پیشگامان تاسیسات : CHP که مخفف عبارت Combined Heat and Power است به معنای تولید همزمان دو نوع انرژی می باشد. به عبارت دیگر اگر شما از یک منبع انرژی دو نوع انرژی در محل مصرف دریافت کنید یک سیستم CHP دارید. مانند استفاده از بخاری ماشین در زمستان یک واحد CHP می باشد.در نیروگاه‌های حرارتی که سهم عمده‌ای در تامین نیاز الکتریسیته جوامع مختلف دارند، به‌طور متوسط تنها یک‌سوم از انرژی سوخت ورودی، به انرژی مفید الکتریسیته تبدیل می‌شود، به عبارت دیگر بازده این نیروگاه‌ها حدود ۳۰ تا ۳۵ درصد است. در نتیجه واحد های CHP در صنعت برق در محل مصرف توسط نیروگاه های کوچک که به DG یا تولید پراکنده معروف هستند ایجاد می شود که این امر مزایای دیگری نیز به همراه دارد .وقتی که برق یک شبکه به صورت نیروگاه های کوچک در نقاط مختلف کشور تامین بشود اولا که تلفات الکتریکی که در خطوط انتقال اتفاق می افتاد از بین میرود یا بسیار کم می شود دوما قابلیت اطمینان شبکه بالا می رود چون برق از نقاط مختلفی تامین می شود در نتیجه قطعی هم کم تر می شود.پس CHP معمولا در نیروگاه های DG یا تولید پراکنده برای تولید همزمان برق و حرارت در محل مصرف ایجاد می شود.

یک واحد CHP کوچک با عنوان micro chp unit در خانه وجود دارد که انرژی گاز ورودی 10 تا 25 درصد تبدیل به الکتریسیته شده است و 70 درصد از انرژی گرمایی تولید نیز برای گرم کردن آب و گرمایش خانه استفاده شده و 10 تا 15 درصد نیز به صورت تلفات از خانه خارج شده است.واحد CCHP چیست؟ CCH که مخفف Combined Cooling ,Heat and Power می باشد به معنای تولید همزمان برق ,سرما و حرارت می باشد.به اين قبيل سيستم ها كه به طور همزمان برق، گرما و سرما توليد مي شود ، اصطلاحا Trigeneration يا CCHP گفته مي شود.در شکل زیر می توانید یک سیستم CCHP را مشاهده نمایید. مولد قدرت اولیه در سیستم‌های CHP، معمولاً موتورهای احتراقی، توربین گازی، میکروتوربین و پیل سوختی است. کیفیت گرمای خروجی هر یک از این فناوری‌ها، متفاوت بوده و بسته به کاربردهای مختلف و نیاز گرمایشی، می‌توان یکی از آنها را به کار برد. امروزه از نظر هزینه نصب و راه‌اندازی، موتورهای احتراقی دارای پایین‌ترین قیمت و سیستم‌های پیل سوختی با توجه به اینکه هنوز به مرحله تجاری شدن نرسیده‌اند، بالاترین هزینه را دارند.

 

مزایای استفاده از سیستم CHP: -افزایش بازده انرژی تا 90 درصد -کاهش هزینه‌های انرژی اولیه برای مصرف کنندگان -یکنواخت شدن و بدون نوسان بودن ولتاژ و فرکانس بدلیل استفاده از یک مبدل برای تبدیل برق از DC به AC در خروجی سیستم .هم اكنون با توجه حمايت وزارت نيرو از احداث واحد هاي توليد برق در مقياس كوچك توسط اشخاص حقيقي يا حقوقي موجب شده تا مديران صنايع نسبت به صرفه جويي بيشتر در مصرف انرژي اهتمام ورزيده و بعضا اقدام به احداث نيروگاه هاي برق با مقياس كوچك نمايند .
در مجموعه ها مصرف كننده هاي عمده انرژي عبارتند از :
1- موتورهاي احتراق داخلي
2- مشعل ها
روش هاي بهينه سازي انرژي مصرفي در مجموعه موتورها و مشعل ها :
1- تنظيم فشار پمپ سوخت
2- تميز كردن و يا تعويض نازل پاشش سوخت
3- تنظيم و كنترل مستمر هواكش و يا دمپر هوا و در صورت وجود تعويض بموقع فيلتر هاي هوا
رعايت نكات اساسي فوق باعث كاهش قابل توجه سوخت مصرفي ميشود .
مبحث ديگري كه در اشل كشوري داراي اهميت ميباشد افزايش راندمان سيستم هاي مصرف كننده سوخت ميباشد . بطور مثال راندمان يك مشعل حدودا 80 % است كه با تنظيم مقدار هواي مناسب و پا شش صحيح سوخت افزايش اين راندمان تا 98 درصد امكان پذير ميباشد .كه بايد سازمان هاي گواهي دهنده و استاندارد در سطح كشور به آن توجه نمايند .
بعنوان مثال :
راندمان يك نيروگاه گازي حدود 31 % الي 36 % در شرايط ايده آل كار توربين ، كمپرسور،كوره هواي گرم مي باشد الباقي انرژي كه حدودا 64 % الي  69 % ميباشد بصورت گازهاي داغ از دودكش خارج ميگردد كه با قراردادن مبدل آبگرم يا بخار و يا هواي گرم مقدار راندمان 31% الي 36 % را تا 70 % الي 78 % ميتوان ارتقا داد ، اگر درصد هاي فوق را به واحد هاي انرژي تبديل كنيم مقدار صرفه جويي قابل لمس تر خواهد بود . بطور مثال در يك شهرك صنعتي كه بطور متوسط مجموع مصرف انرژي با راندمان 50 % ميباشد . مصرف سوخت اين شهرك صنعتي در روز معادل ده ماشين حمل سوخت با مجموع ظرفيت 000/280 ليتر ميباشد .

انرژي حاصل از اين سوخت مايع حدوداً 2800 مگا كيلوكالري ميباشد . كه فقط 1400 مگا كيلوكالري آن بصورت مفيد مصرف و الباقي بصورت حرارت از دودكش ها و بدنه ماشين آلات خارج ميگردد و به ازاي هر يك درصد افزايش راندمان 1400 ليتر صرفه جويي سوخت خواهيم داشت و اگر بتوانيم راندمان مجموعه را تا 70 % ارتقاء دهيم . يعني 28000 ليترصرفه جويي در روز برای یک مجموعه.
 مسئله صرفه جويي در كشورهاي پيشرفته از قدمت بیشتری برخوردار ميباشد شايد به قدمت اختراع ديگ بخار كه در آن زمان محوطه كارگران را با گرماي حاصل از دودكش گرم ميكردند .
به دليل اهميت موضوع شاخه اي از علم مكانيك به اين موضوع اختصاص داده شده است و آن تركيب حرارت و قدرت يا  Combind Heat & Power يا اختصارا CHP ناميده شده است .
علم CHPP بدلیل صرفه جویی در سرانه انرژی مصرفی کشورها و کمک به پاکیزگی محيط زيست ودر بعضی از مواقع جلوگیری از الودگی هوا و همینطور استفاده از انرژي پاك طبيعت پيشرفت قابل ملاحظه اي كرده است .
 بطور مثال انسان مدرن با صرف هزينه هاي بسيار زياد از گرما و انرژي خورشيد توسط سلول هاي خورشيدي انرژي دريافت ميكند در حاليكه ده ها برابر آنرا توسط اگزوز ها و دودكش ها هدر مي دهد . بنابراين به موازات استفاده از انرژي پاك استفاده از حرارت دودكش ها نيز به طبيعت كمك مي كند .
حرارتي كه از دودكش ميگيريم در كجا ميتوان مصرف كرد ؟
1- گرمايش محيط زندگي و كار
2- توليد بخار جهت مصارف صنعتي و يا نيروگاه بخار ( سيكل تركيبي )
3- توليد آبگرم مصرفي ساختمان ها و ادارات و كارخانجات
4- توليد كوره هاي هوا گرم
5- استفاده از هواي گرم جهت خشك كردن ميوه جات
6- استفاده از حرارت دود و گازهای خروجی موتورهای درون سوز جهت ژنراتور دستگاه هاي Absorbtion براي توليد هواي سرد در تابستان .
77- دريافت انرژي الكتريسته ( برق ) از حرارت دودكش در نيمه هادي ها و ترموكوبل ها ( اگر دو فلز با دو جنس مخالف را از يك سر بهم گره بزنيم و در مقابل حرارت قرار دهيم در دو سر ديگر اختلاف ولتاژ بوجود ميايد كه اين اختلاف ولتاژ بطور خطي افزايش مي يابد. با سري كردن اين ترموكوپل ها مي توان به ولتاژ هاي قابل قبول جهت روشنايي محوطه در شب ها رسيد.

محدوديت هاي استفاده از هواي گرم دودكش ها :
1- محدوديت دماي مبدل حرارتي
 مبدلی که گرمای دودکش و محصولات احتراق را دریافت میکند خود سقف دماي كار از پيش تعيين شده اي دارد. این سقف محدودیت استفاده از دود را تعيين مينمايد .
مثال : اگر قصد داريم ديگ بخاري با فشار کار 10 اتمسفر سر راه دودكش قرار دهيم ناچارا دماي اشباع بخار 180 درجه خواهد بود و حداقل 200 الی 30 درجه سانتیگراد دماي دود خروجي از مبدل بايد بالاتر باشد .بنابراین دود خروجي از مبدل و در نهايت دودكش به 230 درجه سانتي گراد محدود خواهد شد .
2- محدوديت نقطه شبنم :
هنگاميكه دماي دود به پايين تر از دماي نقطه شبنم مي رسد بخار آب كندانس شده و با گوگرد و يا CO2 موجود در سوخت و دود ، اسيدي با  PH پايين توليد مينمايد كه موجب خوردگي در مبدل و يا ديواره دودكش ميگردد و طراح بايد در مقوله طراحي دماي دود را در نظر گرفته و به نسبت خورندگی گازها جنس دودکش را تعیین نماید.
3- افت فشار كوره :
مهمترين نكته در استفاده از مبدل هاي CHP افت فشار كوره ميباشد.
 وقتی که افت فشار مسیر گازهای داغ افزایش میابد موجب هدر رفتن مقداری از قدرت الکترو موتور برای جبران اين افت میگردد و ایراد اساسی که در فن مشعل ها و يا كمپرسورها بوجود میاید مقدار هوای طراحی شده است كه بشدت كاهش يافته و اين كاهش هوا موجب بالا رفتن دمای شعله و یا دود شده وتولید گازهای NOX میگردد که به محیط زیست اسیب میرساند.
در اين مورد بحث هاي فراواني پیش میاید که در جای خود بدان پرداخته خواهد شد .
مثلا چرا از ابتدا راندمان را بالا نمي بريم ؟كه مجبور بشويم از ضايعات حرارت استفاده كنيم .
واقعيت اين است كه در بسياري از پروسه های عملي امكان بالا بردن مستقيم راندمان وجود ندارد .برای بالا بردن راندمان يك نيروگاه بخار بشكل ذيل عمل مي شود .
1- افزايش دماي بخار ورودي توربين .
2- كاهش دماي آب ورودي پمپ .
حال اگر فرض كنيم تمامي تجهيزات نيروگاه شامل ديگ بخار – توربين – پمپ كندانسور با راندمان 1000 % كار كنند راندمان ايده آل اين نيروگاه برابر با

دماي بخار به كلوين ) / ( دماي آب به كلوين- دماي بخار به كلوين) = μ

بالاترين دمايي كه بخار را مي توان افزايش داد 370 درجه سانتي گراد و يا 643 = 370 + 273 درجه كلوين و كمترين دمايي كه اقتصادي باشد دماي محيط مي باشد . اگر در زمستان دماي کندانسور را تا 7 درجه سانتي گراد و يا 280 = 7 + 273 درجه كلوين پایین اورده شود بالاترين راندمان اين نيروگاه در صورت داشتن راندمان 100% تك تك اجزاي آن برابر با :

رسيدن به راندمان ايده آل نياز به پمپي دارد كه 210 آتمسفر كار كندیا فلزی که در دمای بالا و فشار بالایی را تحمل نمايد كه بسیار گران خواهد شد.پس در جاهایی که محدودیت قیمت و راندمان داریم راه دیگری باید انتخاب کنیم یکی از این راه ها CHP ميباشد .

... ادامه دارد

تاسیسات یا زیر ساخت ؟

ا صلاح سيستم هاي سرمايشي و گرمايشي

سیستم های تهویه مطبوع

بهینه سازی انرژی در تهویه