حرارتی (رادیاتور یا فن کویل)، دارای افت فشار تقریبا یکسانی باشند، سیستم لوله کشی با برگشت معکوس توصیه می شود. توجه گردد که از این نوع لوله کشی نمی توان برای سیستم های باز (همانند برج خنک کننده و ایرواشر) استفاده نمود.