Конденсирующий котел

Конденсирующие котлы - это водонагреватели, обычно используемые для систем отопления, которые заправляются газом или маслом. При эксплуатации в правильных обстоятельствах система отопления может достичь высокой эффективности (более 90% при более высоком уровне нагрева ) путем конденсации водяного пара, обнаруженного в выхлопных газах в теплообменнике, чтобы предварительно разогреть циркулирующую воду. Это восстанавливает скрытую жару испарения , которая в противном случае была бы потрачена впустую. Конденсат отправляется в канализацию. Во многих странах использование конденсирующих котлов является обязательным или поощряется с финансовыми стимулами.

Чтобы процесс конденсации работал должным образом, возвращающаяся температура циркулирующей воды должна составлять около 55 ° C (131 ° F) или ниже, поэтому конденсирующие котлы часто работают при более низких температурах, около 70 ° C (158 ° F) или ниже , которые могут требовать больших труб и радиаторов, чем не конденсирующие котлы. Тем не менее, даже частичное конденсирование более эффективно, чем традиционный неконденсирующий котел.

Операционный принцип

В обычном котле сжигается топливо, а изготовленные горячие газы проходят через теплообменник, где большая часть их тепла переносится в воду, что повышает температуру воды.

Одним из горячих газов, полученных в процессе сгорания, является водяной пары (Steam), который возникает в результате сжигания содержания водорода в топливе. Конденсаторный котел экстракнет дополнительное тепло из отходов, конденсируя этот водяной пары в жидкую воду, тем самым восстанавливая ее скрытое тепло испарения. Типичное повышение эффективности может составлять 10-12%. Хотя эффективность процесса конденсации варьируется в зависимости от температуры воды, возвращающейся в котел, он всегда так же эффективен, как и не конденсирующий котел.

Производимый конденсат слегка кислый (3-5 рН), поэтому подходящие материалы должны использоваться в областях, где присутствует жидкость. Алюминиевые сплавы и нержавеющая сталь чаще всего используются при высоких температурах. В областях низкой температуры пластмассы являются наиболее экономически эффективными (например, UPVC и полипропилен ). Производство конденсата также требует установки дренажной системы конденсата теплообменника. В типичной установке это единственная разница между конденсационным и неконденсирующим котлом.

Для экономического производства теплообменника конденсационного котла (и для управления прибором при установке) самый маленький практический размер для его выхода является предпочтительным. Этот подход привел к тому, что теплообменники с высоким сопротивлением сгорания, часто требуя использования вентилятора сгорания для перемещения продуктов через узкие проходы. Это также имело преимущество в предоставлении энергии для системы дымохода, поскольку изгнанные газы сгорания обычно ниже 100 ° C (212 ° F) и, как таковые, имеют плотность, близкую к воздуху, с небольшой плавучестью. Вентилятор сгорания помогает накачать выхлопные газа снаружи.

Использование

Конденсирующие котлы в настоящее время в основном заменяют ранее, обычные проекты в области обеспечения внутренних отопления центральных систем в Европе и, в меньшей степени, в Северной Америке . Нидерланды . были первой страной, которая широко их усыновила

Эффективность

Производители конденсации котлов утверждают, что до 98% тепловая эффективность может быть достигнута, По сравнению с 70% -80% с обычными конструкциями (на основе более высокой нагрева топлива). Типичные модели предлагают эффективность около 90%, что приводит к большинству брендов конденсационного газового котла в самые высокие доступные категории для энергоэффективности. В Великобритании это Седбук (сезонная эффективность домашних котлов в Великобритании) Оценка эффективности, в то время как в Северной Америке они обычно получают сертификацию Eco Logo и/или Energy Star .

Производительность котла основана на эффективности теплопередачи и сильно зависит от размера/выхода котла и размера/выхода излучателя. Проектирование и установка системы имеют решающее значение. Сопоставление излучения с выходом BTU/HR котла и рассмотрение температуры конструкции излучателя/радиатора определяет общую эффективность пространства и системы нагрева воды .

Одна из причин снижения эффективности заключается в том, что конструкция и/или реализация системы отопления дают возвратную воду (теплопередачу) температуры в котле более 55 ° C (131 ° F), что предотвращает значительную конденсацию в теплообменнике. Можно ожидать, что лучшее образование как установщиков, так и владельцев повысит эффективность в отношении зарегистрированных лабораторных ценностей. Природные ресурсы Канада Также предлагает способы лучшего использования этих котлов, таких как комбинирование пространства и систем нагрева воды. Некоторые котлы (например, Поттертон) могут быть переключены между двумя температурами потока, такими как 63 ° C (145 ° F) и 84 ° C (183 ° F), только первое «полностью конденсируется». Тем не менее, котлы обычно устанавливаются с более высокой температурой потока по умолчанию, потому что внутренний цилиндр горячей воды обычно нагревается до 60 ° C (140 ° F), и для достижения температуры потока требуется слишком долго, температуру потока только на три градуса. Тем не менее, даже частичное конденсирование более эффективно, чем традиционный котел.

Большинство неконденсирующих котлов могут быть вынуждены конденсироваться с помощью простых контрольных изменений. Это значительно сократит расход топлива, но быстро разрушит любую мягкую сталь или чугунные компоненты обычного высокотемпературного котла из-за коррозионного характера конденсата. По этой причине большинство конденсирующих тепловых экспендировщиков из нержавеющей стали или алюминиевого/кремниевого сплава. Экономики внешней нержавеющей стали могут быть модифицированы в неконденсирующие котлы, чтобы они могли достичь эффективности конденсации. Клапаны для контроля температуры используются для смешивания горячей воды с возвратом, чтобы избежать теплового удара или конденсации внутри котла.

Чем ниже температура возврата в котел, тем более вероятно, что он будет в режиме конденсации. Если температура возврата сохраняется ниже приблизительно 55 ° C (131 ° F), котел все еще должен находиться в режиме конденсации, создавая низкотемпературные применения, такие как лучистые полы, и даже старые чугунные радиаторы - это хорошее соответствие для этой технологии.

Большинство производителей новых домашних конденсационных котлов производят основную систему управления «Fit All», которая приводит к тому, что котел работает в режиме конденсации только при начальном тепловом нагревании, после чего эффективность снижается. Этот подход все еще должен превышать подход более старых моделей (см. Следующие три документа, опубликованные в рамках строительного исследовательского учреждения: информационные документы 10-88 и 19-94; общая информационная листовка 74; Digest 339. См. Также Руководство по применению AM3 1989: Конденсирование котлов по Чартерное учреждение инженеров строительных услуг ). В отличие от контрастных систем компенсации погоды предназначены для регулировки системы на основе внутренних, наружных, котлевых входных и температурных температур котла.

Тепловые насосы обычно в три раза эффективнее, чем конденсационные котлы (на основе фактического входа энергии).

Контроль

Контроль внутреннего конденсационного котла имеет решающее значение для обеспечения того, чтобы он действовал наиболее экономическим и экономичным способом. Горелки обычно контролируются встроенной системой со встроенной логикой для управления выходом горелки, чтобы соответствовать нагрузке и обеспечить наилучшую производительность.

Почти все имеют модулирующие горелки. Это позволяет уменьшить власть, чтобы соответствовать спросу. Котлы имеют коэффициент обновления , который является соотношением максимальной мощности к минимальной выходной мощности, для которой можно поддерживать сгорание. Если система управления определяет, что спрос падает ниже минимальной выходной мощности, то котел утешится до тех пор, пока температура воды не упадет, а затем будет возродить и нагреть воду.

Надежность

Утверждается, что конденсационные котлы имеют репутацию менее надежных и могут также страдать, если они работают установщиками и сантехниками , которые могут не понимать свою работу. Претензии о ненадежности были противоречены исследованиями, проведенными британским строительным исследовательским учреждением (см. Строительное исследование ).

В частности, проблема «переноса» возникла с ранними установками конденсирующих котлов, в которых белый шлейф конденсированного пара (в качестве крошечных капель) становится видимым на выходе. Несмотря на неважную для работы с котлом, видимое перенос было эстетической проблемой, которая вызвала большую противодействие конденсационным котлам.

Более важной проблемой является небольшая (рН 3-4) кислотность конденсатной жидкости. Там, где это находится в прямом контакте с теплообменником котла, особенно для тонкого алюминиевого листа, это может привести к более быстрой коррозии, чем для традиционных неконденсирующих котлов. Старые котлы также могли также использовать толстые литые теплообменники, а не лист, которые имели более медленные постоянные временные константы для своего ответа, но также были устойчивы к своей массе, к любой коррозии. Кислотность конденсата означает, что могут быть использованы только некоторые материалы: подходящие из нержавеющей стали и алюминия, легкая сталь, медь или чугун нет. Плохое проектирование или строительные стандарты могли сделать теплообменники некоторых ранних конденсационных котлов менее долгоживущими.

Настоятельно рекомендуется первоначальное тестирование и годовой мониторинг жидкости теплопередачи в конденсационных котлах с теплообменниками из алюминия или нержавеющей стали. Поддержание слегка щелочной (pH от 8 до 9) жидкости антикоррозии и буферизации снижает коррозию алюминиевого теплообменника. Некоторые профессионалы считают, что конденсат, произведенный на стороне сгорания теплообменника, может корродировать алюминиевый теплообменник и сократить жизнь котла. Статистические данные еще не доступны, поскольку конденсирующие котлы с алюминиевыми теплообменниками не использовались достаточно долго.

Строительное исследовательское учреждение

Строительное исследование , которое является основным исследовательским органом Великобритании для строительной промышленности, создало листовку на внутренних конденсационных котлах. Согласно строительным исследованиям:

• Современные конденсирующие котлы так же надежны, как и стандартные котлы
• Конденсирующие котлы не сложнее в обслуживании, и они не требуют более частых обслуживания
• обслуживание не дорого; Единственная (второстепенная) дополнительная задача - проверить правильную функцию слива конденсата
• Конденсирующие котлы не сложно установить
• При всех рабочих условиях конденсирующие котлы всегда более эффективны, чем стандартные котлы

Выхлоп

Конденсат, вытесненный из конденсационного котла, является кислым , с pH от 3 до 4. Конденсационные котлы требуют сливной трубы для конденсата, полученного во время работы. Это состоит из короткой длины полимерной трубы с паровской ловушкой, чтобы предотвратить выпускные газы в здание. Кислотная природа конденсата может быть коррозийной для чугуна сантехника, отходов и бетонных полов, но не представляет риска для здоровья для пассажиров. Нейтрализатор, обычно состоящий из пластикового контейнера, заполненного мраморным или известняковым заполнителем или «чипсами» (щелочная), может быть установлен для поднятия pH до приемлемых уровней. Если гравитационная стока недоступна, то также должен быть установлен небольшой конденсатный насос, чтобы поднять его до надлежащего канализации.

Основные и вторичные теплообменники построены из материалов, которые будут противостоять этой кислотности, обычно алюминиевой или нержавеющей стали. Поскольку конечный выхлоп из конденсационного котла имеет более низкую температуру, чем выхлоп из атмосферного котла 38 ° C (100 ° F) против 204 ° C (400 ° F), всегда требуется механический вентилятор, с дополнительным Преимущество разрешения использования низкотемпературных выхлопных трубопроводов (обычно ПВХ во внутренних приложениях) без изоляции или обычных требований дымохода. Действительно, использование обычного каменного дымохода или металлического дымохода специально запрещено из -за коррозионной природы продуктов дымохода, за исключением особо оценки из нержавеющей стали и алюминия в определенных моделях. Предпочтительным/общим вентиляционным материалом для большинства конденсирующих котлов, доступных в Северной Америке, является ПВХ, за которым следуют ABS и CPVC. Полимерное вентиляция позволяет получить дополнительное преимущество гибкости местоположения установки, включая вентиляционные вентиляции, экономя ненужные проникновение крыши.

Расходы

Конденсирующие котлы на 50% дороже покупать и установить, чем обычные типы в Великобритании и США. Однако с 2006 года , по ценам в Великобритании, дополнительные расходы на установку конденсации вместо обычного котла должны быть восстановлены примерно через два-пять лет за счет более низкого использования топлива (для проверки см. В следующих трех документах, опубликованных в рамках строительного исследования: информационные документы 10-88 и и 19-94; по ценам США. Точные цифры будут зависеть от эффективности исходной установки котла, шаблонов использования котлов, затрат, связанных с новой установкой котла, и как часто используется система. Стоимость этих котлов падает, поскольку массовая прием, принудительная правительством, вступает в силу, и производители снимают старые, менее эффективные модели, но стоимость производства выше, чем более старые типы, поскольку конденсирующие котлы более сложны.

Повышенная сложность конденсирующих котлов заключается в следующем:

• Увеличение размера теплообменника или добавление второго теплообменника (важно, чтобы теплообменники были предназначены для устойчивости к кислотной атаке от «влажных» дымовых газов)
• Необходимость дымохода с помощью вентилятора (как более прохладные дымовые газы имеют меньшую плавучесть). Многие не конденсирующие котлы также имеют эту функцию, однако
• Поскольку более холодные дымовые газы производят конденсат, это необходимо слить, и поэтому котлы сажаются в отходы или дренаж

Что касается современных котлов, то нет других различий между конденсированием и неконденсирующими котлами.

Надежность, а также начальная стоимость и эффективность влияют на общую стоимость владения. Одна крупная независимая британская фирма по сантехникам заявила в 2005 году, что она сделала тысячи вызовов, чтобы исправить конденсационные котлы, и что выбросы парниковых газов из его фургонов, вероятно, были больше, чем сбережения, сделанные в результате перехода в эко-сознательные котлы. Тем не менее, в той же статье указывается, что Совет по информационным вопросам отопления и горячей воды вместе с некоторыми установщиками обнаружил, что современные конденсирующие котлы столь же надежны, как и стандартные котлы.

Поиск

Этот раздел представляет собой отрывок из поэтапного отказа от котлов ископаемого топлива . [ редактировать ]

Поэтапная отдача котлов ископаемого топлива представляет собой набор политик для удаления использования ископаемого газа (или «природного газа») и других ископаемых топлива от нагрева зданий и использования в приборах. Обычно газ используется для нагрева воды, для душа или центрального отопления. Во многих странах газовое отопление является одним из основных участников выбросов парниковых газов и повреждения климата , что привело к растущему числу стран для введения запретов. Основные альтернативы являются основной альтернативой.

Международное энергетическое агентство заявило, что новые газовые котлы (или газовые печи ) следует запретить не позднее 2025 года. Многие инсталляции и приборы имеют срок службы 25 лет, что привело к вызовам, которые запреты должны происходить немедленно или, по последству, к 2025 году, потому что в противном случае цели чистого ноль к 2050 году не могут или вряд ли достигнуты. Однако лоббисты ископаемого топлива сопротивляются поэтапному откону.

Галерея

• 
  Конденсирующий котел
• 
  Конденсирование паров
• 
  Конденсирующий котел
• 
  Выхлоп из нержавеющей стали с конденсатом

Смотрите также

• Энергетическая эффективность в британском жилье
• Конденсация дымохода
• Операция

Внешние ссылки

• Европейский патент патента на свободный утечка конденсата.
• Страница конденсации котлов Архивирована 25 января 2008 года на машине Wayback на веб -сайте Национального энергетического фонда Великобритании
• Сравнения различных систем котла, доступных в Северной Америке на веб -сайте природных ресурсов Канады
• Взорванная диаграмма конденсационного котла (котлы Malvern 30) (файл PDF - 71 КБ)
• О дизайне жилых газовых котлов конденсации