زمان مطالعه: ۱۱ دقیقه

معرفی 

بسیاری از ساختمان ها و مکان های بزرگ سیستم لوله کشی آب ساختمان تأسیسات دارند که به آن سیستم توزیع آب در ساختمان یا سیستم هیدرونیک می گویند. آب در یک موتورخانه مرکزی گرم یا سرد و سپس به سیستم های مختلف در ساختمان مثل هواسازها و… که در آن هوا تهویه می شود ، پمپاژ می شود.

بیشتر بدانید: تاسیسات ساختمان چیست؟

محافظت و بهینه سازی عملکرد پمپ ها و شیر ها ( اجزای مکانیکی حیاتی سیستم های لوله کشی آب ساختمان) می تواند کمی دشوار باشد. مشکلات عملکرد این سیستم ها معمولا پنهان هستند که باعث هدر رفتن انرژی و فرسودگی تجهیزات می شوند.

همانند دیگر اجزای سیستم تأسیسات ، یکی از راه های تعمیر و نگهداری موتورخانه و سیستم ها، کاهش هزینه های مصرف انرژی و تعمیرات و افزایش طول عمر تجهیزات، برنامه حفاظت با روش پیشگیری و جلوگیری از مشکلات احتمالی است.

انواع سیستم های لوله کشی آب سرد و گرم ساختمان

سیستم های لوله کشی آب ساختمان می توانند سیستم بسته ( سیستم سرمایش یا گرمایش با هوای خارجی تماس ندارند) یا سیستم باز باشند ( آب کندانسور در تماس با هوای خارجی قرار دارد ، معمولا در برج خنک کن). آب در سیستم بسته نسبت به آب سیستم باز به تصفیه کمتری احتیاج دارد.

 

 

انواع سیستم های هیدرونیک

آب سرد

سیستم لوله کشی آب سرد ساختمان، آب را برای تهویه ی هوا از چیلر به سیستم هواساز، بخشی که آب سرد در کویل های جریان هوای تهویه جاری می شود ، منتقل می کند. آب سرد همچنین می تواند مستقیما به سمت دستگاه های پایانه (فن کویل) که در محل مورد نظر مستقر شده اند جریان یابد.  از دیگر موارد این  است که سرمایش  تشعشعی و یا   beams  chilled در جایی که آب سرد در یک دستگاه سرمایش تشعشعی جریان می یابد، توزیع می شود.

Passive chilled beamsبه صورت مجزا از سیستم تهویه هوا ، سرمای مورد نیاز محیط را تأمین می کنند. Active chilled beams تابع سیستم های ventilation-delivery هستند.

آب گرم

سیستم های آب گرم، آب را از دیگ هایی که به طور معمول در موتور خانه ی مرکزی قرار دارند به سمت سیستم هواساز و یا دستگاه های پایانه ی (فن کویل ها) محیط پیرامون جا به جا می کنند.  این سیستم ها در چرخه بسته هستند.

لوله برگشت آب گرم چیست؟

وظیفه این لوله چرخش همیشگی آب گرم در لوله های آب گرم است. کاربرد این لوله این است که ما همیشه پشت شیر آب گرم داریم و بلافاصله پس از بازکرن شیر ما به آب گرم میرسیم.

آب کندانسور

دستگاه آب کندانسور ، آب را بین کندانسور چیلر و برج خنک کن جابه جا می کند. این سیستم ها معمولا چرخه ی باز هستند.

پمپ حرارتی سیستم بسته لوله کشی آب ساختمان

این سیستم های هیدرونیک آب را از طریق پمپ های اختصاصی حرارتی آب _ هوا در کل ساختمان به گردش در می آورند. بیشتر سرمایش و گرمایش ساختمان توسط این پمپ های حرارتی فراهم می شوند. این پمپ ها علاوه بر دریافت گرما از سیستم بسته توزیع آب، گرما را به آن وارد می کنند. در آب و هوای معتدل سیستم بسته توزیع آب دمای خود را در محدوده ی کنترل شده تعدیل می کند که معمولا این دما از ۱۸.۳ تا ۳۲.۲ درجه ی سانتیگراد می باشد. در هوای گرم اگر دمای دستگاه از ۳۲.۲ درجه سانتیگراد بیشتر شود، آب دستگاه به برج خنک کن ارسال می گردد . در هوای سرد اگر دمای دستگاه از ۱۸.۳درجه سانتیگراد کمتر باشد ، آب به دیگ فرستاده می شود تا دمای آن در دستگاه افزایش پیدا کند. پمپ های حرارتی هیدرونیک معمولا سیستم های بسته هستند.

پمپ حرارتی زمینی لوله کشی آب ساختمان :

نوعی سیستم پمپ حرارتی دستگاه آب است به همراه یک دستگاه لوله ای که در زمین دفن می شود و رفتاری مشابه سینک حرارتی دارد. در فصول گرم گرما از زمین توسط آب موجود در دستگاه لوله ای جذب و در فصول سرد به درون زمین دفع می شود.

سیستم های پمپاژ با جریان ثابت و متغیر

همه ی سیستم های توزیع آب در ساختمان یا از نوع جریان ثابت اند و یا جریان متغیر. عموما ساختمان های قدیمی تر دارای سیستم های جریان ثابت و ساختمان های جدید برای پمپاژ آب سرد و گرم و تامین فشار آب ساختمان از برخی انواع کنترل های جریان متغیر استفاده می کنند.

جریان ثابت

این دستگاه های آبرسانی ساختمان هنگام فعالیت خود جریان را در یک مقدار ثابت حفظ می کنند. مقادیر جریان با توجه به طراحی و در نقطه ی ماکسیمم تعیین می شود که باعث کسری مقدار کمی از ساعات فعالیت می شود.

جریان متغیر

پمپاژ با جریان متغیر می تواند از چند طریق اعمال شود :

کلاج مکانیکی یا مغناطیسی

این نوع دستگاه ها در واکنش به یک ورودی  خارجی از سیستم کنترل کننده مرکزی (DDC)، نیروی گشتاوری را از موتور به پمپ کنترل می کند. ( عموما کنترل اختلاف فشار بین لوله ی تغذیه و لوله ی بازگشتی )

درایو سرعت متغیر (VSD )

به منظور حفظ یک نقطه تنظیم ،ترتیب ورودی الکتریکی ورودی به موتور را تغییر می دهد تا موتور بتواند سرعت خود را کاهش یا افزایش دهد.

شیر های کنترل جریان لوله کشی آب ساختمان

دو نوع شیر وجود دارد، شیر دوراهی و شیر سه راهی که هر دو نوع می توانند در سیستم های پمپاژ با جریان ثابت و متغیر استفاده شوند.

 شیرهای دو راهی

در سیستم های پمپاژ با فشار ثابت می توان از این شیر ها با اتصال به شیر های عبوری که فشار را کنترل می کنند استفاده کرد. این شیر ها آب مصرف نشده را قادر می سازند در صورت بالا بودن میزان فشار ذخیره ای به دلیل بسته بودن شیر ها ، به موتورخانه ی مرکزی بازگردد. همچنین از این شیر ها می توان در سیستم های پمپاژ با جریان متغیر در محلی که خروجی  پمپ مستقیما توسط اختلاف فشار کنترل می شود، استفاده کرد.

شیر سه راهی :

این شیر ها عموما در سیستم های پمپاژ با جریان ثابت و در محلی که آب مصرف نشده از کویل عبور می کند استفاده می شود. این شیر ها را همچنین در سیستم های پمپاژ با جریان متغیر نیز استفاده می کنند. در موارد خاص چندین شیر در بخش انتهایی طولانی ترین لوله نصب می شود. مجموع جریان آن ها برابر است با حداکثر میزان جریانی که پمپ به صورت پایدار می تواند تولید کند. همچنین سیستم پمپاژ را قادر می سازد در دمای تنظیم شده باقی بماند تا در مواقع نیاز اضطراری به دیگر سیستم هواساز آن را فراهم کند.

لوله کشی آب ساختمان و تنظیم سیستم پمپاژ 

برای صرفه جویی در مصرف انرژی روش هایی وجود دارند که می توانید همراه سیستم های پمپاژ و شیر که پیش تر بررسی شد از آن ها استفاده کنید.

سیستم های جریان متغیر Primary-secondary :

آب با یک میزان ثابت در دستگاه اولیه چیلر یا دیگ و با یک میزان متغیر در دستگاه ثانویه که برای سیستم هواساز یا فن کویل ها استفاده می شود، جریان می یابد. سیستم های جریان متغیر Primary-secondary به نسبت سیستم های جریان ثابت مصرف انرژی کمتری دارند چرا که به سیستم های پمپاژ سرعت متغیر ثانویه فقط اجازه ی مصرف انرژی به میزان لازم برای سیستم را می دهد.

سیستم های جریان متغیر دستگاه اولیه لوله کشی آب ساختمان

سیستم های آب گرم یا آب سرد به همراه یک دستگاه جریان متغیر هستند. عموما  در چیلر یا دیگ از یک شیر عبوری دوراهی برای حفظ مقادیر جریان در میزان حداقل آن استفاده می شود. سیستم های جریان متغیر دستگاه اولیه از سیستم های جریان متغیر اولیه ـ ثانویه بهینه ترند.

اجزای حیاتی سیستم های لوله کشی آب ساختمان

پمپ ها :

سیستم های توزیع آب در ساختمان از پمپ های سانتریفیوژی استفاده می کنند. پمپ های سانتریفیوژی دارای اجزای ساکن و متحرک هستند. بخش متحرک از یک پروانه و شفت تشکیل شده است. بخش ثابت محفظه و شامل بدنه ، سرپوش بدنه و یاتاقان می باشد. یک موتور پروانه و شفت را می چرخاند و یک نیروی سانتریفیوژی را برای افزایش سرعت آب ایجاد می کند و آن را از طریق حلزونی به سمت پمپ خروجی می فشارد.

شیر ها در توزیع آب در ساختمان

شیر های دستی یا اتوماتیک جریان آب را در سیستم لوله کشی منظم می کنند. شیر ها ۴ عملکرد اصلی دارند : ۱) راه اندازی، توقف و تنظیم جهت جریان ؛ ۲) تنظیم و میزان جریان ؛ ۳) جلوگیری از برگشت جریان ؛ ۴) رفع یا تنظیم فشار.

شیر های تعادلی، که به آن ها تنظیم کننده جریان هم گفته می شود، نوع خاصی از شیر های تنظیم کننده هستند که با توجه به طراحی سیستم میزان جریان را محدود می کنند. این امر تعادل سیستم را برقرار می کند تا همه ی کویل های سیستم جریان برابر داشته باشند. افت فشار بیش از حد در این شیر ها میزان قابل توجهی از انرژی را هدر می دهد.

بدنه ی شیر ها با توجه به نوع سرویس در اشکال و پیکر بندی های مختلف وجود دارند. صرف نظر از عملکرد، اجزای اصلی شیر ها: بدنه، نشیمنگاه ، ساقه و صفحه یا واشر آن ها است. محرک شیر ها در پاسخ به سیگنال های کنترل الکترونیکی یا هوایی جریان آب را درون شیر های اتوماتیک کنترل می کنند.

هر دونوع شیر های دوراهی و سه راهی جریان آب گرم یا سرد را کنترل می کنند. شیر های دو راهی جریان را کاهش می دهند و معمولا در سیستم های جریان متغیر استفاده می شوند. شیر های سه راهی در صورت نیاز با هدایت آب به اطراف کویل ( یا دیگر تجهیزات مانند چیلر یا دیگ ) یک مقدار ثابتی از جریان را حفظ می کند. این شیر ها معمولا در سیستم های جریان ثابت استفاده می شوند.

لوله و دیگر اجزای سیستم توزیع آب در ساختمان :

لوله ها به همه اجزای سیستم متصل می شوند( که ممکن است این امر از دستگاه پمپ حرارتی هیدرونیک مستثنا باشد) که باید با توجه به دستور العمل های توصیه شده عایق کاری شوند. اجزای دیگری که به عملکرد و محافظت صحیح  احتیاج دارند شامل منبع های انبساط، صافی ها و وسایل اندازه گیری فشار و دما می شوند.

مسائل امنیتی

فعالیت در نزدیکی شفت های پمپ متحرک و  کوپلینگ ها می تواند خطرناک باشد.کنترل پنل ها برای موتور ها و اتصالات الکتریکی پمپ الزامی است چرا که می تواند باعث ایجاد خطر شوک شود. سیستم های آب گرم در صورتی که به درستی عایق نشوند بسیار خطرناک اند بنابراین بدون چک کردن دمای لوله ی عایق نشده به آن دست نزنید. همیشه در طول محافظت سیستم قفل های امنیتی را رعایت کنید.

بهترین روش های کاربردی برای عملکرد بهینه

این روش ها عملکرد سیستم توزیع آب در ساختمان شما را بهبود می بخشد و از هزینه های مصرفی و تعمیر و نگهداری موتورخانه می کاهد.

پیمانکار نگهداری موتورخانه باید دارای چه ویژگی هایی باشد؟​

بررسی وسیله ی اندازه گیری آب جبرانی

یک راه سریع برای مکان یابی نشت در سیستم هیدرونیک دستگاه بسته ، بررسی دستگاه اندازه گیری آب جبرانی در بخش ورودی سیستم است. بررسی روزانه یا هفتگی اندازه گیری ها و مقایسه ی آن ها با میانگین های قبل به تشخیص مشکلات احتمالی کمک می کند.

بررسی ضربه قوچ شیر

ضربه قوچ  شیر یا ضربه آب که از شیر های کنترل عبور می کنند ممکن است حاکی از افزایش بیش از حد فشار شیر باشد. فشار بالای پمپ یا عدم تعادل در سیستم می تواند باعث قطعی بیش از حد محرک شیر ، عبور آب از شیر های بسته و در نهایت سبب ایجاد ضربه قوچ شود.

عبور آب از شیر بسته باعث سرمایش یا گرمایش بیش از حد و در نتیجه  به هم زدن کنترل و هدر رفتن انرژی می شود. عموما محدوده ی فشار که در آن قطعی رخ می دهد در شیر های دو راهی با محرک های عمودی باید ۲۵% از ماکسیسم پمپ بیشتر باشد. شیرهای دوراهی با محرک های متحرک از گشتاوری بسیار کمتری استفاده می کنند. شیر های سه راهی از آنجایی به راحتی جریان آب را هدایت می کند به اندازه ی شیر های دوراهی عمودی به محدوده ی فشار بالا احتیاج ندارند. متعادل کردن و یا به عنوان آخرین گزینه تعویض محرک شیر با قطعه ی دیگری که محدوده ی فشار بالاتری دارد می تواند مشکل را رفع کند. قبل از از تعویض پارامتر های عملکرد صحیح شیر ها در سیستم را اعمال کنید.

نقطه تنظیمات کنترل صحیح را تثبیت کنید

پمپ ها در یک سیستم جریان متغیر برای حفظ اختلاف فشار در کویل و در نقاط بحرانی و کویل های دور از موتورخانه مرکزی، به میزان حداقل کنترل می شوند. مطمئن شوید که نقطه تنظیمات اختلاف فشار برای این کویل ( و یا کویل های بیشتر) به میزان منطبق با طراحی است. گاهی این تنظیمات در صدد رفع مشکلات نامربوط به هم می خورد و سبب هدر رفتن انرژی پمپ می شود.

پمپاژ موازی در لوله کشی آب ساختمان

اغلب سیستم های جریان متغیر دارای یک پمپ فعال در مدار درحال کار و یک پمپ رزرو (یا در صورت نیاز وارد مدار شدن) هستند. در مقادیر بالاتر جریان برای عملکرد بهینه بهتر است از هردو پمپ به صورت موازی استفاده شود. یک ترتیب کنترل به این صورت است اجازه دهید پمپ درحال کار تا زمانی که به دوبرابر میزان حداقل جریان خود برسد به تنهایی فعالیت کند، سپس پمپ  رزرو شروع به کار کند و هردو پمپ باهم و به صورت موازی و در سیگنال کنترل سرعت مشابه فعالیت داشته باشند. یک مهندس تاسیسات حرفه ای باید بتواند بهترین استراتژی ممکن را برای سیستم شما به کار گیرد.

بهترین روش های محافظت و نگهداری سیستم

پمپ ها اعضای حیاتی در کاربرد های کنترل ظرفیت یا بار و تأسیسات هستند. راندمان پمپ مستقیما بر راندمان دیگر اعضای سیستم تأثیر می گذارد.

بررسی هفتگی سیستم لوله کشی آب ساختمان

بررسی هفتگی و یا تعمیرات لوله کشی ساختمان باید توسط یک تیم متخصص نگهداری موتورخانه صورت بگیرد. یک مهندس تاسیسات حداقل هفته ای یکبار باید کل سیستم را بررسی و لوله ها، شیر ها و پمپ هارا برای عدم وجود نشتی و صداهای غیر عادی چک کند. صدا معمولا نشان دهنده ی مشکلات پنهان پمپ ها و شیر ها است. منبع صداها معمولا شامل آشفتگی ، هوا گرفتگی ، ایجاد حباب هوا و ضربه قوچ می شود.

تصفیه آب به میزان کافی

ته نشینی آلودگی ها و رسوب سبب کاهش جریان و اختلال در انتقال گرما می شود. داشتن برنامه ی تصفیه آب به صورت مداوم برای بهینه سازی عملکرد تجهیزات در فرآیند توزیع آب در ساختمان ، ضروری است.

بررسی عایق کاری لوله کشی آب ساختمان

اگر لوله های توزیع آب در ساختمان کافی نباشند، تخریب شده باشند و یا عایق آن ها مرطوب شده باشد بر راندمان سیستم تأثیر منفی می گذارد. عایق کاری صحیح از هدر رفتن انرژی از ۹۰ تا ۹۵% جلوگیری می کند.در بخش هایی که به محافظت متناوب احتیاج دارند، مانند شیر ها، می توان از پد های عایق متحرک و یا عایق های ثابت استفاده کرد. معمولا دمای آب لوله کشی شهری معمولا در بازه ۰ تا ۳۰ درجه سانتیگراد متغیر است.

دمای استاندارد آب آشامیدنی بین ۱۸ تا ۲۴ درجه سانتیگراد است.

تست ضربه ی شیر

سالانه شیر های اتوماتیک را تست کنید. در محلی که محرک شیر ساقه شیر را حرکت می دهد با همه ی مقادیر ضربه آن را تست کنید. اگر حرکت آن آرام و ملایم نباشد نشان دهنده یک اختلال است.

حفظ جریان آب بهینه در کندانسور

اغلب سیستم های کندانسور آب دارای یک صافی برای حذف مواد درشتی هستند که از برج خنک کننده ی رو باز حمل شده اند. در مناطقی که تراکم مواد در هوا زیاد است، استفاده از یک سیستم فیلتر مکانیکی جریان جانبی توصیه       می شود تا به طور مداوم آب را فیلتر و مواد آن را حذف کند.

تست کردن سالانه راندمان پمپ

تست کردن راندمان پمپ های بزرگ و مقایسه با داده ی شاخص های پیشین به تشخیص اختلالات ایجاد شده کمک میکند.

تعدیل یا راه اندازی مجدد سیستم لوله کشی آب ساختمان

 اگر مشکلات کنترل دما در هواسازها چندگانه ایجاد شود و قابل حل نباشد و یا سیستم هیدرونیک منبسط شده یا تغییر کرده باشد ، یک فرد متخصص یا مهندس تاسیسات باید سیستم را تست و مجددا راه اندازی کند. همچنین می توانید از یک شرکت تاسیساتی نیز کمک بگیرید.

ما در کلینیک انرژی نیز چنین خدماتی را برای شما فراهم کرده ایم که با خیال راحت می توانید سرویس و تعمیر تاسیسات خود را به ما بسپارید. ازجمله این خدمات می توان به تعمیر و نگه داری تاسیسات استخر؛ تعمیرات چیلر جذبی و تراکمی؛ بازسازی موتورخانه قدیمی و … اشاره کرد.

---

دانلود چک لیست محافظت سیستم لوله کشی آب ساختمان و تناوب آن

---

 

 

منابع

ASHRAE Handbook, HVAC Systems and Equipment, 2000

US Department of Energy, Improving Pumping System Performance, Second Edition, May 2006 www1.eere.energy.gov/industry/bestpractices/pdfs/pump.pdf

Harold R. Colen, PE, HVAC Systems Evaluation, 1990

FEMP O&M Best Practices Guide 2.0, July 2004