مبدل صفحه‌ای بهتر است یا منبع کویل‌دار

ممکن است فکر کنید همه‌ی مبدل‌های حرارتی یکسانند، اما این حدس اشتباهی‌ست. تاکنون انواع و مدل‌های گوناگونی از سیستم‌های تأمین گرمایش برای تأمین آب‌گرم مورد نیازِ خانه‌ها و صنایع، طراحی و ساخته شده‌اند. بینِ سیستم‌های تأمین گرمایشی که به‌صورت گسترده استفاده می‌شوند، می‌توان به منبع کویل‌دار و مبدل‌های صفحه‌ای اشاره کرد. ما قصد داریم در این مقاله به بررسی ساختار و نحوه‌ی عملکرد منبع کویل‌دار و مبدل‌های صفحه‌ای بپردازیم. همچنین در ادامه، منابع کویل‌دار و مبدل‌های صفحه‌ای را مقایسه می‌کنیم.

منبع حرارتی کویل‌دار

منبع کویل‌دار یا Domestic Hot Water Generator، نوعی مبدل حرارتی است که برای تأمین و نگهداریِ آب‌گرمِ مصرفی به کار می‌رود. دمای مناسب آب‌گرمِ مورد نیاز برای مصارف بهداشتی و شست‌وشو، بین ۵۰ تا ۶۰ درجه‌ی سانتی­گراد در نوسان است. دو شاخصِ میزان تبادل حرارتِ کویل‌ها و حجم منبع در این نوع از دستگاه‌های تأمین گرمایش اهمیت فراوانی دارند. محاسبه‌ی دقیق حجم منبع، تنها با توجه به میزان و نوع مصرف امکان‌پذیر است.

در مواردی‌که تقاضای آب‌گرم یکنواخت نیست، از منبع کویل‌دار استفاده می‌شود که حجم مخزن بیشتری داشته باشد و بتواند آب مورد نیاز ساختمان را در ساعات اوج مصرف تأمین کند. هم‌چنین، گاهی اوقات تقاضای آب‌گرم یکنواخت است، ولی دبیِ آن بالاست، در چنین شرایطی به کویلِ با ظرفیت حرارتیِ بالا نیاز خواهیم داشت که توان گرم کردنِ حجم بالای آب‌گرمِ مصرفی را داشته باشد.

اجزای منبع کویل‌دار

منبع کویل‌دار از یک مخزن گالوانیزه و یک کویل تشکیل شده است؛ داخل کویل تعدادی لوله‌ی مسی کنار هم قرار گرفته‌اند. آب خروجیِ از بویلر، توسط پمپ سیرکولاتور به کویل فرستاده می‌شود. آبِ درونِ مخزن در تماس با لوله‌های مسی، به‌صورت غیرمستقیم گرم می‌شود.

• مخزن: استوانه‌ای از جنس ورق گالوانیزه است که از دو عدسی با جوش نفوذی ساخته می‌شود.
• کویل: کویلِ این نوع منبع به دو صورتِ U شکل یا حلزونی ساخته می‌شود. لوله‌های کویل از جنس مس هستند.

انواع منبع کویل‌دار

منابع کویل‌دار بسته به نوع ساخت، فضای در دسترس موتورخانه و محدویت‌های محل نصب، انواع گوناگونی دارند.

• منبع کویل‌دار افقی یا عمومی: تفاوت چندانی بین منابع افقی و عمودی وجود ندارد، در سالهای اخیر، نوع عمودی به دلیل اشغال فضای کمتر، با اقبال بیشتریروبه‌رو بوده است.
• منبع کویل‌دار تک ­کویل و دو کویل: منابع کویل‌دارمعمولاً به‌صورت تک‌کویل ساخته می‌شوند ولی در بعضی موارد منابع دو کویل نیز مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرند؛ مانند مواقعِ استفاده از سیستم گرمایش خورشیدی. هم‌چنین، کویلِ منابعِ کویلیِ با ظرفیت بالا، بسیار بزرگ و سنگین وزن است؛ همین امر سرویس، نگهداری و اسید شویی کویل را سخت می‌کند؛ در چنین مواردی نیز از منبعِ دو کویل استفاده می‌شود.

مبدل‌های صفحه‌ای

مبدل صفحه‌ای نوع جدیدتری از مبدل‌های حرارتی است؛ این مبدل از تعدادی صفحه‌ی شیاردارِ موازی ساخته شده، که روی هم قرار گرفته‌اند و سیال بین آنها جریان دارد. این صفحه‌ها با واشرهای پلیمری از هم جدا شده و در یک قاب فولادی قرار گرفته‌اند. فضای خالیِ بین صفحه‌ها، مسیری برای جریانِ سیال فراهم می‌کند. سیال از دریچه‌ی ورودیِ گوشه‌ی هر صفحه، وارد آن شده و پس از گذشتن از طول صفحه، از دریچه‌ی خروجیِ آن خارج می‌شود و به صفحه‌ی بعدی می‌رود.

به این ترتیب یک طرفِ همه‌ی صفحه‌ها همواره گرم و طرِف دیگر، همواره سرد است. جریان داشتنِ سيال‌های گرم و سرد بين صفحات شياردار، سطح گسترده‌ای برای انتقال‌ حرارت به‌وجود می‌آورد. سیال می‌تواند در مبدل صفحه‌ای به صورت موازی، متقاطع یا مخالف جریان داشته باشد.

اجزای مبدل‌های صفحه‌ای

مبدل صفحه‌ای از یک قاب، صفحاتِ روی هم و تعدادی واشر  تشکیل شده است.

• قاب: هر مبدل یک قاب متحرک (فریم فشار متحرک) و یک قاب (فریم) ثابت دارد. توجه داشته باشید که دریچه‌های ورودی و خروجی فقط روی پوشش ثابت سوار می‌شوند.
• صفحات: تعدادی صفحه‌ی شیاردارِ موازی که روی هم قرار گرفته‌اند و سیال بین آنها در جریان است.
• واشر: وظیفه‌ی واشرها آب‌بندیِ هر صفحه و تأمین شبکه‌ی انتقال سیال بین همه‌ی صفحات است.

انواع مبدل صفحه‌ای 

مبدل‌های حرارتی با توجه به فشار کاری به دو دسته‌ی کم‌فشار و پرفشار و از نظر ساختار به انواع زیر تقسیم می‌شوند:

• مبدل صفحه‌ایِ واشردار (گسکت‌دار)
• مبدل صفحه‌ایِ ریخته‌گری
• مبدل صفحه‌ایِ جوشی
• مبدل صفحه‌ایِ نیمه‌جوش

مقایسه منبع کویل‌دار و مبدل‌های صفحه‌ای

مبدل صفحه‌ای از تعداد زیادی صفحه‌ی موازی ساخته می‌شود که آبِ گرم‌کننده و آب‌سردِ مصرفی در آنها جریان دارد و با تبادل حرارت بین آنها، آبِ مصرفی گرم می‌شود. از آنجایی‌که مبدل صفحه‌ای آب را در لحظه گرم می‌کند، با عنوانِ مبدل فوری نیز شناخته می‌شود.

جداره‌های خارجیِ منبعِ کویل­‌دار، عایق‌بندی شده است. همچنین، بسته به حجمِ مخزن همیشه مقدار مشخصی آب‌گرم در سیستم جریان دارد و با قطع شدنِ برق، گاز یا هرگونه خرابیِ احتمالی، تا مدتی ذخیره‌ی آب‌گرم خواهیم داشت، ولی مبدلِ صفحه‌ای فاقد چنین امکانی است. چون مبدل صفحه‌ای توانِ ذخیره کردنِ آب‌گرم ندارد، با قطع برق، گاز یا خراب شدنِ موتورخانه، آبِ گرم نیز قطع می‌شود. به همین دلیل ما استفاده از مبدل صفحه‌ای را در مناطقی که ساعاتی از شبانه‌روز، مصرفِ آب‌گرم خیلی بالا می‌رود (اصطلاحاً پیک مصرف دارد)، توصیه نمی‌کنیم.

فاصله‌ی کم صفحاتِ این مبدل و انتقال حرارت بالا، جرم و املاح باعث می‌شود در زمان کوتاهی رسوب بگیرند. رسوب‌گرفتگی راندمان مبدل و سطح معبر سیال را کاهش می‌دهد و باعث کند شدن جریان سیال، افزایش افت فشار و نیاز به قدرت پمپاژ بیشتر می‌شود؛ بنابراین، مبدل به اسیدشویی نیاز پیدا می‌کند. در این مبدل‌ها امکان اسیدشویی و رسوب‌زدایی وجود دارد ولی ممکن است در جریان اسیدشویی، این صفحه‌ها سوراخ شوند.

مبدل‌های صفحه‌ای مزایایی چون ضریب انتقال حرارت و راندمان بالا و حجم و اشغال فضای کمتر دارند. با گذشت زمان و بنا به تغییر نیاز ساختمان، امکانِ کاستن یا افزودنِ صفحه‌های این مبدل وجود دارد(مبدل صفحه‌ایِ واشردار- گسکت‌دار). مبدل حرارتی صفحه‌ای برای انتقال حرارت بین سیالاتِ با فشار متوسط و پایین بسیار مناسب است. مبدل‌های صفحه‌ای نیم‌جوش، لحیم‌کاری یا جوشکاری شده نیز، برای انتقال حرارت میان سیالاتِ با فشار بالا، متراکم یا ترکیبی مناسبند.

یکی از مشکلات پیشِ‌روی هر منبع یا مبدل حرارتی، رسوب‌گرفتگی است. در مناطقی که آب، سختی بالایی دارد، کویل‌ها به سرعت رسوب می‌گیرند و حتی گاهی در کمتر از یک سال غیرقابل استفاده می‌شوند و به اسیدشویی نیاز پیدا می‌کنند. این پدیده به دلیل ته‌نشین شدن موادمعدنی محلول در آب گرم رخ می‌دهد. در درجه حرارت‌های بالا، آهک و سایر مواد معدنی محلول درآب به سرعت ته‌نشین می‌شوند. اگر منبع حرارتی موتورخانه به صورت دوره‌ای بازدید، پاک‌سازی یا تعمیر نشود، احتمالِ از کار افتادنِ آن وجود دارد و به ساکنان ساختمان خسارت مالی زیادی می‌زند.

منبع حرارتی کویل‌دار غیر از امکانِ ذخیره کردنِ آب‌گرم برای مواقعِ قطع برق یا خرابی، مزایای دیگری نیز دارد؛ به عنوان مثال، تواناییِ ذخیره‌ی آب با حجم بالا و کارآیی بسیار زیادی دارد؛ علاوه بر این، در صورت وارد شدنِ هر نوع آسیبی به منبع کویل‌دار، تعمیر آن آسان‌تر خواهد بود، زیرا قطعاتش بیشتر در دسترس است. شست‌وشو‌ و رسوب‌زدایی منبع کویل‌دار نیز آسان‌تر است.

کدام گزینه برای شما مناسب‌تر است

در پایان، اگر شما قصد گرم کردنِ سیالی با فشار کم یا پایین را دارید، مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای ممکن است راه حل مناسبی به نظر برسند.

برای کاربری‌های فشار/دمای بالا که امکان استفاده از مبدل حرارتی صفحه‌ای وجود ندارد نیز، منبع حرارتی کویل‌دار راه‌حل مناسب‌تری به نظر می‌آید. اگر برای سیستم موتورخانه منزل خود در پیِ منبع یا مبدل حرارتی مناسب هستید و هنوز آن را نیافته‌اید، می‌توانید با کارشناسان ما در هومت شاپ تماس بگیرید و از مشاوره‌ی تخصصی آنها بهره‌مند شوید.