Словник опалювальної техніки - технічні терміни зрозуміло і просто

Енергія, що виділяється при спалюванні рідкого палива або газу в котлі, не може бути подана в систему опалення без певних втрат. Гарячі димові гази, які виходять в атмосферу через димохід, містять відносно велику кількість тепла, відому як "втрати димових газів".

Під час щорічної перевірки викидів інспектори з димових газів визначають, чи відповідають якість горіння та втрати димових газів, що виникають під час роботи пальника, встановленим законодавством нормам. Вони перевіряють, чи правильно працює пальник і чи безпечна система. Навіть якщо вони присуджують відмінну оцінку, це мало що говорить про фактичне енергоспоживання котла (його стандартний сезонний ККД), оскільки на нього також суттєво впливає рівень поверхневих втрат.

Поглиначі є невід'ємною частиною кожного сонячного колектора. Вони розташовані під прозорою скляною кришкою колектора з низьким коефіцієнтом відбиття, так що сонячне випромінювання потрапляє безпосередньо на них.

Поглинач майже повністю поглинає інсоляцію, і сонячна енергія перетворюється на тепло. Що стосується високої ефективності, то особливо виділяються абсорбери з високоселективним покриттям, якими оснащені всі сонячні колектори Viessmann.

Теплоелектростанція (ТЕЦ) складається з двигуна, синхронного генератора і теплообмінника. Синхронний генератор, що приводиться в дію двигуном внутрішнього згоряння (приводний агрегат), виробляє 3-фазний змінний струм частотою 50 Гц і напругою 400 В, який зазвичай використовується на об'єкті.

Для електричного підключення використовується низьковольтна мережа (рівень 0,4 кВ). Як правило, когенераційні установки працюють паралельно з електромережею. Однак, в принципі, вони також можуть використовуватися в режимі заміщення електромережі шляхом встановлення синхронних генераторів.

Надлишок електроенергії можна експортувати в мережу енергопостачальної компанії. Двигун виробляє тепло, яке може поглинатися у "внутрішньому контурі охолодження" послідовно з мастила, охолоджуючої рідини та вихлопних газів і передаватися в систему опалення через пластинчастий теплообмінник.

Така система виробництва та використання енергії називається комбінованим виробництвом теплової та електричної енергії (ТЕЦ), оскільки механічна енергія (потужність), що виробляється двигуном, і теплова енергія (тепло), що виділяється двигуном, коли він приводить в дію генератор, використовуються одночасно.

Принципова схема

Двигун внутрішнього згоряння газу приводить в дію генератор, який виробляє електроенергію. Тепло, яке він виробляє, витягується з охолоджувальної рідини та вихлопних газів через теплообмінник, а потім може бути використане.

У бівалентній системі ГВП гаряча вода для побутових потреб нагрівається двома різними теплогенераторами - наприклад, бойлером і сонячними колекторами. Тепло від сонячних колекторів передається до ГВП через змійовик непрямого нагріву в баку ГВП. При необхідності вода може бути підігріта бойлером за допомогою другого теплообмінника непрямого нагріву.

Водень і кисень - це все, що потрібно для виробництва тепла та електроенергії. Хімічна реакція між цими двома речовинами лежить в основі того, що іноді називають "холодним горінням". Вона відбувається між двома електродами: Водень подається до анода, де каталізатор розщеплює його на позитивні іони та негативні електрони. Електрони рухаються до катода через електричний провідник, викликаючи електричний струм. У той же час позитивно заряджені іони водню досягають катода через електроліт (іонообмінну мембрану), де вони вступають у реакцію з киснем, утворюючи воду. При цьому виділяється тепло. Весь процес повністю вільний від забруднюючих речовин і є екологічно відповідальним.

Повна теплота згоряння (Hs) визначає кількість тепла, що виділяється при повному згорянні, включаючи теплоту випаровування, приховану у водяній парі гарячих газів.

До недавнього часу теплота випаровування не могла бути використана, оскільки для цього не існувало технічних можливостей. Тому в якості основи для всіх розрахунків ефективності було обрано чисту теплоту згоряння (Hi). Таким чином, використання додаткової теплоти випаровування може призвести до ефективності понад 100 %, якщо посилатися на Hi і використовувати додаткову теплоту випаровування.

Конденсація використовує тепло, що утворюється при згорянні, не тільки у вигляді вимірюваної температури гарячих газів (нижча теплота згоряння), але й у вигляді вмісту водяної пари (вища теплота згоряння). Конденсаційні котли здатні витягувати майже все тепло, що міститься в димових газах, і перетворювати його в теплову енергію.

Конденсаційні котли використовують високоефективні теплообмінники. Вони охолоджують димові гази перед тим, як вони виходять через димохід, до такої міри, що водяна пара, яка міститься в цих газах, навмисно конденсується. При цьому виділяється додаткове тепло, яке передається в систему опалення.

Завдяки цій технології конденсаційний котел досягає стандартного сезонного ККД [за DIN] до 98 % (відносно Hs). Таким чином, конденсаційні котли є особливо енергоефективними, дбаючи як про ваш гаманець, так і про навколишнє середовище.

Конструктивний принцип триходового котла сприяє зменшенню шкідливих викидів. Гарячі гази спочатку проходять через камеру згоряння, потім повертаються до передньої частини через реверсивну зону і потрапляють у третій прохід. Це скорочує час перебування продуктів згоряння в найгарячішій частині котла, зменшуючи утворення оксиду азоту (NOx).

Інноваційне джерело енергії для теплових насосів на основі розсолу/води

Сьогодні в новобудовах кожен третій теплогенератор є тепловим насосом, і ця тенденція має тенденцію до зростання. Для опалення використовується тепло з навколишнього повітря, ґрунту або ґрунтових вод.

Завдяки системі льодосховища від Viessmann для теплових насосів на основі розсолу/води з'явилося додаткове привабливе джерело тепла. Льодосховище складається з бака з вбудованими теплообмінниками, який закопується в саду і заповнюється звичайною водопровідною водою. На даху будинку встановлені спеціальні сонячні поглиначі повітря. Вони забирають тепло з навколишнього повітря та сонячного випромінювання і подають його до накопичувача. Льодосховище також черпає енергію безпосередньо з землі.

Опалення льодом - додаткова енергія

За потреби тепловий насос витягує енергію, необхідну для опалення та підігріву ГВП, з резервуара, охолоджуючи або, можливо, заморожуючи воду в процесі. Навіть коли бак-акумулятор обмерзає, від сонячних/повітряних абсорберів та ґрунту надходить достатньо тепла, щоб тепловий насос міг безпечно та економно обігрівати будівлю. Для повторного розморожування бака використовується енергія сонця і навколишнього повітря, а також геотермальне тепло.

У кожному процесі спалювання викопного палива утворюються шкідливі гази оксид вуглецю (CO) та оксид азоту (NOx), а також неминучий вуглекислий газ (CO₂). Оксиди азоту мають тут особливе значення. Збільшення кількості цих газів не тільки призводить до підвищення рівня отруйного озону, але й є одним з факторів, що спричиняють кислотні дощі.

У системах з тепловими трубами сонячне тепло не протікає безпосередньо по трубах. Замість цього, технологічне середовище випаровується в тепловій трубі під абсорбером і передає тепло сонячному теплоносію. Сухе з'єднання трубок теплових труб всередині колектора, невеликий вміст рідини всередині колектора і автоматичне відключення в залежності від температури у випадку Vitosol 300-T забезпечують особливо високу експлуатаційну надійність.

Одноконтурний  котел - це настінний прилад, призначений виключно для опалення. Такі прилади можна також комбінувати з бойлером для ГВП, щоб забезпечити підігрів ГВП.

Погодозалежний регулятор опалення забезпечує відповідність температури подачі фактичній потребі в теплі (температура подачі - це температура води, що подається в радіатор або систему теплої підлоги).

Для цього вимірюється зовнішня температура і розраховується температура подачі в залежності від необхідної температури в приміщенні та умов на периферії будівлі.

Взаємозв'язок між зовнішньою температурою і температурою подачі описується кривими нагріву. Простіше кажучи: Чим нижча зовнішня температура, тим вища температура води в котлі або температура подачі.

Чиста теплота згоряння (Hi) - це кількість тепла, що виділяється при повному згорянні, якщо вода, що утворилася, відводиться у вигляді пари. Теплота випаровування, прихована у водяній парі гарячих газів, не використовується.

Гібридний прилад - це прилад, який живиться від декількох джерел енергії. До таких систем належать, наприклад, дворежимні системи з тепловим насосом. Це системи опалення з електричним тепловим насосом у поєднанні щонайменше з одним котлом на викопному паливі та блоком керування вищого рівня.

Під час роботи тепловий насос покриває базове навантаження, використовуючи велику частку вільної енергії навколишнього середовища. Для цього зовнішній блок витягує приховане тепло з зовнішнього повітря і за допомогою компресора нагріває його до температури потоку до 55 °C.

Газовий конденсаційний котел "вмикається" лише тоді, коли це вигідно з точки зору заданого режиму роботи, тобто коли це призводить до зниження експлуатаційних витрат для користувача системи, зниження викидів CO₂ або підвищення зручності ГВП.

Всі настінні та компактні конденсаційні прилади Viessmann тепер оснащені теплообмінником Inox-Radial з нержавіючої сталі. Ця технологія забезпечує надзвичайно високий коефіцієнт корисної дії (ККД) до 98 відсотків [за DIN], а також винятково надійну та ефективну роботу протягом тривалого терміну служби.

Теплообмінник Inox-Radial охолоджує димові гази перед тим, як вони потрапляють в димохід, до такої міри, що водяна пара, яка міститься в цих газах, навмисно конденсується. Додаткове тепло, що виділяється, передається в систему опалення. Ця функція не тільки економить цінну енергію, але й захищає навколишнє середовище завдяки значно меншим викидам CO₂.

У теплових насосах коефіцієнт продуктивності (COP) - це відношення тепловіддачі до споживання енергії. Сезонний коефіцієнт продуктивності - це середнє значення всіх COP, що мають місце протягом року. COP використовується для порівняння теплових насосів з точки зору ефективності, але він виводиться з конкретної робочої точки за певних температурних умов.

При плануванні системи необхідно враховувати її роботу протягом усього року. Для цього кількість тепла, переданого за рік, співвідноситься із загальною електричною потужністю, спожитою системою теплових насосів (включаючи потужність насосів, блоків керування тощо) за той самий період. Результат подається як сезонний коефіцієнт продуктивності. Приклад: SPF 4,5 означає, що в середньому за рік тепловому насосу знадобилася одна кіловат-година електроенергії для виробництва 4,5 кіловат-годин тепла.

Комбінований котел - це настінний прилад, який використовується як для центрального опалення, так і для підігріву гарячої води. ГВП нагрівається за принципом миттєвого нагріву води.

Регулятор горіння Lambda Pro Control в настінних газових конденсаційних котлах Vitodens забезпечує постійно стабільне та екологічно відповідальне горіння, стабільно високий рівень ККД та високу експлуатаційну надійність, навіть при зміні якості газу.

Контролер горіння Lambda Pro Control автоматично розпізнає кожен тип використовуваного газу. Це робить ручне регулювання та вимірювання під час введення в експлуатацію зайвими. Крім того, Lambda Pro Control безперервно управляє газоповітряною сумішшю для забезпечення постійного чистого та ефективного горіння, навіть якщо якість газу змінюється. Іонізаційний електрод отримує необхідні для цього вихідні дані безпосередньо з полум'я.

Децентралізоване тепло- та електропостачання стає все більш актуальним. Компанія Viessmann пропонує рішення, які можуть сприяти вирівнюванню нестабільності постачання електроенергії з відновлюваних джерел. Вітрові електростанції та фотоелектричні системи були побудовані у великій кількості, щоб замінити атомні електростанції та традиційні великі електростанції.

Однак, оскільки доступність цих відновлюваних джерел енергії коливається і, відповідно, не може бути запланована, контрольовані теплоелектроцентралі (ТЕЦ) стали важливими компонентами в просуванні до успішного енергетичного переходу. Цей розвиток зумовлений політичною метою збільшення частки електроенергії, виробленої на ТЕЦ, до 25 відсотків до 2020 року.

Децентралізоване виробництво електроенергії

Там, де існує дефіцит нестабільної електроенергії, мікроТЕЦ можуть зробити важливий внесок у покриття попиту. Оскільки це відбувається на місцевому рівні і енергія виробляється на місці, це також зменшує навантаження на електромережі. Виробництво власної електроенергії за допомогою когенераційних установок сьогодні є життєздатною альтернативою отриманню енергії з електромережі. У поєднанні з накопичувачем енергії можна досягти автономного електропостачання, особливо в мікро-ТЕЦ.

[1] Котел пікового навантаження

[2] Модуль паливних елементів

[3] Баштовий циліндр з баком ГВП з нержавіючої сталі об'ємом 220 л, гідравлікою та датчиками

[4] Збалансована димохідна система

[5] Інтегрований лічильник відпрацьованої теплоти ТЕЦ

[6] Інтерфейс зв'язку WiFi

[7] Внутрішній лічильник (двонаправлений лічильник електроенергії)

[8] Внутрішня електромережа

[9] Громадська електромережа

[10] Інтернет-додаток/ViCare

Основне призначення теплових насосів - забезпечити комфортне і зручне центральне опалення та надійний нагрів ГВП. Однак вони також можуть використовуватися для охолодження будівлі. У той час як взимку земля або ґрунтові води використовуються для опалення, влітку вони можуть використовуватися для природного охолодження.

У режимі природного охолодження блок керування теплового насоса запускає тільки первинний насос і насос контуру опалення. Це означає, що відносно гаряча вода з системи теплої підлоги може передавати своє тепло через теплообмінник розсолу в первинному контурі. Таким чином, тепло відбирається з усіх підключених приміщень. Це робить природне охолодження особливо енергоефективним і недорогим способом охолодження внутрішніх приміщень будівлі.

Стандартний сезонний коефіцієнт корисної дії [за DIN] був введений для того, щоб можна було порівнювати споживання енергії різними типами теплогенераторів. Як міра використання енергії котла, він показує, до якого відсотка протягом року використана енергія перетворюється в корисну теплову енергію.

На рівень стандартного сезонного ККД [за DIN] суттєво впливає рівень втрат димових газів і поверхневих втрат, що виникають під час роботи.

Поверхневі втрати - це частка теплоти згоряння, яка випромінюється в навколишнє повітря поверхнею теплогенератора і, таким чином, втрачається як корисна теплова енергія.

Вони виникають як втрати на випромінювання під час роботи пальника або як втрати в режимі очікування, коли пальник не працює, особливо навесні/восени, а також у літні місяці, коли котел потрібен виключно для нагріву ГВП.

Як правило, поверхневі втрати старого котла будуть значно вищими, ніж втрати димових газів, які перевіряє інспектор з димових газів. Таким чином, рівень поверхневих втрат є критичним фактором економічної ефективності (стандартної сезонної ефективності) теплогенератора.

Терміни "відкритий димохід" і "герметичний" описують спосіб забезпечення котла повітрям, необхідним для горіння.

При роботі з відкритим димарем котел отримує повітря для горіння з приміщення, в якому він встановлений. Тому приміщення, звичайно, повинно мати відповідні вентиляційні отвори. Тут є кілька варіантів. Найчастіше подача повітря для горіння забезпечується через отвори або щілини (вентиляційні отвори) у зовнішній стіні. Якщо прилад розміщений у житловому приміщенні, іншим варіантом є "взаємопов'язана система повітропостачання", в якій достатня вентиляція забезпечується за допомогою повітряних з'єднань (щілин у дверях) з низкою інших приміщень.

При роботі в закритому приміщенні необхідне повітря для горіння подається ззовні через вентиляційні труби. По суті, можна виділити три рішення:

1. Подача повітря через вертикальний вихід на даху
2. Подача повітря через зовнішнє стінне з'єднання
3. Подача повітря через збалансовану димову трубу

Перевагою герметичного режиму роботи є те, що він забезпечує ще більшу гнучкість, ніж режим відкритого димоходу, коли мова йде про розміщення настінних газових котлів. Прилад можна встановлювати будь-де - у житлових кімнатах, нішах, шафах або на даху.

Незалежність від повітря в приміщенні також зменшує втрати, оскільки нагріте повітря в приміщенні не використовується для горіння. Таким чином, кімнатні герметичні прилади можуть бути розміщені в межах теплоізоляційної оболонки будівлі.

Дворежимний бойлер для ГВП є центральним елементом цього типу систем. При достатній інсоляції сонячне тепло в геліосистемі нагріває воду в бойлері ГВП через нижній змійовик непрямого нагріву. Коли температура падає через відбір гарячої води, наприклад, для ванни або душу, котел запускається, якщо це необхідно, щоб забезпечити додаткове нагрівання через другий контур.

Крім нагріву ГВП, сонячне тепло, нагріте в сонячних колекторах, можна також використовувати для підігріву води для опалення до потрібної температури. Для цього опалювальний контур через теплообмінник використовує воду в сонячному баку, яка безперервно нагрівається сонячними колекторами. Блок управління перевіряє, чи можна досягти необхідної температури в приміщенні. Якщо температура нижче встановленого значення, котел також запускається.

Сонячний колектор виробляє тепло, коли сонячне світло потрапляє на поглинач - навіть тоді, коли тепло не потрібне. Це може бути, наприклад, влітку, коли мешканці будинку у відпустці. Якщо передача тепла через бойлер ГВП або буферний накопичувач ГВП більше неможлива, оскільки вони вже повністю нагріті, циркуляційний насос вимикається і геліосистема перебуває в стані стагнації.

Якщо на колектор падає подальша інсоляція, його температура буде підвищуватися до тих пір, поки теплоносій не випарується, викликаючи високі теплові навантаження на компоненти системи, такі як ущільнення, насоси, клапани і сам теплоносій. У системах з термозалежним відключенням ThermProtect утворення пари надійно запобігається.

Плоский пластинчастий колектор з перемикаючим шаром абсорбенту

Вперше був розроблений і запатентований плоский колектор, який запобігає подальшому поглинанню енергії після досягнення певної температури. Поглинаюче покриття Vitosol 200-FM засноване на принципі "перемикання шарів". Кристалічна структура, а отже, і вихідна потужність колектора змінюються в залежності від температури колектора, тим самим знижуючи температуру стагнації. При температурі поглинача 75 °C і вище кристалічна структура покриття змінюється, багаторазово збільшуючи швидкість теплового випромінювання. Це зменшує продуктивність колектора, оскільки при підвищенні температури колектора температура застою значно знижується і запобігає утворенню пари.

Як тільки температура в колекторі падає, кристалічна структура повертається до початкового стану. Понад 95 відсотків сонячної енергії, що надходить, тепер може бути поглинута і перетворена в тепло; лише крихітна частка (менше 5 відсотків) випромінюється назад. Це означає, що продуктивність нового колектора вища, ніж у звичайних плоских колекторів, оскільки колектор ніколи не вступає у фазу стагнації і може знову постачати тепло в будь-який час. Кількість разів, коли можна активувати зміну кристалічної структури, не обмежена, а це означає, що ця функція доступна завжди.

У стандартному режимі колектора нове абсорбуюче покриття плоского колектора Vitosol 200-FM діє як будь-яке стандартне абсорбуюче покриття на плоских колекторах Viessmann. При температурі колектора 75 °C і вище тепловіддача багаторазово збільшується, що надійно запобігає перегріванню і утворенню пари в разі застою.