تفاوت منبع دوجداره و منبع کویلی چیست؟

در سیستم های گرمایشی و تاسیسات حرارتی ساختمان ها، انتخاب نوع منبع آب گرم مصرفی از مهم ترین مراحل طراحی موتورخانه است. دو تجهیز پرکاربرد در این زمینه، منبع دوجداره و منبع کویلی هستند. هر دو وظیفه ی مشترکی دارند: تأمین آب گرم مصرفی برای مصارف بهداشتی و رفاهی نظیر دوش، روشویی، آشپزخانه یا گرمایش فضا. اما ساختار، نحوه ی تبادل حرارت و شرایط بهره برداری آن ها تفاوت های قابل توجهی دارد.

شناخت دقیق تفاوت منبع دوجداره و منبع کویلی به مهندسان و مجریان پروژه کمک می کند تا بر اساس ظرفیت حرارتی، فضای نصب، نوع بویلر و شرایط سرویس پذیری، انتخاب درستی داشته باشند. این موضوع همچنین در هزینه ی اولیه، بازده انرژی و طول عمر تجهیز تأثیر مستقیم دارد. در این مقاله، به صورت گام به گام به بررسی ساختار داخلی، نحوه ی عملکرد، مزایا و محدودیت ها و معیار انتخاب میان این دو نوع منبع می پردازیم تا بتوان تصویر شفافی از کاربرد هر کدام در ذهن داشت.

ساختار و عملکرد منبع دوجداره

برای درک بهتر تفاوت منبع دوجداره و منبع کویلی، ابتدا باید بدانیم منبع دوجداره چگونه طراحی شده است. این منبع از دو استوانه ی هم مرکز تشکیل شده که یکی داخل دیگری قرار دارد. فضای بین دو استوانه، محل عبور آب گرم بویلر است و استوانه ی داخلی حاوی آب مصرفی است. به این ترتیب، انتقال حرارت به صورت غیرمستقیم و از طریق جداره های فلزی انجام می شود.

وقتی آب گرم بویلر در فضای بین دو جداره حرکت می کند، حرارت خود را به جداره ی میانی و سپس به آب سرد مصرفی درون استوانه داخلی منتقل می کند. مزیت بزرگ این طراحی، توزیع یکنواخت حرارت در کل سطح جداره است که باعث افزایش سرعت گرم شدن آب و کاهش احتمال نقاط سرد می شود. از سوی دیگر، به دلیل اینکه هیچ کویل یا لوله ی داخلی وجود ندارد، احتمال نشتی داخلی کمتر است و عملیات تمیزکاری راحت تر انجام می گیرد.

اما این ساختار یک چالش نیز دارد: برای ساخت، نصب و اجرای موتورخانه، باید از ورق فولادی مقاوم در برابر فشار و خوردگی استفاده شود، و ضخامت ورق باید بر اساس فشار کاری سیستم طراحی گردد. همچنین برای جلوگیری از زنگ زدگی، معمولاً از پوشش گالوانیزه یا رنگ اپوکسی داخلی استفاده می شود.

منبع دوجداره به طور معمول برای ساختمان های متوسط یا بزرگ با بار حرارتی بالا استفاده می شود، زیرا حجم و سرعت گرمایش بیشتری نسبت به منبع کویلی دارد.

ساختار و عملکرد منبع کویلی

در مقابل، منبع کویلی نوعی مبدل حرارتی پوسته و لوله ای ساده است که از یک مخزن اصلی و یک کویل (لوله ی مسی یا فولادی) در داخل آن تشکیل می شود. آب گرم بویلر وارد کویل می شود و از درون آن عبور می کند. آب سرد مصرفی که در داخل مخزن وجود دارد، از بیرون با سطح کویل تماس دارد و حرارت را از طریق دیواره ی لوله جذب می کند.

در این روش، انتقال حرارت مستقیماً از سیال گرم داخل کویل به آب سرد اطراف انجام می شود. کویل معمولاً از جنس مس است تا انتقال حرارت بهینه تر باشد. این ساختار ساده باعث می شود نگهداری و تعمیرات آسان تر باشد، چون در صورت آسیب یا نشتی، فقط کویل تعویض می شود نه کل مخزن.

در منبع کویلی، دمای آب گرم خروجی کاملاً به ظرفیت کویل و دبی جریان آب بویلر بستگی دارد. اگر سطح تماس کویل کم باشد یا دبی بویلر پایین باشد، فرآیند گرم شدن آب کند می شود. این نوع منبع برای فضاهای کوچک تر، ساختمان های مسکونی و پروژه هایی که ظرفیت حرارتی متوسط دارند گزینه ی اقتصادی تری است.

در عمل، منبع کویلی معمولاً در موتورخانه های خانگی، آپارتمان ها یا سیستم های گرمایش با بویلر دیواری مورد استفاده قرار می گیرد.

مقایسه فنی منبع دوجداره و منبع کویلی

اکنون که هر دو سیستم را شناختیم، می توانیم به صورت دقیق تر تفاوت منبع دوجداره و منبع کویلی را از نظر ساختار، راندمان و نگهداری بررسی کنیم. در جدول زیر، مقایسه ای جامع میان این دو نوع آورده شده است. با مطالعه این جدول می توانید دو منبع کویلی و دوجداره را بهتر شناخته و با مشخصات و ویژگی های هر یک از آن ها بهتر آشنا خواهیم شد.

ویژگی ها	منبع دوجداره	منبع کویلی
ساختار کلی	دو جداره هم مرکز با فضای عبور آب بویلر	یک مخزن با کویل داخلی
جنس بدنه	فولاد گالوانیزه یا کربن استیل	فولاد با کویل مسی یا فولادی
نحوه انتقال حرارت	از طریق جداره فلزی بین دو پوسته	از طریق تماس مستقیم آب و کویل
سرعت گرمایش	بالا به دلیل سطح انتقال زیاد	متوسط، وابسته به سطح کویل
فضای مورد نیاز	بیشتر	کمتر
رسوب گیری	کمتر، به دلیل نبود کویل	بیشتر روی سطح کویل
تعمیر و سرویس	دشوارتر و نیازمند باز کردن پوسته	ساده تر و قابل دسترسی
طول عمر مفید	بیشتر در صورت نگهداری مناسب	کمتر به دلیل رسوب در کویل
هزینه اولیه	بالاتر	پایین تر
کاربرد	ساختمان های بزرگ، بیمارستان ها	ساختمان های مسکونی و کوچک

از دید مهندسی، انتخاب بین این دو تجهیز بستگی به ظرفیت حرارتی مورد نیاز، فضای موتورخانه، هزینه ی اولیه و سهولت سرویس دارد.

تحلیل ترمودینامیکی و راندمان حرارتی دو نوع منبع

در تحلیل ترمودینامیکی، راندمان انتقال حرارت تابعی از سطح مؤثر تبادل و اختلاف دمای دو سیال است. منبع دوجداره، چون کل سطح جداره ی داخلی در تماس با آب گرم بویلر است، ضریب انتقال حرارت بالاتر بوده و آب مصرفی سریع تر گرم می شود. در مقابل، در منبع کویلی، سطح تماس محدود به سطح خارجی کویل است.

هرچه قطر و طول کویل بیشتر باشد، راندمان بالاتر می رود، اما به همان نسبت حجم آب داخل منبع نیز باید افزایش یابد. در حالت عملی، بازده حرارتی منبع دوجداره حدود ۸۵ تا ۹۰ درصد است، در حالی که در منبع کویلی این مقدار معمولاً بین ۷۵ تا ۸۵ درصد متغیر است. اما از سوی دیگر، منبع کویلی در فشارهای بالا عملکرد بهتری دارد، زیرا ساختار آن ساده تر و مقاوم تر در برابر تنش مکانیکی است.

ضمن اینکه تمیز کردن کویل یا تعویض آن، بدون نیاز به باز کردن کل بدنه انجام می شود. در شرایطی که بویلر توان کافی نداشته باشد یا سیستم از پمپ سیرکولاسیون استفاده نکند، منبع دوجداره گزینه ی مناسب تری است، چون با استفاده از خاصیت ترموسیفون (گردش طبیعی آب گرم) هم می تواند کار کند.

نکات مهم در انتخاب بین منبع دوجداره و کویلی

انتخاب درست بین این دو نوع، نیازمند بررسی چند عامل کلیدی است. مهم ترین معیار، دبی مصرف آب گرم در ساختمان است. برای پروژه هایی با مصرف لحظه ای بالا (مانند مجتمع ها یا بیمارستان ها)، منبع دوجداره به دلیل سطح تبادل وسیع تر گزینه ی ایده آل است. در مقابل، برای ساختمان های مسکونی با تعداد محدود واحد، منبع کویلی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه تر است.

چون هزینه ی اولیه پایین تری دارد و نیاز به فضای نصب بزرگ ندارد. عامل دوم، کیفیت آب شهر است. در مناطقی که سختی آب بالا و احتمال رسوب زیاد است، منبع دوجداره عملکرد پایدارتری دارد زیرا کویل داخلی ندارد که دچار گرفتگی شود. اما اگر کیفیت آب مناسب باشد، منبع کویلی با سرویس دوره ای نیز دوام بالایی خواهد داشت.

عامل سوم، دسترسی برای تعمیر و سرویس است. اگر برای تعمیر موتورخانه فضای محدودی دارید و باز کردن پوسته ی منبع دشوار است، استفاده از مدل کویلی توصیه می شود. در نهایت، برای سیستم های مرکزی بزرگ که پمپ سیرکولاسیون و بویلر مستقل دارند، ترکیب چند منبع دوجداره به صورت موازی می تواند کارایی بالایی ایجاد کند.

سخن پایانی

در جمع بندی می توان گفت که تفاوت منبع دوجداره و منبع کویلی تنها در ظاهر یا ساختار مکانیکی نیست، بلکه در نحوه ی تبادل حرارت، میزان راندمان، و نوع بهره برداری نیز تفاوت های بنیادی دارند. منبع دوجداره با انتقال حرارت غیرمستقیم و سطح مؤثر بالا، برای ساختمان های بزرگ و مصرف بالا مناسب تر است.

در حالی که منبع کویلی به دلیل طراحی ساده و هزینه ی کمتر، گزینه ای منطقی برای پروژه های کوچک تر محسوب می شود. در انتخاب میان این دو، باید سه فاکتور اصلی ظرفیت مورد نیاز، فضای نصب، و هزینه نگهداری بلندمدت را در نظر گرفت. توجه به این عوامل تضمین می کند که سیستم تأمین آب گرم مصرفی با بالاترین راندمان و کمترین استهلاک کار کند.

سوالات متداول

آیا منبع دوجداره نیاز به پمپ سیرکولاسیون دارد؟

در بسیاری از موارد خیر. چون در طراحی آن، گردش آب بر اساس اختلاف چگالی و خاصیت ترموسیفون انجام می شود. اما در سیستم های بزرگ استفاده از پمپ باعث افزایش سرعت گرمایش می شود.