برای انتخاب یا تعویض دیگ موتورخانه مناسب، باید به این نکته توجه کنید که به طور کلی دو نوع دیگ موتورخانه وجود دارد که عملکرد مشابهی دارند و در هر دو شیوه انتقال حرارت به سیال تقریباً یکسان است. با این حال، از نظر ساختار و جنس، تفاوت‌هایی بین آنها وجود دارد.
- دیگ چدنی
- دیگ فولادی (آب در لوله) یا (آتش در لوله)
دیگ‌های چدنی و فولادی (فولادی با ظرفیت پایین) برای موتورخانه‌های خانگی، تجاری و صنایع کوچک مناسب هستند. اما برای مصارف صنعتی، بویلرهای فولادی با ظرفیت بالا مورد نیاز است. هر یک از این دو نوع دیگ چدنی و فولادی ممکن است دارای 1 تا 4 پاس حرارتی باشند که تأثیر مستقیمی بر راندمان حرارتی آنها دارد. به طور کلی، دیگ‌های فولادی در ظرفیت‌های پایین‌تر قیمت کمتری دارند، اما در ظرفیت‌های بالاتر و با کیفیت بالاتر، قیمت آنها بیشتر از دیگ‌های چدنی است. دیگ‌های چدنی معمولاً در ظرفیت‌های پایین‌تر و برای مصارف مسکونی مناسب هستند و هزینه تعمیرات کمتری دارند، در حالی که دیگ‌های فولادی برای ظرفیت‌های بالاتر و کاربردهای صنعتی مناسب‌ترند. بعد از انتخاب نوع دیگ، ظرفیت مناسب باید بر اساس نیاز حرارتی محیط تعیین شود تا بهره‌وری بهینه و صرفه‌جویی در مصرف انرژی حاصل گردد.
البته دیگ‌ها از نظر نوع سیال عامل نیز دسته‌بندی می‌شوند، اما از آنجایی که متداول‌ترین سیال در این سیستم‌ها آب است، در این بررسی فقط به دیگ‌هایی که سیال انتقال حرارت آنها آب است، پرداخته می‌شود. در این مقاله، ابتدا معرفی کلی این دو دیگ و انواع مدل‌های آنها انجام می‌شود، سپس مزایا و معایب هر یک از دیگ‌ها در جدولی مورد بررسی قرار می‌گیرد و در نهایت، چالش‌های رایج در انتخاب دیگ موتورخانه ارائه می‌شود.
دیگ یا بویلر چدنی
این دستگاه با اتصال چندین پره که توسط بوشن یا نخ مخصوص و میله مهار به هم متصل شده‌اند، به روش ریخته گری با چدن مذاب ساخته می‌شود. مشعل با قرار گرفتن بین پره‌ها موجب گرم شدن آنها و انتقال حرارت به آب می‌شود و معمولاً در بازار با تعداد پره‌های بین 3 تا 20 عدد عرضه می‌گردد. ظرفیت‌های حرارتی آنها در محدوده مشخصی بوده و به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که حداکثر فشار قابل تحمل در آنها بین 4 تا 6 بار می‌باشد. با این حال، برخی شرکت‌ها در برخی مدل‌های خود ادعا می‌کنند که این دستگاه‌ها قادر به تحمل فشار استاتیکی تا 10 بار نیز هستند. این بویلرهای چدنی می‌توانند دمای تا 95 درجه سانتی‌گراد را تحمل کنند (در تعداد پره‌های بالا، مانند 20 پره، تا دمای 105 درجه سانتی‌گراد را نیز تحمل می‌کنند). حداکثر توان حرارتی آنها 1,300,000 کیلوکالری بر ساعت است.
کاربری اصلی این دستگاه‌ها در ساختمان‌های مسکونی است که به تعداد پره‌های کمتری نیاز دارند، اما در ساختمان‌های بزرگ‌تر مانند مجتمع‌های مسکونی، اداری و تجاری، هتل‌ها و بیمارستان‌ها از دستگاه‌هایی با تعداد پره‌های بیشتر استفاده می‌شود. حتی برای استخرهای خانگی کوچک نیز مناسب هستند. این دستگاه‌ها معمولاً با مشعل‌هایی که متناسب با سوخت گاز یا گازوئیل هستند، کار می‌کنند و طراحی آنها به‌گونه‌ای است که از نظر انتقال گرمایش و بازده حرارتی عملکرد بهینه‌ای دارند. دستگاه‌هایی با پاس حرارتی بیشتر دارای راندمان بالا هستند و منجر به کاهش اتلاف انرژی می‌شوند. شرکت‌هایی نظیر شوفاژکار، ایرفو و شرکت لوله‌ماشین‌سازی این دیگ‌ها را تولید می‌کنند.
جدول مزایا و معایب بویلر چدنی
| مزایا | معایب |
|---|---|
| قابل انعطاف در افزایش یا کاهش ظرفیت حرارتی با تغییر در تعداد پره‌ها | حداکثر توان حرارتی تا 1,300,000 کیلوکالری در ساعت |
| جابجایی راحت توسط حداقل دو نفر و نصب در محل (قابلیت دمونتاژ و مونتاژ پره‌ها) | عدم تحمل فشارهای بالا (میانگین ۶ بار تحمل بار؛ اکثر مدل‌ها فشار قابل تحمل ۴ بار دارند، ولی طبق ادعای بعضی شرکت‌ها برخی مدل‌های آنها توانایی تحمل ۱۰ بار دارند) |
| نصب راحت | در این بویلرها، هرچه ارتفاع ساختمان بیشتر شود، تحمل فشار کاهش می‌یابد. |
| قابلیت تعمیر* و سرویس دوره‌ای | نیاز به فونداسیون بتنی در محل نصب |
| دارای مقاومت بالا در برابر خوردگی، زنگ‌زدگی، شرایط محیطی نامساعد و مایعات ایجادشده در اثر احتراق مشعل | مناسب نبودن دستگاه در مکان‌هایی با اختلاف دمای رفت و برگشت زیاد (محیط‌های بسیار سرد)، زیرا باعث ترک خوردن پره‌ها می‌شود. |
| احتمال تجمع رسوب در میان پره‌ها بیشتر است. | |
| بازدهی کمتر در مقایسه با بعضی دیگ‌های فولادی سه پاس |
*مثلاً در صورت شکستگی و سوراخ شدن یک پره، به راحتی قابل تعویض است و نیازی به تعویض کلی بویلر نیست.
دیگ یا بویلر فولادی
این دستگاه معمولاً به شکل استوانه‌ای (ایستاده یا افقی) و از جنس فولاد ساخته شده است و شامل لوله‌های آتش‌خوار و محفظه احتراق در داخل پوسته خود می‌باشد که به‌صورت یکپارچه از آلیاژ فولاد مخصوص در کارخانه تولید می‌شود. طراحی آن به‌گونه‌ای است که در برخی موارد گرما یا دود ناشی از احتراق از داخل لوله‌ها عبور کرده و آب در پوسته‌ی اطراف آن قرار دارد. در برخی دیگر از طراحی‌ها، آب درون لوله‌های آتش‌خوار جریان دارد و گرما یا دود در فضای پوسته‌ی اطراف آن حرکت می‌کند.
در این سیستم، حرارت تولیدشده در محفظه‌ی احتراق به طور متوالی و در دو پاس، سه پاس، سه پاس با پاس برگشتی و چهار پاس (مرحله‌ی عبور دود) منتقل می‌شود و نهایتاً از طریق دودکش خارج می‌گردد. بویلرهای فولادی آب گرم و آب داغ با ظرفیتی بین 5000 تا 50,000,000 کیلوکالری بر ساعت تولید می‌شوند و به سیستم‌ها و دریچه‌های ایمنی ضدانفجار مجهز هستند تا از وقوع انفجارهای ناشی از احتراق مشعل جلوگیری کنند.
بویلر فولادی دارای دو مدل اصلی است که شامل:
دیگ‌های فولادی فایر تیوب (آتش در لوله)
در این نوع دیگ‌ها، گازهای داغ حاصل از احتراق سوخت از درون لوله‌های فولادی عبور کرده و حرارت خود را به آب منتقل می‌کنند. این فرآیند باعث گرمایش سریع آب می‌شود و معمولاً برای ظرفیت‌های پایین و کاربردهای عمومی مانند ساختمان‌ها، برج‌های بلند و محیط‌های صنعتی سبک مناسب می‌باشد. این دیگ‌ها به دلیل طراحی ساده‌تر و نگهداری آسان‌تر از محبوبیت زیادی برخوردارند. با این حال، برای فشارهای بالا و ظرفیت‌های زیاد مناسب نیستند و معمولاً فشار کاری حداکثر 30 بار دارند.
دیگ‌های واتر تیوب (آب در لوله)
در این نوع دیگ‌ها، آب درون لوله‌ها جریان دارد و حرارت حاصل از احتراق از طریق گازهای داغ به لوله‌ها منتقل می‌شود. این فرآیند زمان بیشتری برای افزایش دما نیاز دارد، اما انتقال حرارت یکنواخت‌تر و مؤثرتر است. دیگ‌های واتر تیوب به دلیل توانایی تولید بخار با فشار و دمای بالاتر و ظرفیت‌های بالاتر، بیشتر در صنایع بزرگ و پروژه‌های با نیاز به دمای بالا استفاده می‌شوند. این دیگ‌ها برای فشارهای بالا و کاربری صنعتی طراحی شده‌اند، اما به دلیل پیچیدگی بیشتر در ساخت و نگهداری، هزینه‌های بیشتری دارند. می‌توانند فشارهای بسیار بالا (بیش از 50 بار) را تحمل کنند.
جدول مزایا و معایب دیگ فولادی
| مزایا | معایب |
|---|---|
| تحمل فشار استاتیک بالا | حمل و نقل پر مشقت و سخت به دلیل شکل یکپارچه |
| ارائه ظرفیت‌های بالا و توان حرارتی نامحدود | عدم امکان تغییر یا افزایش ظرفیت حرارتی |
| دوام و طول عمر بالا | هزینه تعمیر بالا |
| این دیگ‌ها در برابر تغییرات حرارتی و شوک‌های حرارتی مقاومت بالایی دارند. | سوراخ شدن بیشتر به دلیل زنگ‌زدگی و خوردگی |
| وزن سنگین‌تر |
از نظر طراحی داخلی انتهای بویلرهای فولادی، بویلرهای فولادی در دو مدل متفاوت ساخته می‌شوند که شامل مدل عقب خشک و مدل عقب خیس هستند.
دیگ‌های فولادی عقب خیس (Wet Back)
در این نوع دیگ، بخشی از سطح انتهایی دیگ که در معرض حرارت قرار دارد، با آب احاطه شده است. این طراحی باعث می‌شود که حرارت بیشتری به آب منتقل شود و از اتلاف انرژی حرارتی جلوگیری شود.
سطح تبادل حرارت در دیگ‌های عقب خیس بیشتر است، زیرا آب می‌تواند در بخش‌های بیشتری از دیگ جریان داشته باشد. این افزایش سطح تبادل حرارت، به راندمان بالاتر و کاهش مصرف سوخت منجر می‌شود.
طراحی عقب خیس باعث کاهش نقاط داغ (Hot Spots) و توزیع یکنواخت حرارت در دیگ می‌شود. این ویژگی نه‌تنها عملکرد بهتری ایجاد می‌کند، بلکه عمر مفید دیگ را نیز افزایش می‌دهد.
به دلیل پیچیدگی طراحی و ساخت، هزینه تولید دیگ‌های عقب خیس نسبت به دیگ‌های خشک عقب بالاتر است. همچنین، نگهداری و تمیزکاری این نوع دیگ ممکن است کمی زمان‌برتر باشد.
دیگ‌های فولادی عقب خشک (Dry Back)
در دیگ‌های خشک عقب، بخش انتهایی دیگ که با گازهای داغ در تماس است، با آب احاطه نشده و معمولاً از مواد نسوز (مانند آجرهای مقاوم در برابر حرارت) برای عایق‌بندی این بخش استفاده می‌شود.
به دلیل عدم وجود آب در ناحیه انتهایی، انتقال حرارت به اندازه دیگ‌های عقب خیس بهینه نیست و راندمان حرارتی کمتری دارند. این دیگ‌ها از نظر ساختار ساده‌تر هستند و هزینه ساخت کمتری دارند. همچنین، به دلیل طراحی ساده‌تر، نگهداری و تعمیرات آنها آسان‌تر است. نقاط داغ بیشتری در این نوع دیگ‌ها ایجاد می‌شود که ممکن است به مرور زمان بر طول عمر دیگ تأثیر بگذارد.
جدول مقایسه بین دیگ‌های فولادی عقب خیس و عقب خشک:
| ویژگی | دیگ‌های عقب خیس | دیگ‌های عقب خشک |
|---|---|---|
| انتقال حرارت | بهینه‌تر و با راندمان بالاتر | کمتر و راندمان پایین‌تر |
| عمر مفید | طولانی‌تر به دلیل توزیع یکنواخت حرارت | کوتاه‌تر به دلیل نقاط داغ بیشتر |
| هزینه ساخت | بیشتر به علت پیچدگی طراحی | کم هزینه‌تر به دلیل طراحی ساده‌تر |
| نگهداری | زمان‌برتر | آسان‌تر |
مقایسه دیگ فولادی و پره‌ای از نظر هزینه
دیگ‌های فولادی در ظرفیت‌های کمتر که بیشتر برای فضاهای مسکونی استفاده می‌شوند، قیمت کمتری نسبت به دیگ‌های پره‌ای دارند. علاوه بر این، اگر کیفیت تجهیزات دیگ فولادی بالاتر باشد، ممکن است قیمت آنها گران‌تر یا برابر با دیگ‌های پره‌ای باشد. اما در ظرفیت‌های بالاتر، دیگ‌های فولادی قیمت بالاتری نسبت به دیگ‌های پره‌ای دارند.
مقایسه دیگ فولادی و چدنی از نظر راندمان و توان بویلر
دیگ‌های فولادی نسبت به دیگ‌های چدنی راندمان بالاتری دارند و برای ظرفیت‌های بالا و مصارف صنعتی مناسب‌تر هستند. در حالی که دیگ‌های چدنی بیشتر برای ظرفیت‌های حرارتی پایین‌تر و کاربردهای خانگی استفاده می‌شوند.
دیگ‌های چدنی توان حرارتی محدودتری دارند. البته در صورتی که تعداد پره‌ها بین 13 تا 20 باشد، توان حرارتی بالاتری ارائه می‌دهند.
مقایسه دیگ فولادی و پره‌ای از نظر کاربرد
در مدل‌های ظرفیت پایین، دیگ‌های فولادی برای فضاهای مسکونی و خانه‌ها مناسب هستند. دیگ‌های فولادی با ظرفیت متوسط برای هتل‌ها، بیمارستان‌ها و برج‌های بلند مناسب‌اند، اما در ظرفیت‌های بسیار بالاتر برای صنایع بزرگ‌تر مانند کارخانه‌های قند، فولاد و صنایع پتروشیمی استفاده می‌شوند. دیگ‌های چدنی بیشتر برای کاربری‌های مسکونی و تجاری مناسب هستند.
مقایسه دیگ فولادی و چدنی از نظر نصب و تعمیرات
نصب دیگ چدنی راحت‌تر است و با حداکثر دو نفر می‌توان آن را حمل و نصب کرد. اما جابجایی دیگ فولادی در ظرفیت‌های بالاتر کمی پیچیده‌تر است و نیاز به تجهیزات خاص و جرثقیل دارد.
در مورد تعمیرات، اگر یک پره دیگ چدنی خراب شود، می‌توان فقط همان پره را تعویض کرد و هزینه تعمیرات آن نیز پایین است. اما برای دیگ فولادی، تعمیرات پیچیده‌تر و هزینه‌برتر است و در صورت خرابی، معمولاً باید دیگ را کاملاً تعویض کرد. برای خارج کردن دیگ فولادی از موتورخانه نیز ممکن است نیاز به تخریب در یا بخشی از دیوار موتورخانه ساختمان باشد.
چه دیگی برای ساختمان مناسب می‌باشد؟
برای انتخاب دیگ موتورخانه مناسب، اگر ساختمان شما کوچک یا متوسط است، دیگ چدنی که نصب و جابجایی راحت‌تری دارد و هزینه تعمیرات کمتری دارد، انتخاب بهتری است. البته قیمت دیگ‌های فولادی در ظرفیت‌های خانگی از دیگ‌های چدنی کمتر است. اما اگر ساختمان شما بزرگ‌تر است یا نیاز به فشار و توان حرارتی بالاتری دارید، دیگ فولادی مناسب‌تر خواهد بود، زیرا ظرفیت و دوام بیشتری دارد، اما نصب و تعمیرات آن پیچیده‌تر است. در ظرفیت‌های بسیار بالا، دیگ‌های فولادی نیز گران‌تر هستند.
کدام نوع دیگ موتورخانه نگهداری راحت‌تری دارد؟
دیگ چدنی نگهداری راحت‌تری دارد. این دیگ‌ها به دلیل طراحی ساده‌تر و امکان تعویض آسان پره‌ها در صورت خرابی، نیاز به تعمیرات کمتری دارند اما باید مراقب باشید که دیگ چدنی خالی از آب نباشد، زیرا تماس مستقیم با شعله می‌تواند باعث خرابی پره‌ها شود. برای تعمیر پره‌ها، وجود متخصص ضروری است، زیرا ممکن است مشکلاتی مانند عدم آب‌بندی و دودبندی صحیح به وجود آید. همچنین، جابجایی و نصب آنها نیز ساده‌تر است. در حالی که دیگ فولادی نگهداری پیچیده‌تر و هزینه‌برتر دارد و تعمیرات آن ممکن است زمان‌بر باشد.
دوام و طول عمر کدام دیگ بالاتر است؟
دوام و طول عمر دیگ فولادی به دلیل استفاده از آلیاژ فولاد و عدم رسوب‌پذیری کمتر نسبت به دیگ‌های چدنی بالاتر است. دیگ‌های فولادی در شرایط آب و هوای سرد سالم می‌مانند، اما در شرایط محیطی مرطوب ممکن است مقاومت کمتری نسبت به دیگ‌های چدنی داشته باشند.
در کدام‌یک از این نوع دیگ‌ها امکان تغییر ظرفیت حرارتی وجود دارد؟
در دیگ‌های پره‌ای به دلیل امکان اضافه کردن پره‌های بیشتر، ظرفیت آنها قابل افزایش است و می‌توان ظرفیت‌های بالاتری را به دست آورد. اما در دیگ‌های فولادی، به دلیل ساختار خاص آنها، امکان افزایش ظرفیت وجود ندارد.
در نهایت، انتخاب دیگ موتورخانه مناسب بستگی به نیاز حرارتی، شرایط نصب، بودجه و نوع کاربری ساختمان دارد که باید به‌دقت بررسی شود.