سیستم پمپاژ آب گرم مصرفی هتل
در هتل ها حدود 8 تا 12 درصد از درآمد هتل جهت هزینه های انرژی صرف می شود. به منظور کاهش هزینه های مذکور، موارد کلیدی بسیاری در طراحی یک سیستم بهینه باید لحاظ شود که در این مقاله به بررسی سیستم آب گرم مصرفی پرداخته شده است. سیستم آب گرم مصرفی دومین مصرف کننده بزرگ انرژی در هتل ها محسوب می شود (شکل 1) که سهمی در حدود یک پنجم از کل انرژی مصرفی را به خود اختصاص می دهد.
شکل 1: نمودار متوسط مصرف انرژی در هتل ها
یکی از مشخصه های مکان های اقامتی موقت نظیر هتل ها غیرهمزمانی و نوسان شدید بار و همچنین نوسانات حضور ساکنین می باشد. در شکل 2 پروفایل حضور ساکنین در ساعات مختلف شبانه روز در هتل نمایش داده شده است.
شکل 2: پروفایل حضور ساکنین در ساعات مختلف شبانه روز در هتل.
از آنجا که جمعیت مسافرین هتل به پارامترهای متفاوتی مانند تعطیلات خاص، فصل های مختلف سال و … بستگی دارد و همیشه یکسان نیست، سیستم های مورد استفاده در هتل باید بسته به تعداد ساکنین به میزان لازم انعطاف پذیر باشند. به طور مثال، میزان مصرف آب گرم بهداشتی در هتل ها در ساعت های شبانه روز، در روزهای هفته و در ایام مختلف سال بسیار متفاوت است. برای دستیابی به الگوی مصرف آب گرم بهداشتی در هتل ها در ادامه به بررسی دو هتل نمونه پرداخته شده است.
شکل 3 و شکل 4 میزان متوسط آب گرم مصرفی در ساعات مختلف شبانه روز را در دو هتل نمونه نشان می دهد.
شکل 3: نمودار میزان مصرف آب گرم در ساعات مختلف در هتل شماره 1
شکل 4: نمودار میزان مصرف آب گرم در ساعات مختلف در هتل شماره 2
همانطور که در نمودارهای شکل 3 و 4 قابل مشاهده است مصرف آب گرم هتل ها در ساعات مختلف شبانه روز به شدت دارای نوسان است. این مسئله پتانسیل استفاده از سیستم پمپاژ دور متغیر را به خوبی نمایش میدهد. در سیستم پمپاژ دور ثابت انتخاب پمپ ها باید بر اساس شرایط تمام بار (بیشترین میزان مصرف) صورت گیرد، علیرغم این که شرایط تمام بار تنها در بازه های زمانی کوتاهی رخ می دهد، پمپ های دور ثابت همیشه دبی ثابتی را عبور می دهند (جریان حداکثر) که بر اساس بار لحظه ای بخشی از جریان بای پس می شود. اما در سیستم های دور متغیر، متناسب با میزان بار، دور پمپ و بالطبع دبی عبوری تغییر می کند.
بر اساس قانون تشابه در پمپ ها قدرت مورد نیاز پمپ با توان سوم دور پمپ متناسب است. در نتیجه تغییر دور پمپ بر اساس بار تاثیر به سزایی در کاهش مصرف انرژی دارد.
استفاده از سیستمهای پمپاژ با سرعت جریان ثابت طی سال های گذشته رایج بوده است و امروزه در تاسیسات کوچک هنوز هم از آن استفاده میشود، زیرا از نظر هزینه اولیه مقرون به صرفه هستند. با این حال امروزه با افزايش هزينههاي انرژي و لزوم صرفهجويي در مصرف آن، توجه روزافزوني به پمپ های دور متغير به خصوص در تاسیسات متوسط و بزرگ ميشود. يكي از اهداف مهم در استفاده از اين فنآوري، تأمين همه محدودههاي دبيهاي مورد نياز با حداقل تعداد پمپها و كاهش پيچيدگيهاي سامانه ميباشد.
بر اساس نمودارهای شکل 3 و 4 با استفاده از سیستم پمپاژ دور متغیر نسبت به سیستم های متداول دور ثابت در هتل نمونه شماره 1 در حدود 67 درصد و در هتل نمونه شماره 2 در حدود 64 درصد مصرف انرژی را کاهش می دهد. که با توجه به میزان مصرف انرژی پمپ ها این رقم در طول زمان منجر به صرفه جویی بزرگی در هزینه انرژی مصرفی خواهد شد.
به طور مثال در یک نمونه پروژه هتل جهت تولید آب گرم مصرفی از 18 مبدل حرارتی در 6 گروه 3 تایی (در هر گروه 1 عدد رزرو) استفاده شده است. پمپ های گردش آب گرم شامل 4 عدد پمپ دور ثابت (1 عدد رزرو) می باشند. برای کنترل دمای آب گرم مصرفی، هر گروه از مبدل های حرارتی مجهز به یک شیر کنترل سه راهه شده اند (شکل 5).
شکل 5: سیستم پمپاژ جریان ثابت آب گرم مصرفی
با توجه به این که توان ورودی هر پمپ 5/5 کیلووات می باشد، با احتساب 30 روز در هر ماه پمپ های آب گرم، ماهانه 11،880 کیلوات ساعت مصرف برق دارند که هزینه قابل توجهی را به سیستم تحمیل می کند.
در طرح پیشنهادی جهت کاهش مصرف انرژی، از پمپ های دور متغیر استفاده شده و شیرهای کنترل دو راهه جایگزین شیرهای کنترل سه راهه شده اند (شکل 6).
شکل 6 : سیستم پمپاژ جریان متغیر آب گرم مصرفی
در این حالت با توجه به نمونه های ذکر شده و کاهش حدود 60 درصدی مصرف برق، مصرف ماهانه به رقمی در حدود 4،752 کیلووات ساعت در ماه کاهش می یابد.
مرجع:
Honeywell, 2008 partner congress, Hotel Initiative Workshop, Malta, June 5-7
BSI Standard, BS EN 15232:2012
E. Joseph, Monitoring and modeling hot water consumption in hotels for solar thermal water heating system optimization, Appalachian State University, 2011
