دیگ چدنی

دیگ چدنی چیست؟

دیگ چدنی از قدیمی‌ترین تجهیزات برای راه‌اندازی سیستم‌های گرمایش مرکزی موتورخانه‌ها است. این دیگ‌ از کنار هم قرار گرفتن پره‌های چدنی (Section) تشکیل شده که توسط بوشن‌های مخروطی در بالا و پایین به یکدیگر متصل و آب‌بندی می‌شوند.

در دیگ چدنی شعله مشعل از داخل محفظه احتراق عبور کرده و گازهای داغ را در میان کانال پره‌های چدنی عبور می‌دهد. همزمان آب سرد برگشتی از رادیاتورها وارد پره‌های عقبی شده و حرارت را دریافت میکند تا از پره‌های جلویی خارج شود. این دیگ‌ها به ‌علت مقاومت بالا در برابر خوردگی، طول عمر طولانی، قابلیت تعمیر ساده و حتی امکان افزایش ظرفیت از طریق اضافه کردن پره‌های جدید بسیار کاربردی هستند. این مقاله یک راهنمای جامع بررسی فنی، نحوه کار و نکات خرید دیگ چدنی است.

نحوه کار دیگ چدنی

دیگ‌های چدنی بر پایه اتصال صفحات بزرگ و ایجاد مسیر عبور آب از میان حرارت شعله طراحی ‌می‌شوند. اما ساخت این دیگ‌ها فقط انتخاب مشعل یا تعداد پره‌های چدنی نیست، بلکه نوعی مهندسی معکوس از نیاز ساختمان برای تعیین ظرفیت حرارتی دیگ است.

طراحی دیگ‌ چدنی بر مبنای محاسبه تلفات حرارتی ساختمان انجام می‌شود. مهندسین با توجه به زیربنای مفید، توان حرارتی مورد نیاز و ضریب همزمانی مقدار بار حرارتی مورد نیاز ساختمان را محاسبه می‌کنند. تمام مراحل طراحی از قبیل انتخاب تعداد پره‌ها، جانمایی کلکتور برگشت، اندازه قطر لوله‌ها، طول کوره و قطر شعله براساس شرایط ساختمان محاسبه خواهد شد. اما روش کار این دستگاه را در سه بخش مسیر آتش، مسیر آب و حفاظت توضیح می‌دهیم.

بخش اول: مسیر آتش

مسیر آتش بخش تولید حرارت و استخراج حداکثر انرژی است. به صرف عملکرد مشعل و تولید شعله قاعدتاً آب به‌ اندازه کافی گرم نمی‌شود و لازم است تا راندمان دستگاه در بالاترین سطح ممکن باشد. لذا مسیر آتش دیگ چدنی را در سه پاس طراحی می‌کنند.

پاس اول همان شعله مشعل است که در محفظه احتراق می‌سوزد و حرارت تشعشعی آن مستقیم به پره‌های چدنی اطراف کوره می‌تابد. اما پاس دوم از عبور گازهای داغ به انتهای دیگ و برگشت آن از میان پره‌های عمودی انجام می‌شود. بخش عمده انتقال حرارت دیگ در همین پاس صورت می‌گیرد. پاس سوم در مرحله عبور گازهای داغ به سمت دودکش است، زیرا در این فضا نیز یک محفظه برای جذب حداکثر حرارت از گازهای داغ پیش‌ بینی‌ شده است.

بخش دوم: مسیر آب

این بخش در سمت سرد دیگ چدنی قرار دارد که در آنجا آب سرد برگشتی از رادیاتورهای ساختمان با دمایی در حدود ۵۵ درجه وارد پره‌های عقبی دیگ می‌شود. این آب سرد از پایین به بالا در میان پره‌ها به سمت جلو یا همان مسیر خروجی هدایت می‌شود. آب در تمام مسیر توسط حرارت شعله و در پاس‌های مختلف در حال گرم شدن است تا در نهایت از بالاترین نقطه پره چدنی جلویی خارج شود.

بخش سوم: حفاظت و حلقه ضد شوک

علاوه‌ بر مسیر آتش و مسیر آب یک بخش حفاظتی نیز در طراحی و اصول کار انواع دیگ چدنی پیش ‌بینی ‌شده است که از ورود آب خیلی سرد داخل دیگ جلوگیری خواهد کرد. این بخش یک مسیر بای پس به ‌همراه مخزن کندانس است، به شکلی که از یک شیر سه راهه موتوردار یا شیر یک‌طرفه بای‌پس روی خروجی دیگ استفاده می‌شود تا آب گرم را مستقیم به سمت ورودی دیگ برگرداند.

این چرخه تا زمانیکه دمای دیگ به حد ایده‌آل فراتر از ۶۰ درجه نرسیده باشد، فعال است و اجازه خروج آب سرد را نمی‌دهد. از طرفی این کار باعث می‌شود تا دیگ خیلی سریع گرم شده و از شوک حرارتی ورود آب سرد به داخل دیگ داغ جلوگیری می‌کند.

اجزای دیگ چدنی

هر دستگاه دیگ یک کارخانه کوچک برای گرم کردن سریع و مؤثر آب است. در سیستم گرمایش مرکزی، دیگ چدنی به‌ تنهایی یک تکه فلز بی‌استفاده است. اما این دیگ برای کارکرد ایمن و رسیدن به راندمان بالا از مجموعه تجهیزات جانبی استفاده می‌کند. اجزای اصلی انواع دیگ چدنی به تفکیک وظایف آنها به‌ قرار زیر هستند:

پره‌های چدنی ‌(Section)

پره‌های چدنی اصلی‌ترین بخش طراحی دیگ چدنی هستند که از چدن خاکستری ‌(Grey Cast Iron) و با تکنیک‌های ریخته‌گری ساخته می‌شوند. این پره‌های چدنی از مقاومت فشاری بسیار بالایی برخوردار هستند و در مواجهه با گازهای داغ مشعل دچار خوردگی نمی‌شوند. ورق‌های چدنی با شکل‌پذیری عالی مرحله ریخته‌گری را سپری کرده اما در عمل نسبت ‌به ضربه مقاوم نیستند و ممکن است حتی در اثر افتادن روی زمین شکسته یا خرد شوند.

این ورق‌های چدنی در واقع قطعه‌هایی ضخیم، شکننده و دارای پین‌های برجسته هستند که با چیدن آنها در کنار هم مسیرهای عبور دود داغ و آب برای تبادل حرارتی شکل می‌گیرد. از انواع پره‌ها برای طراحی یک واحد دیگ چدنی استفاده می‌کنند:

تجهیزات ایمنی دیگ چدنی

تجهیزات ایمنی در انواع دیگ چدنی برای جلوگیری از انفجار و ترکیدن پره‌ها هستند. ترموستات حدی مهمترین تجهیز این بخش است که در صورت عبور دمای آب از مرز خطر ۹۵ یا ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد وارد عمل شده و مشعل دیگ را خاموش می‌کند. یک حلقه حفاظتی کامل از چندین نوع تجهیز کنار هم فعالیت می‌کنند تا هر دیگ بدون شوک افزایش فشار هرگز وارد شرایط بحرانی نشود. این تجهیزات حفاظتی دیگ به قرار زیر هستند:

تجهیزات کنترلی دیگ چدنی

تجهیزات کنترلی برای تنظیم دقیق دما، کاهش مصرف سوخت و جلوگیری از شوک حرارتی کارایی دارند. آکواستات یا همان ترموستات دیگ مهمترین بخش فنی این تجهیزات است که می‌تواند مشعل دیگ را در بازه دمایی تنظیم شده مثلاً در محدوده ۵۰ الی ۸۰ درجه سانتی‌گراد روشن و خاموش کند.

این ترموستات به شکل غوطه‌ور در آب کار می‌کند تا مستقیم براساس دمای آب عملیات کنترل دیگ را در دست بگیرد. شیر سه راهه، کلکتور ضد کندانس و حتی ترموستات کلگی برای سنجش دمای بدنه دیگ در این دسته‌بندی قرار دارند که عملکرد هماهنگ آنها تضمین می‌کند که دیگ بدون مواجه شدن با تنش دمایی و با کمترین روشن و خاموش شدن متوالی فعالیت کند. این تجهیزات کنترلی در دیگ چدنی به قرار زیر هستند:

• آکواستات ‌(Aquastat): ترموستات مستغرق در آب است که دمای آن را پایش می‌کند. اگر دمای آب دیگ به دمای حد بالای شرایط ایمن برسد، این قطعه خودکار مشعل را خاموش خواهد کرد و سپس با رسیدن به حد پایین به ‌طور خودکار مجدداً روشن می‌کند.
• شیر سه ‌راهه موتوردار: مهمترین تجهیز ضد شوک در طراحی دیگ چدنی است که از ورود آب سرد به داخل مخزن و ایجاد تنش دمایی جلوگیری می‌کند. این شیر که روی خروجی دیگ نصب است، یک مسیر بای‌پس برای مخلوط کردن آب گرم با آب سرد بازگشتی ساختمان در سمت ورودی دیگ را فراهم خواهد کرد.
• کلکتور ضد کندانس: در برخی از دیگ‌های چدنی کوچک و ارزان ‌قیمت از کلکتور ضد کندانس به ‌جای شیر سه راهه موتوردار استفاده می‌شود. این کلکتور در واقع یک لوله بای‌پس به ‌همراه یک شیر یک‌طرفه است که در میان خروجی آب گرم و ورودی آب سرد دیگ نصب خواهد شد. این شیر یک‌طرفه مقدار کمی آب گرم را با آب سرد بازگشتی هنگام ورود به داخل دیگ مخلوط می‌کند تا از تنش‌های دمایی و شوک حرارتی جلوگیری شود.

پمپ سیرکولاتور دیگ چدنی

پمپ سیرکولاتور در دیگ چدنی وظیفه دارد تا جریان آب گرم بین دیگ و رادیاتورها را برقرار کند. این پمپ را معمولاً از نوع سانتریفیوژی (گریز از مرکز) با پروانه بسته انتخاب می‌کنند که به ‌صورت خطی روی لوله مسیر برگشت دیگ نصب می‌شود تا بتواند با دبی ثابت آب خنک را به داخل دیگ هدایت کند. این کار فشار سیستم داخل دیگ را متعادل‌تر کرده و مرحله هواگیری را آسان‌تر می‌کند.

مشعل دیگ چدنی

مشعل دیگ‌های چدنی را اغلب از نوع تک مرحله‌ای ‌(On/Off) و یا دو مرحله‌ای ‌(High/Low) انتخاب می‌کنند. اما طول و قطر مشعل باید تطابق کامل با ابعاد محفظه احتراق دیگ داشته باشد. قاعدتاً اگر شعله مشعل بیش‌ از حد بلند باشد و به پره‌های عمیق دیگ برخورد کند، ایجاد نقطه داغ و ترکیدگی پره‌ها قطعی است. برخلاف دیگ‌های فولادی که می‌تواند شعله‌های پر پیچ و بلند را تحمل کنند، در دیگ چدنی به دلیل کوره باریک و پین‌دار باید از شعله کوتاه، پهن و پرحرارت استفاده شود.

پارامترهای فنی و نکات خرید دیگ چدنی

بررسی دقیق پارامترهای فنی در هنگام خرید دیگ چدنی الزامی است و قبل‌ از هر چیز باید ظرفیت حرارتی مورد نیاز ساختمان را براساس متراژ و تلفات حرارتی محاسبه کنید. معمولاً ظرفیت حرارتی دیگ را تا ۲۰ درصد بالاتر از نیاز واقعی ساختمان در نظر می‌گیرند تا دستگاه حتی در سردترین روزهای سال نیز بی‌وقفه کار کند.

در این ‌میان تعداد پره‌ها نکته طلایی انتخاب یک دیگ کارآمد است. البته هر پره اضافی باعث افزایش توان حرارتی شده و لاجرم باید طول کوره و قدرت مشعل را براساس ابعاد دیگ و تعداد پره‌های چدنی آن محاسبه کنید. در ادامه تمام این پارامترهای فنی را با جزئیات بررسی خواهیم کرد.

ظرفیت حرارتی دیگ چدنی

بررسی ظرفیت حرارتی مورد نیاز ساختمان اولین و مهمترین پارامتر فنی است که باید درباره آن تصمیم‌گیری کنید. اشتباه در این پارامتر یا منجر به سرد ماندن ساختمان در فصل زمستان می‌شود و یا با هزینه خرید بسیار بالا و مصرف سوخت بی‌دلیل مواجه هستید.

ظرفیت حرارتی به مقدار گرمایی گفته می‌شود که یک دیگ چدنی می‌تواند در هر ساعت تولید کند. این پارامتر را با واحد کیلوکالری بر ساعت ‌(Kcal/h) یا کیلو وات ‌(KW) بیان می‌کنند که باید حداقل ۲۰ درصد بالاتر از ظرفیت حرارتی مورد نیاز ساختمان باشد. برای یک واحد آپارتمانی با عایق‌بندی معمولی در شهرهایی مانند تهران، تقریباً به ازای هر متر مربع زیربنا باید ۱۰۰ الی ۱۲۰ کیلو کالری حرارت تولید شود. جدول زیر یک تخمین سرانگشتی نیاز حرارتی ساختمان‌های مختلف است:

تعداد پره‌های دیگ چدنی

تعداد پره‌ها یک متغیر کلیدی برای تعیین ظرفیت حرارتی دیگ چدنی است. هر کدام از این دیگ‌ها از دو پره ثابت عقبی و جلویی به ‌همراه تعدادی پره میانی تشکیل شده ‌است که با افزودن یا کم کردن آنها می‌توان ظرفیت حرارتی دیگ را تغییر داد. اما در هنگام اجرای پروژه باید با دقت بررسی کنید که به چند عدد پره برای مونتاژ دیگ نیاز دارید.

هر پره میانی معمولاً بین 25000 الی 40000 کیلو کالری به ظرفیت حرارتی دیگ اضافه می‌کند. اما بهتر است که برای متراژ ساختمان تعداد پره‌های استاندارد را از کاتالوگ کارخانه تولید کننده بررسی کنید. مثلاً ممکن است طبق استاندارد کارخانه ظرفیت حرارتی دیگ با ۱۰ پره نهایتاً 300000 کیلو کالری باشد. ذکر چند نکته درباره انتخاب تعداد پره‌های دیگ مفید است:

1. برای رسیدن به ظرفیت حرارتی مورد نظر از تعداد پره مطابق با استاندارد سازنده استفاده کنید.
2. اضافه کردن پره‌ها علاوه ‌بر قدرت گرمایش باعث افزایش حجم آب داخل دیگ نیز می‌شود.
3. دیگی که پره‌های بیشتری دارد، در برابر شوک حرارتی مقاوم‌تر است.
4. افزایش تعداد پره‌ها باعث افزایش طول کوره شده و به مشعل بزرگتری نیاز دارید.

فشار کاری مجاز دیگ چدنی

فشار کاری مجاز سقف تحمل فشار آب درون دیگ است که روی پلاک فنی دستگاه با واحد بار ‌(Bar) درج می‌شود. بررسی این پارامتر هنگام خرید دیگ چدنی برای ساختمان‌های آپارتمانی و چند طبقه الزامی است. اما از آنجا که حداکثر تحمل فشار کاری این دیگ‌ها محدود است، صرفا برای ساختمان‌های کم‌ارتفاع یا متوسط کارایی دارند.

به ‌طور تقریبی با هر ۱۰ متر افزایش ارتفاع ساختمان، وزن ستون آب به مقدار یک‌ بار افزایش پیدا می‌کند. اگر این فاکتور را با دقت بررسی نکنید، ممکن است فشار ستون آب از حد مجاز دیگ چدنی بالاتر رفته و باعث ترکیدن پره‌ها شود. در کل توصیه می‌کنیم که از فروشنده گواهی تست هیدرواستاتیک پره‌ها را مطالبه کرده و به یاد داشته باشید که فشار عملکرد شیر اطمینان دیگ باید دقیقاً معادل فشار کاری تنظیم شود تا در شرایط بحرانی به‌ موقع تخلیه نماید.

راندمان احتراق دیگ چدنی

راندمان احتراق پارامتری است که نشان می‌دهد دیگ چه درصدی از انرژی سوخت را به آب منتقل می‌کند و چه مقداری از انرژی را هدر خواهد داد. این عدد را که با درصد بیان می‌کنند، یکی از مهمترین پارامترهای فنی هنگام خرید دیگ چدنی است که مستقیم بر هزینه سوخت دستگاه اثرگذار است.

راندمان دیگ‌های چدنی قدیمی حداکثر ۸۰ درصد است، اما هم ‌اکنون دیگ‌های مدرن با قابلیت کوره معکوس (سه پاس) طراحی می‌شوند که راندمان قابل ‌توجه بالای ۹۰ درصد دارند. راندمان اسمی روی پلاک دستگاه قاعدتاً معیار اصلی بررسی این فاکتور است، ولی در کل توصیه می‌کنیم که دیگی با حداقل راندمان اسمی بالای ۸۵ درصد را تهیه کنید. بررسی راندمان اسمی روی پلاگ دستگاه همه ماجرا نیست و باید چند نکته دیگر نیز مد نظر داشته باشید:

1. راندمان اسمی در شرایط آزمایشگاهی و بار کامل اندازه‌گیری شده ‌است. اما باید راندمان دستگاه را در بارهای جزئی متناسب با مصرف ساختمان ارزیابی کنید.
2. طول کوره و تعداد پاس فاکتورهای تعیین‌ کننده راندمان هستند. توصیه می‌کنیم که حتماً دیگ چدنی سه پاس را تهیه کنید.
3. راندمان بالاتر صرفاً به ‌معنای دیگ قوی‌تر نیست.

مقاومت در برابرش شوک حرارتی دیگ چدنی

ایجاد اختلاف دمای ناگهانی در کارکرد عادی هر دیگی اجتناب‌ ناپذیر است. در این ‌صورت باید دیگی تهیه کنید که بتواند هر نوع تنش دمایی را در شرایط پایدار تحمل نماید. پارامتر مقاومت در برابر شوک حرارتی برای بررسی چنین شرایطی است. این پارامتر که نشان می‌دهد پره‌های دیگ تا چه اندازه می‌تواند اختلاف دمای ناگهانی بین آب داغ داخل دیگ و آب سرد برگشتی ساختمان را تحمل کنند.

چدن ذاتاً متریال شکننده‌ای است و اگر آب با دمای کمتر از ۳۰ درجه ناگهان وارد دیگ با آب داغ بالای ۸۰ درجه شود، انقباض موضعی ایجاد شده و ممکن است پره‌ها ترک بردارند. لذا حداکثر اختلاف دمای مجاز رفت ‌و برگشت دیگ‌های چدنی را از ۳۰ الی ۴۰ درجه در نظر می‌گیرند. اما توصیه می‌کنیم که هنگام خرید دیگ چدنی با دقت بررسی کنید که محصول مورد نظر حداکثر چه مقدار اختلاف دمایی و شوک حرارتی را تحمل می‌کند؟

جنس و کیفیت ریخته‌گری پره‌های چدنی دیگ

قطعاً علاقه ندارید تا دستگاه گران‌قیمت شما خیلی سریع مستهلک شود. اما زمانیکه برای خرید دیگ چدنی اقدام می‌کنید، حتماً باید کیفیت جنس و نوع طراحی پره‌ها را ارزیابی کرده باشید. در غیر این صورت ممکن است دیگی خریداری کنید که همان سال اول ترک برداشته و کارایی لازم را نداشته باشد. اما دنبال چه نوع اطلاعاتی باشید؟

• جنس چدن دیگ: پره‌های چدنی را معمولاً از چدن خاکستری گرید GG20 یا GG25 می‌سازند. این نوع چدن به ‌دلیل وجود گرانیت لایه‌ای می‌تواند لرزش و تنش حرارتی را به ‌خوبی جذب کرده و حتی در برابر خوردگی اسیدی ناشی از میعانات دود مقاوم باشد. هنگام خرید حتماً سطح مقطع یا لبه‌های ماشین‌کاری شده پره‌های دیگ را بررسی کنید. چدن مرغوب باید دانه‌های ریز و یکنواخت به رنگ خاکستری تیره داشته باشد. همچنین حتماً گواهی آنالیز مواد ‌(MTC) محصول را بررسی کرده و درباره حداقل استاندارد ریخته‌گری دیگ پرسجو کنید.
• کیفیت و دقت ریخته‌گری: ترک‌های مویی عامل اصلی اما کاملاً پنهان خرابی دیگ‌های چدنی هستند. یک پره چدنی ممکن است در ظاهر کاملاً سالم باشد، اما پس ‌از چند بار گرم و سرد شدن به ‌علت وجود همان ترک‌های مویی به طور کامل بشکند. لذا توصیه می‌کنیم که هنگام خرید دیگ چدنی حتماً سطح بیرونی و داخلی پره‌ها را بررسی کنید. دیواره پره‌ها باید یکنواخت و بدون حفر باشند.
• ارزیابی بوشن‌ها: پره‌های چدنی دیگ توسط بوشن‌های مخروطی به یکدیگر متصل می‌شوند. اما جنس این بوشن‌ها باید از چدن داکتیل یا فولاد فنری انتخاب شود تا در اثر تنش‌های مکانیکی نشکنند. بهتر است بوشن‌های اصلی ساخت همان کارخانه سازنده دیگ را تهیه کنید.

برندهای برتر تولید کننده دیگ چدنی

در بازار ایران چند برند قدیمی و معتبر حضور دارند که به ‌دلیل کیفیت چدن‌ریزی، طراحی مهندسی و خدمات پس ‌از فروش حرفه‌ای سال‌ها است که اعتبار ملی و بین‌المللی کسب کرده‌اند. همچنین برندهای خارجی صاحب سبک نیز در بازار ایران فعالیت می‌کنند. شما می‌توانید انواع دیگ چدنی و یا قطعات و ملزومات راه‌اندازی این نوع دیگ‌ها را از بهترین برندها با قیمت مناسب از طریق فروشگاه اینترنتی پیکاتک تهیه کنید. بهترین برندهای تولید کننده انواع دیگ به قرار زیر هستند:

• ایران شرق
• بوتان
• ایستاتیس
• شوفاژ کار
• لوله گستر
• Buderus
• Ferroli

قیمت دیگ چدنی

خرید دیگ را یک هزینه کنونی برای سرمایه‌گذاری تا ۲۰ و حتی ۳۰ سال آینده در نظر بگیرید. اگر با چنین دیدگاهی به ماجرا نگاه کنید، قطعاً قیمت دیگ چدنی ساخت برندهای برجسته بازار توجیه‌پذیر است. اما در نظر داشته باشید که قیمت این محصولات به سه عامل اصلی ظرفیت حرارتی، برند سازنده و نوسانات بازار چدن بستگی دارد.

ظرفیت حرارتی دیگ کاملاً تحت تأثیر تعداد پره‌ها قرار گرفته و برند معتبر می‌تواند نشان‌ دهنده کیفیت ریخته‌گری پره‌های چدنی باشد. از طرفی حتی ممکن است قیمت دیگ کوچک از یک برند معتبر با قیمت دیگ بزرگ از یک برند متفرقه برابری کند.

اما در این ‌صورت اکیداً توصیه می‌کنیم که کیفیت محصول را فدای ظرفیت و قیمت آن نکنید. برای بررسی محصولات مختلف بازار و ارزیابی قیمت دیگ چدنی با توجه به ظرفیت و کیفیت متریال می‌توانید از فروشگاه اینترنتی پیکاتک استفاده کنید. کارشناسان فروش پیکاتک به شما کمک می‌کنند تا دیگ با مشخصات فنی مناسب پروژه را در بهترین قیمت از برندهای اصلی بازار تهیه کنید.