طراحی و اجرای موتورخانه

اتاق مکانیکی در یک ساختمان اداری بزرگ

اتاق مکانیکی در ساختمان فدرال، لس آنجلس، کالیفرنیا

موتورخانه ، فضایی از ساختمان که تجهیزات مکانیکی و الکتریکی شامل دیگ ها، چیلرها، پمپ ها، مبدل ها، سختی گیر، منابع ذخیره آب، بوسترپمپ آبرسانی، پمپ های اطفاء حریق، تابلوهای برق، هواساز، مخزن ذخیره سوخت، منابع کویلی و … ، در آن قرار دارند را موتورخانه گویند.، برخلاف اتاق هایی که برای سکونت یا نگهداری انسان در نظر گرفته شده است. موتورخانه های مرکزی را می توان در دو گروه عمده تک فصلی و دو فصلی طبقه بندی کرد. موتورخانه های تک فصلی اغلب از نوع گرمایشی هستند. زیرا به طور کلی تجهیزات مولد سرمایشی محلی در انواع تبخیری (مانند کولرهای آبی) و تراکمی (مانند کولرهای گازی)، از فراوانی بیشتری برخوردارند. به عنوان مثال برای بسیاری از ساختمان های اداری می توان از تجهیزات مولد سرمایش محلی استفاده نمود، اما در بسیاری از موارد برای همین اماکن مجبور به استفاده از موتورخانه مرکزی برای تأمین گرمایش یا تهیه آب گرم مصرفی می شویم.

اندازه اتاق های مربوط به موتورخانه معمولاً متناسب با اندازه ساختمان است. یک ساختمان یا خانه کوچک ممکن است حداکثر یک موتور خانه کوچک داشته باشد، اما در ساختمان های بزرگتر، موتورخانه می توانند اندازه قابل توجهی داشته باشند، اغلب به اتاق های متعدد در سراسر ساختمان نیاز دارند، یا حتی یک یا چند طبقه کامل را اشغال می کنند

طبقه مکانیکی

تجهیزات

موتورخانه ها معمولاً دارای تجهیزات زیر هستند:

• هواگیر
• دیگ بخار

دیگ یک مخزن تحت فشار بوده که مهمترین جزء سیستم گرمایش مرکزی می باشد و وظیفه آن گرم کردن آب جهت ارسال به مبدل ها (رادیاتورها، فن کویل ها، منابع کویلدار و …) می باشد. بنابراین محاسبه ظرفیت حرارتی دیگ و متعاقبا انتخاب نوع آن از اهمیت بسزایی برخوردار است. طبقه بندی دیگ ها بر اساس جنس دیگ صورت می گیرد و به دو دسته دیگ های چدنی و دیگ های فولادی تقسیم می شود.

دیگ های چدنی برای فشارهای پایین و حداکثر ۵ بار استفاده می شوند. این دیگ ها در مصارف خانگی و تولید آب برای مصارف صنعتی سبک مورد استفاده قرار می گیرند. بهتر است برای مناطقی که زمستان های سرد دارند و اختلاف دمای آب رفت و برگشت ممکن است زیاد باشد استفاده نشوند، زیرا تنش های حرارتی ناشی از آب برگشتی نسبتا سرد ممکن است باعث ترک خوردگی پره های آنها شود.

دیگ های چدنی به دلیل اینکه پره ای هستند امکان افزایش ظرفیت حرارتی آنها وجود دارد و حمل و نقل و نصب آنها به آسانی صورت می گیرد.

دیگه های چدنی دارای مقاومت خوبی در مقابل خوردگی هستند و در مقایسه با دیگ های فولادی دارای عمر طولانی تری هستند. معمولا دیگ های چدنی برای ظرفیت های کمتر از ۴۰۰٫۰۰۰ بی تی یو بر ساعت پیشنهاد می شوند.

دیگ های فولادی برای فشارها و ظرفیتهای حرارتی متوسط تا زیاد کاربرد دارند.

برای کاربردهایی که فشار بالاست بهتر است از دیگ های فولادی استفاده کرد، ولی باید از قبل برای حمل و نصب دیگ چاره ای اندیشیده شود. چون دیگ های فولادی یکپارچه هستند باید امکان انتقال آنها به فضای مورد نظر حتما مد نظر قرار گیرد، و برای تعویض دیگ در آینده نیز راهکاری در نظر گرفته شود.

دیگ باید بر روی فونداسیونی بتنی که حداقل از هر طرف دستگاه ۳۰ سانتی متر طولانی تر باشد نصب شود. این فونداسیون در طرف مشعل باید حدود ۹۰ سانتی متر امتداد یابد. ارتفاع فونداسیون حداقل باید ۱۰ سانتی متر باشد.

• چیلرها

چیلر دستگاهی است که برای سرد کردن و کاهش دمای آب به کار می رود. در چیلرها سیال عاملی به نام مبرد جریان دارد که در اواپراتور به صورت مایع بوده و نقطه جوش آن کمتر از آبی (آب سیستم فن کویل ها و …) است که می خواهد خنک شود. بنابراین مبرد درون اواپراتور با گرفتن گرما از آب (برگشتی از سیستم فن کویل ها و …) ، به جوش آمده و تبخیر می شود و باعث کاهش دمای آن می شود.

عمده ترین روش دسته بندی چیلرها بر اساس فرایندهایی است که روی سیال عامل آنها صورت می گیرد. بدین ترتیب چیلرها به دو دسته عمده چیلرهای تراکمی و چیلرهای جذبی تقسیم می شوند. چیلرهای تراکمی با استفاده از انرژی الکتریکی و چیلرهای جذبی با استفاده از انرژی حرارتی تولید سرما می کنند. لذا بسته به شرایط آب  و هوایی، منطقه جغرافیایی، هزینه تامین انرژی، هزینه تامین آب و … یکی از انواع چیلرها انتخاب می شود.

چیلرهای تراکمی خود به دو دسته چیلرهای آب خنک و چیلرهای هوا خنک تقسیم می شوند. در چیلرهای آب خنک که در موتورخانه نصب می شوند، مبرد موجود در کندانسور توسط آب ورودی از برج های خنک کننده روی بام سرد می شود، ولی در چیلرهای هوا خنک که معمولا روی بام ساختمان نصب می شوند، مبرد با جریان هوا روی کویل های کندانسور سرد می شود.

عملکرد چیلرهای تراکمی بدین صورت است که مبرد در اواپراتور بر اثر گرفتن گرما از آب تبخیر شده و به گاز تبدیل می شود، سپس در اثر مکش پیستون وارد سیلندر کمپرسور شده و متراکم می شود و در نتیجه دما و فشار آن بالا می رود. بعد از آن مبرد وارد کندانسور شده و گرمای خود را به آب درون کندانسور که از برج خنک کننده می آید (در چیلرهای آب خنک) و یا هوای جاری روی کویل ها (در چیلرهای هوا خنک) پس می دهد و به مایع تبدیل می شود. این مایع به طرف شیر انبساط حرکت کرده و در آنجا برای اینکه بتواند در اواپراتور با گرفتن گرما از آب تبخیر شود فشار مبرد کاهش می یابد (زیرا در سیالات با کاهش فشار نقطه جوش آنها هم کاهش می یابد). بعد از کاهش فشار، مبرد وارد اواپراتور شده و بدین ترتیب سیکل تبرید ادامه پیدا می کند.

• مبدل های حرارتی
• آبگرمکن و مخازن
• پمپ های آب (برای آب خانگی، گرمایش/سرمایش و آتش نشانی)
• لوله و شیرهای توزیع اصلی
• لوله کشی و پمپ های توزیع آبپاش
• ژنراتورهای الکتریکی پشتیبان
• ماشین آلات آسانسور
• باتری های پشتیبان
• سایر تجهیزات HVAC (گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع).

تجهیزات در موتورخانه ها اغلب توسط یک مهندس تاسیسات یا یک تکنسین تعمیر و نگهداری اداره و نگهداری می شوند. ساختمان‌های مدرن از سیستم‌های کنترل برای مدیریت چرخه‌های HVAC ، روشنایی، ارتباطات و تجهیزات ایمنی زندگی استفاده می‌کنند. اغلب، سخت افزار سیستم کنترل در اتاق های موتورخانه قرار دارد و از راه دور نظارت می شود یا قابل دسترسی است.

موتورخانه حرارت مرکزی

بمنظور تثبیت دمای دلخواه و مناسب در داخل ساختمان باید ابتدا از میزان تلفات حرارتی محل اطلاع حاصل نمود تا بتوان بر مبنای آن، ظرفیت وسایل حرارتی مورد نیاز را برآورد کرد، لذا محاسبه دقیق و صحیح تلفات حرارتی ساختمان در کیفیت عملیاتی سیستم حرارت مرکزی نقش اساسی و تعیین کننده ای خواهد داشت. در فصل زمستان حرارت داخل ساختمان از راههای مختلفی تلف می شود که عبارتند از:

ا- تلفات حرارتی از جداره های ساختمان شامل دیواری سنن، کف، در و پنجره

۲ - تلفات حرارتی در نتیجه ورود هوای سرد خارج به داخل ساختمان. این تلفات حرارتی ممکن است از طريق تهويه اجباری هوای ساختمان و با نفوذ هوای خارج بطور طبیعی از درزهای در و پنجره و غیره، پیش بیاید.

گاهی نیز ممکن است تلفات حرارتی منفی یا بعبارت دیگر اکتساب حرارت داشته باشیم، که این در اثر حرارت تولیدی از دستگاهها با لوازمی است که در داخل ساختمان مورد استفاده قرار می گیرند. اگر مقدار حرارت مکتسبه قابل توجه باشد، باید در محاسبات منظور گردد.

پس از محاسبه تلفات حرارتی ساختمان باید آنرا بنحوی جبران کنیم تا دمای اتاقها و فضاهای مورد نظر در حدود دلخواه و مناسب ثبت شود. زمانی می توان ایجاد شرایط دمایی مناسب در داخل ساختمان را تضمین نمود که بر روی تمام مراحل تولید و انتقال حرارت کنترل مداوم صورت گیرد و بهترین طریق نیل بدین هدف، تمرکز عملیات تولید حرارت در ساختمان است. پروسه تولید و انتقال حرارت در یک سیستم حرارت مرکزی بدین صورت است که گرمای لازم جهت جبران تلفات حرارتی ساختمان توسط یک دیگ در داخل اتاقی بنام موتورخانه، برروی آب با بخار سوار شده توسط لوله های ناقل به مبدل های گرمایی مستقر در اتاق ها از قبیل رادیاتور با کنوکتور منتقل می گردد. ماده ناقل حرارت پس از انجام تبادل حرارتی در اتاق مجددا به دیگ برگشت داده میشود تا چرخه فوق باردیگر تکرار گردد. تمام مراحل این عملیات را می توان با وسایلی از قبیل ترموستات و غیره بطور مؤثری کنترل نمود. در بعضی از کشورها، مراکزی وجود دارند که آبگرم با بخار لازم برای گرمایش یک منطقه شامل دهها ساختمان را تهیه و توسط لوله های ناقل بدانجا منتقل نموده ساکنین آنها را از بخش اعظم مسائل گرمایش ساختمان آسوده می‌سازد.

موتورخانه قلب تپنده ساختمان بوده و لذا از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. بنابراین اختصاص فضای مناسب از نظر ابعاد و ارتفاع و دسترسی جهت نصب و اجرا و متعاقبا سرویس و نگهداری حائز اهمیت فراوان است. در ضمن موقعیت قرارگیری موتورخانه، عایق کاری صوتی و حرارتی و ارتعاشی آن نیز باید مد نظر قرار بگیرد.

مزایا و معایب موتورخانه مرکزی

قبل از اینکه به سراغ شرح موتورخانه مرکزی و تجهیزات به کار رفته در موتورخانه برویم، بهتر است تا مزایا و معایب موتورخانه های مرکزی را بیان کنیم تا بدانیم در کدام ساختمان ها بهتر است از سیستم موتورخانه مرکزی استفاده کنیم و در چه جاهایی سیستم محلی (Local) اولویت دارد.

در آنالیزهایی که توسط موسسات معتبر بین المللی در زمینه تاسیسات و تهویه مطبوع مانند اشری (ASHRAE) انجام شده است، در ساختمان های مسکونی که بیش از ۱۰ واحد دارند از نقطه نظر اقتصادی و نیز مصرف انرژی نصب موتورخانه در مقایسه با سیستم های محلی مانند پکیج های حرارتی یا بخاری ها مقرون به صرفه تر بوده و از طرفی بسیار ایمن تر از سیستم های محلی می باشد.

در سیستم های حرارت مرکزی، آب یا هوا جهت گرمایش به داخل فضا ارسال می شوند، در حالی که در سیستمهای محلی، گاز مستقیما به درون ساختمان فرستاده می شود و بدیهی است خطرات نشت گاز خام، نشت گاز مونوکسید کربن یا کمبود اکسیژن به صورت بالقوه همواره وجود دارد، اما در سیستم های حرارت مرکزی این معضلات وجود ندارد.

متاسفانه به دلیل اینکه لازم است بخشی از فضای ساختمان بدین منظور اشغال شود، کارفرمایان علاقه مند به استفاده از این سیستم نیستند. ولی باید به این نکته توجه داشت که در واقع فضایی که باید در سیستم مرکزی توسط سازنده به موتورخانه اختصاص یابد، در سیستم های محلی در فضاهای مسکونی داخل واحد مانند بالکن، آشپزخانه و یا حتی سالن پذیرایی پخش می شود.

یکی دیگر از مزایای موتورخانه وجود سیستمهای رزرو در موتورخانه می باشد. به طور مثال اگر در زمستان در یک واحد که از پکیج دیواری برای گرمایش واحد و تأمین آب گرم مصرفی استفاده می کند پکیج خراب بشود، تا تعمیر پکیج و تعویض قطعه معیوب یا برد پکیج که در بعضی از مواقع چندین روز به طول می انجامد، ساکنین واحد فوق به علت نبود سیستم گرمایشی و نیز آب گرم مصرفی با مشکلات جدی مواجه خواهند شد. در صورتی که در سیستم موتورخانه مرکزی در اکثر مواقع برای تجهیزات اصلی موتورخانه یک دستگاه رزرو نیز در نظر گرفته میشود که در صورت خرابی یکی از دستگاه ها، دستگاه رزرو وارد مدار شود.

یکی دیگر از مواردی که موجب می شود که سازندگان به سراغ سیستم های محلی از قبیل پکیج بروند استقلال واحدها از یکدیگر می باشد. چون در سیستم موتورخانه مرکزی در صورت عدم تعامل واحدها با یکدیگر برای پرداخت شارژ و عدم مدیریت مناسب در آپارتمان، امکان دارد که بهره برداری از این سیستم را با مشکل مواجه نماید. هر چند میتوان این مشکل را با نصب دستگاه های اندازه گیری انرژی (انرژی میتر) برای هر واحد به صورت جداگانه مرتفع نمود.

از دیگر مزایای موتورخانه مرکزی این است که در مناطقی که لوله کشی گاز انجام نشده است و یا در مواقعی که امکان کاهش فشار و یا قطع گاز وجود دارد، در صورتی که مشعل دیگ دوگانه سوز باشد، موتورخانه می تواند روشن باشد.

از دیگر مزایای موتورخانه مرکزی این است که امکان استفاده از سیستم لوله کشی گرمایش جهت سرمایش ساختمان در تابستان نیز وجود دارد.

معمولا هزینه اولیه خرید و اجرای سیستم مرکزی بیشتر از سیستم محلی می باشد ولی همان طور که گفته شد مصرف انرژی سیستم مرکزی کمتر از سیستم های محلی است. مثلا یک مجتمع مسکونی ۶۰ واحدی که متراژ مفید هر واحد آن ۸۰ مترمربع است و در تهران واقع شده، حدودا به یک چیلر آبی ۱۰۰ تا ۱۲۰ تن تبرید نیاز دارد که کمپرسور آن حداکثر ۸۵ کیلووات خواهد بود، و با پمپ برج و پمپ سیرکولاتور و فن برج و توان موتور فن کویل ها، برق مصرفی کل ساختمان حدود ۱۰۰ کیلووات می شود. ولی اگر بخواهیم از کولرهای گازی بدین منظور استفاده کنیم بایستی برای هر واحد حداقل یک کولر گازی ۲۴۰۰۰ بی تی یو بر ساعت در نظر بگیریم که هر کولر حداقل یک موتور ۲٫۷ کیلوواتی لازم دارد، در این صورت برق مصرفی کل ساختمان ۱۶۲ کیلووات می شود.

موقعیت موتورخانه

بدیهی است که در صورت امکان موقعیت موتورخانه باید نسبت به موقعیت ساختمان، مرکزیت داشته باشد، زیرا که طول لوله کشی ها کاهش یافته و بنابراین افت فشار و متعاقبا توان و برق مصرفی پمپ های سیستم کاهش خواهد یافت و نیز دسترسی به آن آسان تر خواهد بود.

به دلیل اینکه گازهای خروجی از دودکش دیگ ها ممکن است باعث آلودگی محیط زیست و آزار و اذیت سایر قسمت ها شود، در انتخاب موقعیت موتورخانه باید به وزش باد غالب توجه کرد و حتما به این نکته توجه شود که موتورخانه در مکانی واقع شود که باد محصولات احتراق را به فضاهای اداری و مسکونی انتقال ندهد و یا توسط سایر دستگاه ها مثل کولر و هواسازها مکیده نشود که به داخل فضا انتقال یابد.

از نظر مکانی ممکن است موتورخانه در زیرزمین، کف، و یا در طبقات قرار گیرد. در حالتی که در زیرزمین واقع می شود حتی المقدور باید نسبت به جلوگیری از آب گرفتگی فضای موتورخانه، قابل حمل و نقل بودن دستگاه ها (در صورت نیاز به تعمیرات و یا تعویض) و نیز عایق صوتی جداره های آن توجه کرد. در صورت نصب موتورخانه در طبقات، علاوه بر موارد فوق می بایست نسبت به میرا کردن ارتعاشات حاصل از دستگاه ها و نیز ایزولاسیون کامل کف تمهیدات لازم اندیشیده شود و نیز طراحی سازه های ساختمان بر اساس تحمل وزن دستگاه ها و لرزش های آنها صورت گیرد.

اتاق‌هایی که فقط دارای تجهیزات الکتریکی یا الکترونیکی هستند، و جزو اتاق موتورخانه محسوب نمی‌شوند، بلکه اتاق‌های توزیع یا اتاق برق نامیده می‌شوند.

مساحت موتورخانه

تعیین مساحت و فضای مورد نیاز موتورخانه به پارامترهای زیادی از قبیل نوع دستگاه ها، ابعاد و تعداد آنها، محدودیت های مکانی، نظرات کارفرما و … بستگی دارد، ولی به صورت تقریبی می توان از نمودار زیر استفاده کرد.

در این راستا برخی منابع حداقل حجم بویلر روم را ۱۶ برابر حجم بویلرها ذکر کرده اند و حداقل حجم برای سایر تجهیزات را ۱۲ برابر آنها ذکر کرده اند. بنابراین با داشتن حجم تقریبی دستگاه ها و ارتفاع محل می توان مساحت لازم را بدست آورد.

استاندارد اشری مقدار مساحت کل برای تجهیزات مکانیکی و الکتریکی ساختمان را ۴% تا ۹% مساحت کل ساختمان پیشنهاد می کند، که این مقدار در اکثر ساختمان ها بین ۶% تا ۹% قرار می گیرد. البته باید توجه داشت که مساحت فوق شامل کلیه تجهیزات تهویه مطبوع، برقی، آبرسانی، آتش نشانی و داکتهای عمودی انتقال لوله ها و کانال های تاسیسات مکانیکی و خطوط برق نیز می شود.

برای محاسبه دقیق تر مساحت موتورخانه، باید ابعاد و اندازه دستگاه ها و فواصل آن ها از دیگر تجهیزات و دیوارها را داشت.

لینک های خارجی

رده:اتاق‌ها رده:گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع

This article "طراحی و اجرای موتورخانه" is from Wikipedia. The list of its authors can be seen in its historical and/or the page Edithistory:طراحی و اجرای موتورخانه. Articles copied from Draft Namespace on Wikipedia could be seen on the Draft Namespace of Wikipedia and not main one.

---

 Facebook Page

 Follow us on Twitter !

Read or create/edit this page in another language

• طراحی و اجرای موتورخانه in English