हाइड्रोनिक्स

हाइड्रोनिक्स  तापन प्रणाली  और  ठंडा  सिस्टम में  गर्मी का हस्तांतरण  | हीट-ट्रांसफर माध्यम के रूप में तरल पानी या गैसीय पानी (भाप) या पानी के घोल (आमतौर पर पानी के साथ ग्लाइकोल) का उपयोग होता है। नाम ऐसी प्रणालियों को तेल शीतलन और रेफ्रिजरेंट प्रणालियों से अलग करता है।

ऐतिहासिक रूप से, बड़े पैमाने पर व्यावसायिक इमारतों जैसे कि ऊंची इमारतों और परिसर सुविधाओं में, एक हाइड्रोनिक प्रणाली में हीटिंग और एयर कंडीशनिंग दोनों प्रदान करने के लिए ठंडा और गर्म पानी का लूप दोनों शामिल हो सकते हैं। पानी को ठंडा करने के साधन के रूप में चिलर और शीतलन टॉवर ों का उपयोग या तो अलग-अलग या एक साथ किया जाता है, जबकि  बायलर  पानी को गर्म करते हैं। एक हालिया नवाचार  चिलर बॉयलर प्रणाली  है, जो घरों और छोटे वाणिज्यिक स्थानों के लिए एचवीएसी का एक कुशल रूप प्रदान करता है।



जिला तापन
कई बड़े शहरों में एक डिस्ट्रिक्ट हीटिंग सिस्टम 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 जिले की एक इमारत को इनसे जोड़ा जा सकता है।

बुनियादी प्रकार
हाइड्रोनिक सिस्टम में निम्नलिखित प्रकार के वितरण शामिल हो सकते हैं: * ठंडे पानी की व्यवस्था
 * गर्म पानी की व्यवस्था
 * भाप प्रणाली
 * स्टीम कंडेनसेट सिस्टम
 * ग्राउंड सोर्स हीट पंप सिस्टम

वर्गीकरण
हाइड्रोनिक प्रणालियों को आगे पाँच तरीकों 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 सिस्टम को कई 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, एक एकल-पाइप भाप प्रणाली रेडियेटर ्स को भाप पहुंचाती है जहां भाप अपनी गर्मी छोड़ देती है और संक्षेपण होकर वापस पानी में बदल जाती है। रेडिएटर्स और भाप आपूर्ति पाइपों को पिच किया जाता है ताकि गुरुत्वाकर्षण अंततः इस वाष्पीकरण को भाप आपूर्ति पाइपिंग के माध्यम से बॉयलर में वापस ले जाए जहां इसे एक बार फिर भाप में बदल दिया जा सके और रेडिएटर्स में वापस लाया जा सके।

अपने नाम के बावजूद, रेडिएटर मुख्य रूप से विकिरण द्वारा किसी कमरे को गर्म नहीं करता है। यदि सही ढंग से रखा जाए तो रेडिएटर कमरे में वायु संवहन धारा पैदा करेगा, जो मुख्य गर्मी हस्तांतरण तंत्र प्रदान करेगा। आम तौर पर इस बात पर सहमति है कि सर्वोत्तम परिणामों के लिए स्टीम रेडिएटर दीवार से एक 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 बंद होने के कारण रेडिएटर्स में संघनन जमा हो जाता है)। इन सीमाओं के कारण, एकल-पाइप सिस्टम को अब प्राथमिकता नहीं दी जाती है।

ये प्रणालियाँ पूरे गर्म क्षेत्र में रेडिएटर्स पर स्थित थर्मोस्टेटिक एयर-वेंटिंग वाल्वों के उचित संचालन पर निर्भर करती हैं। जब सिस्टम उपयोग में नहीं होता है, तो ये वाल्व वायुमंडल के लिए खुले होते हैं, और रेडिएटर और पाइप में हवा होती है। जब हीटिंग चक्र शुरू होता है, तो बॉयलर भाप पैदा करता है, जो सिस्टम में हवा को फैलाता है और विस्थापित करता है। हवा रेडिएटर्स और भाप पाइपों पर एयर-वेंटिंग वाल्व के माध्यम से सिस्टम से बाहर निकलती है। थर्मोस्टेटिक वाल्व गर्म होने पर बंद हो जाते हैं; सबसे आम 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 सिस्टम 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 तौर पर, 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 एक ही समय में प्रत्येक वाल्व को बंद करना चाहिए, ताकि सिस्टम अधिकतम दक्षता पर काम कर सके; इस स्थिति को संतुलित प्रणाली के रूप में जाना जाता है।

दो-पाइप भाप प्रणाली
दो-पाइप भाप प्रणालियों में, कंडेनसेट के लिए एक वापसी पथ होता है और इसमें घनीभूत पंप  के साथ-साथ गुरुत्वाकर्षण-प्रेरित प्रवाह भी शामिल 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।

फायदे
अधिकांश (लेकिन सभी नहीं) अनुप्रयोगों में रिटर्न पाइपिंग की कम लागत, और आपूर्ति और रिटर्न पाइपिंग को अलग किया जाता है।

नुकसान
आपूर्ति लाइन की लंबाई रिटर्न लाइन से भिन्न होने के कारण इस प्रणाली को संतुलित करना मुश्किल हो सकता है; गर्मी हस्तांतरण उपकरण बॉयलर से जितना दूर होगा, दबाव का अंतर उतना ही अधिक स्पष्ट होगा। इस वजह से, हमेशा यह अनुशंसा की जाती है: वितरण पाइप दबाव की बूंदों को कम करें; के साथ एक पंप का उपयोग करें, प्रत्येक टर्मिनल या शाखा सर्किट पर संतुलन और प्रवाह-मापने वाले उपकरण शामिल करें; और ए के साथ नियंत्रण वाल्व का उपयोग करें टर्मिनलों पर।

दो-पाइप रिवर्स रिटर्न प्रणाली
दो-पाइप रिवर्स रिटर्न कॉन्फ़िगरेशन जिसे कभी-कभी 'तीन-पाइप सिस्टम' भी कहा जाता है, दो-पाइप सिस्टम से इस मामले 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 को दोबारा गर्म करने के लिए वापस लौटने से पहले सिस्टम में।

फायदे
दो-पाइप रिवर्स रिटर्न सिस्टम 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 सिस्टम का संतुलन आसान हो जाता है।

नुकसान
इंस्टॉलर या मरम्मत करने वाला व्यक्ति इस बात पर भरोसा नहीं कर सकता कि प्रत्येक सिस्टम उचित परीक्षण के बिना स्व-संतुलन कर रहा है।

जल लूप
आधुनिक प्रणालियाँ लगभग हमेशा भाप के बजाय गर्म पानी का उपयोग करती हैं। इससे सिस्टम में एयर कंडीशनिंग प्रदान करने के लिए ठंडे पानी का उपयोग करने की संभावना भी खुल जाती है।

घरों में, पानी का लूप एक एकल पाइप जितना सरल हो सकता है जो एक क्षेत्र में प्रत्येक रेडिएटर के माध्यम से प्रवाह को लूप करता है। ऐसी प्रणाली में, अलग-अलग रेडिएटर्स में प्रवाह को नियंत्रित नहीं किया जा सकता क्योंकि सारा पानी ज़ोन के प्रत्येक रेडिएटर से बह रहा है। थोड़ी अधिक जटिल प्रणालियाँ एक मुख्य पाइप का उपयोग करती हैं जो क्षेत्र के चारों ओर निर्बाध रूप से बहती है; व्यक्तिगत रेडिएटर मुख्य पाइप में प्रवाह के एक छोटे हिस्से को बंद कर देते हैं। इन प्रणालियों में, व्यक्तिगत रेडिएटर्स को मॉड्यूलेट किया जा सकता है। वैकल्पिक रूप से, कई रेडिएटर्स के साथ कई 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 एक 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 सिस्टम में दूरस्थ बिंदुओं तक वितरित करने के लिए पर्याप्त है। एक सिस्टम को कई सर्कुलेटर पंपों या एक पंप और विद्युत चालित ज़ोन वाल्वों का उपयोग करके अलग-अलग हीटिंग ज़ोन में विभाजित किया जा सकता है।

बेहतर दक्षता और परिचालन लागत
इंसुलेटिंग उत्पादों की शुरूआत के साथ हाइड्रोनिक हीटिंग सिस्टम की दक्षता और इसलिए परिचालन लागत में काफी सुधार हुआ है।

रेडिएटर पैनल सिस्टम पाइप थर्मल इन्सुलेशन के लिए डिज़ाइन की गई अग्नि रेटेड, लचीली और हल्के इलास्टोमेरिक रबर सामग्री से ढके होते हैं। फोम से बने थर्मल बैरियर की स्थापना से स्लैब हीटिंग दक्षता में सुधार होता है। अब बाज़ार में विभिन्न ऊर्जा रेटिंग और स्थापना विधियों के साथ कई उत्पाद उपलब्ध हैं।

संतुलन
अधिकांश हाइड्रोनिक प्रणालियों को हाइड्रोनिक संतुलन की आवश्यकता होती है। इसमें सिस्टम में ऊर्जा का इष्टतम वितरण प्राप्त करने के लिए प्रवाह को मापना और सेट करना शामिल है। एक संतुलित प्रणाली में प्रत्येक रेडिएटर को पर्याप्त गर्म पानी मिलता है जिससे वह पूरी तरह गर्म हो सके।

बॉयलर जल उपचार
आवासीय प्रणालियाँ साधारण नल के पानी का उपयोग कर सकती हैं, लेकिन परिष्कृत वाणिज्यिक प्रणालियाँ अक्सर सिस्टम के पानी में विभिन्न रसायन मिलाती हैं। उदाहरण के लिए, ये अतिरिक्त रसायन हो सकते हैं:
 * संक्षारण रोकें
 * सिस्टम में पानी का एंटीफ्ऱीज़र
 * सिस्टम में पानी का क्वथनांक बढ़ाएँ
 * फफूंद (कवक) और जीवाणु  की वृद्धि को रोकता है
 * बेहतर रिसाव का पता लगाने की अनुमति दें (उदाहरण के लिए, पराबैंगनी प्रकाश के तहत प्रतिदीप्ति रंग)

वायु उन्मूलन
सभी हाइड्रोनिक प्रणालियों में सिस्टम से हवा को खत्म करने का साधन होना चाहिए। एक उचित रूप से डिज़ाइन किया गया, वायु-मुक्त सिस्टम कई वर्षों तक सामान्य रूप से कार्य करता रहना चाहिए।

हवा सिस्टम में परेशान करने वाली आवाज़ पैदा करती है, और परिसंचारी तरल पदार्थों से उचित गर्मी हस्तांतरण को बाधित करती है। इसके अलावा, 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 साथ ये 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 नुकसान पहुंचा सकते हैं।

जल-लूप प्रणाली
वाटर-लूप सिस्टम में भी हवा की समस्या हो सकती है। हाइड्रोनिक वॉटर-लूप सिस्टम 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 सिस्टम में उच्च बिंदुओं तक तैरती है। स्वचालित वायु वेंट में एक वाल्व होता है जो एक फ्लोट द्वारा संचालित होता है। जब हवा मौजूद 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 सिस्टम 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। 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 एक उदाहरण है जो इस प्रकार की हवा को हटाने का प्रयास करते हैं।

घुली हुई हवा
सिस्टम के पानी में घुली हुई हवा भी मौजूद 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 हिसाब से 8-10% घुली हुई हवा होती है।

घुली हुई, मुक्त और फंसी हुई हवा को केवल एक उच्च दक्षता वाले वायु उन्मूलन उपकरण के साथ प्राप्त किया जा सकता है जिसमें एक संलयन माध्यम शामिल होता है जो सिस्टम से लगातार 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 सिकुड़ता है। कार्यशील तरल पदार्थ की इस अलग-अलग मात्रा को समायोजित करने के लिए वॉटर-लूप हाइड्रोनिक सिस्टम में एक या अधिक विस्तार टैंक होने चाहिए। ये टैंक अक्सर 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 दौरान सिस्टम में लगभग स्थिर दबाव बनाए रखने में मदद करता है। वायुमंडलीय दबाव के लिए खुले सरल कुंडों का भी उपयोग किया जाता है।

पानी भी तेजी से फैलता है क्योंकि यह वाष्पीकृत होता है, या भाप में बदल जाता है। स्पार्ज पाइप फ्लैशिंग को समायोजित करने में मदद कर सकते हैं जो तब हो सकता है जब उच्च दबाव कंडेनसेट कम दबाव वाले क्षेत्र में प्रवेश करता है।

स्वचालित भरण तंत्र
हाइड्रोनिक सिस्टम आमतौर पर जल आपूर्ति (जैसे सार्वजनिक जल आपूर्ति) से जुड़े होते हैं। एक स्वचालित वाल्व सिस्टम में पानी की मात्रा को नियंत्रित करता है और सिस्टम के पानी (और किसी भी जल उपचार रसायन) को पानी की आपूर्ति में बैकफ्लो रोकथाम उपकरण को भी रोकता है।

सुरक्षा तंत्र
अत्यधिक गर्मी या दबाव के कारण सिस्टम विफल हो सकता है। सिस्टम में कम से कम एक संयोजन अति-तापमान और अति-दबाव राहत वाल्व हमेशा फिट किया जाता है ताकि कुछ तंत्र (जैसे बॉयलर तापमान नियंत्रण) की विफलता के मामले में भाप या पानी को वायुमंडल में जाने की अनुमति दी जा सके। पाइपिंग, रेडिएटर, या बॉयलर का विनाशकारी फटना। रिलीफ वाल्व में आमतौर पर एक 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 दौरान एक शक्तिशाली वैक्यूम बल की ओर ले जाता है। यह फिटिंग, वाल्व और उपकरण को नुकसान पहुंचा सकता है और नष्ट कर सकता है। उचित डिज़ाइन और वैक्यूम ब्रेकरों को जोड़ने से इन समस्याओं का जोखिम कम या खत्म हो जाता है।

नियंत्रण उपकरणों के साथ विशिष्ट योजनाबद्ध
दिखाया गया है

यह भी देखें

 * एक्वास्टेट
 * केंद्रीय हीटिंग
 * हाइड्रोनिक संतुलन
 * दीप्तिमान शीतलता
 * दीप्तिमान ताप
 * समान यांत्रिक कोड

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