منبع کویل دار یا مبدل حرارتی صفحه ای؟
از مرسوم ترین روش های تولید آبگرم مصرفی که یکی از اصلی ترین احتیاجات زندگی روزمره بشر می باشد ،استفاده از منبع کویلی و مبدل حرارتی صفحه ای است ، اگرچه منبع کویل دار از خانوادهای مبدل های حرارتی از نوع لوله ای مخزن دار می باشد ، ولی رقیب دیگری بنام مبدل حرارتی صفحه ای می تواند جایگزینی برای منبع کویل دار باشد ،حال این سوال پیش می اید که منبع کویل دار برای تولید آبگرم بهداشتی مناسبتر است یا مبدل حرارتی صفحه ای ؟ ابتدا به تعریف کوتاهی از منابع کویل دار و مبدل حرارتی صفحه ای به همراه مزایا م معایبشان خواهیم پرداخت تا امکان نتیجه گیری راحتر فراهم شود.
استفاده از منبع کویل دار و مزایای استفاده از آن
همانطور که از نامش پیداست منبع کویل دار از دو بخش مهم منبع و کویل تشکیل شده است ،که کویل آن به صورت لولهای مسی U شکل در اندازه و تعداد U های مختلف روی صفحه چدنی مونتاژ شده و داخل منبع قرار مگیرد ،این کویل های مسی وظیفه سیرکوله و گردش آب گرم دیگ که در حدود 80 درجه می باشند را بر عهده دارند ، آبگرم خروجی از بویلر از یک طرف کویل وارد شده و از طرف دیگر با اختلاف دمای 20 درجه به دیگ باز می گردند.
مهمترین مزیت منبع کویلی ، سرعت بالای گرم کردن آب و امکان ذخیره سازی آبگرم به دلیل وجود منبع می باشند ،که در صورت خاموش شدن دیگ به هر دلیلی مانند قطع برق مشعل ، قطع شدن گاز و … پاسخگوی نیاز های بهداشتی واحد های مصرف بالا دست خود می باشند ،امکان ذخیره سازی آبگرم و روش های جلوگیری از کاهش دمای آب درون مخزن به دلیل گران شدن حامل های انرژی امروزه در طراحی سیستم های تاسیساتی به عنوان یک ضرروت مطرح می شود
استفاده از مبدل حرارتی صفحه ای و مزایای استفاده از آن
مبدل حرارتی صفحه ای نسبت به نوع پوسته لوله خود بیشتر در پروژه های مسکونی و تجاری به دلیل ملاحظات اقتصادی که از نوع پوسته لوله ارزانتر بوده و همچین افت فشار کمتر دارند، استفاده می شوند ،در مبدل های حرارتی صفحه ای که از تعدادی صفحه فلزی فولادی جوش شده بهم تشکیل می شود ، از یک طرف آب گرم دیگ وارد شده و از طرف دیگر آبسرد شهری که به صورت یکی در میان از صفحه های مبدل عبور کرده و در اثر عبور از آبگرم دیگ ، تبدیل به آبگرم بهداشتی می شود.
به طور کلی مبدل های حرارتی صفحه ای به صورت لحظه ای آبگرم بهداشتی تولید می کنند ،که مهمترین مزایای استفاده از مبدل های حرارتی صفحه ای تولید آبگرم لحظه ای فراوان و عدم اشغال فضای مفید موتورخانه می باشد ، تنها همین دو پارامتر باعث انتخاب دو راهی بین مبدل حرارتی صفحه ای و منبع کویل دار شده است
حال این سوال پیش می آید مبدل حرارتی صفحه ای استفاده کنیم با منبع کویل دار ؟
- استفاده از مبدل حرارتی صفحه ای علی رغم ، تولید آبگرم فوری و لحظه ای و عدم اشغال فضا ایرادات زیر را دارد :
- به دلیل نداشتن منبع ذخیره ، امکان ذخیره آبگرم بهداشتی در مواقع ضروری مانند خاموش دیگ وجود ندارد
- انتقال و گردش آبگرم بویلر به عنوان عامل اصلی تولید آبگرم بهداشتی ، در مبدل های صفحه ای به وسلیه یک پمپ سیرکولاتور صورت گرفته ، که دقیقا شبیه پکیج های دیواری دو مبدل می باشد
- در تکیمل بند فوق ،در صورت خرابی این پمپ های چون به صورت دایم کار در تمام فصول باید آبگرم بهداشتی تولید کنند ، عملا استفاده از حمام و سرویس بهداشتی امکان پذیر نخواهد بود
- در صورت قطع برق که در تابستان امری است اجنتاب ناپذیر ،پمپ سیرکوله مبدل از کار افتاده و دیگر قادر به تولید آبگرم بهداشتی نخواهد بود
- مهمترین نکته که از آن به عنوان یکی از مهمترین معایب مبدل حرارتی یاد می شود این است که :به دلیل نداشتن مخزن جهت ذخیره آبگرم ؛ بویلر های حرارتی موتورخانه باید به صورت دایم و بدون خاموشی ، به منظور تولید آبگرم 80 درجه در مبدل به کارکرد خود ادامه دهند ، لذا باید بار حرارتی بویلر از حاتی که از منبع کویل دار استفاده می شود بالاتر در نظر گرفت
- پتانسیل رسوب گیری در مبدل حرارتی صفحه ای نسبت به نوع کویلی به مراتب بالاتر بوده ، به طوریکه در بسیاری از اقلیم ها استفاده از مبدل صفحه ای بدون سختی گیر امکانپذیر نخواهد بود
حال ، جایگزینی مبدل حرارتی صفحه ای با منبع کویل دار جایز است ؟
- استفاده و جایگزنی از مبدل های صفحه ای به جای منابع کویلی در مواقعی جایز است که از ابتدا و بدو تاسیس ،بارحرارتی تولید آبگرم مصرفی با مبدل صفحه ای طراحی شده باشد ، در عیر اینصورت استفاده از مبدل حرارتی به جای منبع کویل دار توصیه نمی شود
- به دلیل نداشتن مخزن دخیره آبگرم بهداشتی ،مانند پکیج های دیواری دو مبدل ، در صورت قطع برق و خراب شدن پمپ سیرکولاتور در پروژهای مسکونی بزرگ استفاده از مبدل حرارتی به جای منبع کیولی جایز نیست
- استفاده از مبدل حرارتی صفحه ای در جاهایی که رسوب آب زیاد و کیفیت آب شرب آن منطقه قابل قبول نمی باشد ،علی رغم استفاده از سختی گیر به هیچ عنوان توصیه نمی شود
مکانیزم عملکرد و اساس کار سپتیک تانک
اساس و عملکرد و مکانیزم کارکرد سپتیک تانک ها به عنوان یک تصفیه مقدماتی بر پایه 2 مرحله استوار است ،مرحله تصفیه مکانیکی که با کاهش سرعت فاضلاب ته نشین می شوند ، و مرحله دوم تصفیه زیستی با کمک باکتری های بی هوازی در اثر ته نشین فاضلاب و تبدیل آن به لجن در کف مخزن جمه شده و سپس توسط همین باکتری های هوازی هضم می گردند ،به همین دلیل به دلیل تخلیه و بازرسی دوره ای سپتیک ها باید این نکته راه به خاطر داشته باشین که مقداری لجن که حاوی باکتری های بی هوازی می باشنذد جهت هضم فاضلاب به کار می رود ، در کف مخزن باقی بماند تا درعملکرد سپتیک تانک ها خللی وارد نشود
طراحی و اجرای سپتیک تانک ها
بوی متعفن متصاعد شده از سپتیک تانک ها ، به دلیل تولید گاز h2s در اثر هضم لجن که توسط با کتری های بی هوازی تولید می شوند ، باید تخلیه شوند ،همچنی در این فرایند های هضم علاوه بر گاز H2s گازهای co2 , n2 و Ch4 نیز تولید می شوند ، که باید توسط لوله ونت از سپتیک تخلیه شوند ،قطر لولهای ونت با توجه به ظرفیت سپتیک از 2 تا 4 اینچ متغیر است ، در صورت اجرای سپتیک در محوطه رو باز لوله منت آن نیز باید 30 تا 50 سانت از کف زمین فاضله داشته باشد ،ولی اگر سپتیک تانک ها در پارکینگ ها و محوطه های بسته نصب شوند ، باید لوله ونت با هوای آزاد در ارتباط باشند
مشخصات ابعادی و طراحی بدنه سپتیک تانک ها
سپتیک تانک ها اصولا به صورت مکعب مستطیل ساخته می شوند که معمولا باید طول آن 2 تا 4 برابر عرض آن طراحی شوند ،انباره سپتیک ها بخش مهم تصفیه فاضلاب در آن انجام می شوند ، باید به نسبت 3/2 به 3/1 تقسیم شوند ، به عبارتی سپتیک تانک ها به دو بخش تقسیم شده بخش اول آن که پذیرایی فاضلاب اصلی می باشند باید 3/2 مقدار سلول دوم باشد ، حداقل ارتفاع ابناره 120 سانت بوده که در مقیاس های بزرگتر 2 الی 3 متر انتخاب می شوند
بخش دوم – محاسبات و روش بدست اوردن حجم و ظرفیت سپتکی تانک ها
به طور کلی محاسبه و طراحی حجم سپتیک تانک ها به سه روش کلی زیر صورت میگرد
روش اول – محاسبه منطقه ته نشینی ،هضم و منطع ذخیره لجن
در این روش که شامل سه بخش محاسبات است باید حجم منطقه ته نشین ،محاسبه حجم منطقه هضم و محاسبه منطقه ذخیره لجن بر اساس فرمول های زیر محاسبه شوند
الف – محاسبه حجم منطقه سپتیک تانک
این قسمت از از محاسبات براساس زمان لازم جهت ته نشین شدن مواد معلق و جامد قابل ته نشین در کف مخزن صورت می گیرد ، که با تعداد جمعیت تحت پوشش و سرانه تولید فاضلاب رابطه مستقیم دارند و از رابطه زیر محاسبه می شود
ب – محاسبه حجم منطقه هضم تانک :
این مقدار برای هر نفر بع صورت 0.5 تا 1 لیتر در روز براورد می شود که از فرمول زیر قابل محاسبه است
ج – محاسبه حجم منطقه ذخیره لجن سپتیک تانک :
محاسبه این منطقه به میزان تجمع لجن هضم شده و به مدت زمان تخلیه بستگی دارد که به ترتیب پارامتر r دورهای مختلف به صورت زیر است
که نهایتا حجم منطقه ذخیره لجن از رابطه زیر به دست می اید :
که نهایتا با جمع مقادیر الف ، ب و ج فرمول نهایی به شکل زیر ساده خواهد شد :
نکته مهم
اصولا در طراحی سپتیک تانک سعی می شود ،که اساس طراحی بر پایه میانگین فاضلاب تولیدی در طول شبانه روز مبنای طراحی قرار گرفته ،و مدت زمان ماندن فاضلاب بین 0.5 تا 3 روز جهت طراحی حجم سپتیک انتخاب شود .
روش دوم
محاسبه حجم سپتیک تانک براساس دوره تخلیه
در روش برای محاسبه حم سپیتک به دو پارمتر زمان تخلیه یا برداشت لجن و ضریب پیک ساعتی نیاز داریم ،به طور کلی برای جریان های فاضلاب تا با دبی بیش از 400 متر مکعب در شبانه روز ، از ایمهاف تانک به جای مخازن سپتیک تانک استفاده می شود ،ولی بازم استفاده از سپتیک تانک ظرفیت بالا در این روش محاسبه اولویت اول می باشد ، مهمترین نکته در این روش طراحی رعیات حداقل حجم 5 برابری ظرفیت سپتیک تانک نسبت به جریان متوسط فاضلاب تولیدی است
بنابراین برای ظریب 1.5 و زمان تخلیه 2 تا 5 سال حجم سپتیک تانک در حدود 3.3 تا 6.8 برابر جریان متوسط فاضلاب براورد می شود
روش دوم
در این روش مقدار فاضلاب تولیدی مبنای انتخاب حجم سپتیک تانک در نظر میگرند ، بدین صورت که اگر مقدار فاضلاب تولیدی کمتر از 6 مترمکعب باشد آنگاه ظرفیت سپتیک تانک معادل 1/5 برابر آن خواهد بود ،ولی در هیچ مودر نباید حجم سپیتیک تانک از 3000 ایتر یا 3 متر مکعب انتخاب شود در صورتیکه مقدار فاضلاب تولیدی روزانه بیش از 6 متر مکعب باشد ،حجم سپتیک از فرمول زیر محاسبه می شود :
که نهایتا فرمول فوق با توجه به دست آوردن دبی فاضلاب روزانه براساس جمعیت تحت پوشش و سرانه تولید فاضلاب برای محاسبه حجم سپتیک تانک ساختمنا های مسکونی می توانید از فرمول زیر استفاده کنید که ساده شده فرمول فوق می باشد :
مثلا برای یک مجتمعی که در حدود 820 نفر سکنه دارد مقدار فاضلاب تولیدی برابر خواهد بود.