منظور از بازدهی گرمایی یا راندمان حرارتی چیست؟

مقدمه

گرما یا حرارت در علم فیزیک، انرژی انتقالی از جسمی به جسم دیگر یا از محیطی به محیط دیگر می باشد که در اثر واکنش های سوختن یا شیمیایی و … تولید می شود. به عبارتی دیگر به مقدار انرژی حرارتی که در اثر اختلاف دمای دو جسم از یکی به دیگری منتقل می شود گرما گفته می شود. گرما مولفه اصلی در حیات انسان ها، حیوانات و گیاهان و بطور کلی موجودات زنده روی سطح زمین می باشد. بشر در طول فصول سرد سال برای تامین حرارت مورد نیاز خود از تجهیزات گرمایشی استفاده می کند. همانگونه که می دانید امروزه وجود فناوری های نوین و تکنولوژی های پیشرفته موجب گردیده تا دستگاه های تولید گرمای مدرن برای هر محیط خاص بطور جداگانه طراحی و ساخته شود. گزینه اصلی و مهم این تجهیزات مفهوم راندمان حرارتی یا بازده آنها بوده که متناسب با میزان مصرف سوخت و انرژی می باشد.

در دنیای صنعتی قرن بیست و یکم کلیه فعالیت های حیاتی، تجاری و صنعتی افراد وابسته به منابع انرژی می باشد و به دلیل محدود بودن این منابع، مدیریت و استفاده صحیح از آنها و همچنین حفاظت از محیط زیست از نکات اصلی و مهم در این زمینه می باشد. مطابق با این اصول صاحبان صنایع در ساخت و طراحی تجهیزات گرمایشی سعی دارند تا بازدهی بهتر و مصرف سوخت کمتر را در نظر بگیرند؛ حتی کاربران این سیستم های گرمایشی میزان راندمان دستگاه را مورد توجه قرار داده و انتخاب خود را بر این اساس انجام می دهند.

تعریف بازده گرمایی یا راندمان حرارتی

ابتدا یک تعریف کلی از کلمه بازده، کارآیی یا راندمان بیان می کنیم. بازده به معنای ممانعت از اتلاف و هدر رفتن مواد، سرمایه، انرژی و زمان در انجام کارها می باشد. از مفهوم بازده یا راندمان در شاخه های مختلف علم همانند فیزیک، مهندسی، ریاضیات و اقتصاد استفاده شده و یک کمیت قابل اندازه گیری می باشد. بازده بدون واحد بوده و به صورت درصد بیان می شود که این درصد نسبتی است میان خروجی مفید به ورودی های کل.

بازده گرمایی یا راندمان حرارتی کمیتی بدون بعد بوده که در علم ترمودینامیک (علم مطالعه گرما و انرژی) به منظور بررسی چگونگی عملکرد سیستم های ترمودینامیکی مورد استفاده قرار می گیرد. مفهوم راندمان حرارتی یک سیستم گرمایشی یا ماشین گرمایی نشان دهنده میزان جذب انرژی و انجام کار توسط آن می باشد؛ بنابراین راندمان یا بازدهی تاثیر مستقیم بر مقدار مصرف انرژی دارد. با توجه به اصول علمی هر چقدر دستگاهی دارای راندمان حرارتی بیشتری باشد، انرژی حاصل از مصرف سوخت گرمای بیشتری تولید کرده و همچنین می تواند کار بیشتری انجام دهد و در نهایت مصرف سوخت آن بهینه می باشد.

مفهوم راندمان حرارتی در سیستم های گرمایشی

همانطور که اشاره شد برای تامین گرمای مورد نیاز افراد در فصول سرد سال لازم است تا از دستگاه ها و تجهیزات تولید گرما استفاده گردد. این دستگاه ها با داشتن قطعاتی خاص می توانند انرژی موجود در سوخت ها را تبدیل به گرما نمایند. هر اندازه که میزان گرمای تولیدی سیستم ها به نسبت سوخت مصرفی بیشتر باشد، آن وسیله دارای راندمان حرارتی یا بازدهی گرمایی بالایی می باشد. بالا بودن راندمان حرارتی نشانه کیفیت بالای محصولات گرمایشی بوده و یکی از مولفه های مهم در انتخاب آنها می باشد. بازدهی بالا دلیلی بر کارکرد صحیح و وجود قطعات مرغوب در تجهیزات بوده که روی عملکرد دستگاه تاثیر گذاشته و سبب کاهش مصرف سوخت و انرژی می گردد. این پارامتر همواره در مشخصات فنی یا کاتالوگ های سیستم های گرمایشی قید شده و جزء مهمترین آنها می باشد.

مثالی برای درک بهتر راندمان حرارتی بالا

اگر شما یک سیستم حرارتی داشته باشید که انرژی حرارتی برابر با 100 هزار کیلو کالری در ساعت تولید نماید و با سوخت فسیلی ( گازی یا گازوئیلی) کار کند و دارای راندمانی به اندازه 10 درصد بیشتر از تجهیزات مشابه باشد، می توان نتیجه گرفت که در طول هشت ساعت کاری به میزان تقریبی 80 هزار کیلوکالری یعنی 8 لیتر گازوئیل یا 8 مترمکعب گاز صرفه جویی کرده یا این که در عرض یک ماه به اندازه 240 لیتر گازوئیل یا 240 مترمکعب گاز تفاوت مصرف با دیگر سیستم ها خواهد داشت. بنابراین در خرید و انتخاب سیستم های حرارتی دقت نموده و راندمان حرارتی آن را در نظر بگیرید تا مجبور به پرداخت هزینه های مصرفی بیشتر نشده و اقتصادی عمل کنید.