Çok yönlü karıştırma manifoldu CHP'nin sürekli çalışmasını sağlar
Dolum istasyonu ve oto yıkama bulunan bir araba galerisi için ısıtma modernizasyonu: farklı sistem sıcaklıkları için sistem hidroliği, verimli yoğuşmalı kazan kullanımı ve maksimum CHP çalışma süreleri
Enerji verimliliğinin genel olarak enerji maliyetlerinden tasarruf etmeyi amaçladığı anlaşılmaktadır. Yıl boyunca yüksek enerji talebi olan tesisler için enerji verimliliği aynı miktarda yakıttan daha fazla kullanılabilir enerji elde edilmesini de içerebilir. Benzin istasyonu, mağazası ve oto yıkaması olan bir araba galerisinin ısıtma sisteminin kapsamlı bir şekilde modernize edilmesi buna bir örnektir. Burada uygulanan sistem, çok yönlü karıştırma manifoldlarının kullanımı yoluyla geri dönüş kullanımı ve yoğuşma değeri optimizasyonu ile akıllı tampon yönetimi sağlar. Yakıt miktarına bağlı enerji harcamasının öncesi ve sonrası karşılaştırması, bunun enerji maliyetlerini nasıl etkilediğini göstermektedir. Scheßlitz'deki Bärenstrauch otomobil galerisinin ısı jeneratörü, yukarıdaki yeni otomobil galerisindeki araç modelleri gibi, kaputun altında 4 zamanlı bir yanmalı motorla çalışıyor. Ancak kazan dairesinde odak noktası hareketlilik değil, verimli enerji sağlanmasıdır. 2012'nin başına kadar yılda yaklaşık 3.000 litre ısıtma yağı yakılırken, şimdi mini bir CHP ünitesi aynı anda hem ısı hem de elektrik üretiyor. Fatura aşağı yukarı eskisiyle aynı olsa da, enerji verimi önemli ölçüde daha yüksek.
Şekil 1: Isı dağıtımı için HG Baunach GmbH & Co. KG'nin çok portlu karıştırma manifoldları üç odacıklı bir manifold ile birlikte kullanılmıştır. Manifold çıkışlarının sırası, tampon silindire akış yönündeki dönüş akışındaki sıcaklık gradyanına bağlıdır
Tüm yıl boyunca yüksek ısı ve elektrik talebi
Modernizasyondan önce, atölye, benzin istasyonu mağazası ve self-servis oto yıkamadan oluşan otomobil galerisinin enerji dengesi, ısı ve elektrik için tüm yıl boyunca yüksek ve sürekli bir enerji talebinin karşılanması gerektiğini gösteriyordu. Örneğin, benzin istasyonu mağazası, oto yıkama, atölye ve yeni araba showroomundaki klima ve soğutma için yılda yaklaşık 130.000 kWh elektrik gerekmektedir. Atölye, benzin istasyonu dükkanı ve şirket binasının üst katındaki iki dairenin ısıtılmasına ek olarak, oto yıkama büyük miktarlarda sıcak su tüketiyor ve kışın da donmaması gerekiyor. Oto yıkama salonundaki bir duvar ısıtma sistemi su taşıyan ekipmanları dondan koruyor; oto yıkama salonunun dışındaki bir açık hava ısıtma sistemi ise kara buzdan kaynaklanan tehlikeleri önlüyor. Kapsamlı modernizasyon önlemlerinin planlanmasına, öncelikle mevcut durumun ayrıntılı bir incelemesini yapan bir bina enerji danışmanı eşlik etti. 1971'de inşa edilen konut ve ticari bina, araba galerisi de dahil olmak üzere 1.239 m² net taban alanına sahiptir. Hesaplamalar sonucunda mevcut bina için yıllık toplam nihai enerji ihtiyacı 499.550 kWh/a olarak belirlenmiştir. Uzman şirketin sahibi Ralf Nüßlein, "Belirlenen tüketim değerleri ve yıl boyunca sürekli olarak büyük miktarlarda sıcak su ve elektriğe ihtiyaç duyulması, birleşik ısı ve güç üretimi lehine karar verilmesine yol açtı" diyor. Robert Nüßlein GmbH Scheßlitz-Würgau'da. Amaç, yüksek ısı üretim verimliliği ile optimum enerji kullanımı elde etmekti.
Farklı hidrolik gereksinimleri olan ısı tüketicileri
Hedeflenen enerji verimliliğine ek olarak, modernizasyon projesi Ralf Nüßlein'a başka bir zorluk da getirdi: Isı tüketicileri, her biri farklı sistem sıcaklıklarına sahip yüksek ve düşük sıcaklık devrelerinden oluşmaktadır. Isıtma sistemi toplam beş farklı ısıtma devresi grubunu beslemek zorundadır:
- Araç atölyesi için hava ısıtıcı (80/65 °C),
- Konutlar için DHW ısıtması, self servis yıkama sistemi için DHW ısıtması (80/65 °C),
- Yeni araba galerisi ve ofis için radyatör ısıtma devreleri (75/55 °C),
- İkinci kattaki daireler için yerden ısıtma, self servis yıkama sistemi için duvar ısıtması (40/ 30 °C),
- Yıkama sistemi için açık hava ısıtması (sistem ayrımı - glikol karışımı ile çalışma, 30/ 20 °C).
Şekil 2: Ralf Nüßlein, kombine ısı ve güç üretimi, hidrolik tampon yönetimi ve geri dönüş kullanımı ile kullanılan yakıt miktarından elde edilen enerji verimini artırdı
Isıtma mühendisi Nüßlein, bu zorlu hidrolik görevi çok portlu karıştırma manifoldlarıyla çözdü. Üretici HG Baunach tarafından kullanılan "rendeMIX" karıştırıcı grupları beş yollu karıştırıcı prensibine göre çalışmaktadır. RendeMIX'in aktüatörü, üç girişinden ikisini bir çıkışa bağlar. Bu şekilde ya sıcak su ılık suyla ya da ılık su soğuk suyla karıştırılır. Bu sadece ısıtma suyu şebekesindeki mevcut sıcaklığı en üst düzeye çıkarmakla kalmaz, aynı zamanda ısı üreticisine dönüş sıcaklığını da düşürür. Sistem, ek bir dönüş haznesine sahip özel olarak geliştirilmiş üç hazneli bir manifold içerir. Bu teknoloji, dönüş akışından yararlanma ilkesini, yani dönüş akışlarının sıcaklığında kademeli bir düşüşü gerçekleştirir. Örneğin, yüksek sıcaklıklı bir devrenin dönüş akışında 60 °C dönüş sıcaklığına sahip fazla ısı varsa, bu mevcut sıcaklık seviyesi, örneğin 50 ila 60 °C akış sıcaklığı gerektiren bir ısıtma devresini beslemek için kullanılır. Sadece daha yüksek sistem sıcaklığına sahip bir devrenin dönüş akışından gelen ısı enerjisi artık ısı ihtiyacını karşılamak için yeterli olmadığında, çok portlu karıştırma manifoldları tampon silindire erişir.
Küçük bir tampon tankına rağmen kesintisiz CHP çalışması
Şekil 3: CHP ünitesi ile tampon depolama tankı arasına bağlanan rendeMIX, tamponların iki bölge prensibine göre yüklenmesini sağlar ve aynı zamanda CHP ünitesine dönüş akışı takviyesi sağlar
Bärenstrauch otomobil bayisinin temel yük ısı ihtiyacı ve elektrik üretimi 15 kW gücünde bir Senertec Dachs CHP ünitesi tarafından karşılanmaktadırinci ve 5,5 kWel kaplanmıştır. Viessmann'ın 100 kW nominal ısı çıkışına sahip Vitodens gaz yoğuşmalı kazanı pik yük kazanı olarak hizmet veriyor. Ralf Nüßlein, "Pik yük kazanı sürekli olarak yoğuşma aralığında çalışıyor - eğer çalışırsa, çünkü CHP ünitesi neredeyse sürekli çalışıyor" diyor. İki ısı jeneratörü, üç odacıklı manifold ve alt tampon bölge yolu ile birlikte çok portlu karıştırma manifoldu üzerinden düşük dönüş sıcaklıkları alıyor ve böylece uzun çalışma süreleri elde ediyor. Bunlar nispeten küçük tampon hacmine rağmen elde edilir. Kazan dairesindeki oda yüksekliğinin 2 metrenin biraz altında olması nedeniyle sadece 900 litrelik bir tampon silindiri monte edilebilmiştir.
CHP egzoz gazı ısı eşanjörü için turbo, kalorifik değer kullanımını en üst düzeye çıkarır
Enerji verimini en üst düzeye çıkarmak için CHP ayrıca yoğuşmalı kullanımla da çalışır. Ancak Ralf Nüßlein'ın deneyimine göre, sadece bir yoğuşmalı ısı eşanjörü bağlamak yeterli değildir: "Bir CHP ünitesinde, yoğuşmalı kazan kullanımı yoluyla gerçekten ek enerji kazanımları elde edilecekse, tüm sistem hassas bir şekilde düzenlenmelidir." Bu amaçla, sistem hidroliği konusunda bilgili olan ısıtma mühendisi, çok portlu bir karıştırma manifoldu kurmuştur "rendeMIX 3 x 3 Kondenser" CHP ünitesi ile tampon silindir arasına bağlanır. "3 x 3" kısaltması, hem ısı jeneratörü tarafında hem de tampon silindir tarafında üç giriş veya çıkışın kontrol edildiği anlamına gelir. Kondenser, tampon silindirin alt tampon bölgesinden sadece düşük sıcaklıkta sınırlı miktarda ısıtma suyu çekilmesini sağlar. Böylece tabakalaşma oluşumu büyük ölçüde bozulmadan kalır. CHP ünitesi, baca gazı ısı eşanjörü ve tampon silindir arasındaki bu karıştırma dağıtıcısının etkisi sistemdeki termometrelerden okunabilir: Bir Aralık günü sahada yapılan ziyaret sırasında bu termometreler tampon depolama tankından dönen akış (38 °C) ile baca gazı ısı eşanjöründen gelen akış (46 °C) arasında yaklaşık 8 K'lik bir sıcaklık farkı olduğunu göstermiştir. Yoğuşmalı kazanın kullanımından elde edilen ısı kazancı, CHP ünitesi için dönüş akışını artırmak için kullanılır, böylece uzun ve kesintisiz ünite çalışma süreleri elde edilir.
Daha fazla kullanılabilir faydalı enerji artı aynı miktarda yakıttan elektrik üretimi
Şekil 4: Sıcaklıklar, tampon silindirde bozulmamış bir tabakalaşma birikimi olduğunu ve gaz yoğuşmalı kazanın baca gazı yoğuşması için gereken düşük dönüş sıcaklıklarını aldığını göstermektedir.
Hidrolik optimizasyon önlemlerinin başarısını belirlemek için sisteme toplam yedi ısı ölçer entegre edilmiştir - otomobil bayisi aile içinde bir şirkettir, bu nedenle ısıtma sistemi aynı zamanda Ralf Nüßlein için bir "test laboratuvarı" görevi görmektedir. 2013'ün tamamı için yapılan değerlendirme, CHP ünitesi için 800'ü sadece soğuk Ocak ayında olmak üzere toplam 7.589 çalışma saati gösteriyor. Ralf Nüßlein, "Isıtma sisteminin modernleştirilmesi ve sistem hidroliğinin optimize edilmesiyle, aynı miktarda birincil enerjiden artık önemli ölçüde daha fazla faydalı enerji elde edilebiliyor" diye özetliyor. Örneğin önceki ısıtma sistemiyle karşılaştırıldığında, oto yıkama sisteminin tüm enerji ihtiyacı - ısıtma, sıcak su hazırlama ve donmaya karşı koruma - ek enerji tüketimi olmadan karşılanabiliyor. Isıtmaya ek olarak, kombine ısı ve güç sistemi, yüksek yıllık çalışma saati sayısı sayesinde 2013 yılında 41.000 kWh elektrik maliyetinden tasarruf sağladı.
Resimler: HG Bauanch/Wolfgang Heinl
Teknik makaleyi PDF olarak indirin
