Yüksek CHP çalışma süresi için sistem hidroliği
Dönüş akışından gelen artık ısı ile ısıtma
Essen'deki bir otel tesisinin ısıtma sistemi modernize edilirken, bivalent ısıtma sisteminin sistem hidroliği iki bölgeli tampon yönetimi ve geri dönüş kullanımı prensibi ile kuruldu. Bu, tampon şarjı ve ısıtma devrelerinin beslenmesi için çok yönlü karıştırma manifoldlarının kullanılmasıyla mümkün olmuştur. Isı üretimi ve dağıtımı arasında optimize edilmiş hidroliğe sahip sistem konsepti sayesinde, pik yük kazanı yedek bir ısı jeneratörü haline geldi ve küçük CHP ünitesi neredeyse günün her saati çalışıyor.
Şekil 1: CHP ünitesi (ortada) iki tampon silindiri (solda) iki bölge prensibine göre şarj eder. Pik yük kazanı olarak kullanılan gaz yoğuşmalı kazan (sağda) yalnızca üst tampon bölgedeki sıcaklık sıcak su ısıtması için minimum sıcaklığın altına düştüğünde devreye girer.
Kolping Mesleki Eğitim Merkezi Essen'in konukevi üç katta 14 çift kişilik oda, altı tek kişilik oda ve iki daire sunmaktadır. Otelin kendine ait bir yemek mutfağı vardır. Isıtma sistemi 2009 yılında tamamen modernize edilmiştir. Sistem konsepti küçük bir CHP ünitesi (12,5 kWth, 4,7 kWel), pik yük için bir gaz yoğuşmalı kazan (120 kW), paralel bağlı iki adet 500 litrelik tampon depolama tankı ve katmanlı bir şarj sistemi ile şarj edilen 500 litrelik bir depolama içme suyu ısıtıcısından oluşmaktadır (Şekil 1).
Kompakt bilgi
CHP çalışma süresi sadece ısı emicinin potansiyel boyutuna bağlı değildir, aynı zamanda sistem hidroliğinden de önemli ölçüde etkilenir.
Temel faktörler akıllı tampon yönetimi ve ısı dağıtım sisteminden mümkün olan en düşük dönüş sıcaklığıdır.
Her iki işlev de - artı CHP için dönüş sıcaklığı artışı - rendeMIX çok portlu karıştırma manifoldları ile kolayca gerçekleştirilebilir. Standart kontrolörler aracılığıyla kontrol edilebilirler.
Farklı sistem sıcaklıkları
Mevcut üç tüketici devresi farklı sistem sıcaklıkları ile çalışmaktadır:
- Karışık radyatör ısıtma devresi: 70/50 °C
- Klima sistemi için karma hava ısıtıcı ısıtma devresi: 80/60 °C
- DHW ısıtma: 85/60 °C
Bu nedenle, ısı dağıtım sisteminin tasarımı için ana planlama görevlerinden biri, her ısıtma devresi için doğru akış sıcaklığını sağlamaktı. Ayrıca, uzun CHP çalışma süreleri elde etmek için kullanılabilir tampon hacminin en üst düzeye çıkarılması gerekiyordu. Buna ek olarak, bu sistem konseptinin dönüş sıcaklığı kullanımı ilkesini gerçekleştirmesi amaçlanmıştır: Bir ısıtma devresinin dönüş akışından gelen sıcaklık, daha düşük sıcaklık seviyesine sahip başka bir ısıtma devresini beslemek için yeterliyse, akışa erişmeden önce bu ısı kullanılmalıdır.
Şekil 2: Isı dağıtımı için HG Baunach GmbH & Co. KG'nin çok portlu karıştırma manifoldları Magra tarafından üretilen üç odacıklı bir manifold ile birlikte kullanılmıştır. Manifold çıkışlarının sırası, kazana akış yönündeki dönüş akışındaki sıcaklık gradyanına bağlıdır.
Bu, özel olarak geliştirilmiş üç odacıklı bir manifold (Şekil 2) ile birlikte üç ısıtma devresinde doğru sistem sıcaklıklarını sağlayan rendeMIX çok portlu karıştırma manifoldları ile gerçekleştirilmiştir. Başka bir çok portlu karıştırma manifoldu, CHP ünitesi ile tampon silindir arasında bir bağlantı olarak kullanılmıştır. Entegre bir sabit değer kontrolörü ile birlikte bu, CHP ünitesi için gerekli dönüş sıcaklığı artışını sağlar ve aynı zamanda tampon silindirin iki bölgeli yüklemesini düzenler.
CHP ısı talebini neredeyse tek başına karşılıyor
Sistem, iki ısı jeneratörünün kontrolleri aracılığıyla uzaktan izlenebilmekte ve çalışma verileri ile çalışma süreleri de belgelenmektedir. Modernizasyondan yaklaşık on ay sonra, işletme verileri pik yük kazanının sadece ara sıra çalıştığını ve sadece yaz aylarında içme suyunu ısıtmak için kullanıldığını göstermiştir. Öte yandan, kurulan küçük CHP ünitesi planlanan çalışma performansını açıkça aşmaktadır: planlama yılda 7000 saatlik bir yıllık çalışma süresine dayanmaktadır. Ancak, motor gerçekte 23 saat/gün'den fazla çalışmaktadır; bu da 96 %'nin üzerinde bir kapasite kullanımına karşılık gelmekte ve en az 8400 saat/yıl'lık ekstrapole edilmiş bir yıllık çıktı anlamına gelmektedir.
Buna karşılık, 120 kW pik yük kazanının kullanımı sadece 1,4%'dir. Bu değer yaz ayları için işletme verilerine dayanmaktadır (DHW ısıtması). Bununla birlikte, yıl boyunca çalışma açısından bakıldığında, pik yük kazanı ve CHP ünitesinin çalışma sürelerinin birbiriyle doğru orantılı olduğu sonucuna varılabilir: Sistem hidroliğinin tasarımından sorumlu olan Hans-Georg Baunach, "Tampon depolama tanklarının iki bölge prensibine göre doldurulması ve boşaltılmasıyla, pik yük kazanı çalışmaya başlamadan önce ısı yükü ilk olarak tamamen CHP ünitesine aktarılır" diye açıklıyor (Şekil 3).
Bina kurulu konuk evi Marienstraße
Nesne:
- Konuk evi Marienstraße, 45307 Essen
Operatör:
- Kolping Mesleki Eğitim Merkezi Essen
- Kar amacı gütmeyen limited şirket
- www.kbbw-gaestehaus.de
ısıtma sistemi:
- CHP: ecopower, 12,5 kWth / 4,7 kWel
- Gaz yoğuşmalı kazan: Vaillant ecocraft 120 6/3, 120 kW
- 2 tampon tankı á 500 l
- DHW silindir ısıtıcı: Vaillant actostore, 500 l, tabakalı şarj sistemli
Hidrolik planlama ve çok portlu karıştırma manifoldu:
- HG Baunach GmbH & Co. KG
- 41836 Hückelhoven
- www.baunach.net
İki bölgeli yükleme ve boşaltma
-
Şekil 3: CHP ünitesi ile tampon depolama tankı arasına bağlanan rendeMIX, tamponu iki bölge prensibine göre şarj eder ve aynı anda CHP ünitesine dönüş akışı takviyesi sağlar.
Üç tampon bağlantısı kullanılarak silindir iki bölgeye ayrılır. Tampon silindirin üst bölgesi ilk olarak CHP ünitesi ve tampon silindir arasındaki çok portlu karıştırma manifoldu aracılığıyla şarj edilir (Şekil 4). Sadece üst bölge tamamen şarj olduğunda alt bölge şarj işlemine dahil edilir. Bu, üst bölgenin daha hızlı kullanılabilir sıcaklığa sahip olduğu ve alt bölgenin daha uzun süre soğuk kaldığı anlamına gelir.
- Bu iki bölgeli yükleme, baz yükü karşılamak için kullanılan ısı jeneratörü için bir dönüş akışı takviyesi görevi görür. Isı jeneratörüne dönüş akışı ya sıcak ısı jeneratörü akışı ve orta tampon bölgeden gelen sıcak su karışımıyla (faz I) ya da orta tampon bölgeden gelen sıcak su ve tampon tankın alt alanından gelen soğuk ısıtma suyu karışımıyla (faz II) beslenir.
- İki bölgeli deşarjda, ısı dağıtımının karıştırma devresi ya orta tampon bölgeden gelen sıcak su ve karıştırma devresi dönüşünden gelen soğuk su karışımıyla (faz I) ya da üst tampon bağlantıdan gelen sıcak su ve orta tampon bağlantıdan gelen sıcak su karışımıyla (faz II) beslenir.
Getiri kullanımı ilkesi
- Sıcak su tabakalı şarj sisteminin (85/60 °C) dönüş akışında fazla ısı varsa, karma hava ısıtıcı ısıtma devresi mevcut sıcaklık seviyesi ile beslenir. Aynı şekilde, hava ısıtıcı ısıtma devresinin (80/60 °C) dönüş akışı da radyatör ısıtma devresi (70/50 °C) için kullanılır. Yüke bağlı olarak, karışık hava ısıtıcı dönüşünden gelen ısı ya çok portlu karıştırma manifoldu üzerinden doğrudan karışık radyatör ısıtma devresi için kullanılır ya da buna eklenir. Sadece dönüşten gelen ısı enerjisi artık ısı ihtiyacını karşılamak için yeterli olmadığında, karıştırma manifoldları tampon depolama tanklarına erişir.
-
Şekil 4: rendeMIX çok portlu karıştırma manifoldları, ısı jeneratörlerinin standart kontrolleri aracılığıyla kontrol edilir.
Isı dağıtımının en düşük dönüş sıcaklığı radyatör ısıtma devresi tarafından sağlanır (tasarım durumunda 50° C). Bu, ısıtma dağıtıcısının ayrı, üçüncü bir dönüş odasına beslenir ve böylece ayrı olarak ve karıştırılmadan tampon silindirin alt bölgesine geri akar.
- Çok portlu karıştırma manifoldları dahili yönlendiricilere sahiptir. Seri olarak bağlanan ısıtma devrelerinin farklı su hacimleri, yönlendiriciler aracılığıyla otomatik olarak eşitlenir.
- Özel olarak geliştirilen üç odacıklı dağıtıcı HG Baunach programının bir parçasıdır ve Magra tarafından üretilmektedir.
- Tüm karıştırıcı aktüatörleri, sıcaklığa bağlı olarak 230 V üç noktalı sinyale sahip standart kontrolörler tarafından kontrol edilir (Şekil 5).
Şekil 5: rendeMIX çok portlu karıştırma manifoldları ısıyı dağıtır ve karışık ısıtma devrelerini ilgili sistem sıcaklıklarıyla besler. Daha düşük sistem sıcaklığına sahip ısıtma devreleri için yüksek dönüş sıcaklıkları kullanılır. Üç odacıklı manifold ile birlikte, CHP ünitesi ve yoğuşmalı kazan için düşük dönüş sıcaklıkları sağlanır
Özet
İki bölgeli şarj ve deşarj sayesinde ısıtma devreleri için yüksek kullanılabilir sıcaklığa sahip büyük bir tampon hacmi sürekli olarak mevcuttur. Geri dönüş kullanımı, düşük geri dönüş sıcaklıkları ve dolayısıyla CHP modülü için uzun çalışma süreleri sağlar. CHP ünitesinin ve yoğuşmalı kazanın kontrolünün birbirine bağlı olmadığı da belirtilmelidir. Kontrolle ilgili bu "özgürlük", tamponda aşamalı olarak ayarlanan tabakalaşmanın bir sonucudur: bu, ısı jeneratörlerinin önceliğinin, ilgili sensörlerin konumu aracılığıyla basit ama hassas bir şekilde ayarlanmasına olanak tanır.
Gaz yoğuşmalı kazanın kontrolü, tamponun üst bölgesinde DHW ısıtması için ayarlanan minimum sıcaklığı izler. Ancak, CHP yeterli ısı sağladığı sürece, sıcaklık hiçbir zaman bu minimum sıcaklığın altına düşmez. Sonuç olarak, kazan çalışması CHP çalışma sürelerine kıyasla marjinaldir: İşletme verileri, örneğin Haziran ayında 210 saatlik bir süre boyunca yoğuşmalı kazanın sadece 3 saat boyunca sıcak su ısıtması için pik yük kazanı olarak işlevini yerine getirmesi gerektiğini göstermektedir. Kışın bile, kazanın kapasitesinin on katı çalışmasına rağmen CHP ünitesinin çalışma süreleri sabit kalmaktadır. Optimize edilmiş sistem hidroliği, tampon yönetimi ve dönüş akışı kullanımına rağmen, kontrol mühendisliği çabası minimumda tutulmuştur. RendeMIX karıştırma manifoldları için aktüatörler, kullanılan ısı jeneratörlerinin standart bileşenleri olan kontroller aracılığıyla kontrol edilmektedir.
FONKSİYONEL İLKE rendeMIX
rendeMIX çok portlu karıştırma manifoldunun aktüatörü, üç girişinden yalnızca ikisini tek çıkışa (A) bağlar, böylece ya sıcak (E1) ile sıcak (E2) veya soğuk ile sıcak (E3) su karıştırılır. Bu şekilde, mümkün olduğunca çok sıcak su kullanılır ve sadece az miktarda sıcak veya soğuk su eklenir. Bu, ısıtma suyu şebekesindeki mevcut sıcaklığı en üst düzeye çıkarır ve aynı zamanda ısı üreticisine dönüş sıcaklığını düşürür. Aktüatör, kazan aksesuarlarından herhangi bir hava kompanzasyonlu kontrolör (230 V üç noktalı sinyal) tarafından kontrol edilebilir. Alternatif olarak, entegre bir sabit değer kontrolörüne sahip bir aktüatör de mevcuttur.
Wolfgang Heinl, HVAC endüstrisi için uzmanlaşmış bir gazeteci olarak yazıyor,
88239 Wangen im Allgäu,
wolfgang.heinl@t-online.de
