یکی از حوزه های مهم در مبحث تاسیسات ساختمان، سیستم گرمایش و سرمایش ساختمان می باشد. موتورخانه در اصل مهمترین قسمت سیستم گرمایش و سرمایش ساختمان بوده که عملکردی بسیار شبیه به قلب بدن موجودات زنده را دارا می باشد. همانگونه که قلب در واقع وظیفه پمپاژ خون در بدن را به عهده داشته و خون را با فشار و قدرت زیادی به تمام نقاط بدن می فرستد، موتورخانه نیز به عنوان قلب تاسیسات ساختمان، آب سرد یا گرم را که بستگی به فرایند سرمایش یا گرمایش ساختمان دارد مانند خون به تمام ترمینال های سرمایشی و گرمایشی در نظر گرفته شده برای یک ساختمان می فرستد. با توجه به این توضیحات می توان به اهمیت بسیار بالای این قسمت در ساختمان به عنوان یک مرکز کنترل کننده سیستم گرمایش یا سرمایش ساختمان پی برد. با توجه به این اهمیت، باید برای طراحی و پیاده سازی موتورخانه و اجزای آن دقت و حساسیت بالایی را در نظر گرفت و بهترین و کاربردی ترین اجزای ممکن را با توجه به نوع کاربری و ساختمان مورد نظر انتخاب کرد، زیرا که نوع موتورخانه بسته به این که مسکونی، تجاری، صنعتی، آموزشی و یا موارد دیگر باشد بسیار متفاوت خواهد بود. محل موتورخانه در ساختمان های مسکونی در پایین ترین قسمت ساختمان و در ساختمان های بزرگ و غیر مسکونی بیشتر در قسمتی خارج از ساختمان قرار دارد، زیرا که تجهیزات موتورخانه معمولا سر و صدای زیادی را در محیط خود ایجاد می کنند. در ادامه قصد داریم تا اجزای موتورخانه و کاربرد هر یک از این اجزا را به منظور انتخاب طراحی و پیاده سازی صحیح آن معرفی و بیان کنیم.
اجزای تشکیل دهنده موتورخانه و نوع کارآیی هر کدام
دیگ چدنی – فولادی ، چیلر یا سرد کن
مشعل ، پمپ سیرکولاتور ، سختی گیر آب
مخزن یا منبع کندانس ، هوا زدا یا دی ادیتور
منبع مربوط به انبساط سیال ، لوله های انتقال دهنده
ترمینال های گرما و سرما ، سیستم کنترل هوشمند
دیگ
دیگ ها به صورت کلی از لحاظ جنس سازنده به دو نوع چدنی و فولادی تقسیم می شوند. معمولا از دیگ های چدنی به دلیل مقاومت پایین در برابر فشار، در منازل مسکونی و یا به عبارتی در محیط هایی که نیاز به سیستم قدرتمندی نیست استفاده می شود. همچنین قیمت این نوع دیگ ها در برابر دیگ های فولادی به مراتب پایین تر است. از دیگ های فولادی به دلیل مقاومت بسیار زیاد در انواع ساختمان ها به خصوص ساختمان های بزرگ استفاده می شود که به تبع هزینه بالاتری را نیز دارند. دیگ ها همچنین از لحاظ مقاومت کاری به ۳ نوع دیگ آب گرم، آب داغ و دیگ بخار تقسیم می شوند. دیگ های چدنی به دلیل مقاومت پایین با استفاده از سیال آب گرم کار می کنند، اما دیگ های فولادی مقاومت بالایی داشته و برای هر ۳ نوع حالت آب گرم، آب داغ و بخار آب قابل استفاده هستند.
چیلر
در فرایند سرمایشی مربوط به موتورخانه، چیلر یا سرد کن نقش بویلر را در فرایند گرمایش بازی می کند. این وسیله از طریق سیکل تبرید یا سرمایش، گرما را از آب می گیرد و آب را خنک می کند . آب خنک حاصل از این فرایند به چرخه سرمایش وارد شده و در نهایت از طریق ترمینال های سرمایشی موجود در فضای داخلی ساختمان باعث کاهش دمای محیط می شود. چیلر ها به صورت جذبی و تراکمی وجود دارند . در چیلر تراکمی فشار گاز توسط کمپرسور کاهش پیدا می کند و گاز وارد کندانسور شده و سرد می شود و با از دست دادن حرارت به مایع تبدیل شده و وارد اواپراتور شده و گرمای آبی که در محدوده اواپراتور است را جذب می کند. در چیلر های جذبی نیز همین روند صورت می گیرد فقط برای افزایش فشار گاز از روش دیگری استفاده می شود. چیلر های جذبی به دلیل این که مصرف انرژی پایین تری دارند و صدای کمتری را تولید می کنند، پرطرفدار تر هستند و بیشتر از آن ها در موتورخانه ها مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین هزینه های تعمیر و نگهداری نیز در چیلر های جذبی به مراتب پایین تر از چیلر های تراکمی است.
مشعل
وسیله ای که در دیگ ها ایجاد حرارت می کند مشعل نام دارد. معمولا سوخت مشعل ها از نوع سوخت های فسیلی و به طور ویژه بنزین، گازوئیل، گاز و مازوت است که مشعل گازسوز پرکاربردترین نوع مشعل ها است. مشعل ها دارای دو نوع دمنده دار و بدون دمنده هستند که نوع دمنده دار آن بازدهی بالاتری داشته و حرارت بالاتری را نیز تولید می کند اما نوع بدون دمنده آن حرارت کمتری تولید کرده و معمولا برای محیط های کوچک مورد استفاده قرار می گیرد. این مشعل در اصل شرایط احتراق که ۳ عامل هوا، سوخت و جرقه است را همزمان با هم ایجاد کرده و باعث آتش و به تبع ایجاد حرارت می شود. معمولا دمایی که این مشعل ها ایجاد می کنند از حدود ۸۰ درجه سانتی گراد تا بیشتر از ۲۰۰ درجه سانتی گراد متغیر است.
پمپ سیرکولاتور
معمولا آب داغ یا آب سرد موتورخانه تنها با استفاده از سیستم های انتقال آب معمولی به ترمینال های ساختمان منتقل نمی شود، به خصوص اگر تعداد طبقه های ساختمان زیاد باشد که معمولا زمانی از موتورخانه مرکزی برای ساختمانی استفاده می شود که تعداد طبقه های ساختمان بیش از ۲ یا ۳ طبقه باشد. در این شرایط برای ایجاد فشار در جریان آب و انتقال آن به سمت ترمینال های گرمایشی یا سرمایشی تمام طبقه ها از پمپ استفاده می شود. پمپ های مربوط به تاسیسات ساختمان در اندازه ها و ظرفیت های متعدی تولید می شوند که بسته به این که تعداد طبقه ها و تعداد ترمینال ها در ساختمان چقدر است می توان پمپ مناسب را انتخاب کرد.
منبع انبساط
آب زمانی که در دیگ موتورخانه حرارت دیده و گرم می شود منبسط شده و افزایش حجم پیدا می کند، در این حالت ممکن است به دلیل انبساطی که آب پیدا کرده باعث ترکیدن لوله های انتقال آب گردد. برای جلوگیری از این مشکل منبعی را برای ذخیره آب در نظر می گیرند تا فشار زیادی به لوله های انتقال آب وارد نشود. از طرفی زمانی که آب موجود در چرخه کاهش می یابد، این منبع ها وظیفه دارند تا میزان مشخصی آب را به چرخه انتقال آب وارد کرده و عملیات گرمایش ساختمان با مشکل روبرو نشود.
لوله های انتقال دهنده
لوله های مورد استفاده در سیستم گرمایش یا سرمایش موتورخانه به صورت مجزا برای آب گرم و آب سرد نصب شده اند و تمام این لوله ها به منظور جلوگیری از هدر رفت انرژی عایق بندی شده اند. لوله های آب گرم از بویلر به سمت ترمینال های گرمایی کشیده شده اند و لوله های آب سرد از چیلر به ترمینال های سرمایی متصل شده اند. در واقع لوله ها در سیستم موتورخانه وظیفه اصلی انتقال آب گرم یا آب سرد را بر عهده دارند.
ترمینال های گرما یا سرما
در فرایند سرمایش یا گرمایشی که در موتورخانه انجام می شود نهایتا آب گرم یا سرد باید انرژی خود را از طریق وسیله ای به محیط داخلی ساختمان منتقل کند، که به این وسیله ها ترمینال گرمایشی یا سرمایشی می گویند. از جمله این ترمینال ها می توان به رادیاتور و فن کوئل اشاره کرد که فن کوئل هر دو نقش ترمینال گرمایشی و سرمایشی را متناسب با آبی که به داخل آن وارد می شود بازی می کند. به صورت کلی ترمینال های حرارتی، قسمت پایانی چرخه گرمایشی یا سرمایشی موتورخانه محسوب می شوند که بعد از این که آب حامل انرژی، گرما یا سرمای خود را از طریق ترمینال به محیط منتقل کرد مجدد به ابتدای چرخه که بویلر یا چیلر ها هستند باز می گردد.
سختی گیر آب
زمانی که در آب عناصر کلسیم و منیزیم وجود داشته باشد، می گویند آب دارای سختی است که این عناصر در سیستم سرمایش و یا گرمایش ساختمان رسوب می کنند و به مرور زمان باعث گرفتگی لوله ها، ورودی ها و خروجی های تجهیزات شده که هم هزینه بالایی را برای پاکسازی تجهیزات ایجاد می کند و هم در صورت گرفتگی لوله ها باعث ایجاد خطر برای سیستم می شود. برای جلوگیری از رسوب این عناصر در تجهیزات موتورخانه از سختی گیر آب استفاده می کنند که این املاح را از آب گرفته و مانع از ایجاد رسوب در لوله ها می شود.
هوازدا یا دی اریتور
از این وسیله در موتورخانه های بزرگ به منظور گرفتن اکسیژن، کربن دی اکسید و گازهای حل شده در آب استفاده می کنند. گاز های محلول در آب و به خصوص اکسیژن باعث خوردگی و زنگ زدگی شدید در تجهیزات موتورخانه می شوند. هوازدا ها دارای دو نوع کلی هستند که این دو نوع شامل هوازدای آبشاری یا سینی دار و هوازدای اسپری شونده می شوند. هوازدای آبشاری دارای بخشی گنبدی شکل است که در بالای دیگ قرار می گیرد. نوع اسپری شونده شامل استوانه ای است که هم عمل هوازدایی و هم ذخیره را انجام می دهد.
مخزن کندانس
هنگامی که در تجهیزات موتورخانه بخار آب انرژی خود را منتقل می کند، با از دست دادن انرژی در حالت گازی، از حالت گاز به حالت مایع تبدیل می شود. در این حالت میعان، آبی تولید می شود که به آن آب کندانس می گویند. وظیفه اصلی مخزن کندانس گرفتن آب کندانس از تجهیزات دیگ بخار است. میزان آبی که از این طریق در مخزن کندانس ذخیره می شود را می توان در مواردی که آب موتورخانه قطع شده است به عنوان آب رزرو دوباره به چرخه دیگ بخار آب اضافه کرد. استفاده از مخزن کندانس در تجهیزات موتورخانه باعث صرفه جویی در مصرف انرژی و آب شده و میزان فاضلاب را کاهش داده و در کاهش آلودگی هوا نیز موثر است.
سیستم کنترل هوشمند
این مورد در واقع در موتورخانه های امروزی و جدید مورد استفاده قرار می گیرد و حالتی اختیاری ولی بسیار کاربردی می باشد. در این حالت دیگر سیستم موتورخانه به صورت دستی و توسط کاربر روشن یا خاموش و یا تنظیم نمی شود، بلکه تعداد زیادی حسگر و عملگر به یک سیستم پردازش مرکزی متصل هستند که بر مبنای اطلاعاتی که از حسگر ها از محیط بدست می آید و برنامه ای که به سیستم پردازش مرکزی داده شده است، تصمیمی مبنی بر تنظیم موتورخانه گرفته می شود و از طریق عملگر ها به موتورخانه اعمال می شود. برای مثال یک بویلر می تواند یک عملگر باشد. بدین صورت که مشعل آن از طریق فرمان سیستم پردازش مرکزی روشن یا خاموش شود.
