منبع کویل‌دار نوعی مبدل حرارتی غیرمستقیم است که گرمای جذب شده را توسط کویل‌ها به آب ورودی منتقل می‌کند. این نوع منبع باتوجه‌به محل نصب و شرایط کاری در انواع مختلفی طراحی و تولید می‌شود. منبع کویل‌دار یکی از تجهیزات اصلی موتورخانه است. منبع کویلی از یک مخزن استوانه‌ای و کویل تشکیل شده است و برای کاربردهای صنعتی و خانگی مورداستفاده قرار می‌گیرد. سهولت تعمیر و نگهداری، راندمان حرارتی بالا، فشار عملیاتی بالا و گرادیان‌های دمایی قوی همه از مزایای منبع کویلی برای تولید آب گرم است.
نحوه عملکرد منبع کویلی
منبع‌های کویل‌دار نوعی ساده از مبدل‌های حرارتی پوسته لوله هستند که از لوله‌ای به شکل سیم‌پیچ (کویل) در آن‌ها استفاده می‌شود. این لوله که همان کویل است دو مایع را از یکدیگر جدا می‌کند. یک مایع در داخل کویل و دیگری در خارج از آن جریان دارد. گرما از سیال داغ داخلی از طریق همرفت به دیواره لوله منتقل می‌شود. بعدازاین دما از دیواره‌های لوله هدایت شده و سیال بیرونی را گرم می‌کند.
کویل‌ها در انواع مختلف ساخته و در تولید منبع کویلی استفاده می‌شود. در بین انواع مختلف مبدل‌های حرارتی، منبع کویل‌دار برای دبی‌های پایین به دلیل ساختار ساده، قیمت پایین و نگهداری آسان مناسب هستند. به زبان ساده‌تر منبع کویل‌دار یک مبدل حرارتی است که دمای آب ورودی را تا میزان دمای موردنیاز افزایش می‌دهد. در واقع آب داغ و بخار تولید شده توسط بویلر و دیگ بخار به کمک پمپ وارد کویل‌ها می‌شود. آب سرد وارد مخزن شده و با لوله‌ها در تماس قرار می‌گیرد. به علت اختلاف دمای موجود، آب مخزن تا دمای 50 درجه افزایش می‌یابد. آب گرم شده از طریق لوله‌های خروجی به داخل منازل و تجهیزات منتقل می‌شود.
اجزای منیع کویلی
منبع کویل‌دار از چند جز تشکیل شده است که هرکدام بر عملکرد و بازدهی سیستم تأثیرگذار هست.
- منیع یا مخزن: مخزن کویل‌دار معمولاً از ورق‌های گالوانیزه و استیل ساخته می‌شود. انتخاب ضخامت ورق باتوجه‌به فشار کاری، ظرفیت و دمای آب صورت می‌گیرد. عموماً در ساخت منبع‌های کویلی از ورق گالوانیزه با ضخامت 4 تا 16 میلی‌متر استفاده می‌شود. انتخاب ضخامت مناسب به طول عمر دستگاه و جلوگیری از نشتی و تخریب مخزن کمک می‌کند. بدنه اصلی منبع کویلی به دو صورت افقی و عمودی تولید می‌شود.
- کویل: انتقال حرارت در منبع کویلی از طریق کویل‌ها انجام می‌شود. کویل‌ها می‌توانند مسی، استیل و فولادی و در ضخامت‌های مختلف باشند و باتوجه‌به شرایط کاری و کاربری نصب شوند. زمانی که از بویلر بخار استفاده می‌شود، کویل مسی 0.9 میلی‌متر مناسب است. در مواردی که از بویلر آب گرم استفاده می‌شود، کویل 0.7 میلی‌متر نصب خواهد شد. کویل‌ها از لحاظ ظاهری به دو صورت u شکل و حلزونی تولید می‌شوند و فاصلة موردنیاز بین کویل‌ها به کمک صفحه‌های فلزی ایجاد می‌شود.
استفاده از کویل‌های فولادی به دلیل ضریب انتقال حرارت و بازده حرارتی پایین تقریباً به صفر رسیده است. در شرایط کاری که املاح آب زیاد است و امکان رسوب‌گذاری بالا است، کویل استیل مناسب است و کویل استیل نسبت به کویل مسی گران‌تر است.
- دریچه بازدید: این دریچه همان‌طور که از نام آن پیداست جهت بازدید کویل و انجام تعمیرات در بدنه منبع و هم تراز با قسمت کویل تعبیه می‌شود.
- پایه‌ها: به‌صورت شاسی و زیر ساخت برای منبع کویل‌دار افقی قرار می‌گیرد. در منبع کویل‌دار عمودی پایه‌ها به مخزن متصل می‌شوند.
- فلنچ‌ها: فلنچ‌ها هدایت آب سرد ورودی به داخل کویل و سپس هدایت آب گرم به واحدهای مصرف‌کننده را به عهده دارند. اندازه و سایز فلنچ‌ها بسته به سطح حرارتی کویل یعنی سایز کویل محاسبه و تعبیه می‌شود. فلنچ‌ها معمولاً چدنی هستند و تنها در شرایط خاص از فلنچ‌های استیل استفاده می‌شود.
- واشر آب‌بندی: این قطعه بین فلنچ و شیت تیوپ و مخزن قرار دارد و از نشتی آب جلوگیری می‌کند.
- بوشن: بوشن وظیفه اتصال دو کویل به هم را دارد. دربردارنده فشارسنج، ترمومتر و شیر اطمینان است.
- جداکننده: کویل‌های رفت‌وبرگشت را جدا می‌کند.
انواع منبع کویلی باتوجه‌به شکل ظاهری
ساختار کلی منبع کویل‌دار از مخزن آب و کویل‌های مسی تشکیل شده است. اما باتوجه‌به محل نصب و میزان فضای موردنیاز در دو نوع ایستاده و افقی طراحی و تولید می‌شوند که عملکردی یکسان با یکدیگر دارند. انتخاب منبع کویلی افقی و یا منبع کویلی عمودی به دو عامل بستگی دارد. اولین عامل موقعیت مکانی مخزن است به این معنی که باتوجه‌به محل نصب تصمیم گرفته می‌شود که منبع کویلی افقی انتخاب شود و یا منبع کویلی عمودی.
عامل مهم بعدی ظرفیت منبع کویل‌دار است. منبع کویلی افقی معمولاً تا ظرفیت 3000 لیتر ساخته می‌شوند و برای ظرفیت‌های بالاتر منبع کویلی ایستاده گزینة بهتری است. لازم به ذکر است که شکل ظاهری منبع کویلی در کارایی آن تأثیری ندارد.
انواع منبع کویلی از نظر ساختار کویل‌ها
منبع کویل‌دار u شکل
منظور از منبع کویلی u شکل ، نوع آرایش لوله‌ها در داخل مخزن است. این نوع لوله سبب افزایش عملکرد و کارایی سیستم می‌شود. عموماً در هر منبع کویلی بیشتر از یک لوله قرار دارد که در این نوع منبع با مسدودشدن مسیر یک لوله اختلالی در عملکرد سیستم ایجاد نمی‌شود و آب از طریق لوله‌های دیگر انتقال می‌یابد.
منبع کویلی حلزونی
در منبع کویلی حلزونی از کویل حلزونی شکل استفاده می‌شود. در این نوع منبع آب داغ تنها در یک لوله با ساختار حلزونی جریان می‌یابد تا تبادل گرمایی با آب سرد موجود در مخزن ایجاد کند. یکی از مهم‌ترین معایب این سیستم ازکارافتادن دستگاه در صورت خرابی یا مسدودشدن لوله است.
انواع منبع کویل‌دار باتوجه‌به نوع سیال
انرژی و گرمای موردنیاز منبع کویل‌دار از دو طریق تأمین می‌گردد:
آب به آب: در این منبع سیال ورودی به کویل‌ها آب است که با آب موجود در مخزن تبادل حرارتی انجام می‌دهد.
آب و بخار: در این نوع منبع سیال ورودی به کویل‌ها بخار است که با آب موجود در مخزن تبادل حرارتی انجام می‌دهد.
منبع کویل‌دار دو کویلی
منبع کویلی معمولاً به‌صورت تک کویل ساخته می‌شود؛ اما در صورت استفاده از سیستم گرمایش خورشیدی و ظرفیت‌های بالا از مخزن کویل‌دار دو کویلی استفاده می‌شود در این نوع منبع از دو کویل استفاده می‌شود. به‌طوری‌که یکی از مخازن به سیستم گرمایش خورشیدی متصل است و مخزن دیگر به دیگ بخار متصل می‌شود. با این روش چنان چه که انرژی خورشید برای تأمین حرارت موردنیاز کافی نباشد، دیگ بخار گرمای موردنیاز را تأمین کند.
مزایای منبع کویلی
برخی از مزایای منبع‌های کویل‌دار عبارت‌اند از راندمان بالا، انعطاف‌پذیری و افت فشار کم، نیاز به تعمیر و نگهداری کم، جمع جور و سبک هستند و همچنین نصب آسان و ارزانی دارند. منبع کویل‌دار نسبت به انواع دیگر مبدل‌های حرارتی کارایی بالاتری دارند؛ زیرا تعداد پیچ‌های کویل بیشتر است و نزدیک به هم هستند. این ساختار ناحیه انتقال حرارت را وسیع‌تر می‌کند که منجر به ضریب انتقال حرارت بالاتر می‌شود.
این دستگاه مصرف انرژی کمی دارد که باعث صرفه‌جویی در بلندمدت خواهد بود. از دیگر مزایای منبع‌های کویلی تنوع زیاد در طراحی و مدل است که به این معنا است که می‌توان آن‌ها را با طیف گسترده‌ای از دما، جریان و فشار استفاده کرد. علاوه بر این منبع کویل‌دار دارای افت فشار کم هستند و نیاز به تعمیر و نگهداری کمی دارند. ساختار لوله‌ها جریان سیال را ساده می‌کند که رسوب را به حداقل می‌رساند. به طور اختصار می‌توان مزایای منبع کویل‌دار را در گزینه‌های زیر برشمرد.
- قابلیت تولید در ظرفیت‌های مختلف
- سرعت بالای انتقال حرارت
- حمل‌ونقل آسان
- سهولت در نصب
- طول عمر بالا
- به دلیل عدم وجود منفذ، رسوب‌گیری کم‌تر
- شست‌وشوی آسان
معایب منبع کویلی
- اشغال فضای زیادی از موتورخانه
- مصرف بالای انرژی
- نیاز به عایق‌کاری
- در فصل تابستان نیاز به پمپ گردشی
- دشواری تعمیر منبع
محاسبه ظرفیت منبع کویل‌دار
محاسبه حجم منبع کویل‌دار موردنیاز، ضخامت ورق بدنه و عدسی‌ها، بررسی ابعاد و ورودی و خروجی‌ها، تعیین تعداد کویل و نوع کویل، سطح انتقال حرارت و…باید توسط کارشناس و بادقت زیاد انجام شود.
قاعده کلی محاسبه سطح تبادل حرارتی کویل برای محاسبه ظرفیت سطح انتقال منبع کویل‌دار به این صورت است: کل گرمای موردنیاز منبع را (باتوجه‌به حجم منبع و اختلاف دمای آب سرد ورودی و آب گرم خروجی از منبع) بر ضریب کلی انتقال حرارت (U جنس کویل منبع) ضرب در اختلاف دمای لگاریتمی آب ورودی و خروجی تقسیم می‌کنیم.
نحوه نصب منبع کویلی
باتوجه‌به نوع مخزن (ایستاده یا افقی) برای جلوگیری از ضربه‌های احتمالی و بالابردن طول عمر دستگاه را بر روی زمین به طور کامل ثابت کنید. شیر ورودی آب سرد در پایین مخزن و شیر آب گرم در بالای مخزن نصب می‌شود. تمامی مراحل نصب را توسط متخصصین انجام دهید تا از خسارات احتمالی و خطرات جانبی خودداری شود.
قیمت منبع کویلی
قیمت منبع کویل‌دار بر اساس چند فاکتور اساسی تعیین می‌گردد. ظرفیت مخزن، نوع و تعداد کویل‌ها، جنس بدنه و عایق‌کاری آن، کیفیت ساخت و برند تولیدکننده از مهم‌ترین عوامل تأثیرگذار در قیمت منبع کویلی است. برای مثال هرچه ظرفیت مخزن بالاتر باشد قیمت دستگاه بالاتر خواهد رفت. نوع کویل و جنس آن هم بسیار مهم است و اگر نیاز به کویل استیل باشد قیمت نهایی مخزن کویل‌دار بالاتر خواهد بود.
در بالا مختصری از تعریف منبع کویلی و انواع و کاربرد آن بیان شد. چنان چه نیاز به مشاوره بیشتر دارید می‌توانید با کارشناسان شرکت پراین هوم تماس بگیرید و منبع مناسب با شرایط کاری خود را تهیه نمایید.
