نشریه شماره   215   هفته نامه آرشیو PDF پیام ساختمان

کاهش مصرف در لوله های آب سرد و گرم

کدمطلب :2131
 امروزه سیستم‌های تأسیسات بهداشتی در ساختمان‌های جدید به‌اندازه سیستم‌های تهویه مطبوع و روشنایی، انرژی مصرف نمی‌کنند و بدین لحاظ شانس کمتری را برای صرفه‌جویی انرژی در اختیار طراحان می‌گذارند. به‌طورکلی صرفه‌جویی در سیستم‌های بهداشتی به دو طریق امکان‌پذیر است: ۱. کاهش مصرف آب گرم؛ ۲. کاهش مصرف آب سرد.
کاهش مصرف انرژی در سیستم آب گرم مصرفی
1-کاهش دمای آب گرم مصرفی گردش کننده: در ساختمان‌هایی که جهت جلوگیری از راکد ماندن و سرد شدن آب گرم، از سیستم لوله‌کشی برگشت آب گرم مصرفی استفاده می‌شود، می‌توان جهت صرفه‌جویی در مصرف انرژی، دمای آب گرم مصرفی را از میزان استاندارد  140 فارنهایت به ۱۱۰ فارنهایت کاهش داد، این امر موجب تقلیل تلفات حرارتی از لوله‌های حامل آب گرم مصرفی خواهد شد. دمای ۱۱۰ فارنهایت برای بسیاری از مصارف آب گرم از قبیل دستشویی و حمام مناسب است.
2- حذف سیستم آب گرم مصرفی:  در بسیاری از ساختمان‌ها همچون مدارس و ادارات و نظایر آنها فقط آب سرد مورد نیاز است. در این ساختمان‌های فقدان آب گرم برای افراد فقط کمی سختی دارد، در ساختمان‌هایی از این نوع، می‌توان سیستم آبگرم مصرفی را ( در صورت وجود) از کار انداخت و با پروژه‌های در دست طراحی، این سیستم را حذف نمود.
3- استفاده از آب گرمکن های کوچک در محل مصرف: چنانچه سیستم مرکزی تهیه آبگرم مصرفی ساختمان مستلزم لوله‌کشی طولانی و وسیع رفت‌وبرگشت برای گردش آبگرم مصرفی باشد، ممکن است استفاده از آب گرمکن های کوچک و خوب عایق‌کاری شده در محل مصرف، بیشتر مقرون‌به‌صرفه باشد، همچنین برای مصارفی مثل ظرف‌شویی، لباسشویی و نــظایر آنها، می‌توان با استفاده از آبگرمکن های کوچـک منحنی دمای آب گرم سیستم گردشی را از F ۱۱۰ به F ۱۴۰ افزایش داد.
4-عایق‌کاری مناسب: سال‌هاست که نوع و میزان عایق مورداستفاده در آبگرمکن ها و سیستم لوله‌کشی آب گرم مصرفی به‌اندازه کافی موردتوجه قرار نمی‌گیرد، به‌عنوان‌مثال در مورد نگهداری عایق لوله‌ها بسیار ضعیف عمل می‌شود، چرا باید برای یک مخزن حاوی آب با دمای بالا به‌عنوان آبگرمکن یا منبع ذخیره آب گرم، فقط ۲ یا ۳ اینچ عایق به کار رود؟ مطمئناً عایقی به ضخامت ۵ یا ۶ اینچ با قابلیت هدایت حرارت ۲۵ ، K=۰ یا بیشتر مطلوب‌تر خواهد بود.
5- استفاده از منبع ذخیره آب گرم کوچک: در طراحی سیستم‌های تهیه آب گرم مصرفی گردش کننده، گاهی طراحان باید در شرایط مساوی بین یک آبگرمکن کوچک با منبع ذخیره بزرگ و یک آبگرمکن بزرگ با ظرفیت حرارتی زیاد و منبع ذخیره کوچک دست به‌گزینش منطقی بزنند.
6- استفاده از محدودکننده جریان آب گرم: در وسایل بهداشتی از قبیل دوش حمام همواره می‌توان از وسایل محدودکننده جریان استفاده نمود، بسیاری از سردوش های فانتزی گران‌قیمت با همین فشار معمولی آب شهر ۴ تا gpm ۷  - فشار گالن بر دقیقه - آب را به بیرون پرتاب می‌کنند که اسراف است، درحالی‌که سردوش های خوبی در دسترس می‌باشند که میزان آب پرتابی آنها ۱/۵ تا gpm۲ بوده که کاملاً کافی است و با استفاده ازآنها می‌توان در مصرف آب گرم و سرد به میزان زیادی صرفه‌جویی نمود. با نصب یک محدودکننده ساده جریان درست قبل از دوش، می‌توان تضمین نمود که شدت‌جریان آب دوش از ۱/۵ تا gpm ۲ تجاوز ننماید، صرف‌نظر از اینکه فشار آب چقدر افزایش یابد یا اینکه دوش به شیر کنترل مجهز باشد یا خیر.
کاهش مصرف آب سرد
ازنظر صرفه‌جویی در مصرف انرژی شاید کاهش مصرف آب سرد به‌اندازه آب گرم واجد اهمیت نباشد، ولی با توجه به انرژی زیادی که در مراحل مختلف تصفیه و انتقال آب مصرف می‌شود، باید در مصرف آب سرد نیز صرفه‌جویی نمود، در این راه مهم‌ترین کارهایی که از دست مصرف‌کنندگان بر می‌آید عبارتند از کاهش مصرف آب و استفاده مجدد از آب تا حد امکان. پیشنهاد‌های زیر می‌توانند باعث کاهش مصرف آب گردند:
1- استفاده از شستشو دهنده‌های فشاری (Flush tank- Flush value) کم‌مصرف که بجای ریزش ۵ گالن آب در هر بار کشیدن سیفون ۳ گالن آب را ریزش می‌کنند؛
2-استفاده از محدودکننده‌های جریان آب دوش
3- استفاده از شیرهای دستشویی کم‌مصرف در ساختمان‌هایی غیر از منازل مسکونی
4- عدم استفاده از شستشو دهنده‌های فشاری خودکار (Automatic Flushing) در سیستم بهداشتی (به‌ویژه آبریزگاه‌ها  (uninals)  در ساعات خالی بودن ساختمان.
استفاده مجدد از فاضلاب سبک ساختمان یکی دیگر از راه‌های صرفه‌جویی است. این امر زمانی ممکن است که فاضلاب سنگین (مستراح‌ها) و فاضلاب سبک (دستشویی و حمام) با لوله‌های جداگانه تخلیه شوند. فاضلاب سنگین و فاضلاب آشپزخانه ( که حاوی مواد چرب است) مستقیماً به شبکه فاضلاب ریخته می‌شود ولی فاضلاب سبک و آب باران مستقیماً به یک مخزن ذخیره بزرگ می‌ریزد، این آب اصطلاحاً به آب خاکستری (grey water) موسوم است، درحالی‌که فاضلاب سنگین معمولاً آب سیاه (black water) خوانده می‌شود. آب خاکستری از مخزن ذخیره به فیلتر و دستگاه کلرزن و سپس از طریق لوله به مستراح‌ها و آبریزگاه‌های ساختمان پمپاژ می‌گردد، چنانچه سطح آب مخزن بیش‌ازحد پایین بیاید، آب تازه (از لوله‌کشی آب آشامیدنی) به‌طور اتوماتیک به آن اضافه می‌شود، اگر آب خاکستری جمع شده در مخزن ذخیره بیش از ظرفیت مخزن باشد، مازاد آن به شبکه فاضلاب سرریز خواهد کرد.
روش‌های بازیابی حرارت تلف‌شده
برای بازیافت حرارت تلف‌شده در دستگاه‌ها فرآیندهای مکانیکی و الکتریکی ساختمان، تعداد روش‌های جدید زیاد نیست، در سال‌های گذشته تکنیک‌های بازیابی حرارت تلف‌شده شناخته‌شده بودند ولی انگیزه کافی برای استفاده از آنها وجود نداشت، اکنون این انگیزه وجود دارد و نتایج آن را باید در آینده شاهد بود، دولت فدرال ایالات‌متحده برای کسانی که وسایل بازیافت حرارت تلف‌شده را خریداری کرده و عملاً مورداستفاده قرار دهند تخفیف مالیاتی قائل می‌شود، به‌علاوه ، محدودیت ذخایر انرژی و گرانی روزافزون آن خود انگیزه‌ای قوی برای جدی شمردن موضوع است.
لوله‌های حرارتی
لوله‌های حرارتی مبدلی مرکب از لوله یا لوله‌های فلزی است که طرفین آنها کاملاً بسته و آب‌بندی‌شده است. جدار داخلی لوله‌ها دارای آستر از یک نوع ماده نفوذپذیر می‌باشد که حاوی مقدار معینی از یک مایع فرار است. مجموع این لوله‌ها، ممکن است برای انتقال گرمای محسوس (Sensible Heat) از یک جریان گاز نسبتاً داغ (مثل هوا) به یک جریان دیگر از گاز با دمای کمتر، مورداستفاده قرار گیرد.
آستر داخل لوله‌های حرارتی را می توان از مواد مختلفی انتخاب نمود، از سرامیک‌های نفوذپذیر گرفته تا فتیله‌های نوع لیفه‌ای و توری سیمی ، حتی ممکن است در بعضی موارد آستر به‌کلی حذف شود.
ظرفیت تبادل گرمایی لوله‌های حرارتی تا حدود زیادی بستگی به خاصیت نفوذپذیری و جذب رطوبت فتیله در اثر خاصیت موئینگی و نفوذپذیری آن دارد. سرعت جریان مایع در داخل لوله حرارتی بستگی زیادی به چگونگی استقرار آن دارد. قرار گرفتن لوله در وضعیت عمودی به‌طوری‌که نیمه تبخیر (Evapor action) آن در پایین قرار گیرد، به لحاظ اینکه وزن مایع نیز به جریان یافتن آن در طول فتیله کمک می‌کند، حداکثر ظرفیت حرارتی را نتیجه می‌دهد.
در عمل، سیال واسطه با دمای بالا که حامل حرارت تلف‌شده در فرآیندی دیگر است، در تماس با نیمه تبخیر لوله از روی آن عبور می‌کند و مایع در این نیمه از لوله در اثر حرارت تبخیر شده و بخار حاصله با گذر از مرکز لوله به نیمه تقطیر (Condensing) می‌رسد. در این قسمت به دلیل دمای نسبتاً پایین لوله و سیال محیط بر آن، بخار بر روی جدار داخلی لوله و فتیله آن تقطیرشده و مایع حاصله به‌سوی نیمه تبخیر لوله جریان می‌یابد.
سیال درون لوله حرارتی می‌تواند هر سیال غیر خورنده با رابطه فشار – دبی معقول باشد. بسیاری از سیالات ازجمله آب با موفقیت مورداستفاده قرارگرفته‌اند ولی هیدروکربن‌های هالوژنه (فلوئورکربن ها ) بیشترین مصرف را داشته‌اند.  با پره دار کردن سطح خارجی لوله‌ها می‌توان ظرفیت تبادل حرارتی آنها را افزایش داد، در تصویر لوله‌ها دارای سطوح ساده بوده و تقریباً در وضعیت افقی قرار دارند، ظرفیت حرارتی بزرگ‌تر هنگامی حاصل خواهد شد که مجموعه نشان داده‌شده هر چه بیشتر به حالت عمودی متمایل شود، در بعضی از تأسیسات طوری پیش‌بینی می‌شود که این دسته لوله‌ها بتوانند داخل محفظه چرخش کنند تا حصول حداکثر ظرفیت حرارتی ممکن شود.