Kondenserende gaskedler - driftsprincippet, fordele og ulemper
De stadigt stigende energiomkostninger har skubbet forskere og ingeniører til at skabe en ny type varmegenerator - en kondenserende kedel. Når den er installeret i et lavtemperaturvarmesystem, kan kondensatoren vise en effektivitet på mere end 100%. Hvordan kan du klare det? Hvad er driftsprincippet for en kondenserende gaskedel? Hvad er dens fordele og ulemper? Når du har læst vores artikel, lærer du alt eller næsten alt.
Indhold:
Princippet for drift af kondens kedlen
Kondenserende kedel er den yngre bror til den mest konventionelle gaskonvektionskedel. Det sidstnævnte arbejdsprincip er ekstremt enkelt og derfor forståeligt også for mennesker, der er dårligt bevandrede inden for fysik og teknologi. Brændstof til gaskedlen er, som navnet antyder, naturlig (hoved) eller flydende (ballon) gas. Under forbrændingen af blåt brændstof, såvel som alt andet organisk stof, dannes kuldioxid og vand, og en stor mængde energi frigives. Den genererede varme bruges til at opvarme kølevæsken - industrielt vand, der cirkulerer gennem hjemmevarmesystemet.
Effektiviteten af en gaskonvektionskedel er ~ 90%. Dette er ikke så dårligt, i det mindste højere end for varmegeneratorer med flydende og fast brændsel. Folk har dog altid forsøgt at bringe denne indikator så tæt på den elskede 100% som muligt. I denne forbindelse opstår spørgsmålet: hvor går de resterende 10% hen? Svaret er desværre prosaisk: de flyver ud i røret. De forbrændingsprodukter, der forlader systemet gennem skorstenen, opvarmes til en meget høj temperatur (150-250 ° C), hvilket betyder, at 10% af den energi, vi har mistet, bruges på at opvarme luften uden for huset.
Forskere og ingeniører har længe været på udkig efter muligheden for en mere fuldstændig varmegenvinding, men en metode til den teknologiske udførelsesform for deres teoretiske udvikling blev fundet kun for 10 år siden, da en kondensations-kedel blev oprettet.
Hvad er dens grundlæggende forskel fra en traditionel konvektionsgas brændstofvarmegenerator? Efter at have afsluttet hovedprocessen med at brænde brændstof og overføre en betydelig del af den frigivne varme under denne proces til varmeveksleren, når kondensatoren forbrændingsgasserne til 50-60 ° C, dvs. til det punkt, hvor processen med kondensering af vand begynder. Dette er allerede nok til at øge effektiviteten markant, i dette tilfælde mængden af varme, der overføres til kølevæsken. Dette er dog ikke alt.
Traditionel gaskedel
Gaskondenserende kedel
Ved en temperatur på 56 ° C - ved det såkaldte dugpunkt - passerer vand fra en damptilstand til en flydende tilstand, med andre ord kondenseres vanddamp. I dette tilfælde frigøres yderligere energi, som i rette tid blev brugt på fordampning af vand og i almindelige gaskedler mistet sammen med den flygtige damp-gasblanding. En kondenserende kedel er i stand til at "opsamle" den varme, der genereres under kondensationen af vanddamp, og overføre den til varmebæreren.
Producenter af kondensatvarmegeneratorer henleder altid deres potentielle kunders opmærksomhed på den usædvanlige høje effektivitet af deres enheder - over 100%. Hvordan er dette muligt? Der er faktisk ingen modsigelse til klassisk fysikens kanoner. Netop i dette tilfælde bruger de et andet afviklingssystem.
Ved at vurdere effektiviteten af varmekedler beregner de ofte, hvor meget af den frigjorte varme overføres til kølevæsken. Varmen "taget" i en konventionel kedel, og varmen fra dyb afkøling af røggasserne giver i alt 100% effektivitet.Men hvis vi også tilføjer også den varme, der frigøres under kondensationen af dampen, får vi ~ 108-110%.
Fra fysisk synspunkt er sådanne beregninger ikke helt rigtige. Ved beregning af effektiviteten er det nødvendigt at tage ikke hensyn til den frigjorte varme, men den samlede energi, der frigives under forbrændingen af en blanding af carbonhydrider med en given sammensætning. Dette vil omfatte den energi, der bruges til at overføre vand til en gasformig tilstand (derefter frigivet under kondensationsprocessen).
Det følger heraf, at en effektivitetskoefficient på mere end 100% kun er en vanskelig bevægelse fra marketingfolk, der udnytter ufuldkommenheden af en forældet beregningsformel. Ikke desto mindre skal det erkendes, at kondensatoren, i modsætning til en konventionel konvektionskedel, formår at "skubbe" hele eller næsten alle ud af brændstofforbrændingsprocessen. De positive punkter er åbenlyse - højere effektivitet og lavere forbrug af fossile ressourcer.
Enheden til hovedkomponenterne i kondens kedlen
Fra et strukturelt synspunkt er kondens kedlen ikke meget, men stadig forskellig fra den sædvanlige gas kedel. Dets vigtigste elementer er:
- et forbrændingskammer udstyret med en brænder, et brændstofforsyningssystem og en ventilator til pumpning af luft;
- varmeveksler nr. 1 (primær varmeveksler);
- et kammer til yderligere afkøling af gas-dampblandingen til en temperatur så tæt som muligt på 56-57 ° C;
- varmeveksler nr. 2 (kondenserende varmeveksler);
- kondensatopsamlingstank;
- skorsten til fjernelse af kolde røggasser;
- en pumpe til cirkulation af vand i systemet.
1. Skorsten.
2. Udvidelsestank.
3. Varmeoverførselsoverflader.
4. Moduleret brænder.
5. Brænderventilator.
6. Pump.
7. Kontrolpanel
I den primære varmeveksler, der er koblet til forbrændingskammeret, afkøles de udviklede gasser til en temperatur markant over dugpunktet (faktisk er det sådan, som konventionelle konvektionsgasskedler ser ud). Derefter ledes røggasblandingen med kraft til kondensationsvarmeveksleren, hvor den afkøles til en temperatur under dugpunktet, dvs. under 56 ° C. I dette tilfælde kondenseres vanddamp på væggene i varmeveksleren, "hvilket giver det sidste". Kondensat opsamles i en speciel tank, hvorfra det strømmer ned i drænrøret ned i kloakken.
Vand, der fungerer som et kølemiddel, bevæger sig i den modsatte retning af damp-gasblandingens bevægelse. Koldt vand (returvand fra varmesystemet) forvarmes i en kondenserende varmeveksler. Derefter går den ind i den primære varmeveksler, hvor den opvarmes til en højere temperatur specificeret af brugeren.
Kondensat - desværre ikke rent vand, som mange tror, men en blanding af fortyndede uorganiske syrer. Koncentrationen af syrer i kondensatet er lav, men under hensyntagen til det faktum, at temperaturen i systemet altid er forhøjet, kan det betragtes som en aggressiv væske. Derfor anvendes syrefast materialer til fremstilling af sådanne kedler (og primært kondenserende varmevekslere) - rustfrit stål eller silumin (aluminium-siliciumlegering). Varmeveksleren er som regel støbt, da svejsninger er et sårbart sted - det er her processen med ødelæggelse af korrosion af materialet først begynder.
Damp skal kondenseres nøjagtigt på kondenserende varmeveksler. Alt, der gik videre i skorstenen, går på den ene side tabt til opvarmning, og på den anden side påvirker det ødelæggende skorstenens materiale. Det er af sidstnævnte grund, at skorstenen er lavet af syrefast rustfrit stål eller plast, og en lille hældning er fastgjort til dets vandrette sektioner, så vandet, der dannes under kondensen af de ubetydelige mængder damp, der alligevel falder ned i skorstenen, drænes tilbage i kedlen. Det skal tages i betragtning, at røggasserne, der forlader kondensatoren, er meget afkølet, og alt, hvad der ikke er kondenseret i kedlen, vil nødvendigvis kondenseres i skorstenen.
På forskellige tidspunkter af dagen kræves en anden mængde varme fra varmekedlen, som kan reguleres ved hjælp af en brænder. Brænderen ved kondenskedlen kan enten moduleres, dvs. med mulighed for en jævn ændring i magt under drift eller ikke-simuleret - med en fast effekt. I sidstnævnte tilfælde tilpasser kedlen sig til kravene fra ejeren ved at ændre frekvensen for at tænde for brænderen. På de fleste moderne kedler designet til opvarmning af private huse er der installeret simulerede brændere.
Så vi håber, at du har en generel idé om, hvad en kondenserende kedel er, hvordan den er bygget og efter hvilket princip den fungerer. Imidlertid vil sandsynligvis ikke disse oplysninger være nok til at forstå, om du personligt skal købe sådant udstyr. For at hjælpe dig med at tage denne eller den anden beslutning vil vi fortælle dig om alle fordele og ulemper, plusser og minuser ved en kondenserende kedel og sammenligne den med en traditionel konvektionsvand.
Fordelene ved en kondenserende kedel
Listen over fordele ved kondens kedlen er imponerende, hvilket i sidste ende forklarer den voksende popularitet af denne type opvarmningsudstyr:
- Brændstoføkonomi sammenlignet med en konventionel konvektionskedel kan den nå op på 35%.
- Emission reduktion i overgangen fra traditionelle gasmodeller til kondensationsmodeller estimeres det til et gennemsnit på 70%.
- Lav røggastemperatur gør det muligt at installere plast skorstene, som er meget billigere end klassisk stål.
- Lav støj øger komfortniveauet for mennesker, der bor i huset.
Lad os tale om nogle af de nævnte fordele ved kondensering af kedler mere detaljeret.
Brændstoføkonomi, når det bruges i lavtemperatursystemer
Brændstofforbrug afhænger direkte af udstyrets magt og den belastning, der er tildelt varmesystemet. Til opvarmning af et hus med et areal på 250 m2 en 28 kilowatt kondenserende kedel med et maksimalt gasforbrug på 2,85 m vil være nok3/ h En klassisk kedel med samme kraft vil forbruge 3,25 m3/ h Forudsat at kedlen er i drift i seks måneder ud af tolv, sparer du cirka 3000 rubler om året. (til eksisterende priser for hovedgas til russiske forbrugere). Det er sandsynligvis vanskeligt at kalde en sådan besparelse betydelig - den vil ikke engang dække forskellene i omkostningerne ved årlig vedligeholdelse af kedler.
Men lad os se på situationen gennem den gennemsnitlige europæiske forbruger, der koster fire til fem (eller endda mere) gange prisen på naturgas. Mængden af besparelser i dette tilfælde er allerede omkring 300 euro, og det er værd at kæmpe for.
Gasforbrug i kondenserende kedler med forskellige kapaciteter:
Emission reduktion
Under forbrænding af fossile brændstoffer dannes kuldioxid, der, når det omsættes med vand, giver kuldioxid. Derudover er der i ethvert brændstof altid urenheder af forbindelser med svovl, fosfor, nitrogen og en række andre elementer. I forbrændingsprocessen dannes der tilsvarende oxider deraf, som, når de kombineres med vand, også producerer syrer.
I konventionelle konvektionskedler frigives vanddamp med en blanding af syrer (kulstof, svovlsyre, salpetersyre, fosforsyre) i atmosfæren. Kondenserende kedler har ikke denne ulempe: Syrer forbliver i kondensatet. I betragtning af problemerne med bortskaffelse af kondensat kan det berygtede miljøvenlighed af dette udstyr drages i tvivl.
Ulemper kondenserende kedel
Kondensationskedlen, med alle dens fordele, kan ikke kaldes ideelt opvarmningsudstyr, fordi det ikke er uden dets ulemper:
- høj pris;
- de høje omkostninger ved varmeveksleren (og som en konsekvens af dette behovet for nøje at overvåge hele varmesystemets tilstand);
- billig brug af højtemperaturanlæg;
- vanskeligheder med at genvinde kondensat;
- følsomhed over for luftkvalitet.
pris
For yderligere procent af termisk energi skal du betale.Teknisk set er en kondenserende kedel mere kompliceret og derfor dyrere. Omkostningerne ved en god husholdningskondensator fra en velkendt producent er flere gange højere end prisen for en klassisk enhed med samme effekt. Naturligvis købes sådant udstyr i mere end et årti, hvilket betyder, at det er fornuftigt at foretrække innovative teknologier, der øger driftskomforten.
Konventionelt kan alle modeller af kondenserende kedler opdeles i tre priskategorier - premium, middel og økonomiklasse:
1. Premium-klassen er designet til et par købere. Premium kondens kedler inkluderer for eksempel modeller af tyske mærker. Dette udstyr er effektivt i drift og praktisk i drift, opfylder europæiske miljøstandarder, lavet af materialer af høj kvalitet. “Premium” -kedler har mange nyttige funktioner, der markant øger komfortniveauet under deres drift: programmering af driftsformer (for eksempel at opretholde rumtemperaturen på et minimumsniveau i fravær af værter eller et lille fald i temperaturen om natten), vejrafhængig regulering, intelligent interaktion med andre varmegeneratorer , fjernbetjening ved hjælp af et specielt program på en mobiltelefon osv. Det eneste negative er den høje pris.
2. Middelklassen inkluderer billigere varer, men med lidt mere beskedne forbrugerkvaliteter. Dette er økonomiske og miljøvenlige enheder, der opfylder alle krav og giver høj ydelse. De er kendetegnet ved en lang række funktioner udstyret med et automatisk styresystem, der uafhængigt ændrer parametre afhængigt af temperaturen på kølevæsken og luften i rummet.
3. Økonomiklasse er designet til dem, der af økonomiens skyld er klar til at stille et lavere niveau af komfort. “Bulk” varer fører altid med hensyn til salg. De førende positioner på markedet for kondenserende kedler i økonomiklasse hører til koreanske og slovakiske virksomheder. Deres produkter er to eller flere gange billigere end premium-modeller. En anden fordel ved dette udstyr er dets tilpasningsevne til russiske driftsforhold. Billige kondensatorer med enkel funktionalitet tåler roligt strømafbrydelser og trykfald, når dyre automatisering holder op med at fungere.
Når du vurderer dine økonomiske kapaciteter, skal du tage hensyn til de uundgåelige omkostninger ved installation og idriftsættelse af udstyr, hvilket også vil koste dig meget, meget dyrt.
Det må ikke glemmes, at kondenserende kedel under drift giver gasbesparelser. Imidlertid er denne besparelse så spøgelsesrig, at investeringen ikke lønner sig snart. Det betyder, at det, før du køber kondensvarme, er det værd at foretage en foreløbig vurdering: om prisen for det gemte brændstof vil retfærdiggøre den høje pris på udstyret.
En positiv økonomisk virkning fra erhvervelsen af en sådan kedel bør kun forventes under visse betingelser - hvis den er installeret i et nyt (læs "under opførelse") hus designet til permanent opholdssted med et organiseret lavtemperaturvarmesystem til gulvvarme. Endvidere afhænger effekten af effekten direkte af den gennemsnitlige vintertemperatur, dvs. på det område, hvor huset er placeret (princippet er enkelt: jo mere varme der er behov for, jo mere fornuft er der i en sådan teknik).
De høje omkostninger ved den anvendte varmeveksler
En varmeveksler er et teknisk komplekst og dyrt element. I tilfælde af, at det mislykkes, kommer du, som de siger, "på hovedbøjlen." For de penge, du bruger på at købe en ny varmeveksler og betale for arbejdet for at udskifte den, kan du nemt købe en ny konvektionskedel med samme kapacitet.
Herfra følger det, at det er nødvendigt nøje at overvåge varmevekslerens tilstand. Det vil være ekstremt vanskeligt at skylle det, når det tilstoppes. Når du installerer en kondenserende kedel, er det nødvendigt at kontrollere hele varmesystemet - der skal ikke være nogen rustne rør og radiatorer i den.
Varmevekslerens sikkerhed afhænger også af kvaliteten af det anvendte kølevæske. Vand skal være blødt, ellers rørene hurtigt overvækst med skum indefra. Tilstedeværelsen af rust i vandet, fremmede suspensioner, calciumsalte og jern er uacceptabelt.
Da kondensatet indeholder syrer, skal varmeveksleren være i stand til at modstå deres virkning. Oftest er varmevekslere lavet af silumin og rustfri stål af høj kvalitet. Silumin varmeveksler produceres ved støbning af metol. På grund af de lavere omkostninger ved materialet og produktionsteknologien er disse varmevekslere billigere end varmevekslere i rustfrit stål. Men der er en ulempe ved disse varmevekslere - de er mindre modstandsdygtige over for aggressive sure miljøer.
Varmevekslere i rustfrit stål produceres ved svejsning af individuelle dele. De endelige omkostninger ved sådanne varmevekslere er højere end silumin. Imidlertid modstår de bedre sure miljøer og tilføjer udstyret pålidelighed.
Uhensigtsmæssig anvendelse i højtemperatursystemer
Den lovede effektivitet på 108-110% kan ikke altid opnås - det virkelige tal afhænger af varmesystemet. Der er to grundlæggende forskellige typer varmesystemer - høj temperatur og lav temperatur. De adskiller sig i temperaturområdet for kølevæsken ved indløbet og udløbet af varmegeneratoren.
I konventionelle opvarmningssystemer til høj temperatur er forholdet mellem temperaturen på det tilførte vand og returvandet normalt 75-80 ° C til 55-60 ° C. Et system med en kondenserende kedel er kun effektivt i lavtemperaturtilstand, dvs. når forholdet mellem forsynings- og returtemperaturer er 50-55 ° C til 30-35 ° C. Dette forhold er ideelt, hvis opvarmningen af huset udføres ved hjælp af gulvvarme. Ellers vil det for at varme rummet være nødvendigt at installere yderligere radiatorer med en stigning på 2,5-3 gange i nyttigt overfladeareal, designet til en kølevæsketemperatur på højst 50 ° C.
Effektiviteten af kondenskedlen bestemmes primært af temperaturen på kølemidlet ved indløbet. Dette forklares simpelt hen: jo lavere temperaturen på vandet i returkredsen er, desto mere intens sker kondensen. Kedeleffektiviteten i et lavtemperaturvarmesystem (ind- / udløbstemperatur er ca. 30/50 ° C) kan nå disse meget 108-110%. Hvis en sådan kedel bliver gjort til at fungere i et højtemperatursystem (60/80 ° C), vil der ikke være nogen kondens, og effektiviteten falder til 98-99% - dette er mere end ved konventionelle konvektionskedler, men mindre end det kunne være.
Hvis du ønsker at udtrække den maksimale fordel ved kondensatoren, skal beslutningen om at installere den træffes på husets designstadium. Hvis du køber en sådan kedel til et eksisterende hus med et eksisterende varmesystem, betyder dette den uundgåelige genopbygning af bygningen med udskiftning af et højtemperatur radiatoropvarmningssystem med et lavtemperatursystem til gulvvarme (og en sådan storstilet reparation er igen en betydelig udgift, og den økonomiske virkning af hele virksomheden går tabt).
Kondensat-genvindingsvanskeligheder
Brug af en kondenserende kedel involverer bortskaffelse af kondensat. Desuden dannes sidstnævnte i betydelige mængder - en liter kubikmeter brændt gas. For eksempel: en kedel med en kapacitet på 25 kW i timen bruger ca. 2,8 m3 gas, dvs. på kun en time efter dens drift frigives lidt mindre end 3 liter kondensat pr. dag - 70 liter.
Husk, at kondensat er en opløsning af syrer, hvilket betyder, at spørgsmålet om, hvor det skal anbringes, slet ikke er inaktiv. Det er godt, hvis dit hus er tilsluttet et centraliseret kloaksystem. Selv efter strenge europæiske standarder kræver kedler med en kapacitet på op til 28 kW ikke særlig bortskaffelse af kondensat. Det antages, at en sådan mængde kondensat fortyndes tilstrækkeligt med husholdningsspildevand for ikke at skade kloakledningerne.
Men hvad gør ejere af private huse med autonom kloak? Det er umuligt at hælde i en septiktank - gavnlige (og dyre) bakterier dør.Hældning på jorden er uacceptabelt - jord saltvanding vil forekomme, og med tiden vil der ikke vokse noget på dette sted. Det er ekstremt vanskeligt at transportere 70 liter dagligt til bortskaffelse. Der er kun en udvej - at skabe et eget separat system til at neutralisere syrerne i kondensatet. I Vesten, hvor kravene til overholdelse af miljøstandarder er strengere end vores, købes en katalysator automatisk, når en kondenserende kedel installeres.
Følsomhed over for luftkvalitet
Et vigtigt punkt, som du skal være opmærksom på, hvis du ønsker, at din kedel skal fungere normalt, er fjernelse af forbrændingsprodukter og adgangen til forbrændingsluft.
En af forskellene mellem kondensations- og konvektionskedler er brugen af et lukket forbrændingskammer. Konvektionskedler trækker luft fra rummet, kondens kedler fra gaden. I den første bruges den naturlige luftcirkulation (konvektion) til at mætte luft-brændstofblandingen med ilt, og i den anden tilvejebringes en ventilator, der pumper luft ind i brænderen. Fjernelse af forbrændingsprodukter i dem foregår forresten også med magt. Luftmasser cirkuleres som regel gennem en koaksial skorsten, der er en rør-i-rørkonstruktion. Indsugningsluften bevæger sig gennem skorstenens ydre hulrum, udstødningsprodukter fra forbrænding - gennem det indre.
Af alt dette følger det, at kondensatorer skal være meget følsomme over for indblæsningsluftens kvalitet. Tilstedeværelsen af en mærkbar mængde støv i luften fører til hurtig slitage af turbinen (ventilatoren).
Af stor betydning for den normale funktion af kondenskedlen er ikke kun renlighed, men også udetemperaturen. Hvis der åbnes luft ind i systemet gennem et koaksial skorstensrør, kan, som praksis viser, indløbsluftkanalen om vinteren, i frost, fryse, fordi temperaturen i udstødningsgasser er ret lav, og de er ikke i stand til at varme skorstenens vægge. Dette fører til et fald i den iltforsyning, der er nødvendig for at brænde brændstof, og som et resultat heraf til et fald i effektiviteten af udstyret.
For at forhindre, at dette sker, og du ikke behøver at opvarme rørene med jævne mellemrum for at frigøre dem fra is, skal beregningen af systemet, dets installation, opstart og konfiguration udføres af certificerede servicespecialister. For at justere den parameter, der er ansvarlig for indtagelse af luft i den mængde, der er nødvendig for at brænde brændstof i en kedel med en given effekt, bruger de en gasanalysator. Uden sådant specialudstyr kan den krævede effektivitet fra kedlen ikke opnås. Derudover bør beboere i områder med barske klimaforhold, der beslutter montering af en kondenserende kedel, søge afklaring fra producentens repræsentanter om muligheden for at bruge sådant udstyr ved et givet antal lokale udetemperaturer.
