हाइड्रोनिक्स
हाइड्रोनिक्स (प्राचीन ग्रीक हाइड्रो- 'पानी' से) हीटिंग और शीतलन प्रणालियों में उष्म-स्थानांतरण माध्यम के रूप में तरल पानी या गैसीय पानी (भाप) या पानी के घोल (समान्यत: पानी के साथ ग्लाइकोल) का उपयोग होता है। इसका नाम ऐसी प्रणालियों को तेल और रेफ्रिजरेंट प्रणालियों से पृथक करता है।[1][2]
ऐतिहासिक रूप से, बड़े मापदंड पर व्यावसायिक भवनों जैसे कि ऊंची इमारतों और परिसर सुविधाओं में, हाइड्रोनिक प्रणाली में हीटिंग और एयर कंडीशनिंग दोनों प्रदान करने के लिए ठंडा और गर्म पानी का लूप दोनों सम्मिलित हो सकते हैं। पानी को ठंडा करने के साधन के रूप में चिलर और कूलिंग टावरों का उपयोग या तो भिन्न-भिन्न या साथ किया जाता है, जबकि बॉयलर पानी को गर्म करते हैं। आधुनिक नवाचार चिलर बॉयलर प्रणाली है, जो घरों और छोटे वाणिज्यिक स्थानों के लिए एचवीएसी का कुशल रूप प्रदान करता है।
डिस्ट्रिक्ट तापन
अनेक बड़े शहरों में डिस्ट्रिक्ट हीटिंग प्रणाली है जो भूमिगत पाइपिंग के माध्यम से सार्वजनिक रूप से उपलब्ध उच्च तापमान वाला गर्म पानी और ठंडा पानी उपलब्ध कराता है। सेवा शुल्क के भुगतान पर सेवा डिस्ट्रिक्ट की भवन को इनसे जोड़ा जा सकता है।
हाइड्रोनिक प्रणाली के प्रकार
मूलभूत प्रकार
हाइड्रोनिक प्रणाली में निम्नलिखित प्रकार के वितरण सम्मिलित हो सकते हैं:[1]
- ठंडे पानी की व्यवस्था
- गर्म पानी की व्यवस्था
- भाप प्रणाली
- स्टीम कंडेनसेट प्रणाली
- ग्राउंड सोर्स हीट पंप प्रणाली
वर्गीकरण
हाइड्रोनिक प्रणालियों को आगे पाँच विधियों से वर्गीकृत किया गया है:
- प्रवाह पीढ़ी (मजबूर प्रवाह या गुरुत्वाकर्षण प्रवाह)
- तापमान (कम, मध्यम और उच्च)
- दबाव (कम, मध्यम और उच्च)
- पाइपिंग व्यवस्था
- पंपिंग की व्यवस्था
पाइपिंग व्यवस्था
हाइड्रोनिक प्रणाली को अनेक सामान्य पाइपिंग व्यवस्था श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है:
- सिंगल या सिंगल-पाइप
- दो पाइप भाप (प्रत्यक्ष रिटर्न या रिवर्स रिटर्न)
- तीन पाइप
- चार पाइप
- श्रृंखला पाश
एकल-पाइप भाप
सबसे पुरानी आधुनिक हाइड्रोनिक हीटिंग तकनीक में, एकल-पाइप भाप प्रणाली रेडियेटर को भाप पहुंचाती है जहां भाप अपनी उष्म छोड़ देती है और संक्षेपण होकर वापस पानी में परिवर्तित हो जाती है। रेडिएटर्स और भाप आपूर्ति पाइपों को पिच किया जाता है जिससे गुरुत्वाकर्षण अंततः इस वाष्पीकरण को भाप आपूर्ति पाइपिंग के माध्यम से बॉयलर में वापस ले जाए जहां इसे बार फिर भाप में परिवर्तित कर दिया जा सकता है और रेडिएटर्स में वापस लाया जा सकता है।
अपने नाम के अतिरिक्त, रेडिएटर मुख्य रूप से विकिरण द्वारा किसी कमरे को गर्म नहीं करता है। यदि सही रूप से रखा जाए तो रेडिएटर कमरे में वायु संवहन धारा उत्पन्न करेगा, जो मुख्य उष्म हस्तांतरण क्रियाविधि प्रदान करेगा। समान्यत: इस बात पर सहमति है कि सर्वोत्तम परिणामों के लिए स्टीम रेडिएटर दीवार से से दो इंच (2.5 से 5 सेमी) से अधिक दूर नहीं होना चाहिए।
एकल-पाइप प्रणालियाँ उच्च मात्रा में भाप (अर्थात् ऊष्मा) प्रदान करने की अपनी क्षमता में सीमित हैं। और व्यक्तिगत रेडिएटर्स में भाप के प्रवाह को नियंत्रित करने की क्षमता (भाप आपूर्ति संवर्त होने के कारण रेडिएटर्स में संघनन जमा हो जाता है)। इन सीमाओं के कारण, एकल-पाइप प्रणाली को अब प्राथमिकता नहीं दी जाती है।
यह प्रणालियाँ पूरे गर्म क्षेत्र में रेडिएटर्स पर स्थित थर्मोस्टेटिक एयर-वेंटिंग वाल्वों के उचित संचालन पर निर्भर करती हैं। जब प्रणाली उपयोग में नहीं होता है, तोयह वाल्व वायुमंडल के लिए विवर्त होते हैं, और रेडिएटर और पाइप में हवा होती है। जब हीटिंग चक्र प्रारंभ होता है, तो बॉयलर भाप उत्पन्न करता है, जो प्रणाली में हवा को फैलाता है और विस्थापित करता है। हवा रेडिएटर्स और भाप पाइपों पर एयर-वेंटिंग वाल्व के माध्यम से प्रणाली से बाहर निकलती है। थर्मोस्टेटिक वाल्व गर्म होने पर संवर्त हो जाते हैं; सबसे समान्य प्रकार में, वाल्व में अल्कोहल की थोड़ी मात्रा का वाष्प दबाव वाल्व को सक्रिय करने और भाप को रेडिएटर छोड़ने से रोकने के लिए बल लगाता है। जब वाल्व ठंडा हो जाता है, तो हवा संघनित भाप को बदलने के लिए प्रणाली में प्रवेश करती है।
कुछ और आधुनिक वाल्वों को अधिक तीव्र या धीमी गति से निकास की अनुमति देने के लिए समायोजित किया जा सकता है। सामान्य रूप से, बॉयलर के निकटतम वाल्वों को सबसे धीमी गति से निकास करना चाहिए, और बॉयलर से सबसे दूर के वाल्वों को सबसे तेज़ निकास करना चाहिए। आदर्श रूप से, भाप को प्रत्येक वाल्व तक पहुंचना चाहिए और ही समय में प्रत्येक वाल्व को संवर्त करना चाहिए, जिससे प्रणाली अधिकतम दक्षता पर काम कर सकता है; इस स्थिति को संतुलित प्रणाली के रूप में जाना जाता है।
दो-पाइप भाप प्रणाली
दो-पाइप भाप प्रणालियों में, कंडेनसेट के लिए वापसी पथ होता है और इसमें घनीभूत पंप के साथ-साथ गुरुत्वाकर्षण-प्रेरित प्रवाह भी सम्मिलित हो सकता है। व्यक्तिगत रेडिएटर्स में भाप के प्रवाह को मैनुअल या स्वचालित वाल्व का उपयोग करके नियंत्रित किया जा सकता है।
दो-पाइप प्रत्यक्ष रिटर्न प्रणाली
रिटर्न पाइपिंग, जैसा कि नाम से पता चलता है, बॉयलर तक वापस जाने का सबसे सीधा रास्ता अपनाती है।
लाभ
अधिकांश (किंतु सभी नहीं) अनुप्रयोगों में रिटर्न पाइपिंग की कम निवेश, और आपूर्ति और रिटर्न पाइपिंग को पृथक किया जाता है।
हानि
आपूर्ति लाइन की लंबाई रिटर्न लाइन से भिन्न होने के कारण इस प्रणाली को संतुलित करना कठिन हो सकता है; उष्म हस्तांतरण उपकरण बॉयलर से जितना दूर होगा, जिसमे दबाव का अंतर उतना ही अधिक स्पष्ट होगा। इस वजह से, सदैव यह अनुशंसा की जाती है: वितरण पाइप दबाव की बूंदों को कम करें; जिसके साथ पंप का उपयोग करें सपाट सिर की विशेषता[when defined as?], प्रत्येक टर्मिनल या शाखा परिपथ पर संतुलन और प्रवाह-मापने वाले उपकरण सम्मिलित करें; और टर्मिनलों पर उच्च हेड लॉस वाले नियंत्रण वाल्व का उपयोग करें उच्च सिर हानि[when defined as?] ।
दो-पाइप रिवर्स रिटर्न प्रणाली
दो-पाइप रिवर्स रिटर्न कॉन्फ़िगरेशन जिसे कभी-कभी 'तीन-पाइप प्रणाली ' भी कहा जाता है, दो-पाइप प्रणाली से इस स्थिति में भिन्न होता है कि पानी बॉयलर में लौटता है। दो-पाइप प्रणाली में, एक बार जब पानी पहले रेडिएटर से निकल जाता है, तो यह दोबारा गर्म होने के लिए बॉयलर में वापस आ जाता है और इसी तरह दूसरे और तीसरे आदि में भी। दो-पाइप रिवर्स रिटर्न के साथ रिटर्न पाइप अंतिम रेडिएटर में चला जाता है। बॉयलर में लौटने से पहले प्रणाली को दोबारा गर्म किया जाना है।
लाभ
दो-पाइप रिवर्स रिटर्न प्रणाली का लाभ यह है कि प्रत्येक रेडिएटर तक जाने वाला पाइप लगभग समान है, इससे यह सुनिश्चित होता है कि प्रत्येक रेडिएटर में पानी के प्रवाह के लिए घर्षण प्रतिरोध समान है। इससे प्रणाली का संतुलन आसान हो जाता है।
हानि
इंस्टॉलर या सुधार करने वाला व्यक्ति इस बात पर विश्वाश नहीं कर सकता है कि प्रत्येक प्रणाली उचित परीक्षण के बिना स्व-संतुलन कर रहा है।
जल लूप
आधुनिक प्रणालियाँ लगभग सदैव भाप के अतिरिक्त `गर्म पानी का उपयोग करती हैं। इससे प्रणाली में एयर कंडीशनिंग प्रदान करने के लिए ठंडे पानी का उपयोग करने की संभावना भी खुल जाती है।
घरों में, पानी का लूप एकल पाइप जितना सरल हो सकता है जो क्षेत्र में प्रत्येक रेडिएटर के माध्यम से प्रवाह को लूप करता है। ऐसी प्रणाली में, भिन्न-भिन्न रेडिएटर्स में प्रवाह को नियंत्रित नहीं किया जा सकता क्योंकि सारा पानी ज़ोन के प्रत्येक रेडिएटर से बह रहा है। जिसमे थोड़ी अधिक सम्मिश्र प्रणालियाँ मुख्य पाइप का उपयोग करती हैं जो क्षेत्र के चारों ओर निर्बाध रूप से बहती है; व्यक्तिगत रेडिएटर मुख्य पाइप में प्रवाह के छोटे भाग को संवर्त कर देते हैं। इन प्रणालियों में, व्यक्तिगत रेडिएटर्स को मॉड्यूलेट किया जा सकता है। वैकल्पिक रूप से, अनेक रेडिएटर्स के साथ अनेक लूप स्थापित किए जा सकते हैं, प्रत्येक लूप या ज़ोन में प्रवाह थर्मोस्टेट से जुड़े जोन वाल्व द्वारा नियंत्रित किया जाता है।
अधिकांश जल प्रणालियों में, पानी को या अधिक परिसंचरण पंप के माध्यम से प्रसारित किया जाता है। यह भाप प्रणालियों के बिल्कुल विपरीत है जहां भाप का अंतर्निहित दबाव भाप को प्रणाली में दूरस्थ बिंदुओं तक वितरित करने के लिए पर्याप्त है। प्रणाली को अनेक सर्कुलेटर पंपों या पंप और विद्युत चालित ज़ोन वाल्वों का उपयोग करके भिन्न-भिन्न हीटिंग ज़ोन में विभाजित किया जा सकता है।
उत्तम दक्षता और परिचालन निवेश
इंसुलेटिंग उत्पादों की प्रारंभ के साथ हाइड्रोनिक हीटिंग प्रणाली की दक्षता और इसलिए परिचालन निवेश में अधिक सुधार हुआ है।
रेडिएटर पैनल प्रणाली पाइप थर्मल इन्सुलेशन के लिए डिज़ाइन की गई अग्नि रेटेड, लचीली और हल्के इलास्टोमेरिक रबर सामग्री से आव्रित होते हैं। फोम से बने थर्मल बैरियर की स्थापना से स्लैब हीटिंग दक्षता में सुधार होता है। अब मार्केट में विभिन्न ऊर्जा रेटिंग और स्थापना विधियों के साथ अनेक उत्पाद उपलब्ध हैं।
संतुलन
अधिकांश हाइड्रोनिक प्रणालियों को हाइड्रोनिक संतुलन की आवश्यकता होती है। इसमें प्रणाली में ऊर्जा का इष्टतम वितरण प्राप्त करने के लिए प्रवाह को मापना और स्थित करना सम्मिलित है।एक संतुलित प्रणाली में प्रत्येक रेडिएटर को पर्याप्त गर्म पानी मिलता है जिससे वह पूरी तरह गर्म हो सकत है।
बॉयलर जल उपचार
आवासीय प्रणालियाँ साधारण नल के पानी का उपयोग कर सकती हैं, किंतु परिष्कृत वाणिज्यिक प्रणालियाँ अधिकांशत: प्रणाली के पानी में विभिन्न रसायन मिलाती हैं। उदाहरण के लिए,यह अतिरिक्त रसायन हो सकते हैं:
- संक्षारण रोकें
- प्रणाली में पानी का एंटीफ्ऱीज़र
- प्रणाली में पानी का क्वथनांक बढ़ाएँ
- फफूंद (कवक) और जीवाणु की वृद्धि को रोकता है
- उत्तम रिसाव का पता लगाने की अनुमति दें (उदाहरण के लिए, पराबैंगनी प्रकाश के अनुसार प्रतिदीप्ति रंग)
वायु उन्मूलन
सभी हाइड्रोनिक प्रणालियों में प्रणाली से हवा को समाप्त करने का साधन होना चाहिए। उचित रूप से डिज़ाइन किया गया था वायु-मुक्त प्रणाली अनेक वर्षों तक सामान्य रूप से कार्य करता रहना चाहिए।
हवा प्रणाली में परेशान करने वाली आवाज़ उत्पन्न करती है, और परिसंचारी तरल पदार्थों से उचित उष्म हस्तांतरण को बाधित करती है। इसके अतिरिक्त , जब तक स्वीकार्य स्तर से नीचे न कम किया जाए, पानी में घुली ऑक्सीजन जंग का कारण बनती है। इस जंग के कारण पाइपिंग पर जंग और स्केल जमा हो सकता है। समय के साथयह कण ढीले हो सकते हैं और पाइपों के चारों ओर घूम सकते हैं, प्रवाह को कम या यहां तक कि अवरुद्ध कर सकते हैं और साथ ही पंप सील और अन्य घटकों को हानि पहुंचा सकते हैं।
जल-लूप प्रणाली
वाटर-लूप प्रणाली में भी हवा की समस्या हो सकती है। हाइड्रोनिक वॉटर-लूप प्रणाली में पाई जाने वाली हवा को तीन रूपों में वर्गीकृत किया जा सकता है:
मुफ़्त हवा
मैनुअल और स्वचालित एयर वेंट जैसे विभिन्न उपकरणों का उपयोग मुक्त हवा को संबोधित करने के लिए किया जाता है जो पूरे प्रणाली में उच्च बिंदुओं तक तैरती है। स्वचालित वायु वेंट में वाल्व होता है जो फ्लोट द्वारा संचालित होता है। जब हवा उपस्थित होती है, तो फ्लोट गिर जाता है, जिससे वाल्व खुल जाता है और हवा बाहर निकल जाती है। जब पानी वाल्व तक पहुंचता है (भरता है), तो फ्लोट ऊपर उठ जाता है, जिससे पानी बाहर नहीं निकल पाता है। पुराने प्रणाली में इन वाल्वों के छोटे (घरेलू) संस्करणों को कभी-कभी श्रेडर वाल्व के साथ फिट किया जाता है। श्रेडर-प्रकार वायु वाल्व फिटिंग, और किसी भी फंसी हुई, अब-संपीड़ित हवा को वाल्व स्टेम को मैन्युअल रूप से दबाकर वाल्व से निकाला जा सकता है जब तक कि पानी न हो जाए। और हवा निकलने लगती है.
प्रशिक्षित वायु
प्रवेशित हवा हवा के बुलबुले हैं जो पानी के समान वेग से पाइपिंग में घूमते हैं। एयर स्कूप उन उत्पादों का उदाहरण है जो इस प्रकार की हवा को हटाने का प्रयास करते हैं।
घुली हुई हवा
प्रणाली के पानी में घुली हुई हवा भी उपस्थित होती है और इसकी मात्रा मुख्य रूप से आने वाले पानी के तापमान और दबाव (हेनरी का नियम देखें) से निर्धारित होती है। औसतन, नल के पानी में मात्रा के गणना से 8-10% घुली हुई हवा होती है।
घुली हुई, मुक्त और फंसी हुई हवा को केवल उच्च दक्षता वाले वायु उन्मूलन उपकरण के साथ प्राप्त किया जा सकता है जिसमें संलयन माध्यम सम्मिलित होता है जो प्रणाली से निरंतर हवा को बाहर निकालता है। स्पर्शरेखा या केन्द्रापसारक शैली के वायु विभाजक उपकरण केवल मुक्त और प्रवेशित वायु को हटाने तक ही सीमित हैं।
थर्मल विस्तार को समायोजित करना
पानी गर्म होने पर फैलता है और ठंडा होने पर संकुचित होता है। कार्यशील तरल पदार्थ की इस भिन्न-भिन्न मात्रा को समायोजित करने के लिए वॉटर-लूप हाइड्रोनिक प्रणाली में या अधिक विस्तार टैंक होने चाहिए। यह टैंक अधिकांशत: संपीड़ित हवा के दबाव वाले रबर डायाफ्राम का उपयोग करते हैं। विस्तार टैंक अतिरिक्त वायु संपीड़न द्वारा विस्तारित पानी को समायोजित करता है और द्रव की मात्रा में अपेक्षित परिवर्तन के समय प्रणाली में लगभग स्थिर दबाव बनाए रखने में सहायता करता है। वायुमंडलीय दबाव के लिए विवर्त सरल कुंडों का भी उपयोग किया जाता है।
पानी भी तेजी से फैलता है क्योंकि यह वाष्पीकृत होता है, या भाप में परिवर्तित हो जाता है। स्पार्ज पाइप फ्लैशिंग को समायोजित करने में सहायता कर सकते हैं जो तब हो सकता है जब उच्च दबाव कंडेनसेट कम दबाव वाले क्षेत्र में प्रवेश करता है।[3]
स्वचालित भरण तंत्र
हाइड्रोनिक प्रणाली समान्यत: जल आपूर्ति (जैसे सार्वजनिक जल आपूर्ति) से जुड़े होते हैं। स्वचालित वाल्व प्रणाली में पानी की मात्रा को नियंत्रित करता है और प्रणाली के पानी (और किसी भी जल उपचार रसायन) को पानी की आपूर्ति में बैकफ्लो रोकथाम उपकरण को भी रोकता है।
सुरक्षा तंत्र
अत्यधिक उष्म या दबाव के कारण प्रणाली विफल हो सकता है। प्रणाली में कम से कम संयोजन अति-तापमान और अति-दबाव राहत वाल्व सदैव फिट किया जाता है जिससे कुछ क्रियाविधि (जैसे बॉयलर तापमान नियंत्रण) की विफलता के स्थिति में भाप या पानी को वायुमंडल में जाने की अनुमति दी जा सकता है। पाइपिंग, रेडिएटर, या बॉयलर का विनाशकारी फटना और रिलीफ वाल्व में समान्यत: मैनुअल ऑपरेटिंग हैंडल होता है जो परीक्षण और दूषित पदार्थों (जैसे ग्रिट) को फ्लश करने की अनुमति देता है जो अन्यथा सामान्य ऑपरेटिंग परिस्थितियों में वाल्व के रिसाव का कारण बन सकता है।
भाप के तेजी से संघनन से पानी का हथौड़ा भी बन सकता है, जो गैस से तरल में तेजी से मात्रा परिवर्तन के समय शक्तिशाली वैक्यूम बल की ओर ले जाता है। यह फिटिंग, वाल्व और उपकरण को हानि पहुंचा सकता है और नष्ट कर सकता है। उचित डिज़ाइन और वैक्यूम ब्रेकरों को जोड़ने से इन समस्याओं का आपदा कम या समाप्त हो जाता है।[4]
नियंत्रण उपकरणों के साथ विशिष्ट योजनाबद्ध दिखाया गया है
यह भी देखें
संदर्भ
- ↑ Jump up to: 1.0 1.1 "2021 Uniform Mechanical Code". epubs.iapmo.org (Code book). IAPMO. 2021. pp. ix, 16. Retrieved 2022-07-22.
- ↑ Siegenthaler, John (2012). आधुनिक हाइड्रोनिक तापन (Third ed.). Cengage Learning. p. 3.
- ↑ Hall, Norm (2017-05-15). "मध्यम और उच्च दबाव स्टीम वेंटेड फ्लैश टैंक ट्रिम". RL Deppmann (in English). Retrieved 2022-07-22.
- ↑ Harms, Bill (2006-09-01). "Plant Engineering | Water hammer in steam systems: cause and effect". Plant Engineering (in English). Retrieved 2022-07-22.
बाहरी संबंध
- Fluid Handling Representatives Association - Hydronics association website.
- Hydronic Heating System Red Deer - Drain Doctor
- Fluid Handling Representatives Association - Hydronics association website.
- Problems to look out for when installing a Hydronic Heating system
- Melbourne Hydronic Heating - Cambro Hydronic Heating.
- Uniform Mechanical Code Website
- Uniform Solar, Hydronics & Geothermal Code Website
