Bir tunç bağlantı parçasından çok daha fazlası
Belirleyici sistem entegratörü olarak dört yollu mikser
On yıldan uzun bir süredir piyasada, faydaları ve ekonomik verimliliği tartışılmaz, ancak hala yaygın bir kabul eksikliği var. Belki de bunun nedeni, dört yollu mikser "rendeMIX "teki sofistike kontrol mantığı ve karıştırma teknolojisinin benzersiz bir satış noktası olmasıdır. Bu nedenle eğitim ve literatürde çok az ilgi görmektedir. Üretici, kurs ve seminerlerde pazara girişle bizzat ilgilenmek zorundadır. DKZ okul sırasına oturdu.
"Tampon depolama tanklarının geleneksel şarj ve deşarjında, yani alışılagelmiş tek bölgeli şarj ve deşarjda temel sorun karıştırmadır. Bu da etkin bir şekilde kullanılabilecek ısı miktarını önemli ölçüde sınırlamaktadır.
Resim 1: Würzburg, 2013 yazı
Konteynerin içine ve dışına akan suyun sıcak bölgede sıcaklığı düşüren ve alttaki soğuk bölgede yükselten bir sirkülasyona yol açması önlenemez. 'rendeMIX' ile iki bölgeli şarj ve deşarjın avantajı, sıcak, soğuk ve karışık suyun - dönüş kullanımı yoluyla karışık su - sadece kendi bölgelerine girip çıkmasıdır. Tamponun ortasında bir tür güvenlik kalkanı oluşturulmuştur. Bu, kazanın üst sıcak yarısı ile alt soğutucu yarısı arasındaki ayrımı dengeler. Tabakalaşma korunur."
Hans-Georg Baunach, "rendeMIX" çok portlu mikserin enerji ve hidrolik avantajlarını açıklıyor. Yer: Geçen yılın yaz sonunda Würzburg. Etkinlik: HG Baunach GmbH & Co. tarafından düzenlenen hidrolik semineri. KG TARAFINDAN DÜZENLENEN HIDROLIK SEMINERI. Konu: Isıtma sistemlerinin verimliliğinin artırılması. "Verimlilik, çeşitli bileşenlerin bir sistem içinde uyumlu bir şekilde birlikte çalışmasının sonucudur. "rendeMIX" prensibi, verimli ısıtma sistemleri kurmanızda size destek olur. Seminer, müşteri sistemlerinizdeki atıl verimlilik potansiyelini ve bunu nasıl hayata geçirebileceğinizi ortaya çıkarıyor."
Çok yönlü kullanım
İşte tam da bu nedenle 16 usta zanaatkâr daveti kabul ederek Würzburg'a geldi. Yaklaşık 15 yıl önce Ren Nehri'nin sol kıyısındaki Hückelhoven'dan Baunach şirketi özel kontrol teknolojisi ile ilk kez dikkatleri üzerine çekti.
Şekil 2: 100 litrelik tamponda yüzde 100 yerine yüzde 240 ısı depolanması, test sonucu Biberach Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
O zamanlar, yüksek sıcaklıktaki bir devreyi (radyatörler) düşük sıcaklıktaki bir devreye (yerden ısıtma) seri olarak bağlamaya odaklanılıyordu. Bu şema Almanya'nın birçok bölgesindeki müstakil evlerde standarttır. Patentli işlem, tamamen farklı miktarlarda su dolaşıyor olsa bile, yüksek sıcaklık devresinin dönüş akışını yerden ısıtma akışına dönüştürür. Dört yollu karıştırıcıdaki dahili dengeleme bölümleri ve karıştırma yapısı - teknoloji, akış sıcaklığının hassas ve enerji tasarruflu bir şekilde karıştırılması için farklı sıcaklık seviyeleri kullanır - manuel olarak gerçekleştirilmesi neredeyse imkansız olan bu anahtarlama görevini çözer (Şekil 2).
"Ancak bu, cihazı anlamak için ileri düzeyde termodinamik dersi almanız gerektiği anlamına gelmiyor. İşin çoğunu kendisi yapıyor. Sadece sıcaklıklar kullanılarak otomatik olarak kontrol edilir. Herhangi bir hacim akışını ayarlamak zorunda değilsiniz. Bu kursta gerçekten yapmanız gereken tek şey felsefeyi anlamaktır" diyerek çok fazla teori korkusunu ortadan kaldırıyor.
Bu arada, uygulama yelpazesi belirgin bir şekilde genişledi - özellikle de armatür satışlarında. Yenilikçi tesisat şirketleri bu bileşeni çeşitli sistemlerde kullanmaktadır. İlk olarak, elbette, bir yüksek ve bir düşük sıcaklık devresini bağlamak için. İkinci olarak, iki bölgeli tampon silindirlerin yüklenmesi için. Bu durumda rendeMIX, silindirdeki tabakalaşmanın mümkün olduğunca uzun süre korunmasını sağlar. Üçüncü olarak, tankları Baunach'ın geliştirdiğine benzer şekilde ustalıkla yükler ve boşaltır, böylece güneş enerjisi sistemlerinin ve küçük CHP ünitelerinin çalışma süresi (yıllık kullanım saati) ekonomik olarak uzatılır.
İki kat kazan çalışma süresi
Şekil 3: Çift devreli sistemlerde karıştırma prensibi
İzleyicilere soru: "Bir kütük kazanı ne sıklıkla doldurmanız gerekir?" "En geç iki gün sonra." "Evet, işte bu yüzden müşterileriniz hafta sonu için bir yerlere gidemezler. Buradaki karıştırıcı, bir kütük kazanının rahatlığını aşağı yukarı iki katına çıkarıyor. Isı jeneratörü eskiden olduğu gibi iki gün içinde dolmuyor, ancak 'rendeMIX' tamponun depolama hacmini o kadar ustaca kullanıyor ki ana hava kontrol sensörleri 'henüz ısı ihtiyacı yok' raporu veriyor. Kazan ekonomi modunda dört gün boyunca ısıtıyor. Aile, Pazar akşamı soğuk bir daireye dönmek zorunda kalmadan veya komşuları çağırmak zorunda kalmadan kışın hafta sonu kayak yapmaya gidebilir. Bu durum birkaç kez teyit edildi." (Resim 3)
Şirket patronu, tunç gövde içindeki akış diyagramını kullanarak iki günlük kazancı ikna edici bir şekilde açıklıyor.
Şekil 4: Dönüş sıcaklığının bir fonksiyonu olarak gaz yoğuşmalı kazanların yoğuşma miktarı ve verimliliği (Resim: Ruhrgas AG)
Dinleyicileri dikkatle dinliyor. Hans-Georg Baunach, aslında kuru ve karmaşık olan "hidrolik" konusunu canlı, eğlenceli ve anlaşılır bir şekilde nasıl sunacağını biliyor. Jestler ve diksiyon teoriyi neredeyse görünür kılıyor.
Ve elbette geleneksel kurulum teknolojisinin zayıf yönleri: "Önemli olan tampon silindirde ne kadar ısı bulunduğu değil, bunun sağladığı faydalardır. Biz değerli ekserji ile daha az değerli anerji arasında ayrım yapıyoruz.
Karışık bir silindir sadece tatmin edici içme veya banyo suyu sağlamak için çok soğuk olmakla kalmaz, aynı zamanda kazanın gereksiz yere sık sık dönmesi gerekir, aynı zamanda örneğin güneş ısısını emebilmek için de çok sıcaktır - çifte kayıp." Zarar, mevcut (güneş) ısı ve kapasitenin boşa harcanmasında yatmaktadır.
Belirleyici fizik
Beş saatlik etkinlik boyunca bir kural varyasyonlar halinde işlemektedir:
Şekil 5: Yoğuşmalı kazan teknolojisinde geri dönüş kullanımı: hidrolik ayırıcı ve radyatör pompası tasarrufu artı yüzde 8 daha yüksek verimlilik (Şekil 4'e göre)
"Lütfen unutmayın: 1 kWh kabaca 1 m'ye karşılık gelir3 Depolama suyu x 1 Kelvin Delta T". 10 Kelvin veya santigrat derecelik bir delta T, 1 m3 10 kWh'lik hacim. "Delta T ne kadar büyük olursa, bir yöndeki veya diğer yöndeki kapasite de o kadar büyük olur. Bu nedenle, dönüş sıcaklığı ne kadar düşük olursa, depolama tankı o kadar küçük olabilir. Tabloda, delta T'ye bağlı olarak 8 saat boyunca 15 kW sağlayacak bir tamponun ne kadar büyük olması gerektiğini görebilirsiniz." "rendeMIX" ile örnekteki silindir iki boyut daha küçük olabilir.
Armatür, daha kompakt tasarımlar veya kurulu kapasitenin depolama kapasitesini arttırmak amacıyla yüksek bir sıcaklık yayılımı elde etmeye çalışmaktadır. Biberach Uygulamalı Bilimler Üniversitesi, karıştırma prensibinin izin verdiği geri dönüşlü iki bölgeli şarj ve deşarjın ne ölçüde ek verim sağladığını hesaplamıştır. Burada 1.000 litrelik bir tampon test edilmiştir. Bu, 90 °C akış sıcaklığına sahip bir CHP ünitesine hizmet etmiştir. Yüksek sıcaklık devresinden 50 °C'lik bir dönüş sıcaklığı ile 47 kWh'lik teorik bir depolama kapasitesi hesaplandı. Ancak gerçekte, ekstraksiyon armatürünün standart bağlantısıyla (tek bölgeli deşarj) sadece 17 kWh ekstrakte edilebilmiştir: Bu durumda teorik kapasite 2,7 kat azalmaktadır.
Biberach Uygulamalı Bilimler Üniversitesi Sonuçları
Şekil 6: Geleneksel karıştırma teknolojisinin 43 °C dönüş sıcaklığı ile neredeyse hiç kalorifik değer kazancı yok
Biberach Uygulamalı Bilimler Üniversitesi, bu düşük verimliliğin nedeninin, geleneksel şarj ile tampon depolama tankındaki kaçınılmaz karışım olduğunu kanıtlamıştır. Bu durum, tabakalaşmayı yok ettiği için kullanılabilir ısı miktarını önemli ölçüde azaltmaktadır. Testin ikinci bölümünde, denetçiler şarj stratejisini rendeMIX ile iki bölgeli şarj ve boşaltma çalışma moduna değiştirdi. Aktüatörler artık sıcak ile soğuğu değil, sıcak ile ılık ve - ayar noktası spesifikasyonuna bağlı olarak - ılık ile soğuk suyu karıştırıyordu. Yükleme tarafı, üst tampon bölge sadece sıcak su alacak ve bu nedenle daha hızlı ısınacak, alt bölge ise daha uzun süre soğuk kalacak şekildeydi. Boşaltma için, kontrol sistemi önce alt tampon bölgeden orta silindir bağlantısından ısı çekmiştir. Bu da daha hızlı soğumasına neden olmuştur. Sonuç olarak, üst tampon bölge yüksek bir sıcaklık seviyesinde kalmıştır.
Sonuç: Etkin depolama kapasitesi yaklaşık yüzde 60 oranında artarak 17 kWh'den 27,4 kWh'ye yükselmiştir. CHP ünitesini açıp kapatan depolama tankındaki sensörlerin konumları optimize edilirse, Biberach örneğindeki kullanılabilir tampon verimliliği yüzde 30 ila 50 oranında daha artırılabilir (Şekil 4).
Hans-Georg Baunach, Biberach Raporu'nun vardığı sonucu şu sözlerle özetlemektedir: "Karıştırma prensibi oldukça basit bir şekilde açıklanmaktadır. Elinizde bir kova 55 derecelik su ve bir kova 45 derecelik su olduğunu düşünün. Bunları birbirine dökerek 50 °C'lik iki kova su elde edebilirsiniz. Şimdi 30 °C ve 70 °C'lik iki kova alın ve bunları karıştırarak 50 °C'lik iki kova elde edin. Bu taraftan hiçbir şey kazanılmaz. Tek fark, ilk durumda maksimum 55 °C, ikinci durumda ise 70 °C'ye sahip olmanızdır. Kışın bir yerde 65 °C'lik bir akış sıcaklığına ihtiyacınız varsa, düşük Delta T veya silindirdeki 45 °C sizin için çok az işe yarar. Kazanın yeniden ısıtılması gerekir. 70 °C'de silindire geri dönebilirsiniz. RendeMIX'in arkasındaki 'düşünce' budur."
Tabakalı depolama tankı ile arasındaki fark
Öğretim görevlisinden beklendiği gibi, bir noktada olağan soru sorulur: "Tabakalı depolama sisteminin sizin sürecinizden farkı nedir, Bay Baunach?"
Cevap basit: "Benimki çalışıyor". Geliştirici, ideal tabakalı depolama tankının prensipte aynı derecede iyi olduğunu söylüyor. Tek fark, vurgunun ideal, yani temiz tabakalaşma üzerinde olması. Ancak bu, flap kontrolleri ve diğer hilelerle pek mümkün değil. "Öte yandan 'rendeMIX', üstte sıcak ve altta soğuk arasında tek bölgeli deşarjın ortasından sıcak depolama suyunu alır ve bunu ya akışa ya da dönüşe karıştırır. Duruma bağlı olarak, sıcak su yerine ılık suyu soğutmak veya soğuk (dönüş) suyu yerine ılık suyu ısıtmak daha mantıklıdır." Ayrıca, tamponun merkezinden yapılan bu boşaltma şekli sıcak ve soğuk bölgeleri dengeler.
İşlevsel açıklama
Patentli rJET 3×4 Üç bağlantısı ile sıcak kazan akışına erişmeden önce radyatörlerden gelen dönüş akışını yerden ısıtma sistemi ayırıcısına besleyerek boşaltma sırasında tampon silindirde optimum tabakalaşma sağlar. Bu, ne bir hidrolik ayırıcıya ne de sistem ayırma akışının yukarısında ek bir pompaya gerek olmadığı anlamına gelir. Dahili taşma valfi, sistem ayırma boyunca fark basıncını yaklaşık 60 mbar'da sabit tutar. Radyatör dönüşünün sıcak fazlası, zemin devresinin soğuk dönüşünden ayrı olarak tamponun merkezine geri beslenir. Tampon üstte daha uzun süre sıcak kalır ve altta daha hızlı soğur, bu da hem güneş enerjisi verimini hem de sıcak su konforunu artırır. Bir bakışta avantajlar:
- Kompakt montaj sayesinde kolay kurulum
- Tampon silindirdeki soğuk bölge sayesinde yüzde 100'e kadar daha fazla güneş enerjisi verimi
- Tampon silindirdeki sıcak bölge sayesinde yüzde 100'e kadar daha fazla sıcak su konforu
- Isıtma devresinde ve sistem ayrımının yukarı akışında anahtar ve ek pompa gerekmez
Klasik dönüş kullanımı sadece düşük sıcaklıklı bir devreyi yüksek sıcaklıklı bir devreye bağlarken faydalı değildir. Soğuk dönüşler ve daha küçük hacimli akışlar yoğuşmalı kazanların, güneş enerjisi sistemlerinin, ısı pompalarının, aktarma istasyonlarının ve dağıtım şebekelerinin verimliliğini optimize eder. Yoğuşma ayrıca durulama "yıkama suyu" üretir: bu, yoğuşmalı ısı eşanjörünün baca gazı tarafındaki kirlenmeyi ve korozyonu azaltır, böylece kullanım ömrünü uzatır. Bu da kanıtlanmıştır.
Yoğuşma kazancı ne zaman başlar?
Yoğuşmadan bahsetmişken. Soru: "50 °C dönüş sıcaklığında ne kadar yoğuşma olur, ne demek istiyorsunuz?" Oditoryum mililitre rakamı vermekte isteksiz. Ancak doğal gazın egzoz gazı çiğlenme noktasının 60 °C'nin hemen altında olduğu göz önüne alındığında muhtemelen oldukça fazla. "Hiç, sıfır, sadece 47 °C civarında damlıyor. Teorik 58 °C çiğlenme noktası sıcaklığı, düzenli olarak kullandığımız fazla havayı hesaba katmıyor ve ayrıca baca gazı ile dönüş akışı arasındaki yoğuşmalı ısı eşanjöründe gerekli delta T'yi de hesaba katmanız gerekiyor."
Ruhrgas AG'nin diyagramları Power Point aracılığıyla ekranda yanar. İlki, yoğuşmanın sıfır noktasının 48 °C dönüş sıcaklığında olduğunu gösteriyor. Ayrıca 45 °C'de kilovat saat başına sadece 30 gram suyun terlediğini gösteriyor - 20 gramlık bir dönüş akışıyla olası 110 gramdan. "rendeMIX" ile ısıtma dönüşünün sıcaklığı 30 °C'de veya 1 kWh başına 90 gram yoğuşma suyunda sabitlenmelidir. "Bu da kazanın verimliliğini 50 °C'ye kıyasla yüzde 8 artırıyor. Bunu ben hesaplamadım, Ruhrgas böyle söylüyor," diyor konuşmacı Hans-Georg Baunach.
Şekil 7: Uzun süreli test. İki bölge prensibine göre tampon yükleme ve boşaltma
Ruhrgas diyagramları
Şekil 8: Gaz kazanı ile kombine solar termal sistem
Sunumdaki bir sonraki diyagram, çiğlenme noktasının hava sayısına olan bağımlılığını göstermektedir. "Hava beslemesindeki dalgalanmalar çeşitli nedenlerden dolayı göz ardı edilemez. Fırın kurum üretmemelidir, bu nedenle brülör tabiri caizse yedek olarak fazla hava ile çalışır. Bu aynı zamanda resimde gösterildiği gibi çiğlenme noktasını ve dolayısıyla kalorifik değer kazancını azaltır. Lambda 1 ve lambda 2 hava sayıları arasındaki fark, sadece anahtar değerleri vermek için 10 K'dir, bu nedenle çiğlenme noktası 58 °C'den 48 °C'ye düşer. Ve hala kondansatördeki gerekli yayılma derecelerini çıkarmanız gerekir. Bu nedenle, biraz daha yüksek dönüş sıcaklıklarında bile kalorifik değer kullanımı elde etmek için düşük hava oranına sahip brülörler, örneğin premiks brülörler kullanmak en iyisidir."
Şekil 9: Donanım
Seminerin yarısı bir gözden geçirme kursudur. Kaybolan şeyleri ortaya çıkarır ve bağlantıları yeniden netleştirir. Baunach'ın dört yollu mikserindeki fiş teknolojisinin açıklaması çok az zaman alıyor; odak noktası günümüzün ısıtma sistemlerinin sorunları. Baunach, bu sistemlerin ekonomik açıdan uygulanabilirliğinin giderek daha fazla sorgulanmaya başladığını, çünkü maliyetin verimlilik kazancına oranının çok düşük olduğunu belirtiyor. "Ancak bu teknolojinin ya da bileşenlerin fiyatının hatası değil. Dengesizliğin nedeni, genel bir sistemik bakış açısının olmamasıdır. Bunu ifade etmenin başka bir yolu yok: karşılıklı ilişkileri düşünmeden sadece parçaları bir araya getirmek, verimlilik kazancının birçok yüzde puanını ortadan kaldırıyor."
Sistem birimini hedefleyin
Dört yönlü karıştırma prensibi, ısı üretiminde (yoğuşmalı kazan kullanımı), ısı dağıtımında (yüksek ve düşük sıcaklık devrelerinin birleştirilmesi) ve ısı depolamada (geri dönüş kullanımı ile iki bölgeli şarj ve boşaltma) sistem verimliliğinin iyileştirilmesine gözle görülür ve karlı bir katkı sağlar. Gaz ve yağ kazanları ve termal sistemler, biyokütle ısı jeneratörleri, ısı pompası sistemleri ve güneş kolektörleri veya bunların kombinasyonları kadar fayda sağlar. Optimum verimlilik seviyesine ulaşılıp ulaşılmadığına temel olarak sistem tarafında karar verilir. Seminerde sunulan devre şemaları ve ısı akış diyagramları bunun nedenini göstermektedir.
Hans-Georg Baunach şöyle özetliyor: "Geçmişte yapılan hatalardan biri, brülörün daha fazla besleme yapmak zorunda kalmayacağını düşünerek soğuk ve sıcak dönüşleri birbirine bağlamak ve bunları tek bir hat olarak kazana geri beslemekti. Ne yazık ki, bu tür bir devre, daha sıcak bir ortamdan çok fazla artık ısıyı, hatta muhtemelen tüm bir bölümü ısıtmaya yetecek kadarını geri kazanmak için daha soğuk bir ortam kullanma gibi daha etkili bir seçeneği engellemektedir. Ve tam tersi: Eğer gün ortasında 50 derecelik bir akış yeterli ise ve çok yönlü karıştırıcı aslında sadece bu 50 dereceyi çekiyorsa, akşamları üst bölgeden binada hala 80 derece mevcuttur. Öte yandan, kontrol sistemi 80 dereceyi çekip soğuk suyla 50 dereceye düşürseydi, kazanın akşamları yeniden ısıtması gerekecekti."
www.baunach.net
Bernd Genath
Teknik makaleyi PDF olarak indirin
