Rekordní vedra

Otázka „co je lepší“ vyvstává u kupujícího jakékoliv technologie nebo dokonce jakéhokoliv předmětu vždy, zejména při nákupu výrobku? Koupit něco jednoduchého a levného nebo něco zajímavějšího pro tuto chvíli , ale dražšího? Na tuto otázku neexistuje jednoznačná odpověď, záleží na mnoha dalších faktorech, mezi nimiž ekonomické hledisko není vždy nejdůležitější.

Pro trh zboží dlouhodobé spotřeby vstupuje do hry další faktor: náklady na vlastnictví, údržbu a obecně náklady na provoz. Abyste si však mohli vybrat, musíte vědět, jaké nabídky existují a jak se jedna od druhé liší. Někdy je mezi nimi rozdíl, a to docela závažný.

To je jeden z nejdůležitějších faktorů v technologii vytápění. Trvá to dlouho, stojí to pěkný peníz a provoz vyžaduje spoustu energie jinými slovy, vlastní peníze a nakonec stojí mnohonásobek ceny samotného spotřebiče. A je tu i možnost volby. Jednoduchý topný kotel je levný, ale kondenzační kotel je dražší. A pro všechny se najdou kupci. První z nich může pracovat s účinností kolem 90 % a druhý až se 110 %.

110% ÚČINNOST? ŽÁDNÁ CHYBA!

Již od školních let je známo, že účinnost žádného systému nemůže překročit 100 %. Nemůže se ani rovnat tomuto číslu: všechny druhy ztrát jsou nevyhnutelné. V případě kondenzačních kotlů se však často setkáváme s hodnotou účinnosti přibližně 106-109 %, někdy o něco vyšší nebo nižší. V tom není chyba, ale čísla se počítají trochu jinak. Pro vysvětlení tohoto jevu je nutné pochopit, čeho lze s kotlem dosáhnout a jaká jsou úskalí.

Při spalování jakéhokoli organického paliva vzniká vodní pára, oxid uhličitý a teplo. Pokud si vzpomínáte na školní hodiny chemie, vybaví se vám mantra: „plus q-o-dva, plus popel-dva-o“. V pozdější hodině chemie se pak do tohoto vzorce doplní slova „plus Q“. „ku, t. e. Q je vyrobené teplo. Na toto Q můžeme říci naše „koo“ a posadit se před něj. Zahřejte se.

Tento vzorec, ať už jsou v něm obsaženy jakékoli koeficienty a čísla, však platí v plném rozsahu pouze do okamžiku, kdy se produkty spalování včetně tepla ještě neoddělily. Oxid uhličitý nás nezajímá, ale situace s vodní párou je ještě zajímavější. Při poklesu teploty začíná proces kondenzace – převod páry na kapalinu. A zároveň se bez jakékoliv chemie, podle fyzikálních zákonů, uvolňuje další teplo. Jedná se o tzv. latentní kondenzační teplo, nazývané také vyšší spalné teplo v těchto dvou definicích mohou být některá slova spojena, význam se nemění , které se při jednoduchých výpočtech nebere v úvahu a v jednoduchých konvekčních kotlích se nepoužívá. Přesto není jeho hodnota zanedbatelná. U zemního plynu metanu je výhřevnost přibližně 11 % tepelné hodnoty samotného paliva výhřevnost . To činí přibližně 6 % u nafty, která je běžným palivem v topných systémech, a 9 % u LPG zkapalněný ropný plyn . Toto teplo mají všechna fosilní paliva, ale ostatní paliva, kapalná i pevná, poskytují ještě menší zisk. Je snadné najít údaje pro horní i dolní výhřevnost, alespoň pro paliva stejného chemického složení. S ohledem na vyšší spalné teplo tak může být účinnost spalování v zařízení na fosilní paliva snadno vyšší než 100 %. Samozřejmě za předpokladu, že systém dokáže toto teplo „zachytit“ a efektivně využít.

KDE TO FUNGUJE?

Abychom mohli využít latentní spalné teplo jakéhokoli zařízení, musíme nejprve vědět, proč bychom ho potřebovali. Zde platí především zásada „čím výkonnější zařízení, tím větší smysl pro komplikaci systému“. Existují tři hlavní účely, pro které se palivo téměř výhradně spaluje: pohyb, výroba elektřiny nebo vytápění. První dvě možnosti mají smysl pouze v případě, že se jedná o odběr tepla pro velmi rozsáhlá zařízení, zatímco třetí je vhodná i pro „soukromé spotřebitele“.

V oblasti dopravy, například v automobilové dopravě která rovněž využívá spalitelná organická paliva , je teoretický přínos mizivý: účinnost spalovacího motoru zdaleka nedosahuje 100 %, většina energie se spotřebuje na ohřev motoru, který by měl být navíc chlazen. Za těchto podmínek nemá snaha o rekuperaci kondenzačního tepla žádný smysl, není třeba ani teoretické posílení. Systém rekuperace kondenzačního tepla z ICE má smysl pouze u velmi velkých motorů, např. u lodních systémů: spotřeba paliva je vysoká a uvolňuje se velké množství tepla, a to i ve výfukových plynech. Sbírejte je a

Lze je použít i k některým dalším účelům, i když by k tomu bylo třeba dalších přístrojů.

V elektrárnách s větším výkonem např. v teplárnách nebo jiných typech elektráren je to stejné: rozumným způsobem, jak shromáždit a využít maximální množství všech typů energie, je zvětšit rozsah elektráren. e. moci. I když je hlavním účelem výroba elektřiny a toto teplo je, jako v případě generátorových souprav, vedlejším produktem. Různými způsoby lze použít na.

Na druhou stranu, u topných systémů to není o moc jiné. Pokud se palivo spaluje, aby se „zahřálo“, je logické, že se ho spaluje „co nejvíce“. Všechno jde. I když se jedná o vytápění ve velmi malém měřítku, např. v domácnostech. Existují určitá omezení, ale použití kondenzačních kotlů pro tento účel je proveditelné a ekonomické. Samozřejmě i zde platí, že čím vyšší je výkon a spotřeba paliva , tím více můžete získat. Vytápění domácností však může být ekonomicky efektivní pouze tehdy, pokud se k vytápění používá plyn nebo olej. U kotlů na tuhá paliva je použití výhřevnosti problematické: je velmi omezené. Používání pevných paliv má však jeden malý trik. Zmíníme se o tom později.

KVALITA PALIVA

Skutečná účinnost každého kotle závisí na mnoha faktorech a kvalita paliva je parametr, který uživatel nemůže ovlivnit. Těchto nečistot není v samotné desce mnoho – celkem jen několik procent -, ale je třeba s nimi počítat. Zemní plyn obsahuje nejvíce metanu, propan a butan v menším množství, zkapalněný plyn má jako hlavní složku směs propanu a butanu a motorová nafta směs těžších uhlovodíků. Všechna paliva navíc obsahují určité množství molekulárního dusíku, kyslíku a vody. Tyto složky nemají žádný vliv na spalování, jsou považovány za „balast“. Škodlivými nečistotami jsou především sloučeniny síry, dusíku, fosforu. Další látky se vyskytují ve stopových množstvích. Mimochodem, spalovací vzduch je má také, i když v malém množství. Tyto sloučeniny většinou nehoří, není třeba od nich očekávat teplo, ale v procesu hoření mohou chemicky reagovat. Pokud mluvíme o běžném kotli – při běžné kvalitě paliva je koncentrace „aktivní chemie“ ve vzduchu tak nízká, že o ní není třeba mluvit. Pokud je kotel kondenzační, tyto látky se hromadí v kondenzátu spolu s vodou. Výsledkem je chemicky aktivní směs namísto vody. To vede ke dvěma problémům: tvorba kondenzátu v kotli a jeho komíně je nepřípustná, zatímco v kondenzačním kotli musí být všechny prvky, které kondenzát vytvářejí a odvádějí, odolné proti jeho dlouhodobému působení.

Pokud jde o pevná paliva z rostlinných surovin, vždy obsahují vodu a jejich vlhkost může dosahovat desítek procent. Velká část energie spotřebované při spalování se spotřebuje na ohřev a odpařování této vody. Teoreticky může při kondenzaci vzniknout další energie. V praxi je to však, alespoň v případě domácích topných systémů, příliš složité. Přívod pevného paliva nelze dávkovat automaticky, účinek nebude velký. Výjimkou jsou kotle na pelety, kde jsou palivem dřevěné pelety. Ale i mezi nimi jsou kondenzační modely téměř neviditelné. Tyto kotle by se navíc měly nazývat rekuperačními kotli: v kondenzátu ze spalování paliva není prakticky žádná voda, hlavní podíl tvoří voda, která „již byla“ ve spalinách. Ve velkých systémech se samozřejmě používá rekuperace, ale nejedná se o kotle, ale o samostatná zařízení.

TEPELNÉ ZTRÁTY V KOTLI

Zvažte jakýkoli konvekční topný kotel. Nezáleží na tom, co to je. Předpokládáme-li, že množství tepla uvolněného při spalování paliva v kotli je 100 %, bude tepelná bilance vypadat takto.

Většina tepelné energie jde tam, kde je potřeba – na ohřev kapaliny v topném systému. Některé z nich se dostanou „do potrubí“ a budou nenávratně ztraceny. Část energie se spotřebuje také na ohřev tělesa kotle. Nelze to vždy považovat za ztrátu, protože samotný kotel stojí v kotelně, kuchyni nebo obytném prostoru. Teplo bude stále využíváno k vytápění, ale nemůžeme ho kontrolovat. Koneckonců na venkově stále ještě není neobvyklé, že ocelový nebo litinový kotel je bez jakéhokoli obložení – je to jakási symbióza sporáku na dřevo a kapalinového topného systému. Ale i v případě moderního plynového kotle se jeho účinnost pohybuje kolem 90 %. Účinnost je možné zvýšit, ale jen o několik procent.

V zásadě platí, že čím více se spaliny v kotli ochlazují, tím více energie se využije k určenému účelu. Čím jsou však vystupující plyny „chladnější“, tím obtížněji se z nich „odebírá“ teplo. Systém se komplikuje a doplněk je malý. A také musíme vzít v úvahu, že kotel může pracovat při různých teplotách vzduchu, v různých režimech, ale faktem je, že ani v komíně,

natož v samotném kotli, nemělo by docházet ke kondenzaci. Je třeba mít na paměti, že kondenzát je chemicky velmi aktivní a materiály konvekčního kotle a komína nejsou navrženy tak, aby s ním reagovaly. Teplota plynů na výstupu z kotle může být přibližně 150-200 °C, u starších modelů vyšší a u některých moderních nízkoteplotních modelů nižší, přibližně 100 °C. Zbytek tepla jde doslova do kanálu. Samozřejmě, že někde „za komínem“ dochází ke kondenzaci, ale my z toho nemáme žádný užitek. Žádná škoda se však nestala.

U kondenzačních kotlů se do tepelné bilance přičítá výhřevnost spalin. Samozřejmě, že ne všechno lze shromáždit, některé ztráty budou i zde. Spaliny nelze zcela „vysušit“. Určité i když malé množství tepla se však přidává v důsledku vyššího chlazení spalin. Ztráty samotným tělesem kotle lze také snížit lepší izolací alespoň ne horší než u běžných kotlů . Dalším bodem je, že kondenzační kotle jsou obvykle hlučnější než konvenční kotle. Hluk hořáku, čerpadel a ventilátorů lze snadno snížit použitím tepelně izolačního pláště.

Celková účinnost takového kotle může být až 108 – 109 % při provozu na zemní plyn , protože teplota spalin na výstupu je poměrně nízká. Rozdíl ve využití tepla ve srovnání s tradičním kotlem může činit přibližně 15 %. Ale pouze teoreticky a za určitých podmínek. Pokud se kotel používá v topném systému, je třeba je posuzovat společně.

KONDENZAČNÍ KOTEL A VYTÁPĚNÍ

Trochu složité

Zde si pro začátek představme, že kotel se skládá ze dvou samostatných rekuperačních jednotek ve skutečnosti tomu tak vždy není, přinejmenším u individuálních topných systémů . První blok má všechny funkce podobné tradičnímu kotli: hořák, spalovací komoru a jakýsi výměník tepla. V podstatě existuje pouze jeden požadavek – tepelná odolnost. Nedochází ke kondenzaci a není třeba se obávat koroze uzlu. Horké plyny přecházejí do druhého výměníku tepla, kde se intenzivně ochlazují a sráží se kondenzát. Zde je zaprvé teplota stále poměrně vysoká a zadruhé by měl být materiál odolný vůči kyselinám, protože kondenzát je slabý, ale stále kyselý roztok, který je navíc poměrně horký.

Čím více tepla se získá v tomto druhém výměníku tepla, tím účinněji kotel pracuje. K tomu je však třeba, alespoň „na prstech“, provést další bilanci. Úkolem výměníku tepla přesněji řečeno dvou, je třeba vzít v úvahu ten v prvním bloku je odvést určité množství tepla. Jedná se o vyčíslitelné množství, které odpovídá skutečné potřebě vytápění a případně přípravy teplé vody .

Na vstupu do výměníku tepla máme horký plyn a na výstupu by se měl ochladit. Ve vodním okruhu – naopak: na přívodu je studená voda nebo nemrznoucí směs , která toto teplo odvede. Můžeme pouze manipulovat s množstvím tepla, t. e. Podávání paliva, které se spaluje v hořáku. Nic jiného se dělat nedá. Konstrukci systému výměny tepla nebo vytápění „za chodu“ samozřejmě nelze měnit – i čerpadlo nebo čerpací systém, který dopravuje kapaliny, má obvykle pevně stanovený výkon.

Jediný způsob, jak můžeme spaliny ochlazovat, je odebírat jejich teplo a uvolňovat ho do vody v kotli, která vstupuje do výměníku tepla. Čím nižší je jeho teplota, tím více tepla se může shromáždit. Ale tato voda k nám přišla z topného systému, nemůže být z definice příliš studená.

Je třeba pamatovat na nízkoteplotní a vysokoteplotní topné systémy. Hlavními představiteli prvně jmenovaných jsou systémy podlahového vytápění, druhými jsou běžné radiátory. V prvním případě je typická teplota vratného potrubí na kotli je to „vstup“ přibližně 30 °C. druhá má teplotu 50 °C a vyšší. Kondenzační teplota spalin 55-60 °C. Je zřejmé, že v prvním případě je kondenzace mnohem účinnější, teoreticky až o 109-110 %. A pokud je teplota kapaliny v kondenzačním potrubí stejná nebo jen o málo vyšší než teplota kondenzace, nepočítejte se zázraky. V tomto případě bude stejný kotel účinnější než běžný kotel, ale výkon se bude pohybovat kolem 5 % namísto teoreticky možných 15 % a účinnost kolem 96-99 %. Ne moc, pokud nebereme v úvahu složitost systému. A pokud ano, stojí za to spočítat, zda je takové vítězství ekonomicky proveditelné.

Mimochodem, současně lze vyvodit ještě jeden závěr: protože účinnost kondenzačního kotle je silně ovlivněna podmínkami a obecně vzato můžeme měnit pouze dodávku paliva, tak ve srovnání s konvekčním kotlem má smysl používat složitější hořáky a systémy pro řízení jejich provozu.

KONSTRUKCE KONDENZAČNÍHO KOTLE

Kotle se dvěma výměníky tepla, jedním hlavním a jedním kondenzačním, se používají zřídka. To je typické spíše pro některé poměrně velké a výkonné modely: konvekční část je převzata z příslušného kotle a „přišroubování“ kondenzačního výměníku k němu je záležitostí technologie.

Jestliže u tradičních kotlů malého výkonu se nejčastěji používají ploché výměníky tepla vzal se hořák z trouby plynového sporáku, na něj se nasadil radiátor, „přikryl“ se horním systémem odvodu plynu – tedy obecně celý kotel , pro kondenzační kotle je charakteristický válcový výměník tepla: Hořák je umístěn na konci válce. Součástí konstrukce jsou samozřejmě také zařízení pro sběr kondenzátu.

Otevřené spalovací komory nejsou pro tyto kotle charakteristické, musí být uzavřené. Hořáky – s modulací přívodu oleje i vzduchu technická specifika závisí na konstrukci hořáku . Materiál výměníku tepla je většinou slitina křemíku a hliníku silumin nebo kyselinovzdorná nerezová ocel; vřetena jsou vyrobena z nerezové oceli.

Kromě toho se tyto kotle příliš neliší od konvekčních kotlů, kromě složitějšího řídicího a monitorovacího systému. Velikost a vzhled jsou zhruba stejné ve stejném rozsahu výkonu. Hlavním vnějším rozdílem je přídavný odvod kondenzátu: Malé nástěnné modely jsou často založeny na systému all-inclusive, který zahrnuje expanzní nádobu, oběhové čerpadlo, senzory a hlavní ovládací panel integrovaný do skříně.

Pokud je kotel dvouokruhový, což je častý případ u poměrně malých motorů konstrukční rozmanitost , může být výměník tepla buď dvoutermický, nebo dělený. V bitermálním výměníku tepla jsou výměníky tepla obou okruhů provedeny jako jeden celek, potrubí pro vytápění a ohřev TUV jsou uspořádána souosě, jedno uvnitř druhého vnitřní potrubí se týká okruhu TUV . V odděleném provedení je sekundární výměník tepla pro přípravu teplé vody napájen samostatně a ohříván z primárního výměníku tepla.

Kotle s biotermickými výměníky tepla jsou levnější, jednodušší, ale vyžadují kvalitní vodu, která jimi protéká, jinak se trubky rychle zanáší a účinnost klesá. Dělené výměníky tepla jsou méně citlivé na soli ve vodě a produkují o něco více teplé vody za jednotku času, ale vyžadují další prvek pro systém přímý výměník tepla, třícestný ventil a regulaci a jsou o něco dražší. Materiál sekundárního výměníku tepla je obvykle nerezová ocel.

Mnoho výrobců nabízí jako variantu závěsné kotle s integrovaným kotlem v tomto případě se však často jedná o kotle stojící na podlaze .

S rostoucím výkonem kotlů jsou stále méně často vybavovány přídavnými armaturami: ve složitých topných systémech je nemožné „odhadnout“ parametry těchto prvků. Integrovaná expanzní nádoba a čerpadlová skupina jsou tím prvním, co z dodávané sestavy kotle zmizelo; ani výkonnější modely nejsou vybaveny ovládacími panely: Všechny tyto prvky lze samozřejmě zakoupit individuálně a vybrat pouze ty komponenty, které jsou pro daný objekt nejvhodnější. e: Je to stejné jako u ostatních typů kotlů.

V poslední době se na trhu objevila oběhová čerpadla s proměnnými otáčkami s nastavitelnými otáčkami hřídele a tedy i výkonem . Dříve bylo možné otáčky měnit pouze při servisním nastavení kotle, a to ne vždy. Čerpadlo není příliš důležitý detail, ale je poměrně drahé v jakémkoli designu. Inovace jsou dražší než standardní a vyžadují složitější algoritmy než pouhé „zapnutí a vypnutí“ což znamená, že řídicí jednotka musí podporovat jejich provoz . Výhodou je nižší hlučnost a spotřeba energie a možnost přesnějšího nastavení průtoku kapaliny. Lze předpokládat, že tato čerpadla budou brzy montována do většiny kotlů, zejména kondenzačních.

CHIMES

Komíny pro kondenzační kotle se však musí lišit od tradičně používaných komínů. Připomeňme si, že i když kotel pracuje s maximální rekuperací energie, kdy se účinnost blíží teoreticky dosažitelné účinnosti, část kondenzátu se stejně nevyužije a přejde do dalšího systému. A dále tu máme komín, který je jistě chladnější. Kondenzace pak bude v komíně pokračovat: Závěr – komín musí být vyroben z kyselinovzdorných materiálů: Obvyklými materiály pro „kondenzační“ komíny jsou kyselinovzdorná nerezová ocel nebo plast: Často se setkáváme s koaxiálním provedením, kdy je jeden komín vložen do druhého. Obvykle jsou vyrobeny z plastu: teplota plynu není příliš vysoká, plast vydrží více než 10 °C. Plastový komín také netrpí kondenzátem a zároveň se snižují náklady na instalaci. Maximální délka kouřovodu je 3-5 metrů: obvykle vede přímo do zdi. I zde je to však stejné jako u jiných druhů kotlů: plastové komíny lze instalovat i na tradiční kotle, ale pokud je v komínovém systému vodorovná část, můžete podle ní určit typ kotle: u konvekčních kotlů musí mít malý sklon „ke kotli“, u kondenzačních kotlů musí být „ke kotli“. Vysvětlení je jednoduché: pokud se v komíně vytvoří kondenzát, je třeba mu umožnit odtok. Plnění běžného kotle kondenzátem nemá smysl, zatímco kondenzačnímu kotli nic nebrání v tom, aby ho naplnil kondenzátem – ten bude stále odtékat odtokem kondenzátu.

OBLAST POUŽITÍ KONDENZAČNÍCH KOTLŮ

Kondenzační kotle pro soukromé použití se na trhu objevily teprve nedávno. Většinou se vyrábějí v Evropě a tam se také prodávají: zaostáváme. A to je velmi dobré.

V ne tak dávné minulosti, kdy palivo stálo haléř a centy , nemělo smysl mít pro uživatele kondenzační kotle – těžko se vyplatily. Od té doby se situace trochu změnila: pohonné hmoty jsou dražší. A v Evropě, kde je mnohem tepleji než u nás, se masově používají kondenzační kotle. Je to otázka nákladů na vytápění. V Evropě je plyn pro koncové uživatele asi 5-10krát dražší v závislosti na zemi než u nás. Náklady jsou značné a rozdíly ve mzdách mimochodem ne tak velké je nevyrovnají. Při této ceně plynu by se jak 15% přínos z používání kondenzačního kotle, tak 5% „nejhoršího případu“ rychle promítl do značné částky, která by pokryla náklady na počáteční nákup dražšího kotle. V naší zemi je třeba na úsporu peněz čekat déle, proto jsou tak oblíbené jak systémy stopového, tak kondenzačního vytápění.

Ekonomický efekt nákupu kondenzačních kotlů lze očekávat v několika základních situacích. I zde platí zásada „čím větší výkon čím více tepla , tím větší smysl“. Nejlépe se instaluje v novém domě, který je určen k trvalému bydlení, a čím více na sever, tím větší efekt. Měli byste se však podívat na průměrné lednové teploty v této oblasti, v tomto ohledu lze s evropskou částí Ruska srovnávat pouze Švédsko, Finsko a Kanadu, ostatní země jsou teplejší. Pro dosažení maximálního účinku se vyplatí instalovat v domě nízkoteplotní topný systém – podlahové vytápění. V nových budovách je také mnohem snazší naplánovat kouřovod vhodný pro kondenzační kotle. Specifická přestavba podlah a komínů ve stávajícím domě je nákladná – nedává ekonomický smysl.

V poslední době se objevuje tendence používat kondenzační kotle v kaskádových zařízeních, kde je namísto jednoho velkého kotle instalováno několik menších kotlů. Tyto kotle jsou velmi kompaktní. Je také výhodné, aby po celou topnou sezónu pracoval jeden kotel, nikoliv více – můžete je připojovat jeden po druhém podle toho, jak budou mrazy sílit. Kromě toho je systém spolehlivější: pokud dojde k poruše jednoho kotle, lze jej odstavit kvůli opravě a zátěž přenést na zbývající kotle. Pro jednotlivé kotle neexistují žádná zvláštní omezení týkající se geografického uspořádání. Složitější s velkokapacitními kotli pro kolektivní použití. Za velmi chladného počasí může i voda v zemním potrubí velmi vychladnout, než se dostane k uživateli, takže nízkoteplotní společné vytápění není všude použitelné a při vysokoteplotním provozu nejsou kondenzační kotle příliš účinné. Proto jsou v severních oblastech běžné kotelny vybaveny tradičními vysokoteplotními kotli.

Dobrou příležitostí k úspoře nákladů je provoz kotlů s dodatečnými řídicími a monitorovacími systémy. Jedná se o řídicí systémy závislé na počasí, dálkové ovládání, konfiguraci a programování, dálkové monitorování, přístupová a ovládací zařízení.