Cum imbunătătesc eficiența centralei termice in condensare ? – Scurta Teorie a Condensarii

Cum se maximizează eficiența centralei termice in condensare (cele domestice instalare murala)?

Pentru a maximiza eficiența centralei termice în condensare este foarte simplu, reduceți temperatura pe tur – atentie NU temperatura in camera ci temperatura apei care iese din centrala.

Acest lucru nu înseamnă că eliberează mai puțină energie în general pentru a încălzi proprietatea, ci mai degrabă poate folosi mai puțin gaz pentru a elibera aceeași cantitate de energie. Poți face acest lucru manual în fiecare zi, în funcție de cât de frig este afară, dar mult mai simplu este să folosești comenzi de compensare care reglează automat temperatura pe tur pentru tine.

Dar cum aduce asta modificare a temperaturii de tur eficiență energetica ?

Principalul motiv pentru care aceasta crește eficiența este energia adăugată din extracția „căldurii latente” prin schimbarea de stare a apei.

În primul rând, ar trebui să înțelegeți fizica de bază a arderii.

CH4 +2O2 = CO2 + 2H2O + CĂLDURĂ

(Rețineți că este necesară sursa de aprindere)

tradus inseama : 1 Molecula de gazul natural + 2 molecule de oxigen dau 1 dioxid de carbon, două molecule de apă (de obicei vapori de apă) și căldură.

Deci, în forma sa cea mai pură, singurele produse secundare ar fi CO2, H20 și căldura. Cu toate acestea, dacă amestecul de ardere este lipsit de oxigen, riscăm să existe un nivel foarte mare de CO (monoxid de carbon) care, după cum va dati seama, este un produs secundar periculos și nedorit. Pentru a preveni acest lucru, centralele adăuga, în general, aer mai mult la amestecul de ardere pentru a menține partea mai sigură a arderii .

Acest lucru are efectul de a dilua POC (produsele arderii), H20 și CO2, dar face procesul de ardere mai sigur.

Aerul este in general 20,9% O2, 78% azot și aproximativ 1% alte gaze. Deoarece aerul are doar 15% oxigen, centrala termica va trebui să adauge de 4 ori mai multă cantitate de alte gaze nenecesare (în principal azot) la ardere, pentru a obține o cantitate relativ mică de exces de O2.

În continuare, ar trebui să înțelegem schimbarea de stare

De fiecare dată când H20 își schimbă faza de la solid la lichid sau gazos, fie absoarbe, fie eliberează ceea ce se numește „căldură latentă”. Valorile variază în funcție de sursă și de alte condiții, cum ar fi presiunea aerului, dar în general, la presiunea atmosferică, se aplică următoarele;

• Topire: absoarbe 330.000 J/kg de căldură latentă
• Evaporare: absoarbe 2.500.000 J/kg căldură latentă
• Sublimare: absoarbe 2.830.000 J/kg căldură latentă
• Îngheț: eliberează 330.000 J/kg căldură latentă
• Depunere: eliberează 2.830.000 J/kg căldură latentă
• Condens: eliberează 2.500.000 J/kg el latent

Acesta este un maxim teoretic de 690 de wați de energie pentru fiecare litru de condens creat.

Acum, dacă putem crea condens într-un schimbător de căldură al cazanului, aceasta este o mulțime de energie potențială care trebuie absorbită.

De asemenea, merită remarcat, pe o bază faptică, că aceasta nu este energie „liberă”, aceasta a fost energia care a fost în gaz, dar nu a fost transformată în căldură în timpul procesului de ardere. Era, în esență, energia care ieșea din coș sub formă de vapori de apă. A face acei vapori să se condenseze înainte de a părăsi cazanul este modul nostru de a recapta acea energie latentă sub formă de căldură.

Deci, cum maximizăm condensarea (si implicit majorarea de economie la gaze) ?

Condensul are loc atunci când aerul umed intră în contact cu o suprafață mai rece. Temperatura maximă a suprafeței înainte de condensare este cunoscută sub denumirea de punct de rouă sau punct de saturație și va depinde de 2 variabile, presiunea și umiditatea. Deoarece diferențele de presiune din interiorul schimbătoarelor noastre de căldură sunt neglijabile, singurul motiv de îngrijorare este umiditatea.

Deoarece știm că produsul nostru principal al combustiei este CO2 și H20, iar concentrația lor este variată doar de amestecul de ardere a aerului în exces și sursa noastră de combustibil gazos, măsurând unul vom avea o indicație a celuilalt. Adică, cu cât conținutul de CO2 este mai mare, cu atât H2O sau umiditatea este mai mare.

Ideal este sa ai o temperatura de retur cat mai scazuta si sub acest punct de roua. Dacă, de asemenea, putem obține temperatura pe tur sub acest punct, vom avea suprafața maximă posibilă în schimbătorul de căldură pentru ca condensarea să aibă loc.

Cu toate acestea, există o avertizare! Atunci când se condensează, umiditatea scade, aceasta, la rândul său, scade punctul nostru de rouă (dorim ca acesta să extragă mai multă căldură latentă) și încetinește sau oprește procesul de condensare. Deci, dacă, de exemplu, am avut un schimbător de căldură foarte lung, un punct de rouă de 55 ° C și temperatura schimbătorului de căldură este egală de 54 ° C peste tot, puteți presupune că în cele din urmă am putea condensa toți vaporii în apă dacă schimbătorul de căldură ar fi suficient de lung. De fapt, de îndată ce umiditatea scade ușor, punctul de rouă scade și teoretic condensarea se va opri pentru restul schimbului de căldură, deoarece aerul nu mai este „saturat” cu H20. Prin urmare, este sub punctul relativ de saturație.

Din acest motiv, trebuie să urmărim o temperatură de retur cât mai scăzută pentru a maximiza efectul de condensare, nu temperatura de tur.

Și, desigur, utilizarea controalelor de compensare va încerca să funcționeze sistemul la o temperatură generală cât mai scăzută posibil. Acest lucru ne va asigura că obținem o temperatură de retur cu mult sub punctul de rouă, nu „doar sub acesta”, și vom extrage cantitatea maximă de căldură latentă. Cu cât este mai jos de punctul de rouă, cu atât se va produce mai multă condensare, căldura latentă este absorbită și cu atât se economisește mai multă energie.

Următoarea diagramă, din nou de la Viessmann, arată acest lucru.

Puteți vedea aici ambele sisteme au o temperatură medie (medie) de 45°C, ceea ce înseamnă că ieșirea lor în cameră este aceeași. Dar randamentul inferior „îmbunătăţeşte semnificativ efectul de condensare”.

De fapt, cercetarea comandată de Viessmann și condusă independent de Universitatea din Salford a constatat recent că conectarea unui cazan la sistemele de comanda cu compensare a vremii va reduce consumul de energie cu 15% atunci când temperatura exterioară este de 3°C, cu 31% când este 8°C în aer liber și cu 45% când este 12°C afară, din cauza temperaturilor de funcționare mai scăzute ale sistemului. Detalii despre acest studiu sunt mai greu de găsit, dar o concluzie sensibilă ar fi că radiatoarele mai mari vor avea un efect similar. În special, economiile generale din acest studiu au fost de numai 15% datorită producției de apă caldă.

Există multe mai multe motive pentru care temperaturile scăzute adaugă eficiență, de exemplu, cu cât diferența dintre temperatura flăcării și schimbul de căldură este mai mare, cu atât este mai eficient transferul de căldură, viteze de coroziune mai lente și componente ale sistemului de încălzire mai blânde/viață prelungită a sistemului. Pentru a maximiza absorbția acestei călduri altfel risipite și a celorlalte beneficii descrise, controlul avansat, compensat de vreme / temperatura exterioara, va oferi cele mai scăzute temperaturi de tur posibile.  

Ce putem face pentru a scădea temperatura pe retur?

Simplu ! Radiatoare mari!

Caloriferele sunt de obicei dimensionate în funcție de pierderile de căldură ale camerei tale (cât de bine izolate este) și de dimensiunea camerei. Aceasta oferă o cantitate de kW necesară.

În mod tradițional, alegeți apoi un radiator care să ofere acea ieșire cu un flux de 80 de grade și o temperatură de retur de 60 de grade (o temperatură medie de 70 °C). Această metodă veche învechită este încă în uz astăzi, aceste temperaturi nici măcar nu se vor condensa cu noile modele de centrale.

Dacă în schimb dublezi dimensiunea caloriferului tău, acesta va putea oferi aceeași putere la o temperatură medie mult mai scăzută, sau chiar mai bine, instalați cel mai mare calorifer dintre toate adica : încălzirea în pardoseală.

O altă modalitate de a realiza acest lucru este creșterea izolației. Făcând acest lucru, vă supradimensionați în mod eficient radiatorul, dar reduceți și cantitatea de kilograme de wați necesară, oferind economii mai sensibile.

Deci, cât de multă eficiență adaugă asta? Cât de mult gaz poate economisi condensarea?

Așa cum puteți vedea mai jos în acest manual Vaillant, funcționarea cazanului la 50°C debit și 30°C retur a dat o creștere cu 8,5% a puterii cazanului față de funcționarea la 80/60. Nu doar manualele Valliant veți găsi asta, ci și în toate manualele moderne de cazane în condensație.

Când aveti un sistem de compensare in functie de temperatura exterioara, turul se află în mod regulat sub 50 °C , astfel încât, în lunile blânde, posibil sa ai o reudcere de până la 10%.

Deci, după cum puteți vedea din acest grafic, totul se reduce la obținerea de temperaturi scăzute pentru a maximiza condensarea și eficiența. În mod clar, o temperatură de retur de 4 °C este puțin probabilă, dar o temperatură de retur de 15 °C nu este exclusă din cauza regresului nocturn compensat de vreme.

Nu uitați să vă înscrieți la newsletter-ul nostru pentru cele mai recente articole!