Värmerekord

Den som köper någon teknik, eller vilken produkt som helst, står alltid inför dilemmat ”vad är bäst”, särskilt i inköpsfasen? Att köpa något enkelt och billigt eller något mer intressant för tillfället men också dyrare? Det finns inget rätt svar på denna fråga, utan det beror på många andra faktorer, av vilka ekonomiska överväganden inte alltid är de viktigaste.

På marknaden för varaktiga varor spelar en annan faktor in: ägandekostnader, underhåll och driftskostnader i allmänhet. Men för att kunna välja måste man veta vilka påståenden som finns och hur det ena skiljer sig från det andra. Ibland finns det en skillnad, och den är ganska stor.

För värmetekniken är detta en av de viktigaste faktorerna. Det tar lång tid, kostar mycket pengar och kräver mycket energi med andra ord, egna medel , vilket gör att kostnaderna blir många gånger högre än kostnaden för själva tekniken. Och det finns till och med ett val. En enkel värmepanna är billig, men en kondenspanna är dyrare. Och det finns köpare för dem alla. Den förstnämnda kan arbeta med en verkningsgrad på upp till 90 % och den sistnämnda med upp till 110 %.

110 % EFFEKTIVITET? INGA FEL!

Det har varit känt sedan skolan att effektiviteten i ett system inte kan överstiga 100 %. Den kan inte heller vara lika stor som denna siffra: alla slags förluster är oundvikliga. När det gäller kondenspannor är verkningsgraden ofta omkring 106-109 %, ibland lite högre eller lägre. Det är ingen tvekan om att pro-jet är lite annorlunda. För att förklara detta fenomen är det nödvändigt att förstå vad man kan få ut av pannan och vilka fallgroparna är.

Vid förbränning av alla organiska bränslen bildas vattenånga, koldioxid och värme. Om du minns din kemilektion i skolan kommer du ihåg mantrat: ”plus tse-två, plus ash-två-oh”. Senare, på kemilektionen, lägger vi till ordet ”plus” till denna formel. ”Ku”, t. e. Q är den genererade värmen. Vi kan ge den vårt ”Q” och sätta oss framför den. Bli varm.

Men denna formel, oavsett vilka koefficienter och siffror den innehåller, är endast giltig fram till det ögonblick då förbränningsprodukterna inklusive värme ännu inte har separerats. Koldioxid är vi inte intresserade av, men vattenånga är mer intressant. När temperaturen sjunker börjar kondenseringsprocessen – övergången från ånga till vätska – att ske. Och utan någon kemi, enligt fysikens lagar, frigörs ytterligare värme. Detta är den så kallade latenta kondensationsvärmen, som också kallas för förbränningsvärme i dessa två definitioner kan vissa ord kombineras, men innebörden ändras inte , som inte beaktas i enkla beräkningar och som inte används i enkla konvektionspannor. Samtidigt är dess värde inte obetydligt. För naturgas metan är värmevärdet ca 11 % av den värme som skapas vid förbränning av enbart bränslet värmevärde . För diesel, som ofta används i uppvärmningssystem, är ökningen ca 6 % och för flytande gas propan-butan 9 %. Alla fossila bränslen har denna värme, men andra bränslen, både flytande och fasta, ger ännu mindre ökning. Det är lätt att hitta data för både det högre och det lägre värmevärdet, åtminstone för bränslen med homogen kemisk sammansättning. Med tanke på det högre värmevärdet kan verkningsgraden för en anläggning för fossila bränslen lätt vara mer än 100 %. Förutsatt förstås att växten kan ”skörda” denna värme och använda den effektivt.

VAR FUNGERAR DET??

För att kunna utnyttja den latenta förbränningsvärmen i en anläggning måste vi först veta varför vi behöver den. Principen ”ju kraftfullare anordning, desto mer meningsfullt är det att komplicera systemet” gäller främst här. Bränslen förbränns nästan uteslutande för tre grundläggande ändamål: transport, elproduktion och uppvärmning. De två första är endast meningsfulla när det gäller mycket stora anläggningar, medan den tredje är bra även för ”privata hushåll”.

Inom transportsektorn, t.ex. inom motorfordon som också använder fossila bränslen är den teoretiska vinsten bedrövlig: förbränningsmotorns verkningsgrad är långt ifrån 100 %, och den mesta energin går åt till att värma upp motorn, som också måste kylas. Under dessa förhållanden är det meningslöst att försöka återvinna kondensationsvärme, inte ens det teoretiska tillägget behövs. Värmeåtervinningssystem för ICE-kondensering är endast meningsfulla för mycket stora motorer, t.ex. för fartygssystem: Bränsleförbrukningen är hög, mycket värme frigörs och följer med avgaserna. montera den och

Det är realistiskt att använda den för något annat ändamål, även om det skulle krävas ytterligare utrustning.

För stora kraftverk t.ex. kraftvärmeverk eller andra typer av kraftverk är det samma sak: syftet är att samla in och utnyttja så mycket energi som möjligt från alla källor i allt större skala. e. kraft. Även om det primära målet är att producera el är denna värme, som i fallet med generatoraggregat, en biprodukt av pannans normala drift. Den kan användas på olika sätt.

Saker och ting är lite annorlunda när det gäller värmesystem. Om bränslet förbränns för att ”bli varmt” är det logiskt att bränna det ”maximalt”. Allt kan användas. Även om det rör sig om uppvärmning i mycket liten skala, t.ex. i privata hushåll. Det finns ett antal begränsningar, men det är realistiskt och ekonomiskt att använda kondenspannor för detta ändamål. Även här gäller naturligtvis att ju mer effekt och bränsleförbrukning desto mer vinst kan uppnås. Värmesystem för bostäder är dock endast ekonomiska om de använder gas eller olja för uppvärmning. För fastbränslepannor är det problematiskt att utnyttja värmevärdet: det finns helt enkelt väldigt lite av det. Det finns dock ett litet knep med fasta bränslen. Vi kommer att nämna det senare.

BRÄNSLEKVALITET

Den verkliga effektiviteten hos en panna beror på många faktorer, och bränslekvaliteten är en parameter som användaren inte kan kontrollera. Dessa föroreningar är inte betydande i själva bränslet – endast några få procent totalt – men det är nödvändigt att ta hänsyn till dem. Naturgas innehåller mest metan, propan och butan i mindre mängder, flytande gas innehåller huvudsakligen en blandning av propan och butan och dieselgas är en blandning av tyngre kolväten. Dessutom innehåller alla bränslen en viss mängd molekylärt kväve, syre, vatten osv. Dessa komponenter har inget inflytande på förbränningen och betraktas som ”ballast”. De skadliga föroreningarna består huvudsakligen av svavel-, kväve- och fosforföreningar. Andra ämnen finns också i spårmängder. För övrigt finns det också i förbränningsluften, om än i små mängder. Dessa föreningar brinner oftast inte, det finns ingen anledning att förvänta sig värme från dem, men de kan reagera kemiskt vid förbränning. Om vi talar om en konventionell panna är koncentrationen av ”aktiv kemi” i luften så låg att det inte ens spelar någon roll när det gäller bränsle av normal kvalitet. En annan sak om pannan är en kondenspanna: dessa ämnen samlas i kondensatet tillsammans med vattnet. I stället för vatten får vi alltså en kemiskt aktiv blandning. Detta leder till två problem: Med konventionella pannor och deras skorstenar är det inte tillåtet att bilda kondens, medan alla delar på vilka kondens bildas och avlägsnas måste vara motståndskraftiga mot långvarig påverkan med kondenseringspannor.

Fasta bränslen som framställs av vegetabiliska råvaror måste innehålla vatten: fuktigheten kan vara tiotals procent. Vid förbränning går en stor del av energin åt till uppvärmning och avdunstning av vattnet. Teoretiskt sett kan ytterligare energi erhållas om den kondenseras. Men i praktiken är det för komplicerat, åtminstone i ett uppvärmningssystem för hushållsbruk. Bränsletillförseln kan inte doseras automatiskt, effekten blir inte betydande. Ett undantag är pelletspannor som använder träpellets som bränsle. Men även bland dem finns det knappast några kondenserande modeller. Dessutom bör dessa pannor mer korrekt kallas återvinningspannor: i sådan kondensering bildas praktiskt taget inget vatten vid förbränningen av bränsle, utan det huvudsakliga bidraget kommer från det vatten som ”redan har varit”. I stora system används naturligtvis återvinning, men det är inte pannor, utan enheter som är separata från dem.

VÄRMEFÖRLUSTEN I PANNAN

Överväga alla värmepannor med konvektion. Det spelar ingen roll vilken typ. Om vi antar att den mängd värme som frigörs under förbränningen av bränslet i pannan är 100 %, ser värmebalansen ut på följande sätt.

Det mesta av värmeenergin går dit den behövs – till att värma vätskan i värmesystemet. En del av det kommer att gå ”i pipan” och kommer att gå oåterkalleligen förlorat. Lite mer energi går åt för uppvärmning av pannkroppen. Det kan inte alltid räknas som en förlust eftersom pannan installeras i pannrummet, köket eller vardagsrummet. Denna värme används ändå för uppvärmning, men vi kan inte kontrollera den. På landsbygden är det trots allt inte ovanligt med en stål- eller gjutjärnspanna utan någon som helst beklädnad – en slags symbios mellan vedeldad spis och flytande värme. Men även en modern gasvärmepanna har en verkningsgrad på cirka 90 %. Det är möjligt att öka effektiviteten, men bara med några få procent.

Ju mer rökgasen kyls i pannan, desto mer energi används för det avsedda ändamålet. Men ju ”kallare” rökgaserna är, desto svårare är det att ”ta bort” värmen från dem. Systemet blir mer komplicerat och tillägget är litet. Och vi måste ta hänsyn till att pannan kan fungera vid olika lufttemperaturer, i olika lägen, men faktum är att varken i skorstenen eller i,

och särskilt i själva pannan kan det inte förekomma någon kondenseringsprocess. Kom ihåg att kondensat är kemiskt mycket aktivt, och materialen i konvektionspannor och skorstenar är inte konstruerade för att reagera med det. Avgasernas temperatur kan vara omkring 150-200 °C, högre i äldre modeller och lägre i vissa moderna modeller med låg temperatur , omkring 100 °C. Resten av värmen kommer bokstavligen att ”gå ner i avloppet”. Kondensationen sker naturligtvis någonstans ”nere i skorstenen”, men det är inte till skada för oss. Ingen skada har heller skett.

I kondenspannor ökas värmevärdet med värmevärdet för det övre värmevärdet. Naturligtvis är det inte möjligt att samla in allt, och vissa förluster kommer att uppstå även här. Det är inte realistiskt att helt avfukta rökgaserna. Men en viss om än liten mängd värme tillförs genom starkare kylning av rökgaserna. Förlusterna genom själva pannan bör också minskas genom bättre isolering åtminstone inte värre än i konventionella pannor . Ett annat skäl är att kondenspannor vanligtvis är mer ”bullriga” än konventionella pannor. Buller från brännare, pumpar och fläktar kan lätt minskas genom värmeisolering.

Totalt sett kan verkningsgraden för en sådan panna mycket väl ligga på 108-109 % när den drivs med naturgas , eftersom temperaturen på rökgaserna vid utloppet är ganska låg. Skillnaden i värmeutnyttjande jämfört med en konventionell panna kan vara ca 15 %. Detta är endast teoretiskt och omfattas av ett antal villkor. Om pannan används i ett värmesystem måste det beaktas tillsammans.

KONDENSPANNA OCH UPPVÄRMNING

Ett litet knep

Här utgår vi först från att pannan består av två separata enheter för insamling av värmeenergi detta är faktiskt inte alltid fallet, åtminstone inte i enskilda värmesystem . Det första blocket har alla funktioner som liknar en traditionell panna: brännare, förbränningskammare och någon form av värmeväxlare. Här finns det i princip bara ett krav – värmebeständighet. Kondensation bildas verkligen inte, det finns ingen anledning att oroa sig för korrosion av enheten. De varma gaserna strömmar in i den andra enheten, värmeväxlaren, där de kyls intensivt och där kondensat fälls ut. För det första är temperaturen fortfarande ganska hög och för det andra måste materialet vara syrabeständigt, eftersom kondensatet är en svag men fortfarande sur lösning och ganska varmt.

Ju mer värme som utvinns i den andra värmeväxlaren, desto effektivare blir pannan som helhet. Och för detta, åtminstone ”på fingrarna”, måste vi göra en annan avvägning. Värmeväxlaren eller snarare två, du måste ta hänsyn till den som finns i den första enheten har till uppgift att ta emot en viss mängd värme. Värdet är ganska lätt att bestämma och motsvarar det aktuella behovet av uppvärmning och varmvattenberedning, om detta är målet .

Vid värmeväxlarens inlopp har vi varm gas, vid utloppet måste den svalna. I vattenkretsen kommer däremot kallt vatten eller frostskyddsmedel in som tar upp värmen. Vi kan bara kontrollera värmemängden, dvs. e. Bränsletillgången som brännaren förbränner. Det finns inget annat. Utformningen av ett värmeväxlings- eller värmesystem ”on the fly” kan naturligtvis inte ändras – även en pump eller ett pumpsystem som transporterar vätskan har vanligtvis en fast kapacitet.

Det enda sättet att kyla rökgaserna är att ta deras värme och avge den till pannvattnet, som går in i värmeväxlaren. Ju lägre temperatur, desto mer värme kan samlas in. Men detta vatten kommer till oss från värmesystemet, det kan inte vara så kallt per definition.

Här är det nödvändigt att komma ihåg att det finns värmesystem med låg och hög temperatur. De viktigaste representanterna för den första är golvvärme och för den senare standardradiatorer. För den förstnämnda är en typisk returtemperatur som är pannans ”inlopp” cirka 30 °C. Den andra värmeväxlaren har en temperatur på minst 50 °C. Kondensationstemperatur för rökgaserna 55-60 °C. Det är uppenbart att kondensering i det första fallet är mycket effektivare, i teorin upp till 109-110 %. Och om vätskans temperatur i returledningen är densamma som eller åtminstone något högre än kondensationstemperaturen ska du inte förvänta dig några mirakel. I detta fall är samma panna effektivare än en traditionell panna, men effekten blir ca 5 % i stället för teoretiskt möjliga 15 %, och verkningsgraden blir ca 96-99 %. Inte mycket, om man inte tar hänsyn till systemets komplexitet. Och om detta accepteras är det värt att beräkna om en sådan förlust är ekonomiskt motiverad.

Förresten kan ytterligare en slutsats dras i förbigående: eftersom effektiviteten i kondensationspannans drift är starkt beroende av förhållandena och vi bara kan ändra bränsletillförseln, är det meningsfullt att använda mer komplicerade brännare och styrsystem jämfört med konvektionspannor.

UTFORMNINGEN AV EN KONDENSPANNA

Pannor med två värmeväxlare, en huvudvärmeväxlare och en kondenseringspanna, används mycket sällan. Detta är mer karakteristiskt för vissa ganska stora och kraftfulla modeller: konvektionsdelen tas från respektive panna och det är bara att lägga till en kondensationsvärmeväxlare.

Om för traditionella pannor av liten effekt oftast används platta värmeväxlare tog brännaren från ugnen i en gasol, satte en radiator på den, ”täckt” med toppgasavskiljningssystem – det vill säga i allmänhet hela pannan , kännetecknas kondenspannan av en cylindrisk värmeväxlare: Brännaren är placerad i slutet av cylindern. Naturligtvis innehåller konstruktionen också en anordning för att samla upp kondensat.

Öppna förbränningskammare är inte karakteristiska för dessa pannor, slutna förbränningskammare krävs. Brännare – med modulering av både olje- och lufttillförsel tekniska särdrag beror på brännarens utformning . Värmeväxlarens material är vanligtvis kisellegering silumin eller syrabeständigt rostfritt stål, och spindeln är av rostfritt stål.

I övrigt skiljer sig pannorna inte särskilt mycket från konvektionspannor, med undantag för ett mer komplicerat styr- och övervakningssystem. Storleken och utseendet är ungefär detsamma i samma produktionsområde. Den största yttre skillnaden är det valfria kondensatavloppet: Små väggmonterade modeller är ofta all-inclusive: konstruktionen omfattar ett expansionskärl, en cirkulationspump, sensorer och en huvudkontrollpanel som är placerad i höljet.

Om pannan har två kretsar, vilket är vanligt för relativt små modeller designtyp , kan värmeväxlaren vara antingen bi-thermisk eller delad. I ett bithermiskt system är värmeväxlarna för båda kretsarna utformade som en enhet, värme- och varmvattenledningarna är monterade koaxiellt, inuti varandra det inre röret avser varmvattenkretsen . I den delade versionen är den sekundära värmeväxlaren för varmvattenberedning separat; den värms från den primära värmeväxlaren.

Pannor med bi-thermiska värmeväxlare är billigare och enklare, men kräver vatten av hög kvalitet, annars blir rören snabbt inkrusterade och effektiviteten minskar. Split-shaft-värmeväxlare är mindre känsliga för saltbelastningen i vattnet och gör det möjligt att tillhandahålla en något större mängd varmvatten per tidsenhet, men kräver att man lägger till element i systemet en självuppvärmande värmeväxlare, en trevägsventil och en styrenhet och är något dyrare. Materialet för den sekundära värmeväxlaren är vanligtvis rostfritt stål.

Många tillverkare erbjuder vägghängda pannor med integrerad panna som en variant även om de i så fall ofta blir golvstående .

Pannor med ökande effekt är sällan utrustade med ytterligare tillbehör: det blir omöjligt att gissa parametrarna för dessa element i komplexa värmesystem. Det inbyggda expansionskärlet och pumpgruppen är de första som försvinner från pannan, och inte ens de kraftfullare modellerna levereras med kontrollpaneler: Du kan naturligtvis köpa allt separat och välja den komponent som är bäst lämpad för ett visst objekt. e: Detta är exakt samma som för de andra pannorna.

På senare tid har cirkulationspumpar med variabelt varvtal på axeln och därmed prestanda kommit in på marknaden. Tidigare kunde hastigheten endast ändras under serviceinställningen av pannan, och inte alltid. En pump är en liten men relativt dyr komponent i varje konstruktion. Nya produkter är dyrare än konventionella produkter och kräver en mer komplex algoritm än bara ”on-off” vilket innebär att kontrollenheten måste hålla dem igång . Fördelarna är lägre ljudnivå, lägre energiförbrukning och möjlighet till en mer exakt inställning av den erforderliga vätskeströmmen. Man kan anta att dessa pumpar snart kommer att installeras på de flesta pannor, framför allt på kondenspannor.

CHIMNEYS

Men skorstenar för kondenspannor måste skilja sig från de traditionella skorstenarna. Det är värt att komma ihåg att även om pannan arbetar med maximal energiåtervinning, när verkningsgraden ligger nära det teoretiskt möjliga värdet, återvinns fortfarande inte en del av kondensatet utan läcker ut genom skorstenen. Och sedan har vi skorstenen, som säkert är kallare. Kondens kommer att fortsätta i skorstenen: Slutsats – skorstenen måste vara tillverkad av syrabeständiga material: Vanliga material för ”kondens” skorstenar är syrabeständigt rostfritt stål eller plast: Ofta finns det en koaxial version, där den ena skorstenen sätts in i den andra. Vanligtvis är de gjorda av plast: gastemperaturen är inte för hög, plast tål ännu mer värme. Kondensvattnet kan också avlägsnas från plastskorstenen, samtidigt som installationskostnaderna minskar. Den maximala längden på den koaxiala skorstenen får inte överstiga 3-5 m. Den leds vanligtvis direkt till väggen. Men om rökröret har en horisontell del kan du avgöra vilken typ av panna du har genom att titta på det: för konvektionspannor ska det ha en liten lutning ”mot pannan”, för kondenspannor ska det ha en liten lutning ”mot pannan”. Förklaringen är enkel: Om kondensat bildas i skorstenen måste det kunna rinna ut. Det är ingen idé att översvämma en vanlig panna med kondensat, medan det inte finns något hinder för en kondensationspanna – det kommer fortfarande att rinna ut genom ett kondensatavlopp.

ANVÄNDNINGSOMRÅDE FÖR KONDENSPANNOR

Kondenserande pannor för privat bruk kom ut på marknaden för inte så länge sedan. De tillverkas huvudsakligen i Europa och säljs där: Vi ligger efter här. Och det är en mycket bra sak.

För inte alltför länge sedan, när bränsle kostade kopek och cent , var det ingen idé att ha kondenspannor för användarna – det var svårt att betala av dem. Saker och ting har förändrats en del sedan dess: Bränslekostnaderna har stigit. Och i Europa, där det är mycket varmare än här, börjar man installera kondenspannor i stor skala. Allt handlar om värmekostnader. I Europa är gasen för slutanvändaren ca 5-10 gånger dyrare beroende på land än i vårt land. Kostnaderna är betydande och ingen löneskillnad som för övrigt inte är så stor kan kompensera för dem. Med det här gaspriset kommer till och med en rabatt på 15 % på användningen av en kondensatpanna eller till och med en rabatt på 5 %, som erhålls ”i värsta fall”, att snabbt bli en avsevärd summa som täcker kostnaderna för det första inköpet av en dyrare panna. Det är uppenbart att vi måste vänta längre på besparingar här, och därför är både kondenspannor och dragpannor populära.

Den ekonomiska effekten av inköpet av en kondenspanna kan förväntas i flera grundläggande fall. Ännu en gång gäller principen ”ju mer effekt ju mer värme som krävs , desto mer känsla”. Det är bättre att placera den i ett nytt hem som är avsett för permanent boende, ju mer norr, desto större effekt. Men du måste ta hänsyn till den genomsnittliga januaritemperaturen i denna region; i detta avseende kan du jämföra den med den europeiska delen av Sverige endast i Sverige, Finland och Kanada, resten av länderna är varmare. För att få maximal effekt är det värt att ordna lågtemperaturvärmesystem – golvvärme – i huset. Samtidigt är det mycket lättare att planera en lämplig skorsten för en kondenspanna i ett nybygge. Det är inte ekonomiskt meningsfullt att göra om golv och skorstenar i ett välmöblerat hus på ett speciellt sätt.

På senare tid har man börjat använda kondenspannor i kaskadsystem där flera mindre pannor installeras i stället för en stor panna. Sådana pannor är mycket kompakta. Det är också praktiskt att en panna fungerar under hela uppvärmningssäsongen och inte flera – du kan ansluta den en efter en när frosten blir hårdare. Om en panna går sönder kan den stängas av för reparation och lasten kan överföras till de övriga pannorna. För enskilda pannor finns det inga särskilda begränsningar för den geografiska utformningen. Det är mer komplicerat med system med hög effekt som är avsedda för kollektiv användning. Vid mycket kallt väder kan vattnet även i de underjordiska rören bli mycket kallt innan det når användaren, vilket är anledningen till att ”kollektiv” uppvärmning med låg temperatur inte är tillämplig i vår region och att kondenspannor inte är särskilt effektiva vid hög temperatur. I de nordliga regionerna är därför vanliga pannhus utrustade med traditionella pannor med höga framledningstemperaturer.

En bra möjlighet att spara pengar är att använda pannor med ytterligare styr- och övervakningssystem. Produkterna omfattar väderbeständiga temperaturregleringssystem, fjärrstyrning, konfiguration och programmering samt fjärrövervakning, åtkomst- och kontrollutrustning.