مقدمه
در انتقال حرارت سه روش شناخته شده است :
1- هدایت یا رسانش (Conduction)
2- جابجایی هوای گرم یا هم رفت (Convection)
3- تشعشع یا تابش (Radiation)
در روشهای گرمایش رایج (بخاری صنعتی) تا دهه منتهی به سال 1980 میلادی، تامین گرمایش محیط زیست و محیط کار انسان عمدتا از طریق جابجائی هوای گرم انجام می شد. بدین معنی که ابتدا سوخت انرژی ذخیره در خود را در داخل محفظه احتراق (درون بویلرهای آبگرم، آب داغ، یا دیگهای بخار و…) به سیال واسطه اول یعنی آب منتقل می کرد سپس این سیال، انرژی خود را به سیال واسطه دوم یعنی هوا در داخل انواع مبدلهای حرارتی نظیر کنوکتورها ، رادیاتورها ، یونیت هیترها ، هوا سازها و غیره منتقل می نمود و هوای گرم شده با جریان طبیعی یا اجباری دمای مورد نیاز گرمایش را تامین می کرد . دلایل متعددی باعث شد که در دهه های پایانی قرن بیستم روش انتقال حرارت تابشی به خصوص در فضاهای بزرگ صنعتی و تجاری جایگزین روش انتقال حرارت جابجائی شود از جمله این دلایل می توان به موارد زیر اشاره نمود :
1- هوای گرم شده سبک می شود و به طرف بالا (نقاط نزدیک به سقف) حرکت می کند یعنی مسیر حرکت هوای گرم در راستای منظور و هدف ما نیست زیرا ما برای تامین گرمایش ، هوای گرم را در کف و تا دو متر ارتفاع نزدیک به کف (حداکثر ارتفاع قد انسان) نیاز داریم .
2- سرعت پرتاب هوا محدود است و در فضاهای صنعتی به خصوص در سالنهای صنعتی با سوله های با عرض زیاد، گرمایش فضای میانی سالن تامین نمی شوند و هوای گرم به وسط سالن نمی رسد و چنانچه وزش هوای گرم با سرعت زیاد انجام شود در شخص احساس سرما ایجاد می کند .
3- هر فضای صنعتی برای تهویه و تعویض هوای داخل باید از استاندارد خاصی تبعیت کند و حداقل تعداد دفعات تعویض هوا برای مشاغل مختلف در جداول مربوطه تعیین شده است، بنابراین هوای گرم شده که حامل انرژی با ارزش است ، از طریق هواکشهای تهویه و درها و درزها و پنجره ها از محیط خارج می شود .
4- د رگرمایش با هوای گرم ، چرخش مستمر هوای ، گرد و غبار و بو و آلودگی را به نقاط مختلف پراکنده می کند و در بعضی از چرخه های تولید ، اثرات منفی روی محصول می گذارد .
5- در گرمایش با هوای گرم ، گرادیان درجه حرارت از کف به طرف سقف سیر صعودی دارد، یعنی درست بر عکس منظور ما نقاط نزدیک به مف سرد و نقاط نزدیک به سقف بیشترین دما را دارند .
6- در موتورخانه های حرارت مرکزی تجهیزات زیادی به کار می رود که مستلزم صرف سرمایه اولیه زیاد است .
7- وجود سختی آب در تجهیزات حرارت مرکزی مشکلات زیادی ایجاد می کند ، در پاره ای از موتورخانه ها ، تعویض بعضی از ورق ها و لوله های آتش خوار دو سال یکبار و حتی سالیانه یکبار (Tubes & Sheets) . انجام می شود که هزینه زیادی در بر دارد.
8- به طور کلی هزینه های تعمیرات و راهبری و نگهداری در مورتورخانه های مرکزی زیاد است و در مناطق سرد سیر نیز مشکلات یخ زدگی و ترکیدگی را نیز به همراه دارد .
9- در گرمایش هوای گرم، امکان منطقه بندی حرارتی (بدون تیغه بندی) وجود ندارد و فضاهای ناخواسته زیادی مصرف کننده انرژی حرارتی خواهند شد.
10- در این روش گرمایش به کندی انجام می شود بنابراین برای آماده و گرم نگه داشتن محیط، ناگزیر در شیفت های غیر کاری و مواقع تعطیلی نیز لازم است سیستم روشن نگه داشته شود.
11- هزینه سوخت و برق مصرفی نیز بسیار است .
روش ﺑﻬینه چیست؟
(Radiation) روش انتقال حرارت تابشی
در سال 1800 میلادی برای اولین بار امواج مادون قرمز را کشف کرد. وی Wm Hershel به کمک منشور تجزیه نور و یک دماسنج متوجه شد که حرکت دماسنج از طرف طیف آبی به طرف
طیف قرمز و زیر قرمز افزایش دما را نشان می دهد. بعدها مشخص شد که (بیش از 50 % از انرژی Robert . به زمین منتقل می شود ( Infra-Red خورشید در طیف قرمز و زیر آن (مادون قرمز برای اولین بار بعنوان پیشگام و مبتکر تولید امواج مادون قرمز را شبیه سازی کرد وی در Gordon
اواخر سال 1950 میلادی با سوزاندن گاز درون لوله ای مخصوص، اصول کلی گرمایشی تابشی را به دست آورد. استفان به صورت تجربی و بولتزمن از نظر تئوری قوانین انتقال حرارت تابشی را به دست آوردند. آنها ثابت کردند که میزان انرژی حرارتی منتقل شونده از سطح گرمتر با توان چهارم
درجه حرارت مطلق (درجه حرارت کلوین) سطح گرم، رابطه مستقیم دارد. در این روش کمترین مقدار انرژی حرارتی به هوا (که کمترین چگالی را دارد) منتقل می شود و اجسام با چگالی بیشتر، (جرم ساختمان، ماشین آلات، خطوط مونتاژ و اشخاص) بیشترین انرژی حرارتی را دریافت میکنند.
تیرگی رنگ اجسام نیز موجب جذب انرژی بیشتر می گردد. چرخه کار بدین صورت است که ابتدا انرژی سوخت به امواج الکترومانیتیک تبدیل می شود، و این امواج پس از برخورد با سطوح مقابل به گرما تبدیل می گردند. در این روش امکان کنترل و جهت دهی به مسیر امواجی حرارتی وجود دارد. همچنین مناطقی را که نیاز به گرمایش ندارند می توان از دید امواج حرارتی خارج نمود به عبارت روشن تر، انرژی حرارتی صرف محیط های ناخواسته نخواهد شد. همچنین چرخش غیر ضروری هوا به حداقل می رسد و امکان تعبیه دستگاه در بالاترین نقاط (و دور از دسترس پرسنل) وجود دارد. علیرغم امکان نصب دستگاه در بالاترین نقاط زیر سقف، حرارت در کف ونقاط نزدیک به کف تحویل داده می شود. به طور کلی مزایای سیستم گرمایش تابشی را می توان به شرح زیر دسته بندی نمود:
1- کاهش مصرف سوخت به کمتر از نصف.
2- کاهش مصرف برق گرمایش تا یک دهم.
3- امکان نصب و راه اندازی سریع.
4- امکان منطقه بندی حرارتی بدون نیاز به تیغه بندی.
5- پاسخ فوری به نیاز گرمایش (کمتر از چند دقیقه).
6- امکان خاموش نمودن در زمان تعطیلی.
7- امکان تأمین گرمایش فضاهای خاص (سایبان ها، رواق ها، مساجد، مصلی ها و فضاهای بدون دیوار).
8- عدم چرخاندن غیر ضروری هوا.
9- امکان تهویه (تعویض هوا) بیشتر بدون اتلاف زیاد انرژی.
10- بازده بسیار بالای حرارتی.
11- سایر مزایاى زیست محیطى و نیز اثرات مثبت در فضاهاى خاص (کاهش رطوبت کف آشیانه هاى مرغدارى، جلوگیرى از زنگ زدگى در فولاد و غیره …)
با توجه به مزایای ذکر شده در فوق در مجموع می توان با اطمینان گفت که استفاده از فن آوری جدید گرمایش تابشی (بخاری تابشی) راهکار واقعی بهینه سازی انرژی حرارتی در کارخانجات بزرگ صنعتی و سالنهای بزرگ تجاری نظیر، آشیانه های هواپیما، ایستگاههای مترو و سالن های تعمیرات واگن، کارخانجات بزرگ خودروسازی و فولاد سازی و سایر کارخانجات صنعتی، انبارهای عمومی، فضاهای مذهبی، سالنهای ورزش، مرغداری ها، گلخانه های صنعتی و غیره می باشد.
مهندس نصراله حقوقی – 1381